大數(shù)據(jù)讓飛行更安全

舒平

“大數(shù)據(jù)”作為時(shí)下最火熱的IT行業(yè)詞匯，隨之而來的數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等等圍繞大數(shù)據(jù)商業(yè)價(jià)值的利用逐漸成為各行業(yè)人士爭(zhēng)相追捧的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。

研究機(jī)構(gòu)Gartner對(duì)于“大數(shù)據(jù)”（Big data）給出了這樣的定義：“大數(shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。

隨著谷歌Map Reduce和Google File System （GFS）的發(fā)布，大數(shù)據(jù)不僅只用來描述大量的數(shù)據(jù)，還涵蓋了處理數(shù)據(jù)的速度等方面。因此，“大數(shù)據(jù)”除了具有大量（Volume）、高速（Velocity）、多樣（Variety）、真實(shí)（Veracity）等特征外，更多的是體現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值（Value），沒有價(jià)值的數(shù)據(jù)最多稱之為“大量的數(shù)據(jù)”，而不能叫做“大數(shù)據(jù)”。而我們使用的飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)同樣具有以上這些特征。

飛行事故帶來的思考

回顧那些歷史上發(fā)生的空難，每一次的搜救和調(diào)查過程都對(duì)航空史有著巨大的影響。導(dǎo)致空難的原因有很多，如果時(shí)光倒流，這樣的事故又是否能夠規(guī)避呢？

法航AF447空難

2009年6月1日，法國航空A330-203/F-GZCP號(hào)飛機(jī)在執(zhí)行AF447航班任務(wù)時(shí)，在巴西圣佩德羅和圣保羅島嶼附近墜毀，機(jī)上216名乘客以及12名機(jī)組人員全部罹難。此空難為法國航空成立以來最嚴(yán)重的空難，亦是A330最嚴(yán)重及首次商業(yè)飛行空難。

法國航空事故調(diào)查局（BEA）給出此次空難原因是：測(cè)量空速的皮托管失效后，副駕駛操作失誤導(dǎo)致飛機(jī)失速墜海。該飛機(jī)皮托管制造商為泰雷茲公司，在2003至2008年間，歐洲航空安全局（EASA）收到17宗裝在A330/340客機(jī)上的泰雷茲C16195AA皮托管故障報(bào)告，但泰雷茲堅(jiān)稱他們的皮托管通過安全測(cè)試，能在極端天氣下運(yùn)行。早在2007年9月，空客建議把C16195AA皮托管更換為C16195BA皮托管，后者更能提供結(jié)冰保護(hù)。但直到發(fā)生AF447航班事故后的2009年8月，法航才把所有空中客車機(jī)隊(duì)的皮托管更換為BA型。這是一起典型的機(jī)件故障引發(fā)的空難。

如果有針對(duì)17宗裝在A330/340客機(jī)的泰雷茲AA皮托管故障報(bào)告及其相關(guān)飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)分析，在建立飛行數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，是否能夠得出其影響程度，從而提前告知飛行員？答案是肯定的。

巴西天馬航空3054航班空難

2007年7月17日傍晚時(shí)分，巴西天馬航空A320-233/PR-MBK號(hào)飛機(jī)執(zhí)行JJ3054航班任務(wù)，大雨中在降落圣保羅孔戈尼亞斯國際機(jī)場(chǎng)35L跑道時(shí)，因飛機(jī)右發(fā)反推失效，跑道道面濕滑，加上機(jī)場(chǎng)跑道太短（1940米），飛機(jī)失控沖出跑道末端、穿越機(jī)場(chǎng)圍界和一條高峰時(shí)段的高速公路之后，撞入天馬航空在加油站附近的辦公大樓并起火。機(jī)上181位乘客、6位機(jī)組人員及12名地面人員共199人在事故中喪生。

2008年11月，有關(guān)當(dāng)局發(fā)表了一份2500頁的報(bào)告，詳細(xì)指出機(jī)長、空客公司、天馬航空及機(jī)場(chǎng)均需為空難負(fù)責(zé)。尤其指出，機(jī)場(chǎng)當(dāng)局在跑道附近施工卻沒有做好排水，在空難發(fā)生當(dāng)晚，在滂沱大雨下仍不關(guān)閉該跑道，屬于嚴(yán)重失職。這是一起典型的機(jī)場(chǎng)因素導(dǎo)致的空難。如果有針對(duì)35L跑道各種天氣情況下的飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)分析，是否能夠引起機(jī)場(chǎng)方面的足夠重視，至少給機(jī)長一個(gè)放心落地的理由？答案是肯定的。

科爾根航空3407航班事故

2009年2月12日晚上，美國科爾根航空DHC-8-400/N200WQ飛機(jī)執(zhí)行新澤西的紐瓦克自由國際機(jī)場(chǎng)至紐約的水牛城布法羅尼亞加拉國際機(jī)場(chǎng)3407航班任務(wù)，由于機(jī)組過度疲勞，在飛機(jī)出現(xiàn)結(jié)冰減至失速速度時(shí)，機(jī)組操作失誤導(dǎo)致飛機(jī)失速墜落，機(jī)上44名乘客、5名機(jī)組人員及1名地上的居民共50人死亡。

2010年2月10日，美國國家運(yùn)輸安全委員（NTSB）發(fā)表了最后調(diào)查報(bào)告，指出空難成因是機(jī)組失誤。過度疲勞是重要致因，兩名機(jī)師缺乏足夠及有質(zhì)量的睡眠疲勞飛行，導(dǎo)致在失速中做出一系列反常動(dòng)作。這是一起典型的由于機(jī)組疲勞導(dǎo)致的空難。如果有針對(duì)科爾根航空公司所屬飛行員的駕駛行為分析數(shù)據(jù)，是否能夠更早的發(fā)現(xiàn)疲勞駕駛問題？答案是肯定的。

河南航空8387航班空難

2010年8月24日20時(shí)51分，河南航空J(rèn)190-100LR/B-3130號(hào)飛機(jī)執(zhí)行VD8387航班任務(wù)，在伊春林都機(jī)場(chǎng)實(shí)施30號(hào)跑道VOR/DME進(jìn)近過程中，在跑道入口端外1110米處擦樹，最終撞毀在30號(hào)跑道入口端外跑道延長線690米處，造成機(jī)上96人（其中乘客91人，機(jī)組5人）中44人（其中乘客41人，機(jī)組3人）死亡。

2012年6月29日，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布空難調(diào)查報(bào)告，認(rèn)定空難直接原因：機(jī)長違反飛行手冊(cè)，在低于公司最低運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的情況下，仍然實(shí)施進(jìn)近；飛行機(jī)組違反規(guī)定，在飛機(jī)進(jìn)入輻射霧后，飛行機(jī)組失去著陸所必需的目視參考的情況下，仍然穿越最低下降高度實(shí)施著陸；在撞地前出現(xiàn)無線電高度語音提示后，仍未采取復(fù)飛措施，導(dǎo)致飛機(jī)撞地。

飛行員駕駛作風(fēng)和習(xí)慣是導(dǎo)致該起事故的主要因素。事后在分析該機(jī)長以往QAR監(jiān)控事件時(shí)，發(fā)現(xiàn)其“最終進(jìn)近下降率大”的三級(jí)事件發(fā)生率是全公司所有飛行員中最高的。如果早前針對(duì)該飛行員，甚至所有飛行員進(jìn)行了定期的駕駛習(xí)慣、行為分析，是否能夠提早的為其敲響警鐘？答案是肯定的。如果之前做過相關(guān)數(shù)據(jù)分析，這些災(zāi)難本可避免。

開展飛行品質(zhì)監(jiān)控基站建設(shè)

飛行品質(zhì)監(jiān)控是國際上公認(rèn)的保證飛行安全的重要手段之一，已得到世界民航業(yè)的普遍認(rèn)可。為提高航空安全水平，中國民航從1997年開始實(shí)施QAR監(jiān)控項(xiàng)目，目前基于手機(jī)無線網(wǎng)的無線QAR（WQAR）已經(jīng)十分成熟，并大量安裝在我國的民用運(yùn)輸飛機(jī)上。

正是在這一大背景下，民航局決定在中國民航科學(xué)技術(shù)研究院開展飛行品質(zhì)監(jiān)控基站建設(shè)。WQAR數(shù)據(jù)由各個(gè)運(yùn)輸航空公司進(jìn)行采集，之后通過直接、間接兩種方式傳至民航飛行品質(zhì)監(jiān)控基站。自此開始，整個(gè)飛行品質(zhì)監(jiān)控基站的數(shù)據(jù)處理工作可分為數(shù)據(jù)接收、譯碼及監(jiān)控、飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)在線分析以及報(bào)表發(fā)布及瀏覽四個(gè)階段。

地面接收站接收到通過專線傳來的WQAR數(shù)據(jù)后，AGS等譯碼監(jiān)控工具開始工作，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件直接進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫用于日常分析使用；產(chǎn)生的工程值文件進(jìn)入Hadoop分布式文件系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)，待有特定需求時(shí)，從其中提取相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫，用作在線分析使用。在線分析系統(tǒng)針對(duì)飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，產(chǎn)生各種預(yù)定義以及自行定義的報(bào)表，并發(fā)布在飛行品質(zhì)監(jiān)控（FOQA）門戶網(wǎng)站上，供有權(quán)限的特定用戶瀏覽。

基于飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)建立分析模型

通過對(duì)飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析處理后，建立各種分析模型，除了提供事件監(jiān)控外，還在人、飛機(jī)、環(huán)境、管理等多角度提供輔助，不僅能提高飛行安全性，還能提高安全管理水平。分析模型體現(xiàn)了飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)分析的最大價(jià)值。

飛機(jī)數(shù)據(jù)模型

通過模型計(jì)算出當(dāng)某個(gè)零部件失效、半失效狀態(tài)下，飛機(jī)的行為特征，進(jìn)而總結(jié)出機(jī)長正確的應(yīng)對(duì)方式。例如，出現(xiàn)“AA皮托管故障”時(shí)，“飛機(jī)電子中央監(jiān)控系統(tǒng)（Electronic Centralized Aircraft Monitor，ECAM）顯示最高速度，但沒有顯示最低速度……”，“機(jī)組應(yīng)壓低機(jī)頭以增加飛行速度防止失速”。

機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)模型

通過模型可以計(jì)算出某個(gè)跑道在不同的天氣（雨、雪、風(fēng)、霜）條件下，各種機(jī)型的著陸滑跑距離，從而總結(jié)出機(jī)場(chǎng)跑道的開放/關(guān)閉條件。例如，如果通過模型計(jì)算出相當(dāng)比例的A320飛機(jī)在大雨中的濕滑跑道上著陸滑跑距離超過1500米，則下大雨時(shí)，A320飛機(jī)不宜在著陸可用距離（LDA）小于2000米的跑道上著陸。

機(jī)長數(shù)據(jù)模型

通過模型可以計(jì)算出各個(gè)航班操作飛行員（PF）在各個(gè)飛行階段的超限事件發(fā)生率及其分布狀況，從而有針對(duì)地總結(jié)出合格或基本合格PF的平均水平和分布區(qū)間。例如，如果通過模型計(jì)算出某些PF的操作水平異于大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)下的平均水平和分布區(qū)間，對(duì)這樣的飛行員就要慎重使用并加強(qiáng)培訓(xùn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)空停數(shù)據(jù)

通過模型可以計(jì)算出各類發(fā)動(dòng)機(jī)空停前一個(gè)或幾個(gè)航班的相關(guān)參數(shù)表現(xiàn)，從而建立起導(dǎo)致各類空停的參數(shù)特征并找出最為敏感的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，總結(jié)出預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車的預(yù)測(cè)模型和檢查方案，減少發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車的發(fā)生。例如，如果通過模型計(jì)算出某臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)與空停預(yù)測(cè)模型的參數(shù)特征類似，就可以通過相應(yīng)的檢查方案進(jìn)行檢查，將發(fā)生空停的風(fēng)險(xiǎn)盡量消滅在地面。

如果我們能夠針對(duì)之前所有事故或嚴(yán)重事故征候進(jìn)行有針對(duì)性分析并建模，應(yīng)用飛行品質(zhì)的大數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)證，并計(jì)算出各種狀態(tài)下的平均水平和正常、基本正常區(qū)間，那么其安全價(jià)值將無限大，正如國際民航組織《安全管理手冊(cè)》插圖所展示的安全管理的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型：通過對(duì)飛行品質(zhì)數(shù)據(jù)的建模與分析，由出現(xiàn)事故/事故征候后進(jìn)行調(diào)查分析的“事后諸葛亮”模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻⒛Ｐ汀A(yù)期結(jié)果——發(fā)現(xiàn)問題的“前知五百年，后知五百載”的諸葛孔明預(yù)測(cè)模式為主，為保障民航的持續(xù)安全提供可靠的“大數(shù)據(jù)”支撐。