民航機(jī)組特情處置能力綜合評(píng)價(jià)研究

李 曄，李鵬飛，王 朔，李 姝，汪 磊

（1.中國(guó)南方航空股份有限公司北京分公司，北京 101318；2.中國(guó)民航大學(xué)a.飛行分校；b.中國(guó)民航航空公司人工智能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300300）

國(guó)際民航組織（ICAO,International Civil Aviation Organization）2019年發(fā)布的《全球航空安全報(bào)告》中列出了全球航空安全高風(fēng)險(xiǎn)事故類型，包括可控飛行撞地（CFIT,controlled flight into terrain）、飛行中失控（LOC-I,loss of control in-flight）和跑道安全事件（RS，runway safety）[1]?，F(xiàn)有研究表明，高風(fēng)險(xiǎn)事故往往由飛行特情和機(jī)組對(duì)特情處置不當(dāng)造成[2-4]。飛行特情是指飛機(jī)處于正常飛行狀態(tài)時(shí)遭遇的特殊情況，主要包括機(jī)身及系統(tǒng)的安全問題、極端天氣現(xiàn)象和機(jī)組對(duì)飛機(jī)的誤操作等[5]。由于航空器運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，特情時(shí)有發(fā)生；加上不確定的人為因素，特情可能演化為空難。2009年法航447 空難調(diào)查認(rèn)為,飛行員對(duì)緊急情況處置不當(dāng)是事故原因之一[6]。機(jī)組是防止空難發(fā)生的最后一道防線：2009年，全美航空1549 號(hào)航班迫降事件中，機(jī)長(zhǎng)成功處置雙發(fā)失效特情，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)安全降落；2018年，“5·14”川航航班緊急備降成都事件中，機(jī)長(zhǎng)在機(jī)艙前擋風(fēng)玻璃破碎、機(jī)艙瞬間失壓的緊急狀況下，成功備降成都雙流機(jī)場(chǎng)。這些案例都凸顯了機(jī)組特情處置能力在保障飛行安全方面的重要作用。

為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同維度對(duì)民航機(jī)組特情處置能力進(jìn)行了研究。Wright 等[7]提出自信將提升飛行機(jī)組處置特情的有效性。束泱泱[8]從心理品質(zhì)角度對(duì)飛行員特情處置能力進(jìn)行分析，指出良好的心理素質(zhì)是成功處置特情的關(guān)鍵。孫明等[9]結(jié)合開發(fā)模擬訓(xùn)練設(shè)備的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，給出運(yùn)輸機(jī)操作人員特情處置的技術(shù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

上述研究從不同角度分析民航機(jī)組特情處置能力，但均未給出完整的機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。因此，從民航機(jī)組特情處置能力多個(gè)維度和構(gòu)成要素開展研究，建立完善的機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)及針對(duì)性訓(xùn)練提供依據(jù)。

1 機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 文獻(xiàn)分析

目前，針對(duì)機(jī)組特情處置能力的研究較少，現(xiàn)有特情處置能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)多包含于勝任力、安全能力和崗位能力要求等評(píng)價(jià)指標(biāo)體系之下。Sohn 等[10]研究飛行教員和學(xué)員的性格對(duì)學(xué)員腦力負(fù)荷的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，考慮實(shí)際情況并具有機(jī)械技能的教員和學(xué)員是理想的機(jī)組組合。Goeters 等[11]結(jié)合前人研究構(gòu)建了飛行員崗位能力要求評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括認(rèn)知能力等6 個(gè)一級(jí)指標(biāo)及若干二級(jí)指標(biāo)。Flin 等[12]研究機(jī)組資源管理中的非技術(shù)技能，并將其分為情景意識(shí)、決策、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、領(lǐng)導(dǎo)力、解決壓力能力和管理疲勞能力6種技能。

ICAO 在第一版《循證培訓(xùn)手冊(cè)》[13]中從程序應(yīng)用等9 個(gè)方面劃分飛行員的核心勝任能力及其評(píng)估指標(biāo)。中國(guó)民用航空局2018年發(fā)布《飛行運(yùn)行作風(fēng)》咨詢通告[14]，強(qiáng)調(diào)公共運(yùn)輸航空服務(wù)駕駛員的職業(yè)操守包括知識(shí)、技能和態(tài)度3 個(gè)維度。

核工業(yè)、航海和航天等高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)同樣十分重視從業(yè)人員的職業(yè)能力，這些領(lǐng)域的成果對(duì)民航機(jī)組特情處置能力的研究有一定的借鑒意義。

Crichton 等[15]研究英國(guó)核應(yīng)急組織成員在處置緊急事件時(shí)所需要的非技術(shù)技能，指出該技能包括交流、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等6 個(gè)方面。O′Connor 等[16]對(duì)英國(guó)核電站操作人員所需的團(tuán)隊(duì)技能進(jìn)行研究，提出包括情景意識(shí)在內(nèi)的6 個(gè)一級(jí)指標(biāo)及相應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)。Schumacher等[17]研究歐洲核反應(yīng)堆操作人員、值班主管和安全工程師完成工作所需的能力，發(fā)現(xiàn)處置緊急事件和正常工作時(shí)所需要的能力存在差異。

國(guó)際海事組織（IMO,International Maritime Organization）發(fā)布的STCW 公約馬尼拉修正案[18]2010年明確要求：船長(zhǎng)滿足職責(zé)所需的能力可分為知識(shí)、技能、生理素質(zhì)和心理素質(zhì)等維度。張錦朋等[19]構(gòu)建航海人員安全行為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括生理素質(zhì)等6 個(gè)一級(jí)指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)。

Fassbender 等[20]提出歐洲航天員選拔心理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系包括邏輯思考能力在內(nèi)的8 個(gè)一級(jí)指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)。Santy[21]對(duì)俄羅斯、歐洲和日本選拔航天員時(shí)所用的心理評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行研究，提出包括情緒穩(wěn)定性在內(nèi)的10 個(gè)一級(jí)指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)這些指標(biāo)對(duì)航天員選拔的重要性。景曉路等[22]分析不同崗位航天員勝任工作所需的心理能力，發(fā)現(xiàn)心理能力可分為普通相關(guān)能力和崗位能力兩類。

總結(jié)以上文獻(xiàn)可初步得出機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)、釋義、文獻(xiàn)來源和測(cè)評(píng)方法（若二級(jí)指標(biāo)后無三級(jí)指標(biāo)，則其解釋是對(duì)二級(jí)指標(biāo)的解釋），如表1 所示。

1.2 問卷調(diào)查

基于機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，請(qǐng)行業(yè)專家為各評(píng)價(jià)指標(biāo)打分。問卷包括兩部分：①專家基本信息，包括飛行等級(jí)和飛行時(shí)長(zhǎng)；②問卷主體，包括表1 中的9 個(gè)機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)（選取三級(jí)指標(biāo)，若二級(jí)指標(biāo)下無三級(jí)指標(biāo)，則直接選取二級(jí)指標(biāo)）。問卷采用修改后的李科特式量表，專家利用專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分別對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分，每個(gè)指標(biāo)打分的范圍為0～5 分，0 分表示專家認(rèn)為該指標(biāo)設(shè)計(jì)不合理，1～5 分表示該指標(biāo)非常不重要、不重要、一般、重要和非常重要。

專家均為某航空公司現(xiàn)役機(jī)長(zhǎng)或教員，其中機(jī)長(zhǎng)3 人、教員25 人，飛行時(shí)長(zhǎng)均在5 000 h 以上，平均飛行時(shí)長(zhǎng)為13 819 h。問卷在線發(fā)放、匿名作答，共收回問卷28 份，其中有效問卷26 份。在有效問卷中，打分專家平均飛行時(shí)長(zhǎng)為14 562 h。

1.3 信度與效度分析

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算之前，對(duì)其信度和效度進(jìn)行分析。信度指測(cè)量結(jié)果的一致性或穩(wěn)定性，即測(cè)量工具能否穩(wěn)定地測(cè)量到其要測(cè)量的事項(xiàng)；效度指測(cè)量工具確能測(cè)出其所要測(cè)量的特征的程度。效度越高，表示測(cè)量結(jié)果越能顯示出所要測(cè)量對(duì)象的真正特征[27]。利用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 25.0 進(jìn)行信度和效度測(cè)量。在信度測(cè)量中，克隆巴赫系數(shù)（Cronbach′s alpha）為0.861，高于0.8，表明內(nèi)部一致性信度極好。在效度測(cè)量中，KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）系數(shù)為0.603，小于0.7，但大于最低可接受水平0.5；Bartlett 球形檢驗(yàn)顯著性值為0.000 4，小于0.05，表明原始變量相關(guān)矩陣不是單位陣，可進(jìn)行因子分析。因此，其效度是可以接受的，可以進(jìn)行下一步分析。

2 基于熵權(quán)法的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法，在信息論中用于度量信息量，即一個(gè)系統(tǒng)越是有序，信息熵就越低；反之，信息熵就越高[28]。因此，信息熵也是系統(tǒng)混亂程度的一個(gè)度量。在評(píng)價(jià)過程中，信息熵的大小是評(píng)價(jià)精度和可靠性的決定因素之一，指標(biāo)信息熵越小，則該指標(biāo)提供的信息量越大，在綜合評(píng)價(jià)中所起的作用越大，權(quán)重也越高。

在有m 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)、n 個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的區(qū)域系統(tǒng)內(nèi)，指標(biāo)的熵權(quán)計(jì)算步驟[29]如下。

（1）評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度矩陣標(biāo)準(zhǔn)化，n 個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)應(yīng)于m 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)值構(gòu)成隸屬度評(píng)價(jià)矩陣為

標(biāo)準(zhǔn)化處理方法有兩種：當(dāng)指標(biāo)數(shù)據(jù)越大越好，即為正指標(biāo)時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為；當(dāng)指標(biāo)數(shù)據(jù)越小越好，即為逆指標(biāo)時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為。后續(xù)使用的數(shù)據(jù)指標(biāo)均為正指標(biāo)。

（2）對(duì)各指標(biāo)值做歸一化處理，計(jì)算第j 項(xiàng)指標(biāo)下第i 個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)值的比，即

（3）計(jì)算第j 項(xiàng)指標(biāo)的熵值，即

（4）計(jì)算第j 項(xiàng)指標(biāo)的差異系數(shù)，即

（5）計(jì)算第j 項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，即

3 機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過熵權(quán)法對(duì)問卷收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到機(jī)組特情處置能力各指標(biāo)權(quán)重，如表2 所示。

表2 機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重表Tab.2 Weights of evaluation indices of emergency situation handling ability of flight crew

通過權(quán)重計(jì)算可知，一級(jí)指標(biāo)中，對(duì)機(jī)組特情處置能力影響最大的指標(biāo)是素質(zhì)，其權(quán)重為0.589，影響最小的指標(biāo)是知識(shí)，其權(quán)重為0.134；二級(jí)指標(biāo)中，對(duì)機(jī)組特情處置能力影響最大的指標(biāo)是心理素質(zhì)，其權(quán)重為0.505，影響力最小的指標(biāo)是知識(shí)熟練程度和綜合運(yùn)用水平，兩者權(quán)重均為0.067；三級(jí)指標(biāo)中，對(duì)機(jī)組特情處置能力影響最大的指標(biāo)是特情下的情緒穩(wěn)定性，其權(quán)重為0.404，影響力最小的指標(biāo)是時(shí)間壓力下的機(jī)組決策技能，其權(quán)重為0.030。

綜上，構(gòu)建了民航機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，共包括3 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，6 個(gè)二級(jí)指標(biāo)和9 個(gè)三級(jí)指標(biāo)。

4 基于云模型的機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)

云模型最早由李德毅[30]提出，是一種定性概念與定量數(shù)值相互轉(zhuǎn)換的模型，其融合了數(shù)據(jù)分布的特點(diǎn)，通過3 個(gè)數(shù)字特征，期望（Ex）、熵（En）、和超熵（He），將評(píng)價(jià)對(duì)象的模糊性、隨機(jī)性和離散性有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了不確定性概念與定量數(shù)值的自然轉(zhuǎn)換。

4.1 云模型評(píng)價(jià)過程

采用云模型對(duì)航空公司機(jī)組特情處置能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體步驟[31]如下。

（1）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)語集合U。將該集合分為多個(gè)區(qū)間，其中第l 個(gè)區(qū)間的閾值為]，該區(qū)間對(duì)應(yīng)的云模型數(shù)字特征可表示為

式中k=0.04，反映了云滴凝聚程度，可根據(jù)云的霧化性質(zhì)和項(xiàng)目模糊閾度進(jìn)行調(diào)整。

（2）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)云。邀請(qǐng)m 位專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分，第i 個(gè)指標(biāo)的得分為F（fi1，fi2，…，fim），i 指標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)字特征可表示為

（3）計(jì)算綜合評(píng)價(jià)云模型。在計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果后，考慮指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)重wi，利用逆向云發(fā)生器計(jì)算云模型，其數(shù)值特征可表示為

（4）計(jì)算相似度，確定評(píng)價(jià)等級(jí)。利用組合模糊貼進(jìn)度方法計(jì)算相似度δ，即

4.2 實(shí)例應(yīng)用

選取N 航空公司進(jìn)行案例分析，邀請(qǐng)7 名飛行專家根據(jù)表2 中9 個(gè)三級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分，結(jié)果如表3所示。

表3 飛行專家對(duì)N 航空公司機(jī)組特情處置能力打分結(jié)果Tab.3 Scores on emergency situation handling ability of flight crew of airline N by given flight experts

表2 已給出9 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，故令W={0.067，0.067，0.070，0.126，0.051，0.030，0.084，0.101，0.404}。通過式（9）～式（12），根據(jù)指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)得分可以求出機(jī)組特情處置能力的綜合云數(shù)字特征，其中Ex=3.781 4，En=0.480 9，He=0.094 2。評(píng)價(jià)等級(jí)分為“差、較差、一般、好、優(yōu)”5 個(gè)等級(jí)，設(shè)定評(píng)分閾值為[0，5]，則根據(jù)式（7）～式（9）可分別得到不同評(píng)價(jià)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)云模型數(shù)字特征值，其中k=0.04，如表4 所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)云模型數(shù)字特征Tab.4 Digital features of standard cloud model

通過式（18）和式（19），根據(jù)機(jī)組特情處置能力綜合云和各評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)云數(shù)字特征，計(jì)算各評(píng)價(jià)等級(jí)下的隸屬度，并確定其最終評(píng)價(jià)等級(jí)為良好，如表5所示。

表5 N 航空公司機(jī)組特情處置能力隸屬度Tab.5 Membership degree of emergency situation handling ability of flight crew of airline N

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，N 航空公司機(jī)組特情處置能力處于良好水平，整體較為理想，但仍有進(jìn)一步提升的空間。

5 結(jié)語

從飛行特情出發(fā)，借鑒航天、航海和核工業(yè)等高風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域特種作業(yè)人員勝任力、安全能力和崗位能力的研究，篩選出機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)。并通過問卷調(diào)查和熵權(quán)法計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，構(gòu)建民航機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為今后開展機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)和培訓(xùn)提供理論依據(jù)。目前關(guān)于民航機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)的研究尚屬空白，急需建立科學(xué)、系統(tǒng)的機(jī)組特情處置能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)合專家根據(jù)該指標(biāo)體系對(duì)N 航空公司機(jī)組特情處置能力的打分情況，使用云模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)N 航空公司機(jī)組特情處置能力處于良好水平。

研究尚存在不足之處，可作為后續(xù)研究的方向。第一，機(jī)組非技術(shù)技能指標(biāo)權(quán)重偏低，這與相關(guān)研究[13，30]的結(jié)論存在偏差。這種偏差的存在可能與此次問卷調(diào)查的專家為機(jī)長(zhǎng)或教員有關(guān)，他們普遍認(rèn)為在特情處置中飛行員（通常是機(jī)長(zhǎng)）的心理素質(zhì)（如特情下的情緒穩(wěn)定性）更為重要，從而將機(jī)組之間的非技術(shù)技能置于次要地位。盡管特情處置中起主導(dǎo)作用的是機(jī)長(zhǎng)，但副駕駛會(huì)有不同的視角，今后可加入副駕駛問卷。第二，雖然采用專家打分的方法結(jié)合云模型對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行了驗(yàn)證，但是未結(jié)合飛行實(shí)際案例或通過表1 提出的機(jī)組特情處置能力各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法進(jìn)行驗(yàn)證。今后在理論研究的基礎(chǔ)上，通過實(shí)證修訂和完善評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提高評(píng)價(jià)體系的科學(xué)性和實(shí)用性。