765. Шаров В.Д., Макаров В.П., Раводин К.О., Орлов А.И. Проблемы разработки автоматизированной системы прогнозирования и предотвращения авиационных происшествий // «Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD'2012)». Шестая международная конференция, 1-3 окт. 2012 г., Москва. – Материалы: в 2 т. / общ. ред. С.Н. Васильев, А.Д. Цвиркун. - М.: ИПУ РАН, 2012. – 2 т. (секции 5-10). - С.132-135.

Проблемы разработки автоматизированной системы прогнозирования и предотвращения авиационных происшествий
Шаров В.Д., Макаров В.П.
Группа компаний «Волга-Днепр, Управляющая компания, г. Москва
Valeriy.Sharov@volga-dnepr.com , valmaka@yandex.ru

Раводин К.О.
Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск
butov@mv.ru

Орлов А.И.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва 
prof-orlov@mail.ru
Ключевые слова: управление риском, авиаперевозки, безопасность, принятие решений, экспертные оценки, прогнозирование, информационные технологии.
Введение
Итоги деятельности мировой гражданской авиации сопровождаются тщательной оценкой глобальных показателей безопасности полетов. За 2011 г. в мире зарегистрировано 28 авиационных происшествия, погибло 507 человек. Доля Российской Федерации: 6 авиационных происшествия и 118 человек, т.е. 20%, в то же время объем перевозок составляет чуть более 5%. 
В 2010 г. Правительство РФ поддержало пилотный инновационный проект по разработке автоматизированной системы прогнозирования и предотвращения авиационных происшествий (АСППАП) на базе Ульяновского государственного университета. К работе были подключены ведущие ученые РФ в области управления безопасностью полетов: из МГТУ им. Н.Э. Баумана, Межгосударственного Авиационного Комитета, МГТУ Гражданской Авиации, ОКБ Миля и других организаций под руководством член-корр. РАН Н.А. Махутова.
Инновационный проект реализуется на базе Группы компаний (ГрК) «Волга-Днепр» и при активном участии ее ведущих специалистов и руководителей. ГрК «Волга-Днепр» специализируется в области грузовых авиаперевозок и занимает более 50% мирового рынка нестандартных грузоперевозок. 
1. Суть проекта АСППАП 
Работа проводилась по двум направлениям: (1) построение математических моделей классическими методами теории вероятностей, где это возможно (модели обнаружения разладки, теории надежности), и (2) методами теории статистики нечисловых данных, в том числе нечетких множеств (описывающих лингвистические переменные), с использованием анализа экспертных оценок, построения матриц анализа рисков и т.д. Деревья событий по 12 типам авиационных происшествий разработаны на базе многолетней статистики.
Рассмотрим применение методов прогнозирования и экономической оценки рисков для безопасности полетов с целью разработки и принятия управленческих решений в АСППАП. Методы краткосрочного и долгосрочного прогнозирования основаны на использовании прикладной статистики, экспертных оценок, организационно-экономического моделирования производственных процессов авиаперевозок и возможных сценариев развития авиационных происшествий в полете. 
Повышение эффективности управления безопасностью полетов – одна из приоритетных задач ГрК «Волга-Днепр». Руководящие документы Международной организации гражданской авиации (ИКАО) [10], как показал опыт, не являются достаточными для построения эффективной системы на уровне авиакомпании. 
2. Применение экспертных технологий в проекте АСППАП
В проекте большой объем занимают работы с применением экспертных технологий. Разработчики УлГУ совместно с проектной группой ГрК выделяют набор прикладных задач, для решения которых необходимо применение экспертных оценок. Так, при краткосрочном прогнозировании с использованием выделенных в проекте 12 типов событий эксперты оценивают передаточные коэффициенты (условные вероятности в обобщенных формулах Байеса). Для прогнозирования авиационных событий в Центре управления воздушными перевозками будет использована «светофорная система» (т.е. трехбалльная система: зеленый – желтый – красный), границы между областями определены с помощью экспертов. Правила принятия решений при том или ином сочетании цветов 14 светофоров могут быть выработаны только путем многоэтапной экспертной процедуры с участием опытного летного состава. Долгосрочный прогноз периодов критической вероятности авиационного происшествия строится с указанием факторов опасности (угроз) по группам «Человек», «Машина», «Среда» [22]. Предусмотрена возможность корректировки прогноза с учетом управленческих решений, для выбора которых необходимы экспертные процедуры. 
Экспертные оценки используются в тех случаях, когда обширные статистические данные отсутствуют или в настоящее время недоступны. По мере накопления информации в новых базах данных и извлечения необходимой информации из имеющихся баз данных, в том числе из материалов расследований авиационных происшествий Межгосударственного авиационного комитета и автоматизированной системы обеспечения безопасности полетов гражданской авиации РФ, проведения научно-исследовательских работ экспертные оценки будут заменяться на объективные данные.
Проведение экспертизы инициируется Руководителем, принимающим решение (РПР). По основным экспертизам РПР являются: Президент ГрК «Волга-Днепр», Исполнительный Президент авиакомпании «Волга-Днепр», Вице-президент по производству, Директор летной службы. РПР своим распоряжением назначает Руководителя рабочей группы (РРГ), который формирует группу экспертов - высококвалифицированных специалистов в определенной области, знания, опыт и интуиция которых позволяют им принимать правильные решения. В проектах авиакомпании «Волга-Днепр» эксперт – это сотрудник авиакомпании «Волга-Днепр» с опытом летной или руководящей работы, специалист ИАС, специалист по анализу и расшифровке полетной информации, метеоролог, специалист по аэронавигационному обеспечению полетов. Для основных экспертиз, связанных с летной эксплуатацией, привлекаются только действующие командиры воздушных судов (КВС) с опытом работы в должности КВС на данном типе воздушного судна (ВС) не менее одного года.
Вначале организаторы экспертизы планировали получить от экспертов оценки в виде частот событий (сколько определенного типа событий следует ожидать на 1000 полетов). Однако в соответствии с мнением экспертов пришлось перейти на оценки в порядковой шкале. Эксперты стали упорядочивать события по частоте, а также давать балльные оценки в шкале с пятью градациями. Таким образом, еще раз подтвердилось, что экспертам гораздо легче сравнивать объекты экспертизы, отвечать, какое событие встречается чаще, а какое реже, чем отвечать на вопросы типа: «Как часто встречается?», «Во сколько раз чаше встречается первое событие, чем второе?», «Насколько чаще встречается первое событие, чем второе?». То, что мнения экспертов чаще всего выражены в порядковой шкале, заметно усложнило процедуры сбора и анализа экспертной информации по сравнению с гипотетической возможностью получать экспертные оценки в интервальной шкале или шкале отношений.
3. Количественная оценка рисков для безопасности полетов
Количественная оценка рисков для безопасности полетов в стоимостной и натуральной форме проводится на основе анализа информации об эксплуатационной деятельности авиакомпании и формирования перечня управленческих решений из базы данных с оценкой их эффективности на основе расчета предотвращенного ущерба. Риск в стоимостном выражении – стоимость среднего ожидаемого ущерба в денежном эквиваленте на 1 час полета в течение квартала. Риск в натуральном выражении – вероятность гибели человека (нанесение непоправимого вреда здоровью человека или безвозвратная потеря уникального самолета Ан-124-100) в результате авиационного происшествия на 1 час полета в течение квартала. Система должна выполнять: расчет риска по каждому из 12 типов авиационных событий и общего стоимостного риска; выявление влияющих факторов опасности в группах «Человек», «Машина», «Среда»; выдачу рекомендаций руководителю, принимающему решение, по оптимальному набору управленческих решений; расчет остаточного риска по типу авиационного события и общего остаточного риска. Для предварительной оценки эффективности управленческих решений будут использованы разработки группы CAST (Commercial Aviation Safety Team), снизившей уровень авиакатастроф в США за период с 1997 г. по 2007 г. на 82%. 
Принята вероятностно-статистическая модель риска. Ущерб – случайная величина. Риск выражается характеристиками ее распределения, но непараметрическая оценка плотности затруднена. Поэтому на первом этапе используется упрощенный вариант – расчет среднего ожидаемого ущерба как произведения вероятности авиационного события (рассчитывается по исходным данным об эксплуатационной деятельности авиакомпании и ожидаемым условиям полета) и среднего ущерба (рассчитывается по данным страховых случаев с экспертным учетом опыта авиакомпании). Экспертным путем определяются многие параметры, необходимые для реализации системы, например, минимальная величина ущерба (в процентах от стоимости воздушного судна) как характеристика события для его учета в долгосрочном прогнозировании. Необходимо включать также косвенный ущерб, соответствующий упущенной выгоде в связи с внеплановым ремонтом, простоем воздушного судна в течение ремонта, дополнительными расходами, вызванными использованием других воздушных судов для выполнения заключенных договоров на авиаперевозки, репутационными издержками и другими потерями.
Результаты краткосрочного или долгосрочного прогнозирования нецелесообразно выражать в вероятностях. Работникам авиакомпании трудно с практической точки зрения отличить, например, 10-5 от 10-6. Поэтому используем стоимостные оценки риска. Например, для определенных исходных данных риск столкновения воздушного судна с птицами оценивается как 250 долл. на час полета,  а риск выкатывания за пределы взлетно-посадочной полосы при посадке – как 1000 долл. на час полета. Тогда управляющие воздействия следует нацелить на снижение второго из этих рисков. 
На следующем этапе разработки АСППАП предполагается более подробно анализировать риски. В частности, изучать функции распределения случайного ущерба, строить управление на основе квантилей, близких к 1, а также медианы как дополнительного варианта среднего значения по сравнению с математическим ожиданием. Кроме того, ввести показатели разброса случайного ущерба – среднее квадратическое отклонение и межквартильное расстояние, двухкритериальную задачу снижения ущерба (одновременное снижение среднего ущерба и разброса) тем или иным способом сводить к однокритериальной. Кроме вероятностно-статистической модели риска, на следующем этапе в соответствии с рекомендациями ИКАО будут разработаны модели на основе теории нечеткости и статистики интервальных данных, т.е. расширен математический инструментарий описания неопределенностей при управлении безопасностью полетов. В АСППАП реализована функция автоматизированного мониторинга показателей безопасности полетов.
В соответствии с требованиями ИКАО каждая авиакомпания разрабатывает и совершенствует систему управления безопасностью полетов. Разрабатываемая ГрК «Волга-Днепр» совместно с УлГУ и консультантами АСППАП отличается гораздо более глубокой проработкой вопросов оценки, анализа и управления рисками, краткосрочного и долгосрочного прогнозирования. Единственным существующим в настоящее время аналогом является система CATS (Нидерланды), однако эта система заметно проще, не использует объективные данные об эксплуатационной деятельности авиакомпании и ожидаемых условиях выполнения полета и позволяет решать существенно меньший объем задач по управлению безопасности полетов. Итак, АСППАП является новой в мировом масштабе инновационной разработкой, позволяющей успешно решать ключевую в авиационной отрасли проблему подготовки правил принятия решений и выдачи рекомендаций руководителям по принятию управленческих решений при управлении безопасностью полетов. Планируется, что система будет тиражироваться: передаваться авиакомпаниям и внедряться в них.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках Постановления Правительства РФ № 218.