书城经济空中客车:一个真实的故事
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第50章 飞行员和自动装置(4)

技术方面更为严谨,其中重点强调了机组人员仍然要“专心于飞行指令的操作”或者说“该驾驶舱为机组提供实时集成信息,但机组人员仍然负责决策过程”。同时,空中客车公司和飞行员之间的关系仍很尴尬、紧张。伯纳德·齐格勒是空中客车公司技术总监和飞行试验总监,他公开指出,“归根结底,航空公司飞行员不就是出租车司机嘛”。法国全国班机驾驶员工会的一位负责人向作者阐述道,“A320的建造破坏了有组织的劳工队伍”。另一位领导者断言A320是“一款既不刺激触觉也不刺激听觉,只刺激视觉的缺乏感官乐趣的飞机”。那么问题的症结究竟在哪里呢?

自动操纵装置

让我们从头说起。在争议、困难、分歧、艰难调和这一切出现之前,埃珀彼(Epopée)驾驶舱概念被提了出来,随后是A300B采用了前视驾驶舱,这是第一款以双人驾驶舱布局取证的宽体客机,继而是装备阴极射线管、数字化计算机以及电传操纵飞行控制系统的A310飞机的研制。

远程型A310- 300做了许多改进,它的驾驶舱布局后来被应用于A320,并装备有新一代阴极射线管。在空中客车公司系列产品的发展过程中,驾驶舱的创新设计成为一个主要的推动力量,从那以后它成为一种展示欧洲民航领域无可比拟的技术力量的象征。现代化的驾驶舱是出类拔萃的,专家称之为“玻璃驾驶舱”,“玻璃驾驶舱”一经出现就凸显出它的优势,尽管它也面临一些困难和挑战。

喜欢专注于技术平稳发展的波音公司没有预见到这一变革的到来,它希望借1990年10月启动波音777大型双发喷气式飞机来弥补。一个不容忽视的细节是美国航天飞机仪表板于1999年实施了现代化改进,此举距离空中客车公司首次推出“玻璃驾驶舱”已经过去了大约20年。

按照各种模式出现的时间顺序,首先是按钮技术,辅助系统的自动化,阴极射线管的安装,然后是彩色阴极射线管,再后是电传操纵飞行管理系统的安装。一些专家常常无意中玩弄这些字眼。当谈到计算机还没有全面“夺权”的时候,不可否认的是计算机应用已经有了良好前景。

最初,考虑问题完全从纯技术的角度出发,在20世纪80年代初A320的酝酿阶段,这种做法很可能使得自身利益受到影响的人员产生不满情绪。讨论集中在人机接口上,并把发生于我们眼前的技术突破所带来的社会学方面的问题纳入考虑范围,没有想把争论提升到一个更高的层面。

这种带有严重分歧的变革不仅限于航空,只是航空业比除信息技术以外的其他工业领域的发展更快、更早而已。但精确建立“玻璃驾驶舱”的真实工作环境,还必须等到1990年(A320投放市场两年时)。讨论这一话题,就像讨论A320将要启动一样,是一个很令人困惑的问题。空间医学研究与探索中心的生理学和人机工程学的退休教授盖伊·圣 图 奇 (Guy Santucci)在 1983年指出,现在确定飞行员的工作负荷是非常难的,特别是我们不可能准确评定脑力工作负荷。他告诫说,“任何关于机上工作载荷的说法都只能是一种简单的推测”。事实是,当时有关这方面的科学探索还很少。

鉴于此,许多问题仍然没有答案。法国全国班机驾驶员工会(SN PL)技术委员会认为,至少可以这样说,由于驾驶舱内安装了电子设备而宣告飞行机组人员工作负荷降低还为时过早。在这种情况下,法国航空公司克劳德·维西尔(Claude Visière )机长在1983年仍然怀疑在执行任务方面是否真的不会产生系统监测上的要求。

随着工作的持续开展,相关知识得到了快速积累,法国国家科学研究中心(CNRS)与巴黎第一大学技术研究中心的合作成果进展到了出版的阶段。1990年,阿兰·格拉斯 (Ala in Gras),卡罗琳·莫里科 (Caroline Mo rico t)、索菲·普瓦罗- 德尔佩奇 (Sophie Po iro t- Delpech)和维克托·斯卡尔迪利 (Victo r Sca rd ig li)联合出版了一份文件,该文件的标题《飞行员、控制器和自动装置》本身就是对整个项目的一个概括。在出版之前,它的复印件已开始传播,吸引了众多人的兴趣。

阿兰·格拉斯小组不久就意识到航空领域从来没有被列入社会学研究的范畴。但是,美国在这方面的研究已经取得重大进展,特别是国家航空航天局艾姆斯研究中心(Am es Research Center)和厄尔·维 纳 (Earl Wiener)迈出了重要的第一步,厄尔·维纳是迈阿密大学的一名教授,是这一研究课题的领军人物之一。

追根究底,有证据显示驾驶舱社会学或称为航空心理学,出现得比我们现在通常认为的时间要早得多。在第二次世界大战前夕,该学科就在剑桥大学应用心理学系内部首次提及。在当时,它只不过是在军事装备设计过程中提到的一个人机接口的问题(当时还没有使用类似的术语)。

同一时间,在美国,马里兰大学创建了国家航空心理学研究委员会。不久,美国陆军和英国皇家空军利用这一研究结果,对机组人员的培训内容进行了完善,对在训练或执行战斗任务的过程中引起突发事件和事故的人为因素作了分析。斯坦利·罗斯科 (Stanley Roscoe)教授通过整理这些研究的大事记,确定出驾驶舱设计中与人为因素有关的许多难点。罗斯科1952年与休斯飞机公司合作,建立了驾驶舱科研小组,在接下来的一年中,该小组吸纳心理学家进入团队。对这些历史背景的简单回顾,至少印证了讲英语的行业已经迅速意识到他们的工程技术人员最好是寻求外部意见,才能建立起高质量的交流界面。

紧密的兄弟关系

法国国家科学研究中心/ 巴黎第一大学技术研究中心小组继续深入全新的研究领域展开工作,实际上,人类科学对于这些内容的认识还是一片空白。该小组很快注意到,工程师和信息技术专家似乎拥有某些方面的决定权,这极大地激怒了飞行员。

法国最初所作的研究指出,该飞机采用了大量最先进的技术,它处在现代化的最前沿,同时它也是“社会—技术环境,也就是说更宽、更难以控制的环境,即航空系统”的一部分。

由观察家组成的小组开始剖析“联系飞行员、控制器和自动装置之间的三维轴线。其中,自动装置被定义为与人相互作用、进行信息交换的所有机器”。

对A320驾驶舱进行定义的设计部门在当时是不可能采用这些专有名词的。现在,又有一群社会学家呼吁“A320应该作为具有新内涵的飞机进行重新评估”。

值得指出的是,研究人员并没有局限于传统的人机接口研究,而是把注意力集中在将空中交通管制员放在适当位置的三角关系上。

飞行员很可能更愿意听取可信任、不偏袒的社会学家的意见,而不是企业家的说辞。飞行员可能对计算机不在决策范围内的传闻稍感轻松,但还有一些选择要做更详细的定义。

A320的设计师有他们要考虑的因素——来自超声速飞机“协和”的电传操纵飞行控制系统、飞行阶段信息显示器、飞机特殊参数存储器和连续的校验以及飞行数据存储器。自动伺服系统负责电气系统、燃料回路、增压系统和空调系统的工作,控制和告警信号模式由按钮操作。数字化自动驾驶仪加入飞行管理系统和自动油门控制,同时建立飞行包线保护,在低能见度状态下产生准确的飞行轨迹,使飞机安全着陆。

飞行包线保护概念对于理解下一阶段的讨论必不可少。计算机执行飞行员向它发出的指令,这在技术上是可以实现的。计算机的应用实现了那些以前无法实现或是可能受到人为因素限制的功能。从这个意义上讲,机器控制着人。

1986年 11月A320投入市场前,让·雅克·斯派 尔 (Jean-Jacques Speyer)很平静地研究了机组人员的存在价值。“取消随机机械师设置在飞机驾驶舱发展史上是很自然的一件事,从而出现了双人驾驶舱布局,伴随着这一变化也带来了与之相关的人的问题,而这个变化很早以前就开始了”。

在其他地方,情况又怎样呢?当然,20世纪60年代初期,欧洲人几乎不受遥远的美国政府决策的影响,他们只关心国内航线的运营。DC - 9迫使美国联邦航空局修订了相关适航条例,使双人驾驶舱设置的双发喷气机DC - 9 获得了适航证。从那以后,正如斯派尔所断言的那样,飞机最大起飞重量和发动机数量已经不再对机组人员的工作量产生影响。随着波音737的下线,美国飞行员也发出强烈的反对呼声,直到这时,还没有最后澄清这个问题。波音737由三名机组成员组成,不过第三人没有承担任何特定任务。可以把他看作半个飞行员、半个空勤机械员或是一名普通的监测员。

显然,要走出这场轰轰烈烈的抗议运动面临严峻挑战,每一款新的双人驾驶舱设置的飞机投入市场都会对这场争议起到推波助澜的作用。MD- 80紧随其后。就在此时,欧洲人提出了前视驾驶舱(FFC C)概[1]。

继埃珀彼方案之后,空中客车公司、法国宇航公司以及汤姆逊半导体公司的工程师和计算机专家是不是不自觉地受困于纯技术的研究(这些研究与飞行员的日常工作相脱节)中呢?当然,所有参研人员都否认了这种推测。

工作量化

十多年后,1992年,在法国国立民航学校内部刊物《发射机应答器》上发表的一份报告中,法国宇航公司设计部门的一位工程师[2]丽·克劳德·波 默 里 (Marie - Claude Pom ery)回忆说,最初的研究结果产生了综合的驾驶舱装配模型,并向航空公司的技术服务部门、飞行员、设备制造商、政府以及试飞员作了展示。她补充说,这些曾参与初始阶段研究的合作者,后来又参与到有关人机接口的研究工作中。感觉到他们已经深入到机器的管[3]中,他们是在一个很高的决策玛丽·克劳德·波默里也详细定义了她提出的未来飞机驾驶舱“综合哲学”的概念,这一概念侧重最新技术在驾驶舱中的合理应用。她指出“机组人员必须层面上完成任务”,提高自动化程度不是研究重点,这项研究只强调全面开发电气和光学飞行控制系统性能。

与此同时,斯派尔也作了另一项研究。他说,目前对于驾驶舱内工作负荷还缺乏一个普遍认同的定义和度量方法,“该驾驶舱的发明者法国宇航公司设计部门还没有认识到人为因素在驾驶舱布局中越来越重要的作用,因此他们还没有准备好深入研究这个‘模糊的’论题”。

空中客车公司成立了由伯纳德·齐格勒、皮埃尔·波特、安德烈·福 特 (An d ré Fo rt)、让·雅克·斯派尔以及其他几个人组成的小组,投入到该课题研究中。他们探索出一种观测方法来量化飞行员的工作负荷,对工作[4]节要极为关注,但这势必要依赖于以往丰富的经验积累。飞行员执行的每项任务都与一定的需求有关,而需求的实现取决于仪表板的布局,斯派尔抓住了这一原则。此外,每项任务都对应一个工作,这些工作又由飞行状态和驾驶舱内工作的预定方式决定。可以量化所有这些工作吗?他们认为是的。接下来他们就提出了三种量化方法。第一种称为“静态量化”(在模型或模拟器上完成),第二种称为“动态量化”(在飞行中完成),第三种称为“性能标准量化”(依靠统计工作者的工作完成)。

承担这样的人机接口测试工作,工作量是相当巨大的。他们对至少40000个动作做了编目、分析和量化,这些动作有例行的、也有因异常或紧急决策做出的。涉及到的机型有A300B前视驾驶舱、A310、DC- 9 以及波音737。“动态量化”方法对空中机械师以前职责范围内的工作进行定量分析。首先,要考虑每一项工作的难度。“动态量化”方法试图在最真实的条件下对机组成员的工作负荷进行评定,换言之,飞行管理以及所有驾驶动作的交互作用。每项工作负荷都被分成轻度、适度、高度、极度以及至极五级。不同级别对应不同的标准。在 170小时的实际飞行和250小时的模拟飞行中,对 A300B前视驾驶舱(FFC C)和 A310飞机上的约12名机组成员的工作进行监测和评定,并拍成了录像。