Риск-ориентированный подход для операций БАС

Минтранс оценил затраты на создание в Российской Федерации инфраструктуры для коммерческих запусков беспилотных воздушных судов (БВС) в 236 млрд рублей до 2030 года, а Минпром России ожидает, что число реализованных беспилотных авиационных систем на рынке РФ составит порядка 200 тыс. единиц к 2035 году. Для интеграции БВС в единое воздушное пространство необходим риск-ориентированный подход к организации беспилотного воздушного движения.

Насколько опасны дроны в воздухе, готово ли общество принять массовое применение БВС, какие существуют типы рисков в беспилотной и пилотируемой авиации — эти вопросы на повестке дня в отраслевом сообществе. О подходах к созданию цифрового риск-ориентированного воздушного пространства для различных типов операций уже в ближайшем будущем рассказал журналу «ИТС России» советник генерального директора научно-исследовательского центра «Аэроскрипт» Владислав Владленович Шифрин.

— Что означает риск-ориентированный подход применительно к полетам БАС?

В.Ш.: Основная цель риск-ориентированного подхода — соразмерить затраты на обеспечение (приемлемых) рисков операций БАС потенциальному ущербу от срабатывания рисков. Например, история создания систем наблюдения для УВД (режим S, АЗН-В) и предупреждения столкновений в воздухе (TCAS II) говорит о том, что время от начала разработки до внедрения составляет около 25 лет. Этот пример характеризует затраты на обеспечение безопасности в условиях высоких рисков. Для эксплуатационных окружений (ЭО) меньших рисков затраты на сбор доказательной базы о соответствии технических решений и процедур требованиям (валидация и верификация) могут быть уменьшены с целью получить результат быстрее. Те же соображения справедливы относительно уровня гарантии проектирования (DAL) и связанных с ним затрат в процессе разработки. Другой пример затрат связан с обеспечением соразмерности уровня достоверности данных: о местоположении БВС, скорости, направлении движения, препятствиях на земле, метеорологических данных и пр. Бòльшая достоверность данных предполагает более высокие затраты (временные, человеческие, в итоге — финансовые).

При планировании использования воздушного пространства для операций БАС целесообразно (или необходимо?) привести затраты (временные, человеческие, финансовые) в соответствие с уровнем рисков. Соразмерность мер смягчения угрозам является необходимым компромиссом между затратами на организацию воздушного движения БАС и обеспечением необходимого уровня безопасности. Риск-ориентированный подход при использовании ВП для операций БАС позволяет начать эксплуатацию ВПП для операций БАС меньших рисков раньше. Тем самым существенно повышается эффективность инвестиций в отрасль.

— Что подразумевает риск-ориентированный подход?

В.Ш.: Риск-ориентированный подход можно структурировать далее на конкретные задачи более технологического характера: определить, что такое риск применительно к операциям БАС; какой приемлемый уровень для каждого типа рисков; какой уровень несмягченных рисков в данном эксплуатационном окружении, формализовать само понятие «эксплуатационное окружение»; какие меры смягчения должны быть предприняты для обеспечения приемлемого уровня рисков; какие требуемые характеристики технологических мер смягчения должны быть обеспечены, включая: требуемые характеристики опорной инфраструктуры CNS+S (связи, навигации, наблюдения, управления спектром), данных, сервисов деконфликтинга (RR — risk ratio); как обеспечить гарантию соответствия мер смягчения требованиям к характеристикам, включая стандартизацию и сертификацию технических средств, как метод подтверждения соответствия характеристик стандартам; как обеспечить валидацию принятых решений — соответствие достигнутого уровня рисков приемлемому уровню в процессе всего жизненного цикла использования ВП.

— Риски и управление рисками применяются в разных областях человеческой деятельности. Как понимать риски в отношении использования БАС?

В.Ш.: Риск в авиации — это комплекс тяжести ожидаемых последствий и интенсивности проявления. Например, FAA использует таблицу рисков, в которой определены 5 уровней интенсивности и 4 уровня тяжести, а сами риски принимают одно из 4 значений: НИЗКИЕ, СРЕДНИЕ, ПОВЫШЕННЫЕ, ВЫСОКИЕ. Применительно к организации полетов беспилотных ВС, будет полезно иметь ввиду определение риска, которое отмечает, что понятие риска по своей природе основано на неопределенности возможных потерь. Мы можем сделать только некоторые предположения о возможных потерях, которые будут тем достовернее, чем больше мы знаем о процессе. А наши знания могут появиться только в результате исследований, которые, как это принято в аэронавигации, должны включать в себя мероприятия по стандартизации, валидации стандартов и верификации/сертификации. Более конкретно, наши знания о процессе выполнения полета в конечном итоге материализуются в форме данных различной природы: данных о местоположении, данных о скорости и направлении движения, данных о времени применимости данных, данных о источниках данных (их точность, темп обновления, зона покрытия, достоверность/целостность, ...), ...

Таким образом, кроме собственно риска выполнения полета, существует угроза недостаточного знания о рисках полета: недооценка, что скажется на безопасности и эффективности операций БАС, и переоценка, что скажется на затратах. В научной литературе, посвященной рискам, довольно много внимания уделяется объективной и субъективной стороне риска. В нашем случае риски при выполнении полета объективны. Субъективной стороной рисков операций БАС является формулирование приемлемого уровня риска. Большая часть источников, исследующая риски полетов беспилотной авиации, в качестве отправной точки использует исторические данные, накопленные для пилотируемой авиации. Кажется, что человек вообще не способен сформулировать приемлемый уровень рисков в некоторых случаях, что можно считать высшей формой субъективности.

Например, приемлемая интенсивность летальности в 10-9 на один летный час означает более 100 тысяч летных лет. Какое отношение человек может к этому выработать? Зависит от того, событие случится через тысячи лет или через неделю; с ним или нет.

— Мы живем во все более «цифровизованном» мире. В будущих системах организации полетов, наверное, управление рисками тоже должно быть без участия человека? какие данные находятся в основе управления рисками?

В.Ш.: В процессе управления рисками должны быть предусмотрены мероприятия по оценке ожидаемого уровня безопасности, определению приемлемого уровня и измерению достигнутого уровня безопасности. Ставятся формальные цели управления рисками — формулируются опасные целевые события, в отношении которых целенаправленно и системно предпринимаются меры смягчения. Иными словами, цель для цифрового процесса управления рисками — это то, что мы определили и оцифровали. С целевыми событиями ассоциируется допустимая интенсивность возникновения (TLS), которая в авиации традиционно измеряется в количестве событий на 1 летный час. Отметим, что TLS может иметь различные определения. Например, TLS могут нормироваться относительно летных часов или миссий, привязываться к полету в целом или к отдельным его фазам, усредняться по различным регионам или всему национальному ВП. К этому можно добавить возможность формулирования TLS для разных типов операций и разных эксплуатационных ограничениях БАС. Согласно ИКАО, TLS — термин, который в авиации традиционно употребляется для характеристики рисков летальных исходов для людей: это «метрика риска для общества, которая определена как „средний риск“, в терминах летальных событий для группы людей (например, служащих аэропорта, экипажа, или даже общества в целом) при возникновении летных происшествий». Учитывая, что в операции БАС люди вовлечены в меньшей степени, и степень автономности операций БАС будет повышаться, целесообразно использовать модификацию определения TLS, которая заключается в том, что она распространяется и на события, не связанные с причинением вреда людям беспилотными летательными аппаратами. Несмотря на кажущуюся простоту, формулирование жизнеспособного процесса управления рисками для БАС сталкивается с определенными трудностями.

Например, нормирование TLS на летный час, при увеличении количества летных часов, пропорционально приводит к увеличению допустимого количества целевых событий. При некотором «большом» количестве летных часов имеет смысл уменьшать TLS, чтобы ограничить абсолютное количество целевых событий, например, за календарный период. Такая практика формулирования целей управления рисками одновременно является стимулом для повышения безопасности с увеличением интенсивности воздушного движения. Другая проблема с оценкой рисков на основе TLS, как единой метрики оценки рисков, связана с тем, что TLS является усредненной характеристикой, и может не отражать реальной ситуации. Например, операция может предусматривать маршрут, который имеет длительный участок над ненаселенными территориями и короткий участок над городом. Или в зоне полетов имеется большое количество операций низков рисков и небольшое — высоких. Оценка рисков на основе усреднения в обоих случаях покажет низкий ожидаемый усредненный риск, что не отражает реального положения дел.

— Вы говорите про целевые опасные события. Какие конкретно события представляют опасность?

В.Ш.: Как уже отметили, само понятие риска в пилотируемой авиации традиционно связано с вероятностью потери жизни в результате летных катастроф. Это риски недостаточной безопасности для людей, которые являются непосредственной угрозой при столкновении БВС с пилотируемым ВС или людьми на земле. Другие типы рисков связаны с отложенным (не непосредственным) риском для жизни и здоровья людей, например, поражение критически важных объектов, невозможность транспортировки жизненно важных грузов, крушение при транспортировке опасных грузов, аварии с экологическими последствиями в результате крушения БВС. Следующий тип рисков связан с недостаточной эффективностью операций. Риски этого типа приводят к потере самого смысла в использовании БВС. Так, крушения БВС без летальных исходов характеризуют прямые потери бизнеса без ущерба для безопасности. Риски в неприятии полетов БВС обществом могут возникать из-за шума, из-за слишком высокой интенсивности полетов в пределах визуальной видимости людей, из опасений нарушения частной жизни, рисков для собственности, .... Несмотря на то, что риски, связанные с эффективностью и неприятием обществом, не относятся к безопасности, их необходимо также учитывать. Подход к их оценке и управлению ими может быть организован так же, как и для рисков, связанных с безопасностью. Страхование может смягчить риски, но вряд ли может полностью их компенсировать при достижении некоторой интенсивности срабатывания. Мы перечислили риски от ненамеренных действий. Отдельная категория рисков связана с намеренным использованием БАС в целях причинения вреда людям и объектам на земле, другим ВС. Для построения процесса управления рисками полезно также иметь ввиду принцип классификации рисков, с точки зрения наших знаний о них. Часть рисков нами ожидаем, и мы знаем о их последствиях. Другие риски мы ожидаем, но последствия для нас не определены. Третьи риски мы не ожидаем, и меры смягчения для них не планируем. В целом, чем лучше мы понимаем процесс выполнения полетов БАС, тем меньше неопределенности в процессе управления рисками, а значит тем ниже риски после принятых мер смягчения.

— Как должен быть построен процесс управления рисками?

В.Ш.: Процесс управления рисками операций БАС стремится снизить риски до приемлемого уровня за счет использования технологических и нормативных мер смягчения, а также — поддерживать риски на приемлемом уровне на основе объективных данных. Там, где и пока технологии не позволяют достичь приемлемого уровня рисков, должны вводиться эксплуатационные ограничения (ограничиваться интенсивность, сложность воздушного движения, типы используемых БВС, их оснащенность, ...). Управление рисками в условиях высокой интенсивности полетов не предусматривает участия человека, когда для этого будет достигнут необходимый уровень зрелости технологий, нормативной базы и приверженности участников к обеспечению безопасности. Управление рисками, как и многие другие сложные процессы, будет внедряться поэтапно так, что обеспечение безопасности (уровень рисков) является приоритетом и служит ограничением на каждом этапе. По мере возможности, интенсивность и сложность операций БАС будет увеличиваться. При отсутствии технологической возможности будут вводиться такие эксплуатационные ограничения, которые обеспечат приемлемый уровень рисков. Система управления рисками будет автоматизированной. Она будет предусматривать мероприятия на этапе создания и эксплуатации ВП: На этапе создания ВП: формулирование целей управления рисками в цифровом виде для всех категорий рисков, в отношении которых принято решение системно и целенаправленно предпринимать меры смягчения рисков; формулирование требований к характеристикам и ограничениям мер смягчения, разделение мер смягчения на технологические меры и эксплуатационные ограничения, формулирование и принятие нормативной базы. На этапе эксплуатации ВП: внедрение в эксплуатацию мер смягчения, включая средства оценки рисков во время эксплуатации и анализ соответствия целям управления рисками; мониторинг соответствия целей управления рисками и внесение изменений в меры смягчения.

— Что такое технологические меры смягчения рисков?

В.Ш.: Технологические меры смягчения — это суть Цифровая платформа информационного обеспечения полетов (ЦП ИОП), которая реализует цифровые информационные сервисы деконфликтинга с опорой на инфраструктуру CNS+S (связь, навигация, наблюдение + управление спектром) и данные (геопространственные, аэронавигационные, метеорологические).Цифровые сервисы ЦП ИОП могут принимать форму информационных сервисов, рекомендаций на выбор пилота или обязательных указаний, в зависимости от уровня рисков, автоматизации и распределения ответственности. Также, в зависимости от уровня рисков и распределения ответственности функции ЦП ИОП, средства обеспечения данных и инфраструктура CNS+S могут/должны быть предметом стандартизации и сертификации с присвоением соответствующего уровня гарантии проектирования (DAL).С увеличением уровня автономности операций (независимости от человека) уровень автоматизации повышается, и ответственность переносится на технические средства, которые все больше включаются в контур автоматизированного управления рисками. На этапе эксплуатации специальные технические сервисы ЦП ИОП выполняют мониторинг целей управления рисками, а также требуемых характеристик вовлеченных в деконфликтинг технических средств. Это позволяет на ранних этапах предсказать деградацию характеристик деконфликтинга ЦП ИОП, своевременно перейти на альтернативные технические средства, ввести ограничения и/или скорректировать требования к мерам смягчения.

— Как сегодня реализуется риск-ориентированный подход и будет ли он эволюционировать с повышением интенсивности полетов?

В.Ш.: Для ВП низкой интенсивности выдача разрешения на ИВП БАС может осуществляться на основе оценки рисков отдельных (не связанных друг с другом) операций, например, на основе рекомендаций SORA. Однако, SORA (текущей версии 2.Х) имеет ряд ограничений, особенно в отношении рисков в воздухе. SORA уже сегодня используется в ряде стран ЕС и в Республике Беларусь. Целесообразно использовать SORA и в РФ, особенно для операций низких рисков. При повышении интенсивности воздушного движения и уровня рисков от столкновений БВС необходимы средства деконфликтинга, затраты на которые целесообразно соразмерять с уровнем риска. Одной из наиболее затратных статей расходов является разработка и развертывание инфраструктуры CNS+S, требуемые характеристики которой (точность, достоверность/целостность, зона покрытия/готовность/непрерывность, ...) целесообразно оптимизировать для заданного уровня рисков. В целом, задача технологического характера состоит в том, чтобы оцифровать как сами риски, так и процесс управления рисками. Наши знания о рисках материализуются в форме данных различной природы. Чем выше риски, тем требования к данным становятся выше. По мере повышения технологической зрелости процесса управления рисками будут открываться новые эксплуатационные окружения БАС более высоких рисков, такие как городская аэромобильность и беспилотная индивидуальная аэромобильность.

Фото: Интеллектуальные транспортные системы России / пресс-служба Аэроскрипт

Возврат к списку