基于SHEL模型淺談飛行操作程序的樣式對飛行安全的重要性

溫麗華 王強(qiáng)強(qiáng)

摘要：飛行操作程序是飛行員完成駕駛艙操作任務(wù)的基礎(chǔ)，對于確保飛機(jī)安全飛行具有重要的意義。本文從飛行中人的因素出發(fā)，基于SHEL模型中飛行員與軟件即操作程序界面的優(yōu)良匹配，淺談QRH中應(yīng)急與非正常檢查單中結(jié)構(gòu)與樣式的設(shè)計(jì)對于飛行員快速查找操作程序的重要性，旨在用于民機(jī)應(yīng)急與非正常檢查單的編制與發(fā)布，縮短飛行員查找檢查單的時(shí)間，從而確保飛行安全。

關(guān)鍵詞： SHEL；樣式；檢查單

中圖分類號(hào)：V21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）05（c）-0000-00

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2016.15.000

Abstract：Flight operating procedures are the basis of performing cockpit operating tasks for pilots， and have important significance for safety flight.From the human factor in flight， and based on excellent matching between pilots and software which are operating procedures according to SHEL model， this chapter talks about the design of structure and style for emergency and non-normal checklist in QRH having important significance on quickly searching operating procedures for pilots. The chapter is meant to authoring the emergency and non-normal checklist to decrease time to and make sure safety flight.

Keyword： SHEL， Style， Checklist

0 引言

飛行安全是民航永恒的主題。據(jù)調(diào)查研究，人的因素是當(dāng)今民用航空飛行事故的主要原因，占所有飛行事故的80%-90%。飛行中人的因素涉及范圍較廣，由愛德華提出的SHEL模型能夠形象地的描述飛行中人的因素的概念。

SHEL是由Software（軟件）、Hardware（硬件）、Environmental（環(huán)境）、Liveware（人）的首字母組成，如圖1所示。該模型表明了航空系統(tǒng)中與機(jī)組構(gòu)成界面的四個(gè)要素及其相互關(guān)系，常用于分析飛行中人的因素的研究范圍和機(jī)組錯(cuò)誤的來源。從圖中也可以看出各個(gè)要素之間構(gòu)成的界面是凹凸不平的，意味著各界面之間必須謹(jǐn)慎匹配，否則會(huì)引起系統(tǒng)的斷裂或解體，造成事故的發(fā)生[1]。

現(xiàn)代座艙的自動(dòng)化程度越來越高，機(jī)組的任務(wù)由原來的直接操縱飛機(jī)逐漸改變?yōu)橐员O(jiān)控信息為主，他的一個(gè)重要任務(wù)便是對軟件的利用與管理。SHEL模型中機(jī)組與軟件的界面匹配環(huán)節(jié)中最主要的一項(xiàng)工作就是研究合理的飛行操作程序，以便簡化飛行工作、減小機(jī)組的工作負(fù)荷，不致機(jī)組出錯(cuò)。飛行機(jī)組操作程序是由飛機(jī)主制造商制定并推薦，主要包含在飛行機(jī)組操作手冊（FCOM）/快速檢查單（QRH）中，是機(jī)載手冊。其中QRH為飛行機(jī)組提供在正常情況下駕駛航空器和處理應(yīng)急和非正常情況時(shí)所需快速參考的資料，是機(jī)組使用的圣經(jīng)。QRH一般包括手冊使用說明、正常程序、應(yīng)急和非正常檢查單、補(bǔ)充程序、飛行中性能和快速索引五部分。

由于程序內(nèi)容的準(zhǔn)確性涵蓋設(shè)計(jì)、試飛、驗(yàn)證等多項(xiàng)環(huán)節(jié)，此處不詳細(xì)描述，本文僅從QRH應(yīng)急和非正常檢查單的發(fā)布形式入手，宏觀上闡述飛行操作程序的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容樣式的設(shè)計(jì)對機(jī)組快速定位與識(shí)別手冊內(nèi)容的重要性，從而提升飛行程序的可使用性以及加強(qiáng)機(jī)組與軟件的匹配程度。

1 應(yīng)急和非正常檢查單介紹

應(yīng)急和非正常檢查單一般包括以下六部分內(nèi)容：

1） 程序的標(biāo)題，用于識(shí)別具體故障；

2） 程序的適用范圍、目的，用于說明該程序適用的條件和程序的處置目標(biāo)；

3） 程序的處置動(dòng)作，用于說明程序具體操作步驟或動(dòng)作說明；

4） 處置中用到的限制、性能數(shù)據(jù)，用于提供動(dòng)作操作時(shí)的限制或參考性能數(shù)據(jù)（若適用）；

5） 受影響系統(tǒng)、功能、性能，用于提供發(fā)生故障并執(zhí)行相應(yīng)程序后，飛機(jī)的功能或性能受影響的程度（若適用）；

6） 飛機(jī)從應(yīng)急與非正常狀態(tài)下恢復(fù)到安全水平后在后續(xù)飛行階段偏離正常程序的延遲項(xiàng)目（若適用）。

QRH應(yīng)急和非正常檢查單涵蓋內(nèi)容較多，每一部分的樣式設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到機(jī)組使用檢查單的速度快慢，本文從以下八個(gè)方面解析飛行操作程序的樣式。

2、飛行操作程序重要樣式解析

2.1 記憶項(xiàng)目

CCAR25部運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)的1581條明確規(guī)定了機(jī)型飛行程序內(nèi)容中必須包含發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞或分離、客艙失壓等九類應(yīng)急項(xiàng)目，在出現(xiàn)這些項(xiàng)目時(shí)需要機(jī)組快速完成該項(xiàng)目對應(yīng)的記憶項(xiàng)目以保護(hù)飛機(jī)和乘員免遭嚴(yán)重傷害，從而恢復(fù)飛機(jī)到可接受的適航水平可以繼續(xù)安全飛行。當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí)，考慮到機(jī)組在高壓下記憶能力可能降低，增加犯錯(cuò)誤的概率，因此記憶程序結(jié)構(gòu)和樣式的設(shè)計(jì)需要適用于人的一般可接受水平，如[2]：

1） 記憶項(xiàng)目必須在一個(gè)檢查單所有程序處置動(dòng)作之前；

2） 通過醒目的標(biāo)記來標(biāo)識(shí)，如加底紋、加框；

3） 盡量減少記憶項(xiàng)目步驟：對于民用飛機(jī)而言記憶項(xiàng)目步驟建議不超過六步。

據(jù)調(diào)查，目前國際上所有主制造商及航空公司已經(jīng)默認(rèn)采用在記憶項(xiàng)目外圍加黑框來標(biāo)記。雖然類似這樣的程序樣式并沒有上升至國際標(biāo)準(zhǔn)，但建議主制造商在編制手冊時(shí)盡量能夠選取目前行業(yè)已廣泛認(rèn)可和使用的樣式。

2.2 程序索引

QRH的命名在于其起到的作用是在飛機(jī)出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí)機(jī)組根據(jù)操作程序能夠快速從危險(xiǎn)狀態(tài)改出，除機(jī)組完成以上提及的記憶項(xiàng)目外，還有很多其它應(yīng)急和非正常項(xiàng)目是沒有記憶項(xiàng)目的，這時(shí)候要求機(jī)組能夠快速查找QRH以獲得處置程序，那么QRH程序索引設(shè)計(jì)的核心在于能夠在最短時(shí)間內(nèi)讓機(jī)組查找到所需的信息。QRH中應(yīng)急和非正常檢查單包括有EICAS提示與無EICAS提示兩種，一般在QRH內(nèi)封設(shè)計(jì)專門的信息索引，將兩者分開。如果是有EICAS信息的故障，那么建議在信息索引中EICAS信息設(shè)計(jì)成按照緊急程度（Warning還是Caution）并且按照24位字母順序排序，并且根據(jù)目錄以及手冊的索引舌快速定位到該EICAS所對應(yīng)的處置程序。例如當(dāng)某機(jī)型出現(xiàn)APU FIRE告警信息時(shí)，如圖2所示，如果該程序有記憶項(xiàng)目，那么機(jī)組先完成記憶項(xiàng)目，然后查找QRH索引字母A，其次通過目錄查找到該信息對應(yīng)的系統(tǒng)，隨后通過黃色索引舌快速查找到相關(guān)內(nèi)容，查找時(shí)間基本控制在5秒左右。通過建立索引與程序之間的直接聯(lián)系達(dá)到“Q（Quick）”的目的。目前主制造商為開拓國際市場，要求手冊語言主版本為英文，因此無EICAS信息的故障項(xiàng)目的編排與有EICAS信息的相同。該樣式僅限于紙質(zhì)手冊的查詢。

2.3 檢查單標(biāo)題

程序標(biāo)題應(yīng)該處于檢查單的最前端，醒目，能夠與程序步驟和注釋內(nèi)容明顯區(qū)分，如圖3所示。如果是無EICAS信息的程序，那么其標(biāo)題必須簡明扼要無歧義，如機(jī)組失能、水上迫降等。

2.4 程序邏輯判斷

一個(gè)應(yīng)急或非正常檢查單在具體執(zhí)行時(shí)可能需要機(jī)組進(jìn)行邏輯判斷，從而采取合適的操作程序，比如判斷這個(gè)故障是由哪個(gè)條件觸發(fā)的，或者某一程序步驟結(jié)束后系統(tǒng)出現(xiàn)不同的響應(yīng)，針對不同響應(yīng)需要判斷后續(xù)采取何種處置程序，因此程序的判斷條件樣式是否合理也是機(jī)組快速將飛機(jī)恢復(fù)到安全水平的時(shí)間考量因素之一。如圖3所示為某機(jī)型的APU火警的處置程序，從案例中可以看出當(dāng)執(zhí)行第2步程序時(shí)需要判斷APU防火手柄上的燈是否熄滅，關(guān)鍵字是與否、跳轉(zhuǎn)步驟用粗體區(qū)別于其它內(nèi)容，比起單純的文字描述，文字與圖標(biāo)的結(jié)合易于飛行員理解與使用，可以明顯縮短機(jī)組的操作時(shí)間。其中程序步驟也通過有序序號(hào)標(biāo)注，便于機(jī)組執(zhí)行，同時(shí)也符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使用習(xí)慣。

2.5 程序結(jié)束符

一個(gè)檢查單中可以出現(xiàn)多個(gè)程序結(jié)束符，用于標(biāo)記檢查單中某一條件/階段下的程序或者一個(gè)完整的檢查單被執(zhí)行完畢，標(biāo)志著飛機(jī)可以繼續(xù)安全飛行或者就近機(jī)場著陸。程序結(jié)束符可以是粗體文字（如圖3所示）或圖標(biāo)。

2.6 程序跨頁

當(dāng)一個(gè)完整的程序內(nèi)容需要跨頁時(shí)必須在該檢查單出現(xiàn)的第一頁底部與后續(xù)頁的頂部插入明顯的跨頁標(biāo)識(shí)符。一般紙質(zhì)手冊或者以頁發(fā)布的電子手冊需要通過跨頁符標(biāo)明程序內(nèi)容跨頁，如果是以ATA2300飛行運(yùn)行數(shù)據(jù)交換為標(biāo)準(zhǔn)、以數(shù)據(jù)模塊為單位的XML形式發(fā)布的檢查單不需要添加跨頁符，但是前提是飛機(jī)具備發(fā)達(dá)的航電系統(tǒng)以及較高的出版物數(shù)字化水平。

2.7 受影響系統(tǒng)/功能

當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)某些應(yīng)急和非正常情況后即使機(jī)組適時(shí)將飛機(jī)恢復(fù)到安全水平，飛機(jī)的某些系統(tǒng)或者某些功能會(huì)不工作或降級(jí)，那么在檢查單中需要明確地告知機(jī)組以便不影響機(jī)組后續(xù)操作。可使用表格的形式將不工作系統(tǒng)一一列舉，不工作功能可以根據(jù)功能所屬系統(tǒng)進(jìn)行分類。

2.8 延遲項(xiàng)目

部分應(yīng)急與非正常檢查單在最后部分會(huì)給出飛機(jī)出現(xiàn)故障后、著陸前各飛行階段偏離正常程序的延遲項(xiàng)目，在延遲項(xiàng)目前可使用圖標(biāo)與文字結(jié)合的方式給出醒目標(biāo)志，如圖4所示，延遲項(xiàng)目按照飛行階段劃分，飛行階段的名稱需要與具體操作步驟區(qū)分，易于飛行員識(shí)別。

3 結(jié)束語

隨著電子檢查單、電子飛行包（EFB）的不斷發(fā)展，紙質(zhì)手冊的概念已經(jīng)逐漸淡化，如目前空客A380推出了全數(shù)字化手冊，該手冊數(shù)字化發(fā)展是建立在機(jī)載信息系統(tǒng)（Onboard Information System， OIS）的應(yīng)用基礎(chǔ)上。OIS是采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、實(shí)現(xiàn)信息從地面實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇罩械娜藱C(jī)交互平臺(tái)，集成了包含F(xiàn)COM、QRH、最低設(shè)備清單（MEL）等在內(nèi)的運(yùn)行手冊庫、載重和平衡、性能數(shù)據(jù)計(jì)算和任務(wù)管理等功能，與EFB相關(guān)。通過折疊桌上的鍵盤可直接操作該系統(tǒng)并通過主儀表板兩側(cè)的機(jī)載信息終端（OIT）顯示信息。機(jī)組可以不通過紙質(zhì)手冊進(jìn)行查詢，直接使用索引、鏈接或者搜索關(guān)鍵字快速查詢到所需要的信息。

在科技水平大幅度提高的背景下，SHEL模型中飛行員與硬件的匹配度已經(jīng)明顯提高，但由于人的不可控因素，飛行員與軟件之間的界面問題較難解決。根據(jù)國際先進(jìn)機(jī)型歷年發(fā)布的QRH，不難發(fā)現(xiàn)各主制造商的檢查單樣式也是在更新的，客觀上講機(jī)型的技術(shù)出版物可用性也是衡量該機(jī)型的市場占有率大小與國際形象的因素之一，主制造商在保證產(chǎn)品自身的質(zhì)量以外還需要提供可操作性強(qiáng)的技術(shù)出版物，從而打造優(yōu)良的客戶服務(wù)體系。

檢查單不論是以紙質(zhì)形式放置在駕駛艙，或者以數(shù)字電子方式存儲(chǔ)在OIS中，檢查單中的應(yīng)急與非正常程序的樣式設(shè)計(jì)與開發(fā)始終是手冊編制人員在考慮人為因素對飛行安全的重要性環(huán)節(jié)中必須研究的一個(gè)課題。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅曉利，飛行中人的因素，成都：西南交通大學(xué)出版社，2014.

[2] CAA. CAP676：CAP 676 Guidance on Design， presentation and Use of Emergency and Abnormal Checklists [EB/OL].（2006） [2012-09-03]. http：//www.caa.co.uk.