【摘要】 民用航空作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要行業(yè),是一個(gè)高技術(shù)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)。安全是民航永恒的主題,航空安全管理的能力和水平是影響和制約航空發(fā)展的基本要素。探討符合中國(guó)特點(diǎn)的民航安全管理技術(shù)與方法,構(gòu)建民航持續(xù)安全框架,對(duì)于提高民航安全水平、實(shí)現(xiàn)民航持續(xù)安全具有重要意義。立足于解決當(dāng)前民航安全分析與管理中的關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)題,本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)民航安全管理與民航持續(xù)安全技術(shù)與方法民航安全系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng),影響民航安全因素多,邏輯關(guān)系復(fù)雜,增加了民航安全管理的難度。將系統(tǒng)工程理論和方法引入到民航安全系統(tǒng)研究中,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、安全分析與評(píng)價(jià)、安全預(yù)測(cè)和控制于一體的系統(tǒng)安全管理,能夠發(fā)現(xiàn)民航安全系統(tǒng)中存在的潛在危險(xiǎn),提高安全管理的效益和效率。以實(shí)現(xiàn)民航長(zhǎng)效安全運(yùn)行機(jī)制為目的,構(gòu)建了民航持續(xù)安全管理框架,研究了包括民航系統(tǒng)安全管理、過(guò)程安全管理、細(xì)節(jié)安全管理、信息安全管理和民航安全文化管理于一體的集成安全管理技術(shù)與方法。(2)民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)分析技術(shù)民航維修工作是當(dāng)前影響維修安全的重要因素,分析了民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)的形成和特點(diǎn),定量評(píng)估了民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)對(duì)民航安全影響的作用形式和影響效果,進(jìn)一步地探討了降低民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)的方法,在民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)未發(fā)生前就采取針對(duì)性的措施,對(duì)于提高安全水平具有重要意義�？紤]到民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)分析中數(shù)據(jù)具有模糊和不確定性的特點(diǎn),以第二代人的可靠性分析方法—CREAM(認(rèn)知可靠性和失誤分析方法Cognitive Reliability and Error Analysis Method)為基礎(chǔ),結(jié)合模糊邏輯方法,首次定量研究了民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)分析,為采取相關(guān)措施降低民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)提供了解決方案;進(jìn)一步以定量化的民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)分析為基礎(chǔ),定量分析了民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)對(duì)維修系統(tǒng)安全的影響。(3)航空機(jī)務(wù)維修安全指標(biāo)體系的構(gòu)建與維修安全評(píng)估研究針對(duì)民航維修系統(tǒng)的特點(diǎn),綜合分析了影響航空安全的影響因素和每個(gè)細(xì)節(jié),建立了相應(yīng)的指標(biāo)體系;由于采集到的信息具有模糊性和不確定性,研究了基于不確定和模糊信息的民航維修系統(tǒng)的安全評(píng)估。綜合考慮影響民航維修系統(tǒng)安全的各種因素,包括維修工作、維修管理和維修技術(shù)與方法等,首次建立了多層次、多維度的民航維修系統(tǒng)安全評(píng)估指標(biāo)體系,為客觀評(píng)估機(jī)務(wù)維修安全水平提供支持。在分析當(dāng)前主要安全評(píng)估方法基礎(chǔ)上,采用信息融合方法與基于不確定信息的多屬性決策方法,并將綜合賦權(quán)與變權(quán)方法相結(jié)合,建立了民航維修系統(tǒng)安全評(píng)估模型,充分利用數(shù)據(jù),避免了權(quán)重賦值對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響,該方法科學(xué)且具有可操作性。通過(guò)對(duì)比分析,結(jié)果表明,本文提出的方法,較傳統(tǒng)的安全評(píng)估方法更加準(zhǔn)確、可信度高。(4)民航維修系統(tǒng)安全分析和安全監(jiān)測(cè)研究安全分析是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、消除事故隱患的重要手段。本文借鑒人工智能領(lǐng)域的最新研究成果,將Bayes網(wǎng)絡(luò)方法引入到航空安全分析中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜民航維修系統(tǒng)安全問(wèn)題的分析。在綜合比較當(dāng)前復(fù)雜系統(tǒng)安全分析方法的基礎(chǔ)上,建立了基于Bayes網(wǎng)絡(luò)的民航維修系統(tǒng)安全分析模型,該模型具有動(dòng)態(tài)分析當(dāng)前安全狀態(tài)、逆向判斷系統(tǒng)危險(xiǎn)源的功能,為及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患、采取針對(duì)性的預(yù)防措施提供了決策支持。結(jié)合當(dāng)前民航維修系統(tǒng)的狀態(tài),建立了基于動(dòng)態(tài)Bayes網(wǎng)絡(luò)的民航維修系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)模型,動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與調(diào)整監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了民航維修系統(tǒng)安全與效率的有機(jī)結(jié)合。本文提出的方法在國(guó)內(nèi)某航空公司得到具體應(yīng)用和實(shí)踐,取得了良好的應(yīng)用效果,驗(yàn)證了本文提出方法的有效性。 

第一章  緒論

1.1  研究背景

近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家民航業(yè)致力于推進(jìn)安全管理體系SMS（Safety Management System），國(guó)際民航組織一再在其公約附件中要求成員國(guó)在機(jī)場(chǎng)、空中交通管制和飛行運(yùn)營(yíng)單位建立 SMS。但是總的來(lái)看，SMS 概念尚未在國(guó)際民航業(yè)形成統(tǒng)一的理論和實(shí)踐模式。

因此，基于當(dāng)前中國(guó)民航業(yè)運(yùn)行中“發(fā)展”與“安全”、“經(jīng)濟(jì)”與“安全”之間的矛盾，探討符合中國(guó)民航特點(diǎn)的安全管理策略，分析當(dāng)前民航安全管理中的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)于提高民航整體水平、保持行業(yè)持續(xù)安全、推動(dòng)整個(gè)民航事業(yè)健康協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義，是實(shí)現(xiàn)民航發(fā)展的治本之策，也是建設(shè)民航強(qiáng)國(guó)的基本內(nèi)容，其重要性表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（1）探討科學(xué)的民航安全管理與分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)民航持續(xù)安全，其實(shí)質(zhì)是要清楚地看到存在的問(wèn)題，要將“安全關(guān)口”前移，不能讓安全成為制約行業(yè)發(fā)展的“絆腳石”，持續(xù)安全觀是具體落實(shí)“安全第一、預(yù)防為主”的重要手段；

（2）加強(qiáng)民航安全管理與分析技術(shù)的研究，是民航本質(zhì)安全化的具體體現(xiàn)；通過(guò)對(duì)民航持續(xù)安全觀的研究，便于研究當(dāng)前影響民航安全的主要和關(guān)鍵因素，提高民航安全管理水平；

（3）加強(qiáng)民航安全管理與分析技術(shù)的研究，變傳統(tǒng)的“事件管理”的事后管理為系統(tǒng)、集成和動(dòng)態(tài)的安全管理。對(duì)活動(dòng)的全過(guò)程進(jìn)行全方位、系統(tǒng)化的安全分析，建立風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先控制順序，將風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受的范圍內(nèi)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全和全過(guò)程的集成安全管理，將人員傷害或財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)降至并保持在可接受的水平。

（4）持續(xù)民航安全管理本質(zhì)是全員安全管理，調(diào)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)相關(guān)因素，發(fā)揮各個(gè)要素的主觀能動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的民航安全管理。

1.2  民航安全研究契入點(diǎn)

本文以探討提升民航總體安全水平為目標(biāo)，研究民航安全管理與分析技術(shù)與方法。由于整個(gè)民航安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文在實(shí)際研究過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)、方法與策略是以民航維修系統(tǒng)為對(duì)象。本文研究對(duì)象雖然選擇了民航維修系統(tǒng)，但其研究的技術(shù)與方法具有一定的通用性，完全可以推廣到民航安全各個(gè)子系統(tǒng)和全系統(tǒng)的安全管理中。之所以選擇民航維修系統(tǒng)作為研究對(duì)象，主要是基于以下四個(gè)方面的原因：

（1）研究主要針對(duì)民航安全管理與分析中的共性因素

民航安全系統(tǒng)主要受到飛行安全、空管安全、維修安全和機(jī)場(chǎng)安全等的綜合作用，它們對(duì)整個(gè)民航安全影響的作用形式是不一樣的，但對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)迫切需要研究的內(nèi)容都是一致的。

第一，從其研究重點(diǎn)來(lái)看，都要研究人為因素對(duì)民航安全的影響

當(dāng)前影響飛行安全、空管安全、維修安全和機(jī)場(chǎng)安全的一個(gè)共性因素就是人為因素，人為因素已經(jīng)成為影響民航安全的重要原因之一。雖然針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)研究的重點(diǎn)有所不同，如對(duì)于飛行安全主要研究機(jī)組資源管理對(duì)安全的影響，對(duì)于空管安全主要研究管制員工作負(fù)荷對(duì)安全的影響，對(duì)于維修系統(tǒng)主要研究民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)對(duì)安全的影響，但其研究的內(nèi)容、途徑和方法都是一致的，即分析導(dǎo)致人為差錯(cuò)的原因、量化發(fā)生人為差錯(cuò)的可能性、分析人的可靠性對(duì)系統(tǒng)安全的影響、采取針對(duì)性措施降低人為差錯(cuò)率等。

第二，安全評(píng)估技術(shù)是各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行安全管理的重要手段

如何通過(guò)科學(xué)、客觀的安全評(píng)估手段評(píng)估飛行、空管、維修和機(jī)場(chǎng)安全的水平如何，是這四個(gè)子系統(tǒng)均迫切需要解決的問(wèn)題。針對(duì)以上四個(gè)子系統(tǒng)建立的安全評(píng)估指標(biāo)體系是不同的，但建立安全指標(biāo)體系的出發(fā)點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)是一致的。從安全評(píng)估方法研究上來(lái)看，以上四個(gè)子系統(tǒng)均具有復(fù)雜大系統(tǒng)的特點(diǎn)，即安全評(píng)估指標(biāo)體系復(fù)雜、各指標(biāo)相互作用、采集的指標(biāo)信息具有模糊性和不確定性，都需要針對(duì)客觀實(shí)際研究安全評(píng)估方法。

第二章  民航安全系統(tǒng)

民航安全系統(tǒng)是一個(gè)典型的復(fù)雜大系統(tǒng)，影響系統(tǒng)安全的因素多，且多種因素之間相互作用，邏輯關(guān)系復(fù)雜，還要考慮協(xié)調(diào)“安全”與“效益”之間的關(guān)系，要實(shí)現(xiàn)民航的持續(xù)安全，無(wú)疑會(huì)增加民航安全管理的難度。對(duì)于民航安全系統(tǒng)這類復(fù)雜巨系統(tǒng)，引用安全系統(tǒng)工程技術(shù)，掌握事故發(fā)生的規(guī)律，做出定性和定量的評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)事故發(fā)生的可能性，采取針對(duì)性的措施，達(dá)到控制事故的目的，對(duì)于提高安全水平具有重要意義。

2.1  民航安全系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.1  飛行安全子系統(tǒng)

2.1.1.1 氣象對(duì)飛行安全的影響

飛行起降時(shí)的氣象條件很重要，不利于飛機(jī)起降的氣象條件主要是雷雨、大風(fēng)、跑道積冰和能見(jiàn)度低等。另外，氣溫的高低、氣壓的大小影響到空氣的密度以及飛機(jī)起降時(shí)滑跑所需的距離和飛機(jī)的載重量，也是影響飛機(jī)起降安全的因素。

（1）風(fēng)切變對(duì)飛行安全的影響。風(fēng)切變表現(xiàn)為氣流流動(dòng)速度和方向的突然變化。飛機(jī)在這種環(huán)境中飛行，相應(yīng)地就要發(fā)生突然性的空速變化，空速變化引起了升力變化，升力的變化又引起了飛行高度的變化。如果遇到的是空速突然縮小，而飛行員未能立即采取措施，飛機(jī)就要掉高度，以至發(fā)生高度變化。

 （2）雷暴對(duì)飛行安全的影響。雷暴云能生成各式各樣的危及飛行安全的天氣現(xiàn)象—強(qiáng)烈的湍流、積冰、閃電（雷擊）、雷雨、大風(fēng)、有時(shí)還有冰雹、龍卷風(fēng)、下沖氣流和低空風(fēng)切變。若飛機(jī)誤入雷暴活動(dòng)區(qū)內(nèi)，輕者造成人機(jī)損傷，重者造成機(jī)毀人亡。

（3）顛簸對(duì)飛行安全的影響。顛簸會(huì)使飛行員操縱困難，甚至?xí)簳r(shí)使飛機(jī)失去操縱，或者使飛機(jī)結(jié)構(gòu)遭到破壞，造成機(jī)毀人亡的事故。顛簸使機(jī)身振顫，會(huì)使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣道的空氣量顯著減少，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成自動(dòng)停車。

（4）云對(duì)飛行安全的影響。云是在飛行中經(jīng)常遇到并常會(huì)給飛行活動(dòng)帶來(lái)影響的一種氣象條件。對(duì)飛行的影響主要有：高度很低的云影響飛機(jī)的起降；云中能見(jiàn)度很壞，影響目視飛行；云中的過(guò)冷卻水滴使飛機(jī)積冰；云中的湍流造成飛機(jī)顛簸；云中明暗不均容易使飛行員產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，以及云中的雷電損壞飛機(jī)等。 

（5）降水對(duì)飛行安全的影響。降水使能見(jiàn)度減少；過(guò)冷卻雨滴會(huì)造成飛機(jī)積冰；降水產(chǎn)生的碎雨云影響飛機(jī)起飛和著陸；大雨下方容易出現(xiàn)較強(qiáng)的下降氣流；大雨和暴雨能使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；大雨惡化飛機(jī)的空氣動(dòng)力；降水影響跑道的使用。 

機(jī)組資源管理CRM 的基本內(nèi)容如圖2-1所示。

2.2  民航安全系統(tǒng)及其方法論的特點(diǎn)

2.2.1  民航安全系統(tǒng)的特點(diǎn)

民航安全系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

（1）民航安全系統(tǒng)是一個(gè)由人－機(jī)－環(huán)境組成的復(fù)雜系統(tǒng)。環(huán)境因素是導(dǎo)致事故的重要影響因素，與“物”、“人”相互作用，導(dǎo)致事故的發(fā)生。對(duì)于人—機(jī)—環(huán)境的復(fù)雜系統(tǒng)，通過(guò)科學(xué)的安全管理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三要素的協(xié)調(diào)，如圖2-6所示。

其中： M（人子系統(tǒng)），主要涉及安全心理、安全生理、安全教育、安全行為等；

E（環(huán)境子系統(tǒng)），主要涉及天氣、機(jī)場(chǎng)等地面環(huán)境；

T（技術(shù)子系統(tǒng)），主要涉及飛機(jī)設(shè)計(jì)、可靠性理論，安全技術(shù)等；

MT（人機(jī)子系統(tǒng)），主要涉及人機(jī)關(guān)系、人機(jī)設(shè)計(jì)；

ME（人環(huán)境子系統(tǒng)），主要涉及人與環(huán)境關(guān)系、人的決斷能力等；

ET（機(jī)環(huán)境子系統(tǒng)），主要涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警與監(jiān)控、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；

MET（人機(jī)環(huán)境子系統(tǒng)），主要涉及安全系統(tǒng)工程、安全管理工程。

第三章 民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)分析..................... 43

3.1  民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)的基本理論....................... 43

3.1.1  民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)的定義及特點(diǎn)............ 43

3.1.2  民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)成因分析..................... 44

3.1.3  民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)的類型....................... 46

第四章 民航維修系統(tǒng)安全評(píng)估研究................ 79

4.1  民航維修系統(tǒng)安全影響因素分析與指標(biāo)體系的構(gòu)建................... 79

4.1.1  民航維修系統(tǒng)安全影響因素分析................ 79

4.1.2  民航維修系統(tǒng)安全評(píng)估指標(biāo)體系的類型........ 80

第五章 民航維修系統(tǒng)安全分析與監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.................. 109

5.1  民航維修系統(tǒng)安全分析方法選擇 ................... 109

5.1.1  民航維修系統(tǒng)綜合安全分析方法............. 109

第五章  民航維修系統(tǒng)安全分析與監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

上一章研究的民航維修系統(tǒng)安全評(píng)估技術(shù)，為從定性和定量角度了解和認(rèn)識(shí)當(dāng)前民航維修系統(tǒng)安全的綜合狀態(tài)提供了工具和手段。為了實(shí)施科學(xué)的民航維修系統(tǒng)安全管理，了解當(dāng)前的民航維修系統(tǒng)安全狀態(tài)是決策依據(jù)之一，更需要迫切解決的是發(fā)現(xiàn)當(dāng)前在民航維修系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，采取針對(duì)性措施，進(jìn)行改進(jìn)和提高。本章的總體研究思路如圖5-1所示。

5.1  民航維修系統(tǒng)安全分析方法選擇

5.1.1  民航維修系統(tǒng)綜合安全分析方法

采用人工智能技術(shù)研究不確定性信息決策問(wèn)題，有四種方法可供選擇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、Petri 網(wǎng)[131]和Bayes網(wǎng)絡(luò)方法。這幾種方法的比較見(jiàn)表5-1。

Bayes 網(wǎng)絡(luò)，又稱概率因果網(wǎng)絡(luò)、信任網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)圖等，理論基礎(chǔ)是概率分析、圖論和Bayes方法，表示為一種賦值的復(fù)雜因果關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)變量，，即一個(gè)事件，各變量之間的有向弧表示事件發(fā)生的直接因果關(guān)系，通過(guò)條件概率將這種關(guān)系數(shù)量化，可以表示隨機(jī)變量因果集的聯(lián)合概率分布，是一種將因果知識(shí)和概率知識(shí)相結(jié)合的信息表示框架。該方法可以充分利用定性信息確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用定量信息表示變量的聯(lián)合概率分布。

第六章  結(jié)論與展望

6.1  本文的結(jié)論

本文針對(duì)民航安全系統(tǒng)影響因素多、多種因素之間作用機(jī)制復(fù)雜，相關(guān)數(shù)據(jù)采集困難，具有小樣本、模糊和不確定信息的特點(diǎn)，研究了民航安全分析與智能管理技術(shù)和方法；以民航維修系統(tǒng)為例，驗(yàn)證了本文提出方法的有效性。與傳統(tǒng)的航空維修安全研究相比，更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性和集成性。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“安全關(guān)口”前移，實(shí)現(xiàn)民航持續(xù)安全，重點(diǎn)研究導(dǎo)致事故的重要環(huán)節(jié)—人為差錯(cuò)，從了解民航系統(tǒng)安全狀態(tài)入手，動(dòng)態(tài)評(píng)估與監(jiān)測(cè)維修安全水平，為發(fā)現(xiàn)事故隱患與制定控制維修事故的發(fā)生提供決策支持。通過(guò)本文的研究，有效地解決了民航安全管理中的關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)題。具體包括：

（1）構(gòu)建了民航持續(xù)安全管理的框架，研究了民航持續(xù)安全管理的技術(shù)與方法 

以構(gòu)建民航長(zhǎng)效安全運(yùn)行機(jī)制為基礎(chǔ)，構(gòu)建了民航持續(xù)安全管理框架，提出了需要進(jìn)一步深入研究的方向。研究了包括民航系統(tǒng)安全管理、過(guò)程安全管理、細(xì)節(jié)安全管理、信息安全管理和民航安全文化管理于一體的集成安全管理技術(shù)與方法。

（2）民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)分析技術(shù)研究

民航維修工作是當(dāng)前影響維修安全的重要因素，本文科學(xué)地分析了民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)的形成和特點(diǎn)，定量地評(píng)估了民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)對(duì)民航安全影響的作用形式和影響效果。探討了降低民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)的方法，對(duì)于在民航維修系統(tǒng)差錯(cuò)未發(fā)生前就采取針對(duì)性的措施、提高安全水平具有重要意義。

（3）民航維修系統(tǒng)安全指標(biāo)體系的構(gòu)建與維修安全評(píng)估研究

民航維修系統(tǒng)安全指標(biāo)體系的構(gòu)建與安全評(píng)估方法的研究，是了解維修系統(tǒng)安全狀態(tài)的重要手段，也是采取維修安全控制措施的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)（略）