险情下机组沟通对进近着陆绩效影响的中介机制分析

2022-02-28王燕青杨可月刘超群

科学技术与工程 2022年4期

王燕青, 杨可月, 刘超群

(中国民航大学安全科学与工程学院，天津 300300)

在航空器运行过程中，飞行机组人为因素的缺陷是导致飞行事故的主要原因之一。尤其是进近着陆阶段，其所用的时间仅占整个飞行时间的4%，但发生的航空事故约占总事故的50%[1-2]。进近着陆阶段的航空器处于机场周围高密度交通区域，机组所需完成的操作程序复杂，所面对的天气条件多变，所遇到的问题一般都较为棘手且要求短时间内妥善处理，因此机组工作负担重、压力大，是整个飞行过程中事故及事故征候的高发阶段[3-4]。随着数字化和信息化水平的快速发展，民航领域已由传统的控制系统发展为自动化系统，机组的沟通数量、沟通方式和类别也发生了重大改变。美国国家航空航天局的航空安全报告系统的统计结果表明：与沟通相关的人因事件所占比例超过70%[5]。航空事故调查表明，在多人制机组运行过程中，大部分事故与事故征候都涉及机组资源管理问题，包括机组间的沟通不畅、团队决策不当、情境意识下降或丧失等[6]。飞行机组随着系统状态的持续变化，需要处理大量的信息，理解信息，因此获取完整的、快速的信息至关重要。刘永欣等[7]研究指出，沟通是获取信息的重要渠道；青涛等[8]认为班组之间需要通过沟通、信息共享和行动协调来完成目标，恰当的沟通有利于信息传递的有效性和完整性。可以更好地促进班组的合作。O’Connor等[9]指出，核电厂主控室操作班组作为一个整体，操作绩效跟班组的沟通密不可分，沟通可以更好促进操作班组的团队合作。Mearns等[10]研究发现，机组成员间的有效沟通是确保飞行运行有效的基本要素之一，而无效沟通则会导致机组行为能力的降低乃至引发重大航空事故。

机长作为机组最高和最终决策者，时刻保持良好的情境意识，实时掌握飞行状态，并与其他机组成员进行有效沟通，以形成必要的信息互补，从而掌握更多的情境要素有助于作出更加正确的决策。航空安全报告系统报告分析，70%的事件是由信息传送中的错误引起的，其中37%的错误是未能正常实现启动信息处理的传送[11]。机组成员之间如果能够进行良好的沟通，及时交流正确信息，相互之间沟通传递的信息越多，情境意识水平更高。团队共享心智是团队中的所有成员都拥有的对于团队任务中所需的某项技能的知识结构[12]。文冠群[13]指出高水平的共享心智模型有利于团队成员协同合作完成任务，有利于获得高绩效。中外学者对沟通的研究主要集中在医疗等其他领域，较少有针对机组沟通对民航领域的具体分析，基于此，为了提高进近着陆绩效，引入情境意识和团队共享心智，探讨机组沟通对进近着陆绩效的影响机制，以期为提高飞行安全提供依据。

1 实验方法

沟通是指团队中成员之间以某种方式传递信息的交互活动[14]。机组作为一个整体，飞行绩效跟机组的沟通密不可分。李孟杰[15]研究表明，操控飞行员与不操控飞行员之间具有相互提醒、咨询、建议和协作完成任务的责任，所以，凝聚力、合作度、交流可用度、交流质量会对机组的认知功能产生全过程、全方面的影响，对减少机组人为差错，提高飞行绩效有着重要意义。目前经济管理、危机管理等领域中的诸多研究都表明团队成员间的有效沟通能够显著提高团队绩效[16-18]。Schlichter等[19]研究表明随着任务需求的增加，成员必须通过沟通来共享事故信息，快速、准确地建立对事故的共同理解，从而大大提高操作可靠性和绩效。在民航领域，王永刚等[20]建立了结构方程模型，验证了机组有效沟通对飞行绩效的影响作用；王燕青等[21]通过模拟实验验证了机组沟通对飞行绩效有显著影响；在其他领域，李鹏程等[22]通过建立情境意识可靠性模型，研究班组成员之间的沟通交流与合作对班组绩效的影响；Chehade等[23]通过模拟交互和通信系统，研究沟通在救援行动对情境意识的重要作用，从而提高情境意识水平，以达到成功减少损失的目的。因此，提出假设H1：机组沟通对进近着陆绩效有显著影响。

情境意识(situational awareness，SA)是指在特定的时间和空间下，操作者对于环境中元素的感知、理解以及对于未来状态的预测[24]。靳慧斌等[25]研究表明，在单人制工作环境中，情境意识对操作绩效有显著影响作用。对于飞行机组而言，若每一名机组成员情境意识保持较高水平，则其对当前情境便具有较好的感知、理解及预测能力，能够取得更高的进近着陆绩效水平。基于此，提出假设H2a：机组成员的情境意识对进近着陆绩效有显著影响。石玉生等[26]研究认为，团队沟通是帮助团队中的个体感知、理解及预测团队状态的核心要素之一，结合飞行机组的工作特点，提出假设H2b：机组沟通对机组成员的情境意识有显著影响。

结合假设H2a和H2b，机组成员的情境意识可能会在机组沟通与进近着陆绩效之间发挥中介作用。因此，提出假设H2c：机组成员的情境意识在机组沟通与进近着陆绩效之间起到中介效应。

共享心智模型(shared mental model，SMM)是指团队成员共享的知识结构，这种知识结构使团队成员形成对于任务的准确解释和期望，从而协调各成员的行为，并适应任务和其他成员的需求[12]。Mary等[27]、吕晓俊[28]认为团队共享心智是团队内部所具有的一种隐性协调机制，能够体现团队成员间的默契程度，对团队绩效有重要影响作用。因此，提出假设H3a：机组的团队共享心智对进近着陆绩效有显著影响。

Mathieu等[29]研究表明，团队成员之间的沟通、交流和协作对团队共享心智具有重要影响作用。Valaker等[17]也认为成员间的沟通是形成团队共享心智的关键因素之一。因此，提出假设H3b：机组沟通对机组的团队共享心智有显著影响。

结合H3a和H3b，提出假设H3c：机组的团队共享心智在机组沟通与进近着陆绩效之间存在中介效应。同时，结合假设H2c和假设H3c，提出假设H3d：机组成员的情境意识与团队共享心智在机组沟通与进近着陆绩效之间存在链式中介效应。综合上述假设，提出机组成员间的沟通、机组成员情境意识、共享心智模型对进近着陆阶段绩效的影响机制的理论模型，如图1所示。

图1 理论模型框架图

2 结果

2.1 被试

被试由中国民航大学具有一定的飞行理论知识，并已完成飞行训练，能够完成各项飞行任务的40名大四飞行学员组成。被试两两自由组合，以避免因彼此间不熟悉而造成的沟通障碍。

2.2 实验仪器与测评量表

模拟实验平台由Flight Simulator模拟飞行软件和评价量表工具搭建而成。采用模拟飞行软件Flight Simulator能够比较真实地模拟着陆的基本操作，通过专业的插件进行双屏链接，模拟双人机组展开实验。

机组沟通量表采用的是Johlke等[30]所编写的测量量表。该量表分别从沟通的及时性、充分性、准确性和有效性4个维度对沟通进行测量。对该量表进行验证性因素分析，得似然比卡方χ2/df=2.791，其中，χ2为非参数检验中的一个统计量，df为自由度，χ2/df表示模型的适配度程度；近似误差均方根(root mean square error approximation，RMSEA)=0.074，RMSEA表示理论模型与实际数据的拟合度程度；规准适配指数(normed fit index，NFI)=0.805，NFI用来比较所提模型与虚无模型之间的卡方值差距；拟合优度指数(goodness of fit index，GFI)=0.951，GFI为拟合度指数；比较拟合指数(comparative fit index，CFI)=0.943，CFI同为拟合度指数，数据表明量表结构效度良好；量表的Cronbach’sα值为0.815，如果α系数不超过0.6，一般认为内部一致信度不足，达到0.7～0.8时表示量表具有相当的信度，达到0.8～0.9时说明量表信度非常好。

机组成员的情境意识的测量采用情境意识评定技术(situation awareness rating technique,SART)，从注意资源需求(demand，D)、注意资源供给(supply，S)以及情境的理解(understanding，U)3个方面进行测量。情境意识计算公式为SA=U-(D-S)。SART方法具有较高的信效度，因而被广泛使用以测量情境意识[31]。

机组的团队共享心智测量采用Lim等[32]提出的团队共享心智测量量表，该量表从团队维度和任务维度对团队成员的共享心智进行测量。对该量表进行验证性因素分析，得χ2/df=2.287，RMSEA=0.064，NFI=0.9，GFI=0.925，CFI=0.905，量表结构效度良好；量表的Cronbach’sα值为0.849，表明量表的信度良好。

2.3 实验程序

选择天津滨海机场为目的地机场，模拟单发失效情境下的进近着陆任务。为保障实验的顺利进行，要求所有被试都能熟练操作飞行模拟软件，因此在正式实验前需要进行一定时间的模拟训练，直到被试能够完全掌握模拟软件的操作为止；同时向被试讲解测量量表的填写方法，待被试完全理解后开始正式实验。

实验中被试可以通过键盘和鼠标进行相关的模拟驾驶操作。实验过程中通过暂停方式测量被试的情境意识；实验结束后，被试立即填写沟通及团队共享心智量表。根据飞行手册对被试在进近着陆过程中飞机的接地时的标准距离、载荷、仰角因素与参考标准[2 500 ft(1 ft=3.048×10-1m)、1.4 G、5.0°]的差值进行综合评估，模拟飞行软件自动给出被试的操作绩效得分(100分制)，将其作为着陆绩效得分[33]。

3 结果

3.1 群体内部一致性系数验证

Nonose等[34]研究认为，可以直接计算团队成员的情境意识的均值以表征团队中的情境意识水平。同时机组沟通和团队共享心智变量采用量表测量，需对机组成员的回答一致性进行检验，结果表明机组沟通和团队共享心智的Rwg系数分别为0.82和0.74，均大于0.7，因此可以对机组沟通量表及团队共享心智量表进行均值处理。

3.2 描述性统计及相关分析

机组沟通、机组成员的SA、SMM和进近着陆绩效的描述性统计分析和相关分析，其结果分别如表1、表2所示。

表1 各变量的平均数、标准差

表2 各变量相关系数

由表2结果可知，机组沟通与进近着陆绩效的相关系数r=0.875，P<0.01，即机组沟通对进近着陆绩效有显著的正向影响，假设H1得到初步验证；机组成员的情境意识与进近着陆绩效的相关系数r=0.725，P<0.01，即机组成员的情境意识对进近着陆绩效有显著的正向影响，假设H2a得到初步验证；机组沟通与机组成员的情境意识的相关系数r=0.631，P<0.01，即机组沟通对机组成员的情境意识有显著正向影响，假设H2b得到初步验证；机组的团队共享心智与进近着陆绩效的相关系数r=0.866，P<0.01，即机组的团队共享心智对进近着陆绩效有显著的正向影响，假设H3a得到初步验证；机组沟通与团队共享心智的相关系数r=0.773，P<0.01，即机组沟通对团队共享心智有显著的正向影响，假设H3b得到初步验证。

3.3 中介效应检验

中介变量是一个很重要的统计概念,若X(自变量)通过M(某一变量)对Y(因变量)产生一定影响,则称M为X和Y的中介变量[35]。基于温忠麟提出的链式多重中介效应模型[36]，以机组沟通X为自变量，情境意识M1和团队共享心智M2为中介变量，进近着陆绩效Y为因变量，构建基于机组成员情境意识和团队共享心智的机组沟通对进近着陆绩效影响的链式多重中介效应分析模型如图2所示。数学表达式为

c为自变量X对因变量Y的总效应

Y=cX+e1,c≠0

(1)

M1=a1X+e21,a1≠0

(2)

M2=a2X+dM1+e22,a2≠0

(3)

Y=c′X+b1M1+b2M2+e3,

c′≠0；b1≠0；b2≠0

(4)

式中：d为控制了X的影响之后，中介变量M1对M2的效应；a1为自变量X对中介变量M1的效应；b1为在控制了X的影响后，M1对因变量Y的效应；a2为X对中介变量M2的效应；b2为在控制了X的影响后，M2对Y的效应；d为在控制了X的影响后，中介变量M1对M2的效应；c′为在控制了M1和M2的影响后，X对Y的直接效应；e1、e21、e22、e3为回归残差。

采用Bootstrap方法进行中介效应检验。设定1 000个抽取的样本，采用95%的置信区间，若置信区间不含零，则表明对应的效果显著，其结果如表3和表4所示。

由表3可知，机组沟通对进近着陆绩效有显著的正向影响(非标准化系数β=0.453 4，标验统计量t=4.658 9，P<0.05)，假设H1得到验证；机组成员的情境意识对进近着陆绩效有显著的正向影响(β=0.178 3，t=2.192 2，P<0.05)，假设H2a得到验证；机组沟通对机组成员的情境意识有显著的正向影响(β=0.630 9，t=5.012 3，P<0.05)，假设H2b得到验证；机组团队共享心智对进近着陆绩效有显著的正向影响(β=0.399 9，t=4.020 6，P<0.05)假设H3a得到验证；机组沟通对团队共享心智有显著的正向影响(β=0.270 1，t=2.136 6，P<0.05)，假设H3b得到验证。

表3 回归分析结果

由表4可知，情境意识和团队共享心智的中介效应显著，且中介效应占总的效应的72.6%，通过3条中介链产生：①机组沟通→SA→进近着陆绩效，中介效应值为 0.092 8，占总效应的 12.5%，且这条路径 Bootstrap95%置信区间不包含0，说明该路径的中介效应显著，因此假设H2c得到验证；②机组沟通→SMM→进近着陆绩效，中介效应值为0.330 0，占总效应的 44.6%，且这条路径Bootstrap95%置信区间不包含0，说明该路径的中介效应显著，因此假设H3c得到验证；③机组沟通→SA→SMM→进近着陆绩效，中介效应值为0.114 3，占总效应的15.4%，且这条路径 Bootstrap95%置信区间不包含0，说明该路径的链式中介效应显著，因此假设H3d得到验证。因此，基于上述结果可得，险情下机组沟通对进近着陆绩效影响的中介机制模型如图3所示。

表4 中介效应检验结果

***表示在0.1%水平显著，即P<0.01；*为表示在5%水平显著，即P<0.05

4 讨论

在多重中介模型中，机组沟通对进近着陆绩效的影响主要是通过情境意识和团队共享心智的中介作用而间接影响进近着陆绩效，即机组成员的情境意识在机组沟通与进近着陆绩效之间起显著的中介效应。机组成员及时沟通，交流各自掌握的信息，让其他机组成员了解自己的操作动作和操作意图，统一机组成员的认识和动作，实现信息及时准确的交流，从而维持良好的情境意识水平。尤其是当遇到险情时，机组成员更需要具备良好的沟通协调能力，对保持良好的驾驶舱情境意识至关重要，这一研究结果与李苗[37]和刘永欣等[7]的研究结果一致。

机组沟通还可以通过影响团队共享心智间接影响进近着陆绩效，即团队共享心智在机组沟通与进近着陆绩效之间起显著的中介效应，这一研究结果与文冠群[13]和朱学红等[38]的研究结果一致。机组成员间相互接触越多，沟通也就相应地越多，就越有可能在有效沟通中达成一致的认知框架，从而形成团队成员间的共享心智模式，该观点与武欣等[39]的研究结果一致。团队共享心智使机组成员之间能够更好地互相了解，更容易地计划工作任务，将任务分配给最合适的机组成员，互相信任并协调各自的行动，帮助机组更快更有效地解决面临的问题，提高进近着陆绩效的水平，这与Mathieu等[29]的研究结果相一致。另外，机组成员的情境意识和团队共享心智在机组沟通与进近着陆绩效间具有链式中介作用，这表明机组成员的情境意识和团队共享心智是机组沟通影响进近着陆绩效的重要内因。