民航運行安全風(fēng)險監(jiān)測方法研究

□ 萬 健 張向暉 吳 君/文

近年來，民航安全在國家安全生產(chǎn)管理體系中的重要性日益凸顯。在民航安全管理工作中，及時開展民航運行安全風(fēng)險評價研究工作，掌握風(fēng)險事件發(fā)生的概率和嚴重性，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，最大限度地避免民航運輸事故發(fā)生，已成為民航運行安全管理工作關(guān)口前移的重要環(huán)節(jié)。

目前，國內(nèi)外民航安全風(fēng)險管理方面，研究對象大多側(cè)重于民航企業(yè)的安全風(fēng)險評估，對民航行業(yè)整體的安全風(fēng)險評估研究較少；安全評價指標(biāo)體系基本按照“人、機、環(huán)境、管理”四個要素建立；而評價指標(biāo)權(quán)重計算大多采用層次分析法（AHP）；安全風(fēng)險評估方法主要以定性分析為主，定量分析為輔。

本文將在以往研究成果的基礎(chǔ)上，通過對民航運行安全風(fēng)險特點和變化規(guī)律的研究，根據(jù)民航運行安全風(fēng)險評價數(shù)據(jù)來源、風(fēng)險貢獻度、所涉民航生產(chǎn)部門、航空器飛行過程對風(fēng)險進行分類，創(chuàng)新性地提出民航運行安全風(fēng)險分類矩陣；基于各類F OQA監(jiān)控事件、不安全事件發(fā)生概率、事件嚴重程度以及相關(guān)的隱患模型，構(gòu)建事后型與預(yù)防型指標(biāo)相結(jié)合的民航運行安全風(fēng)險因素綜合評價指標(biāo)體系，建立民航安全風(fēng)險評價方法和模型，提出從個體的不安全事件分析到民航整體運行安全風(fēng)險水平的宏觀評價方法。

民航運行安全風(fēng)險矩陣

國際民航組織《安全管理手冊》（Doc 9859）中對安全風(fēng)險的定義如下：“對現(xiàn)有危險或情況的后果或結(jié)果預(yù)測的概率和嚴重性”。系統(tǒng)運行風(fēng)險是各風(fēng)險源在外部環(huán)境作用下的累加表現(xiàn)，每項危險源所產(chǎn)生的風(fēng)險均具有概率和后果的二重性。

（一）風(fēng)險分類

根據(jù)民航運行風(fēng)險具有客觀存在性、不確定性、復(fù)合性和動態(tài)性等諸多特點，本文從生產(chǎn)運行部門、風(fēng)險評價數(shù)據(jù)來源、飛行階段以及風(fēng)險貢獻度四個方面介紹幾種常見的民航運行風(fēng)險分類方式，全新認識和分析民航運行的安全風(fēng)險。

1.基于生產(chǎn)運行部門的風(fēng)險分類

民用航空是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，它包括從地面到空中的立體化生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)，主要由航空運輸服務(wù)、空中交通服務(wù)和機場服務(wù)等子系統(tǒng)組成，涉及飛行、機務(wù)、機場地面保障和空中交通服務(wù)等多領(lǐng)域的計劃、組織、協(xié)調(diào)和指揮，同時還受自然環(huán)境和社會環(huán)境的影響。

2.基于評價數(shù)據(jù)來源的風(fēng)險分類

鑒于可用于民航運行風(fēng)險評價的數(shù)據(jù)主要包括民航安全年報所載的不安全事件數(shù)據(jù)和飛行品質(zhì)監(jiān)控（FQOA）QAR數(shù)據(jù)，本文把由已經(jīng)發(fā)生的各種不安全事件，以及引起這些事件并已確認的原因鏈所指示的風(fēng)險稱為“顯性風(fēng)險”，這些風(fēng)險在民航生產(chǎn)運行中已經(jīng)暴露、被發(fā)現(xiàn)和被記錄下來。這里所指的不安全事件包括事故、事故征候和其他不安全事件。

另外，在民航生產(chǎn)運行過程中還存在大量的沒有暴露、沒有發(fā)現(xiàn)的安全隱患，這些隱患所對應(yīng)的風(fēng)險也是民航運行安全風(fēng)險的重要組成部分。飛行品質(zhì)監(jiān)控項目所記錄的QA R數(shù)據(jù)記錄了飛行過程中所有重要的飛行參數(shù)，可以作為運行安全風(fēng)險隱患的重要評價依據(jù)。本文將飛行品質(zhì)監(jiān)控QA R數(shù)據(jù)層面所體現(xiàn)出來的風(fēng)險稱為“隱性風(fēng)險”。

基于評價數(shù)據(jù)來源的風(fēng)險分類如圖1所示。

3.基于飛行階段的風(fēng)險分類

本文基于對歷史不安全事件數(shù)據(jù)和QA R數(shù)據(jù)進行了深入的分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險分布在不同的飛行階段，涉及地面滑行、起飛、爬升、巡航、下降和進近著陸等方面。

4.基于風(fēng)險貢獻度的風(fēng)險分類

本文基于風(fēng)險源事件對民航運行風(fēng)險的貢獻度大小，將民航運行風(fēng)險分為“直接風(fēng)險”和“或有風(fēng)險”，其基本關(guān)系如圖2所示。

“直接風(fēng)險”是指對民航運行風(fēng)險貢獻度大于閾值 λ·的風(fēng)險，其對應(yīng)的事件稱之為“直接風(fēng)險事件”，該類風(fēng)險事件可能是風(fēng)險概率較高且有一定嚴重度，也可能是風(fēng)險事件嚴重度較大且有一定的風(fēng)險概率；即該類風(fēng)險事件對系統(tǒng)風(fēng)險影響程度較大。

“或有風(fēng)險”是指對民航運行風(fēng)險貢獻度小于等于閾值λ·的風(fēng)險，其對應(yīng)的事件稱之為“或有風(fēng)險事件”，該類風(fēng)險事件的風(fēng)險概率低，對系統(tǒng)運行風(fēng)險造成的危害較小。

圖1：基于評價數(shù)據(jù)來源的民航運行安全風(fēng)險分類

（二）民航運行安全風(fēng)險分類矩陣

針對民航運行風(fēng)險的特點，本文將“基于風(fēng)險評價數(shù)據(jù)來源”和“基于風(fēng)險貢獻度”兩種風(fēng)險分類標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來，以此構(gòu)建更為合理的民航運行風(fēng)險分類標(biāo)準(zhǔn)，提出民航運行安全風(fēng)險矩陣，如圖3所示。

圖4：民航運行安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)

圖5：民航運行安全“直接顯性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系框圖

其中，依據(jù)風(fēng)險數(shù)據(jù)來源不同，將直接風(fēng)險細分為“直接顯性風(fēng)險”和“直接隱性風(fēng)險”。同理，將或有風(fēng)險細分為“或有顯性風(fēng)險”和“或有隱性風(fēng)險”。

民航運行安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系

根據(jù)風(fēng)險分類方法，民航運行安全評價指標(biāo)體系應(yīng)分為“顯性風(fēng)險”和“隱性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系。其中，“顯性風(fēng)險”主要考慮不安全事件指標(biāo)，包括事故、事故征候和其他不安全事件；而“隱性風(fēng)險”主要考慮飛行品質(zhì)監(jiān)控指標(biāo)。根據(jù)上述分析，民航運行安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（一）民航運行安全“顯性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系

根據(jù)目前常用的顯性統(tǒng)計指標(biāo)，基于前文對民航運行風(fēng)險的定義和分類，并根據(jù)各指標(biāo)對民航運行風(fēng)險的貢獻度，將“顯性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系進一步細分為“直接顯性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系和“或有顯性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系。

1.“直接顯性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系

“直接顯性風(fēng)險”指標(biāo)體系的構(gòu)建主要考慮不安全事件中對民航運行風(fēng)險影響較大的事件，這些事件發(fā)生的頻率較高，嚴重程度較大，所產(chǎn)生的風(fēng)險值對民航運行“顯性風(fēng)險”的貢獻度較大，主要涉及空中運行、起飛/著陸、航空器相關(guān)、地面運行、機場/空管/安保、天氣等方面，具體指標(biāo)體系如圖5所示。

2.“或有顯性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系

“或有顯性風(fēng)險”指標(biāo)體系的構(gòu)建主要考慮不安全事件中對民航運行風(fēng)險影響較小的事件，這些事件出現(xiàn)的頻率較小，且嚴重度不高；所產(chǎn)生的風(fēng)險值對民航運行安全“顯性風(fēng)險”的貢獻度較小，主要涉及空中運行、起飛/著陸、航空器相關(guān)、地面運行、機場/空管/安保、天氣等方面，具體指標(biāo)體系如圖6所示。

（二）民航運行安全“隱性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系

基于各風(fēng)險事件對“隱性風(fēng)險值”的貢獻度大小，將“隱性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系進一步細分為“直接隱性風(fēng)險”和“或有隱性風(fēng)險”指標(biāo)體系。

1.“直接隱性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系

“直接隱性風(fēng)險”指標(biāo)體系的構(gòu)建主要考慮飛行品質(zhì)監(jiān)控項目中對民航運行風(fēng)險影響較大的安全隱患事件，其出現(xiàn)的頻率較大，嚴重度較高；所產(chǎn)生的風(fēng)險對民航運行“隱性風(fēng)險”的貢獻度較大，事件發(fā)生后可能直接導(dǎo)致一次事故征候，具體如圖7所示。

2.“或有隱性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系

“或有隱性風(fēng)險”指標(biāo)體系的構(gòu)建主要考慮飛行品質(zhì)監(jiān)控項目中對民航運行風(fēng)險影響較小的安全隱患事件，其出現(xiàn)的頻率較低，嚴重度較低；所產(chǎn)生的風(fēng)險對民航運行“隱性風(fēng)險”的貢獻度較小，具體如圖8所示。

民航運行安全風(fēng)險評價方法和模型

（一）民航運行安全“顯性風(fēng)險”評價模型

風(fēng)險等于風(fēng)險事件嚴重度和風(fēng)險事件發(fā)生概率的乘積。本文采用專家打分法對不同類型的事件進行評分，評分范圍見表1。在完成評分的基礎(chǔ)上，考慮不同原因和事件等級對同一類型事件嚴重度的影響。因此，在表1的基礎(chǔ)上，根據(jù)事件等級和事件原因?qū)鶞?zhǔn)值進行修正。

本文引入了事件發(fā)生的相對概率，將不安全事件發(fā)生的次數(shù)除以航空器的起降架次作為事件發(fā)生的概率。

于是，民航運行安全“顯性風(fēng)險”等于“直接顯性風(fēng)險”與“或有顯性風(fēng)險”線性加權(quán)求和。

R顯性＝ w直接顯性×R直接顯性＋ w或有顯性×R或有顯性……（1）

式中：R顯性表示民航運行“顯性”風(fēng)險值；w直接顯性表示“直接顯性風(fēng)險”權(quán)重，w或有顯性表示“或有顯性風(fēng)險”權(quán)重，R直接顯性表示“直接顯性風(fēng)險”事件的風(fēng)險值，R或有顯性表示“或有顯性風(fēng)險”事件的風(fēng)險值。

表1：事故、事故征候及其他不安全事件的分數(shù)范圍

（二）民航運行安全“隱性風(fēng)險”評價模型

根據(jù)民航運行安全“隱性風(fēng)險”的定義和分類，“直接隱性風(fēng)險”和“或有隱性風(fēng)險”事件可以采用相同的評估模型。飛行品質(zhì)監(jiān)控項目可分為離散型監(jiān)控項目和連續(xù)型監(jiān)控項目兩類，針對這兩類事件分別采用不同的方法對其風(fēng)險值進行計算。

1.離散型風(fēng)險評價模型

假設(shè)離散型監(jiān)控項目分成m類，每一類離散型監(jiān)控項目在T時間內(nèi)的次數(shù)為Nj，則

離散型監(jiān)控項目j發(fā)生的概率pj，則

如果監(jiān)控項目e∈E 1，則離散型監(jiān)控項目的風(fēng)險R（ej）可以表示為：

其中，cj為專家為該離散型監(jiān)控項目賦予的風(fēng)險系數(shù)，表征其對總風(fēng)險的貢獻；wj為該監(jiān)控項目所處飛行階段的風(fēng)險系數(shù)；pj為該離散型監(jiān)控項目發(fā)生的概率。

2.連續(xù)型風(fēng)險評價模型

假設(shè)連續(xù)型監(jiān)控項目分成n類，每一類連續(xù)型監(jiān)控項目在T時間內(nèi)的次數(shù)為Ni，其中監(jiān)控參數(shù)觸發(fā)藍色、橙色、紅色預(yù)警次數(shù)，記為N1i、N2i、N3i，則

連續(xù)型監(jiān)控項目i發(fā)生的概率pi，則

如果監(jiān)控項目e∈E 2，則連續(xù)型監(jiān)控項目的風(fēng)險R（ej）可以表示為：

式中：ci是專家為監(jiān)控項目ei賦值的風(fēng)險系數(shù)，其中c1i，c2i，c3i表示監(jiān)控項目ei為藍色、橙色、紅色預(yù)警的嚴重度基準(zhǔn)值；wi為監(jiān)控項目事件ei所處飛行階段的風(fēng)險系數(shù)。

因此，民航運行安全“隱性風(fēng)險”計算公式如下：

3.民航運行安全風(fēng)險綜合評價模型

根據(jù)以上所求得的民航運行安全“顯性風(fēng)險”和“隱性風(fēng)險”，采用公式（10）來對其進行融合，從而反映民航運行安全風(fēng)險的總體趨勢。

民航運行安全風(fēng)險評價案例

本文選用灰色系統(tǒng)理論中的灰色白化權(quán)聚類方法來評價2009～2018年民航運行安全風(fēng)險，評價結(jié)果基本與實際運行相符，驗證了以事故和典型事故征候為指標(biāo)的民航安全風(fēng)險評價指標(biāo)的合理性。

（一）民航運行安全“顯性風(fēng)險”評價案例

根據(jù)2009～2018年民航安全年度報告中記載的事故、事故征候和不安全事件數(shù)據(jù)，根據(jù)專家打分法對顯性指標(biāo)體系中的各指標(biāo)的嚴重度進行打分，再對事件發(fā)生的原因及其后果對其嚴重度進行修正。根據(jù)上文建立的評價模型得到民航運行顯性風(fēng)險值，如表2所示。

根據(jù)顯性風(fēng)險值，將其劃分為三個區(qū)間：將風(fēng)險值小于30的安全水平劃定為高，將風(fēng)險值大于30小于50的安全水平定義為中，風(fēng)險值大于50的安全水平劃定為低。因此，2009～2011年顯性風(fēng)險值較低，即民航運行安全水平較高；2013～2015年，灰色聚類評價結(jié)果與顯性風(fēng)險評價結(jié)果基本一致，即安全風(fēng)險值居中；2016年、2018年的民航運行風(fēng)險最高，即安全水平最低，評價結(jié)果與灰色聚類的評價結(jié)果相同。

表2：2009～2018年民航運行安全“顯性風(fēng)險”值

（二）民航運行安全“隱性風(fēng)險”評價案例

基于民航局提供的B 737-800飛行品質(zhì)監(jiān)控項目及其標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合前文所構(gòu)建的“隱性風(fēng)險”指標(biāo)體系；通過專家打分的方式得到各監(jiān)控項目的風(fēng)險嚴重度值，并基于監(jiān)控參數(shù)實際值偏離基準(zhǔn)值程度對連續(xù)型監(jiān)控項目的嚴重度值進行修正。但是，QA R數(shù)據(jù)非常難獲取和處理，因此本文中案例所用2018年“隱性風(fēng)險事件”發(fā)生的次數(shù)是假定的，旨在提供一種民航運行安全“隱性風(fēng)險”的計算方法和過程。

根據(jù)“隱性風(fēng)險”評價模型可求得2018年的民航運行安全“隱性風(fēng)險”，包括“直接隱性風(fēng)險”和“或有隱性風(fēng)險”。

（三）民航運行安全風(fēng)險綜合評價結(jié)果

根據(jù)以上評價結(jié)果可知，2018年民航運行安全“顯性風(fēng)險值”為36.7603，其中“直接顯性風(fēng)險值”和“或有顯性風(fēng)險值”分別為18.8654和10.2929；2018年民航運行安全“隱性風(fēng)險值”為80.5908，其中“直接隱性風(fēng)險值”和“或有隱性風(fēng)險值”分別為78.9933和 1.5975。

采用層次分析法求出權(quán)值為｛0.5132，0.2800，0.1474，0.0594｝，即 w直接顯性＝ 0.5132，w或有顯性＝0.2800，w直接隱性＝ 0.1474，w或有隱性＝ 0.0594，則得到2018年民航運行風(fēng)險綜合評價結(jié)果值為48.4988。

（四）民航運行安全風(fēng)險評價模型可靠性分析

本文采用K o l o mo g r o v-S mi r n o v檢驗（K-S檢驗）、對民航運行安全顯性評價模型的可靠性進行檢驗。

K-S檢驗和秩和檢驗的檢驗輸出結(jié)果分別如圖9和圖10所示。

根據(jù)K-S檢驗結(jié)果可知，“直接顯性”和“或有顯性”風(fēng)險事件區(qū)別是顯著的，可以證明基于風(fēng)險貢獻度的“直接顯性”和“或有顯性”指標(biāo)體系劃分及其模型是可信的。

結(jié)語：

本文基于民航事故、事故征候和其他不安全事件以及F OQA監(jiān)控事件研究民航運行安全風(fēng)險，基于評價數(shù)據(jù)來源及風(fēng)險貢獻度將民航運行安全風(fēng)險分為“直接顯性”、“或有顯性”、“直接隱性”和“或有隱性”風(fēng)險，并構(gòu)建了民航運行“顯性風(fēng)險”和“隱性風(fēng)險”評價指標(biāo)體系，研究了安全風(fēng)險評價方法和模型，找出危及民航安全的潛在隱患，揭示事故、事故征候、不安全事件發(fā)生規(guī)律和成因，從源頭上預(yù)防航空事故發(fā)生。（其他作者：鄭學(xué)榮、張愛忠、朱繼國）