Комплексная система оценки компетенции диспетчеров управления воздушным движением при подготовке на тренажерах

Введение

Диспетчер управления воздушным движением (УВД) – одна из самых ответственных профессий [1]. Ошибка такого специалиста может привести к катастрофическим последствиям, поэтому тренировка требует строгой системы оценивания. Необходим комплексный подход, учитывающий теоретические знания, практические умения, а также автоматизированные навыки [2, 3]. В настоящее время оценка профессиональных качеств диспетчеров имеет ряд существенных ограничений и недостатков, а именно:

1) субъективность оценок (разные инструкторы могут по-разному интерпретировать одни и те же действия, а также иметь разные количественные критерии оценки);

2) статичность существующих методов оценки (упражнения не всегда учитывают динамику реальной рабочей ситуации и не имеют возможности адаптации к изменяющимся условиям);

3) узкую направленность оценок (инструкторы ставят акценты на фразеологию и выполнение технологических операций, при этом стрессоустойчивость, когнитивные способности и психологические аспекты не оцениваются).

Проще говоря, существующие сегодня методики оценки не позволяют оценить подготовку и компетенцию диспетчера корректно¹. Разрабатываемая система оценок может решить эти проблемы: будет производиться комплексная оценка профессиональных качеств, вырастет объективность оценки. В настоящей работе представлены методики оценки компетенции диспетчеров, которые могут быть применены на диспетчерском тренажере. В перспективе возможно внедрение адаптивных алгоритмов анализа действий диспетчера с помощью искусственного интеллекта и будет производиться прогноз профессионального роста и выгорания.

Метод оценки компетенции диспетчера УВД путем оценки уровней знаний, умений и навыков

Перед тем как перейти к комплексным методам оценки, необходимо разобрать методику оценки через следующие параметры: знания, умения и навыки [4]. Однако предлагается внести изменения путем ее реализации через математическую модель.

Знания (K – knowledge) – это фундаментальная база, которой обязан владеть каждый диспетчер УВД. Она включает нормативные документы, основные принципы и процедуры ОВД, авиационную метеорологию, аэродинамику, аэронавигацию, авиационный английский язык и стандартную фразеологию. Оценить данный параметр можно с помощью тестирований, устных и письменных экзаменов.

Умения (A – abilities) – способность диспетчера УВД применять знания в реальных условиях на рабочем месте, а именно: работа с различным оборудованием (индикатор воздушной обстановки, система коммутации речевой связи), работа с различным радиолокационным оборудованием и без него, решение конфликтных ситуаций и принятие решений. Оценить данный параметр можно в процессе розыгрышей управления воздушным движением (теоретических вопросов, где для диспетчера описывается воздушная обстановка, а диспетчер должен описать свои действия в предложенной ситуации) и занятиях на тренажере.

Навыки (S – skills) – автоматизированные действия диспетчера УВД, доведенные до совершенства. Скорость реакции на изменения воздушной обстановки, точность и четкость выдаваемых команд и устойчивость к стрессу являются показателями уровня навыков. Оценить данный параметр можно через стресс-тесты при высокой интенсивности воздушного движения, а также хронометраж реакций диспетчера.

Компетенция (C – competence) – характеристика специалиста, объединяющая знания, умения и навыки [5]. Для количественной оценки предлагается следующая линейная взвешенная модель:

Выбор значений данных коэффициентов обусловлен равной важностью параметров для работы. Для диспетчера одинаково важны и знания, и умения, и навыки, следовательно, коэффициенты веса должны быть равны.

В табл. 1 представлены критерии оценки по каждому параметру.

В табл. 2 представлена градация оценок компетенции диспетчеров УВД по предложенной математической модели.

Для понимания оценки необходимо рассмотреть несколько примеров. Для этого по формуле (1) необходимо выполнить расчет оценки компетенции.

Диспетчер уровня «Компетентный», может работать самостоятельно, но требует наблюдения.

Диспетчер уровня «Эксперт», может работать самостоятельно.

Диспетчер уровня «Профессионал», может работать самостоятельно.

Мультикритериальный метод оценки компетенций

Для оценки компетенций диспетчера (С) предлагаемым мультикритериальным методом необходимо оценить 5 параметров: точность принимаемых решений (K₁), скорость реакции (K₂), эффективность управления (K₃), стрессоустойчивость (K₄) и соблюдение процедур ОВД (K₅).

1. Точность принимаемых решений [6, 7] – это способность диспетчера выдавать корректные команды в различных ситуациях.

 (2)

где N – количество правильно принятых решений, N_пр – общее количество решений.

Данную формулу можно представить в следующем варианте:

(3)

где n – количество принятых решений, c_i – бинарный индикатор корректности i-го решения (1 – верно, 0 – неверно), t_i – факт принятия i-го решения (1 – решение принято), w_i – весовой коэффициент i-го типа решения.

В табл. 3 представлена весовая матрица решений.

Для понимания прикладного применения настоящей таблицы необходимо рассмотреть пример расчета данного коэффициента. Диспетчер провел тренажерную сессию и принял 4 решения, которые приведены в табл. 4.

По формуле (3) выполняется расчет параметра:

2. Скорость реакции [8] – время от момента возникновения ситуации до момента принятия диспетчером решения.

(4)

где t – фактический уровень реакции, который измеряется как разница между временем реакции и временем появлении события,  – эталонное время реакции.

В табл. 5 представлены эталонное и максимально допустимое время реакции на различные по значимости ситуации, а также весовой коэффициент важности каждой ситуации.

Для понимания прикладного применения табл. 5 необходимо рассмотреть пример расчета данного коэффициента. Диспетчер провел тренажерную сессию и разрешил 3 ситуации, которые приведены в табл. 6.

Необходимо выполнить расчет скорости реакции на каждую ситуацию, а потом суммировать через весовые коэффициенты.

 (5)

где n – количество ситуаций, разрешенных диспетчером, w_i – весовой коэффициент i-й ситуации.

3. Эффективность управления – способность диспетчера минимизировать задержки каждого воздушного судна. Под задержками здесь понимаются не только зона ожидания, но и векторение и ограничения по скорости.

где  – суммарное время задержки воздушных судов в результате процедур ОВД,  – максимально допустимое время задержки воздушных судов, определенное задачами упражнения.

Данный параметр можно представить в следующем виде:

(7)

где  – фактическое время задержки i‑го воздушного судна в результате процедур ОВД,  – максимально допустимое время задержки i-го воздушного судна.

Весовые коэффициенты задержки различных категорий воздушных судов представлены в табл. 7.

Для понимания прикладного применения табл. 7 необходимо рассмотреть пример расчета данного коэффициента. Диспетчер провел тренажерную сессию и методами ОВД задержал четыре воздушных судна. Время задержек приведено в табл. 8.

Таблица 7

Table 7

Весовые коэффициенты задержки

Delay weight coefficients

Категория ВС	Примеры	wi	Обоснование
Экстренные	HEAD, борт с бедствием/срочностью и т. п.	2	Высший приоритет	5
Пассажирские	Грузовые и пассажирские перевозки	1,5	Коммерческая значимость	15
Государственная авиация	Полеты военной транспортной авиации под управлением диспетчера	1,2	Интересы Министерства обороны	30
Прочее	Авиация общего назначения	0,8	Низкое влияние на поток	45

Необходимо выполнить расчет коэффициента эффективности управления диспетчера на каждое задержанное воздушное судно, а потом суммировать через весовые коэффициенты.

Таблица 8

Table 8

Время задержек во время тренировки

Delay time during training

Позывной	Категория ВС
AFL1354	Пассажирские	8	15
AZO1574	Пассажирские	12	15
RSD801	Экстренные	2	5
76142	Государственная авиация	20	30

где n – количество задержанных воздушных судов, w_i – весовой коэффициент i-й категории воздушных судов.

4. Стрессоустойчивость – сохранение работоспособности диспетчера при повышенной нагрузке.

где S – текущий уровень стресса , S_o – пороговое значение стресса для диспетчера УВД (S_o=5).

Текущий уровень стресса можно вычислить через комплексную оценку объективных показателей состояния диспетчера с учетом текущей нагрузки:

Выбор значений этих коэффициентов обусловлен важностью параметров для оценки стресса. Для диспетчера одинаково важны и физиологические показатели, и рабочая нагрузка, и эмоциональное состояние, следовательно, коэффициенты веса должны быть равны, однако главным параметром и мерой работы диспетчера является именно рабочая нагрузка, то есть сложность воздушной обстановки (интенсивность воздушного движения, особые случаи и метеорологическая обстановка), поэтому данному показателю дается больший вес.

Для оценки физиологических параметров (P) необходимо использовать медицинское оборудование. Мониторинг состояния диспетчера предлагается выполнять по трем параметрам: вариабельности сердечного ритма [9], кожно-гальванической реакции [10] и температуре [11].

Вариабельность сердечного ритма – это показатель колебаний между сердечными сокращениями. Для оценки состояния диспетчера предлагается использовать шкалу, изображенную в табл. 9.

Кожно-гальваническая реакция является показателем работоспособности вегетативной нервной системы. Мониторинг данного параметра будет аналогичен методу мониторинга на полиграфе: датчики на пальцах будут замерять электрическое сопротивление кожи. Для оценки стресса предлагается использовать табл. 10.

Температура тела также является показателем стресса. Поэтому ее падение на 1 °С будет являться признаком стресса. Каждый градус падения температуры будет иметь оценку стресса P = 1.

Для оценки рабочей нагрузки (W) необходимо использовать комплексный анализ интенсивности воздушного движения, особых случаев и метеорологической обстановки. Оценки компонентов рабочей нагрузки представлены в табл. 11.

Для оценки эмоционального состояния [12] диспетчера (E) необходимо анализировать кинесику человека [13] и качество ведения радиообмена. Оценки компонентов рабочей нагрузки представлены в табл. 12.

Для понимания прикладного применения приведенных таблиц необходимо рассмотреть пример расчета данного коэффициента. Диспетчер провел тренажерную сессию со следующими показателями: вариация сердечного ритма – 73 мс, электрическое сопротивление кожи – 184 кОм, температура тела изменилась на 1°С, на управлении находилось 27 воздушных судов, диспетчер использовал три стресс-слова, лицо покраснело.

Если перевести данные показатели в цифры и подставить результаты в формулу (10),² то

Далее по формуле (9) получится параметр стрессоустойчивости :

5. Соблюдение процедур – точность следования установленным требованиям и правильность команд.

где  – суммарное количество нарушений, N_max – максимально допустимое количество нарушений.

Данную формулу можно представить в следующем варианте:

где N_i – количество нарушений i-го типа, N_imax – максимально допустимое количество нарушений i-го типа,  – весовой коэффициент i-го типа нарушения.

В табл. 13 представлена весовая матрица решений.

Для стандартной тренажерной сессии допускаются следующие нарушения: критические (C) – 0, значительные (S) – 1, умеренные (M) – 3, малозначительные (L) – 7.

Для понимания прикладного применения табл. 13 необходимо рассмотреть пример расчета данного коэффициента. Диспетчер провел тренажерную сессию и допустил 5 ошибок: 2 значительные, 1 умеренную и 2 малозначительные.

По формуле (12) выполняется расчет параметра:

Стоит отметить, что каждый коэффициент может рассматриваться на дистанции. Например, это очень эффективно при процессе стажировки, когда коэффициенты будут изменяться по накопительному эффекту каждой тренировки. Коэффициент будет рассчитываться по следующей формуле:

где  – коэффициент предыдущей тренировки,  – коэффициент текущей тренировки.

Стоит отметить, что совершенствование способностей диспетчера УВД крайне важно, поэтому расчет каждого коэффициента будет производиться после каждой тренировки с визуализацией динамики в виде графика.

Оценка уровня компетенции диспетчера производится взвешенной суммой [14–16] всех пяти коэффициентов по следующей формуле:

  (14)

Каждому коэффициенту соответствует свой вес. Они должны быть равны, однако выбор предложенных значений коэффициентов зависел от важности параметров для работы диспетчера. Параметры и их важность возможно интерпретировать следующим образом: параметр K1 (точность принимаемых решений) критически важен для безопасности воздушного движения, параметр K2 (скорость реакции) отражает время от возникновения ситуации до ее решения, параметр K3 (эффективность управления) отражает оптимизацию потока воздушных судов диспетчером, параметр K4 (стрессоустойчивость) критически важен при нештатных ситуациях и высокой интенсивности и параметр K5 (соблюдение процедур) отражает правильность команд и фразеологии, но частично дублируется в параметре K1.

Для более точной оценки компетенции необходимо учитывать опыт работы диспетчера:

где t – опыт работы диспетчера в годах, причем для стажа работы больше 15 лет параметр t перестает изменяться и равен 15.

Необходимо подвести итог исследования и понять, насколько конкретный диспетчер с опытом работы 11 лет компетентен на данный момент:

Для понимания уровня компетенции диспетчера необходимо воспользоваться табл. 14.

Заключение

В статье представлены две методики оценки компетенций диспетчеров. Стоит отметить, что практического внедрения заслуживает вторая методика, поскольку позволяет комплексно и всесторонне оценить подготовку диспетчеров. Комбинация оценки инструктором тренажера, искусственным интеллектом, а также анализ биометрических показателей диспетчера имеет огромный потенциал для улучшения качества подготовки. Предложенная в статье методика имеет патентный потенциал для совершенствования диспетчерских тренажеров.

Разработка и внедрение комплексной системы оценки компетенции диспетчеров УВД при подготовке на тренажерах является важным шагом в повышении качества профессиональной подготовки и обеспечения безопасности воздушного движения. Внедрение такой системы позволяет не только объективно оценивать уровень знаний и навыков диспетчеров, но и выявлять слабые места в их подготовке, что способствует своевременной коррекции учебного процесса.

Основные преимущества предложенной системы включают:

1) объективность оценки: использование стандартизированных критериев и автоматизированных инструментов исключает субъективность в оценке компетенций;

2) индивидуализацию обучения: система позволяет адаптировать учебные программы под конкретные потребности каждого диспетчера, что повышает эффективность подготовки;

3) моделирование реальных ситуаций: тренажеры с интегрированной системой оценки позволяют отрабатывать как стандартные, так и нештатные ситуации, что способствует развитию навыков принятия решений в сложных условиях;

4) использование современных технологий: внедрение искусственного интеллекта и анализа данных позволяет автоматизировать процесс оценки и предоставлять детализированную обратную связь.

Однако для успешного внедрения системы необходимо учитывать ряд факторов: техническую оснащенность тренажерных комплексов, подготовку инструкторов и постоянное обновление методик оценки в соответствии с изменениями в нормативных документах. Дальнейшее развитие системы оценки компетенции диспетчеров УВД может быть связано с интеграцией новых технологий, таких как машинное обучение, анализ больших данных и виртуальная реальность, что позволит еще больше повысить реалистичность и эффективность подготовки. Таким образом, комплексная система оценки компетенции диспетчеров УВД на тренажерах является важным инструментом для обеспечения высокого уровня профессионализма и безопасности в управлении воздушным движением. Ее внедрение способствует не только повышению качества подготовки специалистов, но и укреплению доверия к авиационной отрасли в целом.