利用功能共振分析方法探索航空中的不稳定进近：从“事出有因”到“功成有道”的视角转换

《The Aeronautical Journal》：Exploring unstable approaches in aviation: utilising functional resonance analysis method

本刊编辑推荐：为解决不稳定进近这一长期困扰航空安全的问题，研究人员创新性地应用功能共振分析方法（FRAM），对单一航空公司的195份安全报告进行分析。研究揭示了进近稳定性主要受控速、飞机着陆构型设置、与空管通信及飞行路径管理等功能变异性的影响，并指出有效沟通、监控、简报和检查单是管理变异性的关键。该研究的意义在于将安全分析视角从传统的“事出有因”（Safety-I）转向“功成有道”（Safety-II），为理解复杂航空系统的日常成功运作提供了新见解。

　　

在航空业这个被誉为安全标杆的领域，每一次航班的起降都承载着无数生命的重量。然而，尽管拥有极高的安全标准，接近和着陆阶段依然是事故的多发区。国际航空运输协会（IATA）的报告揭示了一个令人警醒的数据：在2012年至2016年间，61%的航空事故发生在进近和着陆阶段，其中16%与不稳定进近直接相关。所谓不稳定进近，是指飞机未能沿着预设参数保持稳定和可预测的飞行轨迹。一个理想的稳定进近，要求飞机正确配置着陆形态，保持稳定的下降率，处于正确的下滑道上，并维持适当的空速和动力控制，同时完成所有必要的简报和检查单。尽管航空业通过发起各种活动和行动计划来应对此问题，但不稳定进近仍然是普遍存在的风险。这引出了一个核心问题：为何在事故率总体大幅降低的背景下，不稳定进近仍时有发生？

传统上，航空安全领域主要遵循“Safety-I”范式，即聚焦于分析“哪里出了问题”（What went wrong），通过识别组件故障和偏离标准操作程序（SOP）来提升安全。这种方法虽然取得了显著成效，但在理解复杂系统中各元素的相互作用方面存在局限。与之互补的是由Erik Hollnagel提出的“Safety-II”范式，它将视角转向“事情如何成功”（How things go right），关注系统在日常运作中如何在变化的条件下保持成功，并强调实际工作方式（Work-as-Done, WAD）与想象的工作方式（Work-as-Imagined, WAI）之间可能存在合理差异。功能共振分析方法（Functional Resonance Analysis Method, FRAM）正是基于Safety-II理念发展起来的强大工具，它通过分析系统功能之间的互动和性能变异性（Performance Variability），来理解安全是如何作为一种涌现属性（Emergent Property）在复杂的社会技术系统中产生的。

为了深入探索不稳定进近问题，由G.K. Kaya领衔的研究团队在《The Aeronautical Journal》上发表了他们的最新研究成果。该研究摒弃了传统的失败分析路径，转而运用FRAM方法，旨在理解稳定进近是如何在日常运行中成功实现的。研究人员没有局限于事故报告，而是创新性地利用了195份来自单一航空公司、涉及伦敦盖特威克机场26L跑道的航空安全报告（这些报告记录了接近失误（Near-miss）事件），结合标准操作程序（SOP）和与七位资深飞行、安全管理专家的访谈数据，构建了一个描述稳定进近的FRAM模型。

研究团队应用FRAM方法主要分为四个关键步骤：首先是识别和描述系统功能，他们建立了包含10个前景功能（如“控制速度”、“配置飞机着陆形态”、“与空管通信”）和11个背景功能（如“建立程序”、“提供培训”）的模型，清晰地描绘出各功能之间的相互连接和依赖关系。其次是识别变异性，通过详细分析安全报告中的事件描述，评估每个功能输出在时间（如过早、准时、过晚、未执行）和精度（如精确、可接受、不精确）两个维度上的波动情况。第三步是聚合变异性，分析一个功能的变异性如何传播、结合或与其他功能的变异性产生共振（Resonance），从而产生放大（Amplifying）或阻尼（Dampening）效应。最后是分析后果，并提出管理变异性的措施，以维持理想的变异性并防止不理想的变异性。

研究结果揭示的关键发现

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  功能变异性分布：分析显示，变异性主要集中在“控制速度”（F5）、“配置飞机着陆形态”（F6）、“与空管通信”（F3）和“管理飞行路径”（F4）这几个功能上。天气条件（如风、湍流）是外部变异性的主要来源。图2直观地展示了所有功能在时间和精度上的变异性频率，凸显了这些关键功能点的操作挑战。
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  变异性共振的实例分析：研究通过具体案例说明了功能间的共振效应。例如，在一个案例中，空管（ATC）异常早地发放着陆许可（“与空管通信”功能变异性），与飞行员电子飞行包（EFB）故障等因素结合，放大了“配置飞机”和“控制速度”等下游功能的变异性，最终导致飞行员决定复飞（Go-around）。图3展示了这种聚合变异性效应，并非所有变异性都会线性传播，体现了系统的复杂性。
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  实际运作与规章的差距：研究根据航空公司SOP中定义的稳定进近标准（如在1000英尺（ft）和500英尺无线电高度（RA）的速度门限），对事件进行了分类（图4）。有趣的是，分析发现，有52起事件中，机组在未满足SOP稳定标准的情况下仍然继续进近并成功着陆，仅有两次着陆被报告为比平常稍重。这表明实际工作方式（WAD）与规章想象的工作方式（WAI）之间存在差异，也反映了飞行员在实时情境下为适应变化条件而做出的调整和权衡（Trade-off），这些调整有时是成功应对挑战的关键。

基于FRAM的管理策略建议

通过对变异性及其共振模式的分析，研究提出了大量针对性的改进措施（表4）。这些建议涵盖了多个层面：

1. 1.
   沟通与协作：强调飞行员之间、飞行员与空管之间有效沟通和共享情境意识（Shared Situational Awareness）的重要性，这是管理变异性的核心。例如，建议加强机组资源管理（CRM）训练，培养组织文化以支持有效协调。
2. 2.
   监控与检查：确保有效监控飞行仪表和飞行员操作，严格执行简报和检查单制度（如着陆检查单），将其作为纠正错误的最后机会。
3. 3.
   培训与能力建设：建议在飞行模拟器中增加特定场景（如空管指令变更、天气突变）的训练，提升飞行员在能量管理（Energy Management）、速度控制和应对突发状况方面的能力。
4. 4.
   系统设计与组织管理：关注设备可靠性（如EFB）、空管排班、疲劳风险管理（Fatigue Risk Management）以及减少对飞行员的干扰等因素，从系统层面创造支持安全的条件。
5. 5.
   自动化使用：在条件允许时支持自动化操作，同时要求飞行员随时准备接管控制。

研究结论与深远意义

这项研究通过应用FRAM方法，成功揭示了稳定进近背后复杂的系统互动和性能变异性。其核心结论在于，稳定进近的成功并非源于对规程的刻板遵循，而在于系统各组成部分（飞行员、空管、设备、程序等）在面对内外部变化时，能够通过有效的沟通、监控、简报和检查单等进行动态调整和适应，从而阻尼不利的变异性，确保安全结果。这种“功成有道”的视角，弥补了传统“事出有因”分析模式的不足。

该研究的显著意义体现在三个方面：首先，它为解决长期存在的航空安全问题提供了新的思路和方法论，表明关注日常运作的成功经验同样重要，甚至能提供更多预防性见解。其次，它展示了利用接近失误（Near-miss）数据进行前瞻性安全分析的巨大潜力。接近失误数据包含了系统在压力下如何避免失败的宝贵信息，分析这些数据有助于识别系统的保护性因素（Protective Factors），从而在事故发生前强化系统韧性。最后，该研究对FRAM方法本身的应用进行了有益探索，尽管存在数据来源偏向“问题描述”等挑战，但它为在航空等高风险行业推广Safety-II理念和系统性分析方法提供了实践参考。

展望未来，研究人员指出，进一步的工作可以包括与报告事件的飞行员进行更深入的访谈，以获取其决策和应对策略的更多细节，从而更精确地识别那些促成操作韧性（Operational Resilience）的关键人为因素技能和能力。这将为改进飞行员培训、优化操作程序，最终实现进近和着陆阶段飞行安全的持续提升奠定坚实基础。这项发表在《The Aeronautical Journal》上的研究，不仅为航空安全领域注入了新的活力，也为其他复杂高风险系统的安全管理提供了可资借鉴的范例。