os impactos na seguranÇa operacional pela …
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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
ROGERIO APARECIDO MANCUSO
OS IMPACTOS NA SEGURANÇA OPERACIONAL PELA AUTOMAÇÃO NO
COCKPIT DAS AERONAVES NA AVIAÇÃO COMERCIAL
Palhoça
2017
ROGERIO APARCIDO MANCUSO
OS IMPACTOS NA SEGURANÇA OPERACIONAL PELA AUTOMAÇÃO NO
COCKPIT DAS AERONAVES NA AVIAÇÃO COMERCIAL
Monografia apresentada ao Curso de graduação em Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel.
Orientador: Prof. Cleo Marcus Garcia, MSc
Palhoça
2017
ROGERIO APARECIDO MANCUSO
OS IMPACTOS NA SEGURANÇA OPERACIONAL PELA AUTOMAÇÃO NO
COCKPIT DAS AERONAVES NA AVIAÇÃO COMERCIAL
Esta monografia foi julgada adequada à obtenção do título de Bacharel em Ciências Aeronáuticas e aprovada em sua forma final pelo Curso de Ciências Aeronáuticas, da Universidade do Sul de Santa Catarina.
Palhoça, 24 de novembro de 2017
__________________________________________ Orientador: Prof. Cleo Marcus Garcia, MSc
__________________________________________ Prof. Antônio Carlos Vieira de Campos, Esp.
Dedico este trabalho à minha família, pelos
momentos de ausência.
RESUMO
Esta pesquisa teve como objetivo geral entender as razões que levam o automatismo nas
aeronaves ser o responsável pela ocorrência de acidentes e incidentes aeronáuticos levando
muitas vezes à fatalidades. É uma pesquisa exploratória, bibliográfica e documental por meio
de livros, artigos, reportagens, regulamentos e leis. A abordagem foi qualitativa e quantitativa.
A análise das informações e dados foi feita através de gráficos, quadros e figuras de acordo
com a fundamentação teórica. Através dos estudos e resultados obtidos, conclui-se que o
desconhecimento dos sistemas automáticos integrados e principalmente as condições da
interação entre o operador humano e a máquina, acidentes e incidentes podem ocorrer.
Palavras-chave: Fatores Humanos. Automação. Acidentes e incidentes. Segurança de voo.
ABSTRACT
This research had as general objective to understand the reasons that cause the automatism in
the aircraft to be responsible for the occurrence of accidents and aeronautical incidents, often
leading to fatalities. It is an exploratory, bibliographical and documentary research through
books, articles, reports, regulations and laws. The approach was qualitative and quantitative.
The analysis of the information and data was done through graphs, tables and figures
according to the theoretical basis. Through the studies and results obtained, it is concluded
that the unawareness of automatic systems integrated in airplanes and mainly the conditions
of the interaction between the human operator and the machine, accidents and incidents can
occur.
Key-words: Human Factors. Automation. Accidents and incidents. Flight safety.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Acidente do voo Air France 447...............................................................................13 Figura 2: Acidente Asiana Boeing 777 em São Francisco.......................................................14 Figura 3: Painel do Boeing 707................................................................................................17 Figura 4: Painel do Boeing 787 – Instrumentação digital (Glass Cockpit)..............................17 Figura 5: Rateio de acidentes globais por região no ano de 2009............................................19 Figura 6: Acidente aeronáutico.................................................................................................20 Figura 7: Incidente aeronáutico.................................................................................................21 Figura 8: Airbuss 380 da Emirates Airlines..............................................................................23
LISTA DE TABELAS
Quadro 1: Resumo da evolução tecnológica das aeronaves...................................................28
LISTA DE SIGLAS
ANAC – Agência Nacional de Aviação Civil BEA – Bureau d’Enquêtes et d’Analyses pour La sécurité de l’aviation civile CENIPA – Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos CFIT – Colisão com o terreno em voo controlado (Controlled Flight Into Terrain) CRM – Treinamento de Gerenciamento de Recursos da Tripilação (Crew Resource Management) CRT – Cathodic Ray Tube DECEA – Departamento de Controle do Espaço Aéreo EADI – Eletronic Atittude Display Indicator EFIS – Electronic flight instrument system FAA – Federal Aviation Administration FMS – Flight Management System GPS – Global Positioning System LCD – Liquid Crystal Display ND –Navigation Display NSCA – Norma de Sistema do Comando da Aeronáutica NTSB – National Transport Safety Board OACI – Organização de Aviação Civil Internacional (ICAO) PF – Pilot Flying(piloto que esta controlando a aeronave) PM – Pilot Monitoring (piloto que esta monitorando a operação do outro piloto) PFD – Primary Flight Display RNAV – Rotas de Navegação Aérea SGSO – Sistema de Gerenciamento da Segurança Operacional SIPAER – Sistema de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos TAA – Aeronaves Tecnologicamente Avançadas (Technologically Advanced Aircraft) TEM – Treinamento de Gerenciamento de erros e ameaças (Threa tand Error Management – TEM)
SUMÁRIO
1INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 131.1 PROBLEMA DA PESQUISA ............................................................................... 141.2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 151.3.1 Objetivo Geral .............................................................................................................. 151.3.2 Objetivos Específicos ................................................................................................... 151.3 JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 151.4 METODOLOGIA ................................................................................................ 171.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ..................................................................... 182FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................... 202.1 OCORRÊNCIAS OPERACIONAIS ...................................................................... 212.1.1 Como são caracterizados os Acidentes Aeronáuticos .................................................. 212.1.2 Contextualizado o Incidente Aeronáutico .................................................................... 222.2 OCORRÊNCIA MATERIAL ERRO OU DEFICIÊNCIA DO PROJETO – AVIÃO .. 232.3 A AUTOMAÇÃO NA AVIAÇÃO ........................................................................ 242.3.1 Surgimento da automação ............................................................................................ 242.3.2 Problemas da automação .............................................................................................. 262.3.3 Usos da automação ....................................................................................................... 272.3.4 Modos de erro ............................................................................................................... 282.3.5 Vulnerabilidades da automação .................................................................................... 302.4 OCORRÊNCIA HUMANA – FATORES HUMANOS ........................................... 312.4.1 Consciência situacional ................................................................................................ 312.4.2 Complacência da automação ........................................................................................ 332.4.3 Questão de treinamento nos sistemas de aviação ......................................................... 332.4.4 Experiência do piloto e automação ............................................................................... 342.4.5 Fadiga ........................................................................................................................... 352.5 AERONAVES – APRESENTAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS ............... 362.5.1 Piloto automático (automatic pilot) .............................................................................. 362.5.2 Acelerador automático (auto throtlle) ........................................................................... 362.5.3 Fly by wire .................................................................................................................... 372.5.4 Sistema eletrônico de instrumentos de voo (EFIS) ...................................................... 382.6 FERRAMENTA PRECIOSA, CRM – CREW RESOURCE MANAGEMENT ......... 393ESTUDOS DE CASOS ..................................................................................................... 413.1 VOO AIR FRANCE 447 ...................................................................................... 413.2 VOO ASIANA AIRLINES 214 ............................................................................ 424CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................... 47
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1 INTRODUÇÃO
Com o desenvolvimento tecnológico, especialmente na aviação, onde foram criados
novos sistemas de automação, no intuito de corrigir possíveis falhas, era esperado atingir
níveis muito próximos a zero nas estatísticas, garantindo e preservando a segurança de voo,
nas operações das aeronaves de maneira geral.
Não foi bem assim.
Os últimos relatos de acidentes, inclusive de grandes proporções com vítimas fatais
nas empresas de transporte aéreo comercial transportando passageiros e carga, assim como na
aviação geral, continuaram acontecendo.
Para exemplificar, podemos citar dois acidentes ocorridos.
O voo da empresa aérea francesa Air France, com a aeronave Airbuss A330-200,
com 216 passageiros mais 12 tripulantes, em águas territoriais brasileiras, ocorrido no dia
01/06/2009. (DESASTRES AÉREOS, 2017)
Figura 1: Acidente do voo Air France 447.
Fonte: Poder Aéreo, 2009.
O segundo, o voo da empresa asiática Asiana, com a aeronave Boeing 777-200ER,
com 291 passageiros 16 tripulantes, em São Francisco no estado da Califórnia – Estados
Unidos, ocorrido no dia 06/07/2013. (NTSB – National Transport Safety Board, 2013).
14
Figura 2: Acidente Asiana Boeing 777 em São Francisco.
Fonte: Transport-online, 2014.
Duas aeronaves consideradas wide body, que seria a categoria grande porte
(categorização por peso), embarcadas com tecnologia de ponta, perdidas tragicamente,
envolvidas em acidentes fatais, mesmo após as investigações comprovarem que todos os seus
sistemas funcionavam corretamente.
O que poderia ter ocorrido de errado?
Quais fatores poderiam ter contribuído, ou melhor, como poderiam ser evitados?
Através das conclusões das investigações, onde a filosofia é sempre de evidenciar os
fatos e possíveis erros, sem buscar culpados (filosofia SIPAER), pode-se concluir algumas
interessantes reflexões sobre a que ponto, a confiança demasiada no automatismo, pela
tripulação, pode ser perigosa. A importância da quebra de paradigma de pilotos mais velhos
em confiar na tecnologia embarcada nas aeronaves.
Voltaremos mais adiante com o estudo dos dois casos.
1.1 PROBLEMA DA PESQUISA
Quais são os riscos causados pela automação em aeronaves comerciais e como
podemos mitigar os perigos e armadilhas causados pelo seu uso?
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1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Avaliar os riscos causados pela automação em aeronaves comerciais e como
podemos mitigar os perigos e armadilhas causados pelo seu uso.
1.2.2 Objetivos Específicos
Identificar, do ponto de vista técnico, os Fatores Humanos contribuintes na
ocorrência de acidentes e incidentes aeronáuticos, devido ao uso da automação.
Obter dados sobre os Fatores Humanos contribuintes para a falha no uso da
automação.
Verificar se o desconhecimento e não observância dos Fatores Humanos pode
contribuir para a ocorrência dos acidentes ou incidentes aeronáuticos.
Descrever um programa de treinamento e gerenciamento de Fatores Humanos que
possa colaborar para o aumento do alerta situacional das tripulações em aeronaves.
1.3 JUSTIFICATIVA
A evolução da tecnologia nos trouxe grandiosos avanços em várias áreas.
O homem, através da sua inteligência e após desfrutar de vários séculos de
descobertas, foi capaz de alcançar feitos inimagináveis.
Porém, a busca incessante por avanços, trouxe várias preocupações e considerações,
que pautaram a linha de raciocínio dos cientistas e pesquisadores em seus projetos.
A interação entre o homem e a máquina começou a avançar, quando novas tarefas
foram criadas e implantadas, em seu próprio meio, exigindo uma maior parcela de atenção,
onde se tornou premente criar uma ferramenta que lhe permitisse monitorar, enquanto
desempenhasse variadas funções. Assim, conseguiria sua preservação e a de seu valioso
equipamento.
Surgiu então a automação de sistemas. Saltamos das configurações analógicas dos
instrumentos de voo para a configuração através de telas ou monitores (designação da sigla
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em inglês: Glass Cockpit ou cabine de vidro em português, onde os instrumentos foram
racionalizados e disponibilizados nas telas dos computadores.
Na figura 3, podemos observar um painel com instrumentos análogos, enquanto que
na figura 4, temos o glass cockpit nos aviões de última geração.
Figura 3: Painel do Boeing 707.
Fonte: Airliners.net, 2012.
Figura 4: Painel do Boeing 787.
Fonte:Airliners.net, 2011.
E logo, verificou-se que onde havia a integração entre: homem, máquina e o meio,
usando a tecnologia da automação, alguns incidentes ou acidentes poderiam ocorrer. Vários
artigos e recomendações de autoridades no assunto alertam para tais possibilidades como o
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documento: “Ocorrências Aeronáuticas – Panorama Estatístico da Aviação Brasileira –
2006/2015”, publicado pelo Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos –
CENIPA.
Nesse documento, encontramos as informações de que 1294 acidentes ocorreram no
período, 130 por ano, sendo que o maior número de acidentes, 185, ocorreram no ano de 2012
e, 71, a menor quantidade, no ano de 2006.
O que chama atenção nas categorizações, é que o número que designa outras
diferentes ocorrências, muitas vezes alcançam ou ultrapassam os valores máximos das
estatísticas em variadas categorias.
Outro detalhe interessante nas ocorrências é o chamado voo controlado em direção
ao solo, Control Flight in to Terrain (CFIT em inglês), onde a aeronave e seus sistemas
operam a pleno, e a tripulação, por alguma razão, é surpreendida não tendo tempo de
recuperar o voo seguro.
Com isso, pretende-se demonstrar a importância da preparação dos profissionais, ou
melhor, dos pilotos, através de seus treinamentos, desde os iniciais, até as reciclagens,
ressaltando a importância do alerta situacional de todos os envolvidos pela automação e
sistemas em aeronaves, cada vez mais, embarcadas nos equipamentos de última geração.
Como poderemos desenvolver a proficiência dos profissionais? Seria através do voo
manual (sem o auxílio da automação) por certos períodos de tempo?
Segundo Abreu Junior (2008), e por isto mesmo, a automação na atividade aérea
deve ser tratada com atenção e profundidade não só dos designers industriais e dos operadores
de aeronaves comerciais, mas, principalmente no nível de educação e do treinamento do
pessoal técnico de voo.
1.4 METODOLOGIA
Nesse trabalho, iremos realizar pesquisas bibliográficas buscando a problematização
dos impactos no uso da automação na aviação comercial, analisando e discutindo as
contribuições culturais, científicas e documentais, passando pela coleta de dados de
formulários, estatísticas e recomendações de órgãos governamentais, bem como, agências
reguladoras no Brasil e exterior.
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A pesquisa bibliográfica é aquela que se desenvolve tentando explicar um problema
a partir das teorias publicadas em diversos tipos de fontes: livros, artigos, manuais,
enciclopédias, anais, meios eletrônicos etc.
A pesquisa documental assemelha-se muito com a pesquisa bibliográfica. Ambas
adotam o mesmo procedimento na coleta de dados. A diferença está, essencialmente, no tipo
de fonte que cada uma utiliza. Enquanto a pesquisa documental utiliza fontes primárias (que
ainda não receberam tratamento analítico), a bibliográfica utiliza fontes secundárias.
(LEONEL et al, 2011). “A realização da pesquisa bibliográfica é fundamental para conhecer e analisar as principais contribuições teóricas sobre um determinado tema ou assunto.”
Iremos buscar, através de leituras reflexivas e analíticas, as referências das seguintes
fontes:
• EMBRY-RIDLLE Aeronautical University – A influência da automação nos
acidentes da aviação e fatalidades anos: 2000/2010;
• FAA – Gerenciando a automação no cockpit;
• Flight Safety Foundation – Vulnerabilidades da automação;
• Handbook of Aviation Human Factors;
• História da Aviação;
• Segurança da Aviação.
1.5 ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO
O presente trabalho foi dividido em quatro partes, sendo, na primeira, a apresentação
da introdução, expondo uma breve contextualização e a problemática vislumbrada, assim
como os objetivos gerais e específicos.
Na segunda parte, é apresentada a fundamentação teórica e o processo da Descoberta
do Conhecimento em texto, com as definições das ocorrências operacionais, apresenta-se a
automação, os fatores humanos e define-se os sistemas automáticos que compõe uma
aeronave. Descreve-se a ferramenta inportantíssima do CRM.
Na terceira parte, têm-se os estudos de dois grandes acidentes ocorridos na aviação
comercial mundial, através dos respectivos relatórios finais de conclusão, feitos pelas
autoridades aeronáuticas.
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E finalmente, na quarta parte, conclui-se o estudo, apresentando-se as considerações
finais com sugestões de pesquisas futuras.
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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Em comparação a países desenvolvidos em outros continentes, nossa realidade
mostra, o quanto precisamos desenvolver capacidades, uma vez que utilizamos a mesma
ferramenta, ou seja, os aviões possuindo tecnologias análogas, e os índices de segurança
díspares, como observado na figura 5.
Figura 5: Rateio de acidentes globais por região no ano de 2009.
Fonte:Aviões e músicas, 2010.
Podemos categorizar as ocorrências por doutrina do Centro de Investigação e
Prevenção de Acidentes, CENIPA, como segue:
• Ocorrência Operacional;
• Ocorrência material, erro ou deficiência de projeto;
• Ocorrência humana, baixa capacidade cognitiva, capacitação deficiente,
estresse, erros de julgamento, etc.
Os órgãos oficiais brasileiros como o próprio CENIPA, SIPAER, ANAC e os
internacionais entre eles o NTSB, disponibilizam informações que serão utilizadas para as
pesquisas.
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2.1 OCORRÊNCIAS OPERACIONAIS
2.1.1 Como são caracterizados os Acidentes Aeronáuticos
Como definição para acidente, poderemos considerar como (SEGURANÇA
DA AVIAÇÃO, 2014, p 54) exemplifica: Toda ocorrência aeronáutica relacionada à operação de uma aeronave, no caso de uma aeronave tripulada, havida entre o momento em que uma pessoa nela embarca com a intenção de realizar um voo até o momento em que todas as pessoas tenham dela desembarcado ou, no caso de uma aeronave não tripulada, toda ocorrência havida entre o momento que a aeronave esta pronta para se movimentar, com a intenção do voo, até sua inércia total pelo término do voo, e seu sistema de propulsão tenha sido desligado e, durante os quais, pelo menos umas das situações abaixo ocorra (NSCA 3- 13, 2013): a) Uma pessoa sofra lesão grave ou venha a falecer como resultado de • Estar na aeronave; • Ter contato direto com qualquer parte da aeronave, incluindo aquelas que dela
tenham se desprendido; • Ser submetida à exposição direta do sopro da hélice, ao rotor ou escapamento de
jato, ou as suas conseqüências. NOTA 1 – Exceção será feita quando as lesões, ou óbito, resultarem de
causas naturais, forem auto infligidas ou infligidas por terceiros, ou forem causadas a pessoas que embarcaram clandestinamente e se acomodaram em área que não as destinadas aos passageiros e tripulantes.
NOTA 2 – As lesões decorrentes de um acidente aeronáutico que resultem em óbito, até 30 dias após a data da ocorrência são consideradas lesões fatais. b) A aeronave sofra dano ou falha estrutural que • Afete adversamente a resistência estrutural, ou seu desempenho ou as suas
características de voo; • Normalmente exija a realização de grande reparo ou a substituição do
componente afetado. NOTA 3 – Exceção será feita para falha ou danos limitados a um motor, suas carenagens ou acessórios; ou para danos limitados às hélices, às pontas de asa, às antenas, aos probes, aos pneus, aos freios, às rodas, às carenagens do trem, aos painéis, às portas do trem de pouso, aos pára-brisas, aos amassamentos leves e pequenas perfurações no revestimento da aeronave, ou danos menores às pás do rotor principal e de cauda, ao trem de pouso e àqueles resultantes de colisão com granizo ou fauna (incluindo perfurações no radome). c) A aeronave seja considerada desaparecida ou esteja em local inacessível NOTA 4 – Uma aeronave será considerada desaparecida quando as buscas oficiais forem suspensas e os destroços não forem encontrados. NOTA 5 – Em voos de ensaio experimental de empresa certificada, não serão classificadas como acidente aeronáutico as ocorrências relacionadas diretamente ao objetivo do ensaio, ficando o estabelecimento dessa relação a cargo do CENIPA, após análise preliminar do evento e da documentação técnica que suporte o referido ensaio.
Podemos observar na figura 6, um exemplo de acidente aeronáutico.
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Figura 6: Acidente aeronáutico.
Fonte: Jornal do Brasil, 2011.
2.1.2 Contextualizado o Incidente Aeronáutico
Serão todas as ocorrências que não se enquadram na citação acima, porem afete ou
possa afetar a segurança da operação (SEGURANÇA DA AVIAÇÃO, 2014, p 58).
Podemos ver na próxima figura, o incidente aeronáutico.
Figura 7: Incidente aeronáutico.
Fonte: IASA Internacional, 2007.
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2.2 OCORRÊNCIA MATERIAL ERRO OU DEFICIÊNCIA DO PROJETO – AVIÃO
As aeronaves com tecnologia avançada ou como chamadas em inglês
Technologically Advanced Aircraft (TAA) são aeronaves nas quais os pilotos interagem com
um ou mais computadores para navegar e gerenciar os diversos sistemas do avião, bem como
se comunicar com os outros elementos que compõem o sistema aéreo (FAA, 2003).
A maravilha da tecnologia pode nos levar, através de vários fatores, a sucumbir.
Mesmo sendo criado pela expertise de cientistas, projetistas, engenheiros e mecânicos, para
nos conduzir seguramente.
Causas inesperadas como as seguintes, poderão contribuir para que alguma coisa não
funcione corretamente bem durante a execução das tarefas:
• A necessidade de constante monitoramento dos mostradores, causando alta
carga cognitiva, durante todas as fases do voo;
• Tarefas compartilhadas em determinadas fases do voo;
• Distração ou abstração;
• Frustração profissional;
• Outros.
Na figura 8, temos o Airbuss 380, o que possuímos de mais moderno em nossa
tecnologia nos dias de hoje.
Figura 8: Airbuss 380 da Emirates Airlines.
Fonte: Aeroin, 2015.
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2.3 A AUTOMAÇÃO NA AVIAÇÃO
2.3.1 Surgimento da automação
Automação nas funções de operação dos aviões para assistir o piloto, tem sido parte
da aviação até mesmo antes dos irmãos Wright provarem que o voo do mais pesado que o ar
era possível. Provavelmente, o primeiro exemplar de automação foi o objeto giroscópico do
Sr. Hiram Maxim, patenteado em Londres no ano de 1891.
Os irmãos Wright, começaram a trabalhar no piloto automático em 1905 e
patentearam um objeto automático de estabilização em 1908 (ORLADY, 2016, tradução
nossa).
Dando um salto na história, segundo (FONTES, 2014, p 50-60), o conceito glass
cockpit começou a ser testado pela National Aeronautics and Space Administration (NASA),
em 1974, com aeronaves modelo Boeing 737. Telas integradas com elevada automação foram
criadas e introduzidas para possibilitar diminuição nos custos e aumento nos índices de
segurança das operações aéreas (NTSB, 2010).
Cabe salientar a importância nos aprendizados adquiridos em diversos acidentes e
incidentes aeronáuticos ocorridos na aviação comercial, em especial, após a Segunda Guerra
Mundial. Com a expectativa de crescimento da aviação, fazia-se necessária a melhoria nos
equipamentos de controle das operações aéreas e do controle das aeronaves em voo
(FONTES, 2014, p 50-60).
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No quadro abaixo, pode-se observar a evolução tecnológica das aeronaves.
Quadro: 1 Resumo da evolução tecnológica das aeronaves
Período Inovações Tecnológicas Ex.de aeronaves
Década de 30 Desenvolvimento do giroscópio e sua utilização nos instrumentos
de bordo. Junkers F-13
Década de 50 e 60 Desenvolvimento de sistemas aeronáuticos relacionados com a
operação das aeronaves. Douglas DC-3
Década de 60 e 70 Desenvolvimento e consolidação de grandes aviões de transporte
propulsados com motores a reação. Boeing 707
Década de 70 e 80
Desenvolvimento e consolidação de sistemas autônomos de
navegação e redução de tripulantes técnicos a bordo através da
automação de funções.
Boeing 767
Década de 80 e 90 Desenvolvimento e consolidação de sistemas de navegação por
satélites. Airbuss 330
Década de 90 aos
Dias atuais
Desenvolvimento e consolidação de sistemas de gerenciamento em
cabines de alta tecnologia digital Boeing 787
Fonte: Aviation in Focus. Journal of Aeronautical Sciences (2014).
Avião com avançada tecnologia de sistemas de automação abordo, capacita usar
dispositivos automáticos de controle. Tipicamente existe um sistema de gerenciamento de vôo
(FMS) que inclui computadores de gerenciamento de voo, telas eletrônicas, sistema diretor de
voo, piloto automático de avançada capacidade, sistema centralizado de alerta a tripulação
(Ekstrand, 1990:7) e um sistema eletrônico de instrumentos de voo (EFIS). Essas
características são possivelmente suplantadas com outras automatizadas como: sistema livre
de cabos (fly-by-wire), aceleradores automáticos, indicadores dos motores, sistemas de alerta
para a tripulação e sistemas para evitar a colisão em voo (Norman e Orlady, 1988). Também,
o tubo de raio catódico é muito usado na cabine de controle, engendrando o termo: cabine de
vidro “glass cockpit”. No avião altamente automatizado, o computador tomou muito o
trabalho do piloto. O processo de voar o avião mudou. O computador voa o avião e o piloto
voa o computador (LIU,1997, p 11, tradução nossa).
O numero crescente de modernas aeronaves com tecnologia avançada pode ser
observado tanto no meio da aviação geral como na aviação comercial. Devido a tecnologia
avançada, os pilotos civis e militares podem agora voar suas missões com precisão aumentada
levando a uma grande eficiência no consumo de combustível e operando em qualquer
condição meteorológica. Entretanto, existem vários fatores que continuam a desafiar a
26
segurança e o vôo. As séries Boeing 737,747,757,767 e 777 representam uma evolução na
capacidade tecnológica. Esses avanços tecnológicos mudaram o tamanho e papel das
tripulações através dos anos. Agora é possível voar somente com dois tripulantes para vôos de
longa duração. Nos níveis de cruzeiro, pilotos agora podem contar com pilotos automáticos
para executarem suas funções e tarefas. Assim, a evolução da aviação avançada corrobora
com a ascendência das funções autônomas (WISE, 2010, p 8-1, tradução nossa).
As tecnologias embarcadas de última geração nas aeronaves modernas necessitam de
constante monitoramento pelos pilotos (fator humano, inserido no contexto da automação).
Homem e meio interagindo na condução da tecnologia transportando milhares e
milhares de passageiros/ano.
Como entendido por Jenkins (2004), os erros, omissões ou falhas poderão ser:
• Fator humano – aspectos cognitivos, podendo ser psicológico ou fisiológico;
• Fator material – o desenho industrial complexo da engenharia aeronáutica;
• Fator operacional – o exercício da atividade aeronáutica.
O jornal de ciências aeronáuticas Aviation in Focus, (FONTES, 2014, p 50-60),
corrobora:
O artigo procura definir o termo “automação” no campo de aviação como “uma nova forma de se fazer voar”. Esta mudança, do “paradigma analógico” para um “paradigma digital”, modifica o modus operandi da aviação e requer novas formas de conhecimento. Neste sentido, é necessária uma nova interpretação da relação homem-máquina como sendo um sistema cognitivo e como tal, demandando novas dinâmicas de formação como aquelas baseadas em competências.
A associação dos fatores humanos e operacional aparecem como maiores índices de
acidentes nas estatísticas. Segundo Billings (1997), 65% a 80% dos acidentes ou incidentes no
transporte aéreo são atribuídos em parte, ou totalmente, ao erro humano.
Pode-se notar a importância que o novo paradigma da automação trouxe a realidade
aeronáutica.
2.3.2 Problemas da automação
O aumento da automação em todos os sistemas de transporte (terra, ar, espaço e
marítimo) serviram para demonstrar os efeitos da incompleta especificação na performance
dos operadores humanos desses sistemas. Enquanto a automação touxe consideráveis
benefícios para a operação e controle desses críticos sistemas homem-máquina, cresce a
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evidência empírica apontando para efeitos negativos, especialmente em relação a performance
monitoramento humano e consciência de sistemas (Mouloua&Koonce, 1997;
Mouloua&Parasuraman, 1994; Parasuraman&Mouloua, 1996; Scerbo&Mouloua, 1998;
Vincenzi, Mouloua, & Hancock, 2004; Wiener, 1988). Particularmente, na aviação, o número
de incidentes e acidentes estão sendo atribuídos aos desenhos dos sistemas que levam o
operador superconfiar na automação (Billings, 1997; Endsley&Strauch, 1997; Parasuraman&
Mouloua,1996; Wickens, 1992; Wiener, 1981). Parasuraman e Riley (1997) recentemente
reviram o espectro custo dessas performances humanas associados a uma automação pobre.
Incluem problemas como trabalho mental desbalanceado do operador humano,
superconfiança e superconsciência levando a complacência, desconfiança, perda de habilidade
e redução de consciência situacional (WISE, 2010, p 8-2, tradução nossa).
2.3.3 Usos da automação
Parasuraman e Riley (1997) destinguiram quatro tipos de problemas da automação.
Esses problemas eram uso da automação, desuso, uso impróprio, deixar de usar e fazer mau
uso. Eles definiram uso como “a ativação voluntária ou desengajamento da automação pelos
operadores humanos”. Tendo a automação sido desenhada para beneficiar o sistema não faz
sentido, se o operador humano escolher em não usar. O uso da automação é extremamente
influenciada pela percepção e confiança do operador humano no sistema e sua confiabilidade
(Riley, 1994). Como a percepção é particular e comumente tendenciosa e imprecisa,
especialmente em estimar a confiança em um sistema autônomo, o próprio uso do sistema é
difícil determinar. Uso impróprio e desuso são problemas de uso (Dixon&Wickens, 2006;
Madhavan, et al., 2006; Rovira, et al., 2007).
Uso impróprio foi descrito por Parasuraman e Riley (1997) como “superconfiança na
automação, (e.g., usando quando não deveria ser usado, falhando em monitorar
efetivamente)” “que poderá resultar em falhas de monitoramento [i.e., complacência no
monitoramento] ou decisões tendenciosas.” Nesse caso, o operador humano poderá usar a
automação até o ponto de praticamente se anular como participantes ativos na função do
sistema, e sua performance irá decair. Se a automação falhar, como raro que possa acontecer,
o operador humano pode não estar preparado para recuperar o sistema e a segurança do
sistema poderá estar em jogo.
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Desuso é o oposto do problema uso. Ao invés de superconfiança, o operador humano
poderá não utilizar a automação ou ignorar a automação. Parasuraman e Riley, (1997)
descreveram esse problema como “negligenciar ou falta na utilização da automação.” Tal
problema poderá aparecer quando o operador humano desacretitar na automação (Riley,
1994). Falsos alarmes repetidos assim como momentos de alta carga de trabalho poderá levar
a uma condição de desuso (Dixon&Wickens, 2006). Ambos, uso impróprio e desuso, poderão
tambem serem influenciados pela auto estima do operador humano em suas próprias
capacidades. Novamente, a ocorrência de tais estados são extremamente individuais e
portanto, sempre difíceis de prever.
Abuso, refere-se para a condição que não é controle do operador humano, mas
particularmente, um problema criado pelo humano que desenhou e implementou a automação,
que não deu considerações adequadas aqueles que iriam estar usando a automação.
Parasuraman e Riley (1997) definiram isso: “abuso da automação, ou funções da automação
pelos designers e implementação pelos gerentes sem considerarem as consequências da
performance humana, tendendo a limitar a função dos operadores aos produtos da
automação”. (WISE, 2010, p 8-5, tradução nossa).
2.3.4 Modos de erro
Quando modos de erros, erros de omissão e erros de concessões ocorrem, reduzem
grandemente a resiliência integral do sistema. Modos de erros ocorrem quando o operador
humano perde o modo consciência, que pode ser definido como “consciência do status e
comportamento da automação” (Starter, 1996; Starter & Woods, 1992). Comumente perda do
modo consciência é descrito pelos pilotos como “surpresa da automação” (Starter, 1996, p
273). Modos de erro ocorrem quando as ações de observação da automação não existem em
seu desenho, muitas vezes devido ao inadequado feedback ao operador humano (Woods,
1996). Feedback foi pensado para ser um método útil para manter o operador humano atento e
prevenir alguns desses erros (Endsley, 1996). Um sistema automático desenhado para “ter
grande autonomia e autoridade, mas baixa capacidade de observação” aumenta o risco de
modos de erros (Woods, 1996, pp. 8-9). Cinquenta e cinco por cento dos pilotos disseram que
continuam surpresos pelos seus sistemas automáticos na aviação. Depois de um ano de
experiência na aeronave. Adicionalmente, operadores humanos confiam em seus propósitos,
preferencialmente aos sistemas automatizados, para manterem o modo consciência fazendo
29
suas performances individuais e a resiliência da performance do sistema, tudo o mais é menos
predizível (Bjorklund, Alfredson, & Dekker, 2006).
Erros de omissão e concessão são modos de erros em que o operador humano ou
piloto falham em agir ou reagir apropriadamente. Erros de omissão quando o operador
humano falha em entender as condições do sistema, assim como se o sistema mudou seu
comportamento e requer intervenção, e assim, falhas em agir apropriadamente para corrigir o
sistema, enquanto que, erros de concessão ocorrem quando o operador humano “toma uma
ação, que é apropriada a um modo do aparelho quando ele esta em um modo diferente”
(Starter, 1996). Tanto os erros de informação e coordenação entre o operador humano e o
sistema autônomo, representa uma área continuada de preocupação na indústria aeronáutica
dos sistemas avançados da cabine de comando. Automação adaptativa é uma aproximação
para combater algumas das armadilhas do sistema autônomo complexo
(Mouloua&Parasuraman, 1994).
Automação pode ser desenhada em um sistema coma vários caminhos ou níveis
diferentes, do não autônomo ou controle manual, até a automação completa. Parasuraman,
Sheridan e Wickens (2000), examinaram muitos desses níveis de automação e depois
categorizaram as funções automáticas em quatro tipos distintos: (1) aquisição de informação
(organizando a informação); (2) análise da informação (integração e sumário da informação);
(3) ação de seleção e decisão (provendo sugestões) e (4) implemetação da ação (Parasuraman,
et al., 2000, p. 286).
Parasuraman et al (2000), categorizaram também os níveis e graus da automação em
dez categorias:
Nível (1): operação manual ou sem automação;
Nível (2): um grupo completo de alternativas de decisão/ação é provida ao operador
humano para escolher;
Nível (3): apenas um pequeno grupo de alternativas de decisão/ação é provida ao
operador humano;
Nível (4): apenas uma alternativa de decisão/ação é provida ao operador humano;
Nível (5): a automação toma a decisão e a ação, após aprovação do operador
humano;
Nível (6): a decisão/ação é provida ao operador humano com o tempo limite para o
veto, antes da execução automática;
Nível (7): ação automática da automação e notificação ao operador;
30
Nível (8): ação automática da automação e notificação ao operador, a menos que a
informação for requisitada;
Nível (9): ação automática da automação e notificação ao operador, a critério da
automação, e
Nível (10): automação autônoma.
Considerações devem ser dadas as implicações e aplicações aos diferentes tipos de
funções da automação quando desenhando os sistemas autônomos. Kaber, et al. (2206) achou
que a automação adaptativa seria ideal aos níveis um e quatro; e para incrementar a carga de
trabalho, nos níveis dois e três. Deve ser notado que a alocação da própria função poderá ser
benéfica ou incrementar o risco do sistema (Parasuraman, Mouloua, &Molloy,
1996;Parasuraman, et al., 2000). (WISE, 2010, p 8-4, tradução nossa).
2.3.5 Vulnerabilidades da automação
Apesar das dificuldades em gerenciar as tarefas de manter a trajetória de acordo com
as solicitações do controle de tráfego aéreo, aumentando a carga de trabalho, os pilotos
declaram a um grupo de trabalho, criado especificamente, que tais solicitações poderiam ser
problemáticas para a condução dos voos.
Então, o grupo criou um relatório final com recomendações para integrar as soluções
no gerenciamento dos sitemas.
Kathy Abbott, do FAA, disse que os recordes de segurança obtidos pela indústria são
expressivos, porém, o reporte final mostra (ROSENKRANS, 2014, tradução nossa):
“Relatórios de acidentes e incidentes sugerem que a tripulação continua com problemas em gerenciar os sistemas de trajetória de voo.” […] ”Nos achamos vulnerabilidades nos [automação] modos e consciência da quantidade de energia, controle manual e gerenciamento de falhas ou mau funcionamento dos sitemas. Isso inclue falhas antecipadas pelos designers, [falhas] para as quais não existem procedimentos para as tripulações e [falhas] no sistema no programa do sistema de gerenciamento de voo.”
Achados básicos do grupo de trabalho:
• Os pilotos conseguem mitigar as ameaças e riscos. Entretanto, conhecem o
sistema parcialmente, assim como procedimentos de cabine e entendimento
do estado do avião (em voo). Podem diminuir suas habilidades em responder
as situações de falhas.
31
• A nova tecnologia das cabines junto com a modernização de aeronaves
antigas, podem trazer confusões aos pilotos.
• Vulnerabilidades foram encontradas em: conhecimento de pilotagem manual
e uso dos sistemas autônomos pelos pilotos.
• Inserção de dados errados no computador, comunicação entre pilotos e
coordenações de cabine, continuam contribuindo para acidentes e incidentes.
• Tarefas na cabine continuam afetando o gerenciamento da trajetória de voo.
• Métodos de ensino, tempo das sessões de ensino, conhecimento dos
instrutores podem não ser ideais para o treinamento das tripulações em
manter o gerenciamento das trajetórias de voo.
• Os serviços de tráfego aéreo desconhecem a performance das aeronaves.
2.4 OCORRÊNCIA HUMANA – FATORES HUMANOS
Dentro das pesquisas, poderemos relacionar as capacidades e performance do fator
humano no meio aeronáutico, segundo (WISE, 2010, p II1 e II2, tradução nossa) em:
• Projetando sistemas seguros para aviação: ponderando resiliência e
estabilidade.
• Processos fundamentados na performance humana.
• Automação nos sistemas de aviação: assuntos e considerações.
• Processos em equipe.
• Gerenciamento de recursos das tripulações.
• Fadiga e ritmos biológicos.
• Alerta situacional nos sistemas da aviação.
2.4.1 Consciência situacional
Consciência situacional tem sido definida como “a percepção dos elementos no meio
com um volume de tempo e espaço, a compreensão do significado e a projeção da condição
no próximo momento futuro” (Endsley, 1996, pp. 165-166). Automação aumenta a
consciência situacional reduzindo a carga de trabalho, estresse, e a complexidade do sistema
para o operador humano. Recentemente uma pesquisa resultou que a aplicação da automação
adaptada ajudou ao operador humano adquirir informações e a implementação das ações,
32
aumentando significadamente a consciência situacional sobre a aplicação da automação
adaptada para funções cognitivas, como a análise de informações (veja Kaber, Perry, Segall,
McClernon, &Prinzel, 2006). Entretanto, quando a automação foi aplicada para tarefas que
requeriam a análise das informações ou tomada de decisão, isso aumentou a carga de trabalho.
A propósito do que aprendemos, perda de consciência situacional nos sistemas da
aviação automatizada continua um problema muito sério. Se o operador humano de um
sistema automatizado na aviação não é capaz de manter a consciência situacional, ele
geralmente não responderá as falhas da automação (Parasuraman& Hancock, 2001; Parson,
2007; Prince, Ellis, Brannick, & Salas, 2007). Eles poderão até não detectar uma automação
falha antes que a situação se torne irrecuperável.
A razão para a perda da consciência situacional em um sistema complexo
automatizado, continua uma área de grande preocupação e pesquisa. Isso pode provavelmente
não pertencer a qualquer razão, mas a uma variedade de situações, como quando a função do
piloto muda de uma forma ativa para uma forma passiva de monitorar (Kaber, et al., 2006;
Parasuraman&Mouloua, 1996). Quando o papel de um operador humano é reduzido a mero
observador dos sistemas automatizados, a complacência poderá ocorrer e sua performance na
observação do sistema poderá declinar. Complacência é um fenômeno que pode ser
relacionado com o decréscimo de vigilância, baixa carga de trabalho, aborrecimento, assim
como teorias de processamento de informações, capacidade cognitiva, carga de trabalho,
atenção, estresse e performance (Hancock &Warm, 1989; Kahneman & Treisman,1984;
Parasuraman&Mouloua, 1987; Wickens, Vidulich, &Sandry-Garza, 1984).
Outra causa para a perda da consciência situacional e complacência em monitorar
deve-se a quando o operador humano confia no sistema, e a simples natureza e presença de
uma automação confiável (Dixon&Wickens, 2006; Madhavan, Wiegmann, &Lacson, 2006;
Riley, 1994).
Consciência situacional pode ser diminuida no próprio desenho do sistema, no qual o
operador humano é pego distraidamente, nos processos e atividades do sistema automatizado
(Endsley, 1996). Quando o operador está nessa condição e alguma falha ocorre, o operador
poderá não ter tempo para detectar o que aconteceu errado, onde, ou como se recuperar da
situação. Portanto quando o operador esta desatento de acoplar as funções automáticas do
sistema, modos de erro e erros por omissão e concessão podem ocorrer (WISE, 2010, p 8-3,
tradução nossa).
33
2.4.2 Complacência da automação
Complacência da tripulação ou monitoramento ineficiente da automação induzida é o
maior problema considerando performance de voo, confiança no sistema e segurança. No seu
papel original nas consequências de performance na complacência da automação induzida,
Parasuraman, et al. (1993), examinaram como as variações de reabilidade nos sistemas de
monitoramento automatizados podem afetar na performance da falha na detecção do operador
humano. Dois experimentos foram conduzidos numa versão revisada em baterias de tarefas
multi-atributos (Comstock&Arnegard, 1992), que permitiram alguns sistemas serem
automatizados e outros permanecerem sob controle manual. A confiabilidade da automação
foi manipulada para examinar seus efeitos na performance de monitoramento dos operadores
humanos. Foi encontrado que automação confiável e consistente se associou com a mais
medíocre performance de monitoramento humano (a.k.a., complacência na automação
induzida ou complacência no monitoramento). Após aproximadamente vinte minutos de
automação confiável, a performance de monitoramento humana declinou, e foi observado isso
em relação ao número de outras tarefas alocadas ao operador humano. Em outras palavras,
quando o operador humano foi requerido para executar tarefas manuais enquanto monitorava
a automação, sua performance de monitoramento declinou. (WISE, 2010, p 8-5, tradução
nossa).
2.4.3 Questão de treinamento nos sistemas de aviação
Com a corrente aumentando na complexidade dos sistemas de aviação, existe um
aumento em treinamentos complexos (Scerbo, 1996). Requerimentos de treinamentos
adicionais serão necessarios para assegurar que o operador humano entenda a complexidade
dos sistemas autônomos, para se proteger contra a probabilidade de riscos à segurança e para
a ótima performance do sitema (e.g., modos de erros de omissões e concessões). Scerbo
(1996) comparou aprender a trabalhar com o sistema de automação adaptativa com “Aprender
a trabalhar com um novo membro na equipe”, e sugeriu que o treinamento da equipe pode ser
útil. Sessões de treinamento com automação são pertinentes a equipe para incrementar a
familiarização com os pontos fortes e fracos que constituem o sistema automação-humano. O
treinamento deverá incluir (1) conhecimento pertinente do sistema, como alertas, e técnicas de
verificar tais sistemas; (2) cenários de treinamentos como: treinamento “e se”; e (3)
34
treinamento para parar e considerar ações alternativas e analise de riscos antes de qualquer
resposta (Mouloua, Gilson, &Koonce, 1997). Os sistemas complexos dos dias de hoje
requerem algo mais do que mera manipulação mecânica; eles exigem gerenciamento da
automação, gerenciamento de risco, e gerenciamento da informação (Parson, 2007).
Automação, informação e gerenciamento de risco podem previnir surpresas da
automação – descritas como “distrações perigosas” em um altamente automatizado glass
cockpit (Parson, 2007). Por exemplo, durante uma aproximação e pouso, o sistema de
navegação automatizado (e.g., Garmin G1000 GPS) automaticamente localiza, identifica e
instala o curso enquanto muda a atual navegação do GPS para outro formato aliviando a carga
de trabalho do operador humano durante a delicada fase de aproximação e pouso. Sem
treinamento adequado, o operador poderá se surpreender e distrair com tais mudanças no
formato, ou poderá não ser habil em detectar operações inapropriadas da automação e então,
não reagir e recuperar da melhor forma.
A importância de entender e monitorar sistemas autônomos não podem ser super
enfatizadas.
Em dezembro de 1995, um voo da American Airlines para Cali, na Colombia, bateu
em uma montanha quando a automação (piloto automático) foi incorretamente programado
por um tripulante privado de sono. O piloto automático era para travar no auxílio radio mais
próximo, chamado Rozo. Ao digitar a letra “R”, uma lista com todos auxílios iniciados com a
letra “R” foram automaticamente mostrados. O operador humano selecionou o primeiro nome
da lista, porque usualmente seria o radio mais próximo, mas nessa vez, não era. O operador
humano falhou em reparar o erro e o piloto automático girou lentamente o avião em direção
ao novo radio. Quando a tripulação descobriu o erro, era tarde de mais para recuperar, e o
avião bateu na montanha, matando cento e quarenta e nove pessoas (Dement& Vaughan,
2000; Endsley&Strauch, 1997; Mouloua, et al., 1997). Sabendo que a automação pode desviar
do seu comportamento usual e ser treinado a se preparar para certas surpresas da automação é
a supremacia para a segurança de todo sistema. (WISE, 2010, p 8-6, tradução nossa).
2.4.4 Experiência do piloto e automação
Em um sistema de performance homem-máquina, a experiência ou expertise do
operador desempenha um papel maior em performance e segurança. Em sistemas de aviação,
35
isto é importante porque a experiência do piloto é muito crítica para lidar com potenciais
acidentes/incidentes.
A experiência do piloto é um moderador poderoso e potente na habilidade em
monitorar falhas na automação. Por exemplo: experiência pode modular níveis de carga de
trabalho mental. Talvez, diferenças entre faixas etárias na complacência da automação, podem
ser reduzidas como função da expertise do piloto. Experiência é também relacionada ao
modelo mental do piloto. Diferenças em estratégia de monitoramento, graças a modelos
mentais, podem alterar a complacência na automação em ambos, novos e velhos pilotos.
Estratégias mais eficientes levarão a melhores detecções em falhas da automação. Por outro
lado, pilotos experientes podem ser mais confortáveis com sistemas automáticos,
potencialmente fazendo eles serem mais suscetíveis para complacência na automação.
O exame das diferenças de idade (ou similares) em habilidade de pilotos capacitados,
parece ser campo fertil para investigações (Hardy&Parasuraman, 1997). Então, para o grau de
complacência da automação, que é afetada pela experiência ou conhecimento e domínio
dependente, a elucidação das diferenças de idades relacionadas em como monitorar situações,
serão instrutivas para modelos de performance de pilotos novos e velhos. (WISE, 2010, p 8-8,
tradução nossa).
2.4.5 Fadiga
Um dos fatores humanos principais que, comprovadamente, mereceu atenção
especial dos técnicos e estudiosos da aviação foi a fadiga.
Mal que pode acometer os componentes de uma tripulação e causar sérios
comprometimentos, inclusive, com a possibilidade da ocorrência de acidentes e incidentes.
No trabalho feito por Nicholas A. Koeppen da Embry Riddle Aeronautical
University, em seu primeiro parágrafo sobre fadiga, descreve (Koeppen, 2012, tradução
nossa): “Fadiga é classicamente definida como o decrescimo da performance ou capacidade de performance com função de tempo de uma tarefa” (Mallis, Banks &Dinges, 2010, p 401). É um dos mais predominantes e historicamente reconhecido fator humano da aviação. O Departamento do Exército dos Estados Unidos (2000) mais tarde, definiu fadiga como “o estado de sentir cansaço, tédio, ou sonolência que resulta de trabalho prolongado físico e mental, períodos extensos de ansiedade, exposição a locais com condições severas, ou perda de sono” (U.S. DepartamentoftheArmy, 2000, p 3-13). Os efeitos da fadiga tem sido extensivamente pesquisado e documentado através da história da aviação” […]
36
Para entender como a fadiga age no corpo humano, precisamos entender o
funcionamento do ciclo circadiano que influência um período de vinte e quatro horas, a
produção de enzimas e hormônios do organismo humano, quantidade de sono e repouso,
afetando inclusive, as sensações e a capacidade cognitiva individual.
Para Koeppen, 2012, temos três tipos de fadiga: a aguda, a crônica e a acumulativa.
Das três, a mais perigosa é a fadiga crônica, pois não pode ser recuperada
rapidamente e exige várias semanas de tratamento.
Os efeitos da fadiga, na performance, se manifestam através de vários sintomas:
mudança no tempo de reação; redução de atenção; diminuição de memória; mudança de
temperamento e o maior sintoma é o de comunicação debilitada.
Muitas empresas já possuem ferramentas para gerenciar a fadiga de seus
colaboradores.
2.5 AERONAVES – APRESENTAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS
2.5.1 Piloto automático (automatic pilot)
Definição muito simples e inteligente feita por Chris Johnson do Morgridge Institute
of Research, que diz: “O piloto automático é um sistema de controle de voo que permite ao piloto voar o avião sem utilizar as mãos nos controles da aeronave. Isso permite ao piloto focar em outras tarefas como navegar, comunicar com o controle de voo, planejar sobre desvios meteorológicos […] um sistema automático de voo funciona enviando sinais para o sistema de controle de voo. O piloto seleciona qual tipo de modo ele deseja, como seleção de proa ou seleção de altitude de voo […] Sistemas mais sofisticados, podem atualmente, manter um curso de navegação. Similar ao dispositivo GPS em um carro, o piloto pode programar o GPS para manter um específico trajeto e o sistema automático de voo irá curvar para ir do ponto A, para o ponto B. Pode-se imaginar um piloto automático como um tripulante extra. Pilotos fazem três coisas quando voam o avião: eles voam, que é mãos e pés nos controles de voo, (manche e pedal); eles navegam, que é planejar a rota para alcançar o destino; eles se comunicam. Pilotos precisam se comunicar com o controle de voo, olhar os sistemas a bordo para manter o funcionamento dos components mecânicos do avião e planejar sobre contigências meteorológicas”.
2.5.2 Acelerador automático (auto throtlle)
Aceleradores automáticos controlam potência, e por extenção velocidade no ar, da
decolagem ao pouso. Nos aviões a jato privados ou companhias aéreas, ativando o interruptor
do acelerador automático ativará os manetes de potência. Na decolagem, eles avançam a
37
potência para o valor computado automaticamente para que o piloto possa se concentrar em
voar o avião em vez de selecionar a potência.
Em outras fases do voo, como na subida inicial, o piloto pode selecionar a velocidade
desejada e observar os manetes automaticamente se moverem para isso. É uma grande ajuda
para proteger em não ultrapassar restrições de velocidade em espaço aéreo controlado. Em
cruzeiro, a potência é continuamente monitorada e ajustada para manter a velocidade
selecionada uma vez que peso e temperatura atmosférica mudam. A carga de trabalho do
piloto é imensamente reduzida, enquanto a eficiência de combustível e a performance,
também são implementadas (POPE, 2015, tradução nossa).
2.5.3 Fly by wire
Como o termo implica, fly-by-wire substitui controles convencionais mecânicos de
voo com uma interface eletrônica. Os movimentos dos pilotos nos controles de voo são
convertidos em sinais elétricos, que são interpretados pelos computadores de voo. Eles, em
curva, determinam como devem se mover os atuadores para cada superfície de controle para
fazer com que o avião faça o que o piloto comanda. O sistema oferece uma variedade de
benefícios, o mais óbvio é a expressiva redução na complexidade mecânica, para que os
desenhistas das aeronaves não sejam mais forçados em planejar por onde os cabos das
superficies de controle devem passar, como engrenagens e polias, até chegarem a asa ou
empenagem.
Inacreditavelmente, o primeiro sistema de sinal elétrico para controlar as superficies
em um avião, foi em 1930, no Tupolev ANT-20, um avião soviético com oito motores, com a
envergadura de um Boeing 747. O projeto substituiu intermináveis conexões mecânicas e
hidráulicas por elétrica. A primeira aeronave puramente fly-by-wire sem respaldo mecânico
ou hidráulico foi o Veículo Lunar de Pesquisas Apollo, primeiro voo em 1964. Mais tarde, o
Concorde empregou um sistema análogo de controle de voo fly-by-wire, assim como
tecnologia thrust-by-wire (POPE, 2014, tradução nossa).
38
2.5.4 Sistema eletrônico de instrumentos de voo (EFIS)
Um sistema eletrônico de instrumentos de voo (EFIS) é um sistema de mostradores
eletrônicos na cabine de controle, no qual a tecnologia usada nos mostradores é eletrônica em
vez de eletromecânica.
Antigamente, o sistema usava tecnologia de tubos de raios catódicos (CRT). Mais
tarde, os mostradores foram apresentados em um multi colorido mostrador de cristal líquido
(LCD), que substituiu alguns ou todos os instrumentos convencionais de voo para ambos
pilotos.
Um típico sistema eletrônico de instrumento de voo abrange um mostrador primário
de voo (PFD) indicador e diretor eletrônico de atitude (EADI) e um indicador eletrônico
horizontal de situação (EHSI) (Tela de navegação). Em alguns fabricantes os dois
mostradores são integrados em um.
O mostrador primário de voo (PFD) é um instrumento que integra e mostra, em um
mostrador único, todas as informações que historicamente eram apresentadas em um número
individual de intrumentos eletromecânicos. O PFD envolveu desde um indicador de atitude
básico/diretor de voo combinado, apresentado eletronicamente em CRT, para um indicador
eletrônico de atitude e direção (EADI) que, variando o fabricante, adiciona informações como
proa, altitude e velocidade do ar. O PFD moderno mostra virtualmente todas as informações
que o piloto requer para determinar parâmentros básicos (altitude, atitude, velocidade do ar,
razão de subida, proa, etc) mais a situação do engajamento do piloto automático e acelerador
automático, modos do diretor de voo e modos de aproximação. Dependendo da fase do voo e
da seleção do piloto, o diretor de voo irá prover guia lateral de voo apropriada para manter um
trajeto selecionado, proas ou trajetorias de aproximação e arremetida, guia vertical para subir
e descer, nivelar, aproximar e arremeter. Isso reduz muito a carga de trabalho do piloto
enquanto no voo manual e facilita o monitoramento do voo enquanto o piloto automático
estiver engajado pois todas as informações requeridas são mostradas em um único
instrumento.
O indicador eletrônico de situação horizontal (EHSI), normalmente é referido como
mostrador de navegação (ND), substitui um número de diferentes instrumentos encontrados
num painel de instrumentos de uma aeronave convencional, e pode ser usado para mostrar
todas as seguintes informações:
• Proa voada;
39
• Proa ou trajeto selecionado;
• Direção magnética para ou de um auxílio radio (VOR, DME);
• Desvio lateral de um trajeto selecionado;
• Velocidade em relação ao solo, distância e tempo;
• Mapa aeronáutico;
• Informações meteorológicas.
E mais muitas informações em acordo com o desenho do instrumento (SKYBRARY,
2016, tradução nossa).
2.6 FERRAMENTA PRECIOSA, CRM – CREW RESOURCE MANAGEMENT
Como mencionado por SANTOS, 2014: “O treinamento de CRM garante capacidade plena ao piloto para executar a tarefa primária de voar a aeronave e tomar decisões que promovam a carga de trabalho e o apoio mútuo entre os membros da tripulação, mesmo em condições anormais.” “O CRM é um sistema de gerenciamento que faz utilização de todos os recursos disponíveis (equipamentos, procedimentos e pessoas) para promover a segurança e realçar a eficiência das operações de voo.”
No início, o treinamento era direcionado apenas aos tripulantes técnicos, para avaliar
os respectivos desempenhos durante o voo.
As pesquisas demonstraram que durante as investigações dos incidentes e acidentes, o
fator humano era determinante nas ocorrências.
A partir desse ponto, os especialistas vislumbraram a necessidade do desenvolvimento
de programas e ferramentas que pudessem ajudar na performance humana durante o
desempenho de suas funções abordo das aeronaves.
Inicialmente definiu-se como Treinamento em Gerenciamento de Recursos da Cabine
(Cockpit Resource Management – CRM).
Posteriormente, evoluiu-se o termo cabine, para tripulação, ficando: Treinamento de
Gerenciamento de Recursos da Tripulação (Crew Resource Management – CRM).
Graças ao desenvolvimento dos gravadores de voz no interior das cabines de
comando, descobriu-se que os incidentes e acidentes não eram causados por falhas do
equipamento e sim pelas pessoas que os operavam.
Assim, os programas foram desenvolvidos e aplicados por vários operadores.
Apresentam-se em fases:
40
• Conscientização: apresentação dos problemas de coordenação e como tais
problemas podem contribuir para os acidentes e incidentes.
• Prática e feedback: utilização de técnicas para demonstrar os pontos que
deverão ser melhorados por cada indivíduo.
• Reforço: incorporação do treinamento na cultura organizacional da empresa
por colaboradores de variados setores dentro da mesma corporação,
estipulando prazos de validade, geralmente dois anos.
Dentro das habilidades que podem ser desenvolvidas, temos:
• Comunicação: entre os membros da tripulação;
• Consciência situacional: habilidade de prever o que esta acontecendo
dentro da cabine da aeronave e fora dela;
• Resolução de problema/tomada de decisão/julgamento: começando com a
informação do fato ocorrido, terminando com o julgamento dos pilotos na
tomada de decisão final;
• Liderança: o piloto em comando ou preposto, é o responsável civil e
criminalmente, supervisionando a operação da aeronave em voo como um
todo.
• Gerenciamento do estresse: além do estresse, que a ocorrência de um fato
pode gerar, ainda contamos com o estresse particular que cada membro da
tripulação poderá trazer para a missão. A ajudamutua é muitoimportante.
• Coordenação: são as attitudes, a motivação e o treinamento dos membros
da equipe que determinão a extensão da coordenação entre os tripulantes.
Finalmente, o CRM pode ser considerado como um dos treinamento/ferramenta mais
importante existente, que possibilita as tripulações gerenciarem os riscos e ameaças (Threat
and Error Management) e auxíliando no aperfeiçoamento dos fatores humanos nas
corporações em vários setores, não só na aviação.
41
3 ESTUDOS DE CASOS
3.1 VOO AIRFRANCE 447
O Airbus A330-200, de matrícula F-GZCP, voo 447, partiu do aeroporto do Galeão,
no Rio de Janeiro, em trinta e um de maio de dois mil e nove com destino ao aeroporto
Charles de Gaulle, em Paris, onde deveria chegar após de dez horas e trinta e quatro minutos
de voo.
O avião transportava duzentos e dezesseis passageiros, nove comissários de bordo e
três pilotos, sendo um comandante e dois copilotos.
A aeronave deveria atravessar a Zona de Convergência Intertropical fora da costa do
Brasil. Esta Zona apresenta, com frequência, fenômenos tempestuosos caracterizados por
turbulências e precipitações. A situação meteorological nesta Zona, no dia do acidente, não
era incomum para o mês de junho.
Após a perda de contato e uma confusa troca de informações entre os centros de
controle, o serviço de busca e salvamento foi acionado após seis horas e meia do
acontecimento do acidente fatal.
A obstrução das sondas pitot por cristais de gelo foram identificadas como sendo o
primeiro de uma série de eventos que levariam a tragédia. A localização dos destroços e dos
gravadores de voo foram importantes para a continuação da investigação do acidente. A
investigação se concentrou nas últimas duas horas de voo, que foram divididas em três fases:
• Fase 1: do início da gravação de voz até a desconexão do piloto automático;
• Fase 2: da desconexão do piloto automático até a ativação do alarme de estol;
• Fase 3: da ativação do alrme de estol até o final do voo.
Apesar da perda das informações de velocidade devido ao bloqueio dos tubos de
pitot, do ponto de vista operacional, seria uma falha identificável pela tripulação, que após as
reações iniciais de pilotagem básica, a identificação por parte dos pilotos seria positiva. O
controle de potência e atitude seriam suficientes para contornar a situação, conforme os
procedimentos de emergência da aeronave.
Dificuldades de pilotar a aeronave em uma atmosfera turbulenta, exagero de
comandos de rolagem (baixar e levantar as asas) e arfagem (baixar e levantar o nariz do
42
avião), junto com indicações errôneas de velocidade pelos computadores, contribuiram para a
desestabilização da aeronave.
A desconexão do piloto automático, e a falha de compreender a situação junto com a
quebra na cooperação entre tripulantes, esgotou as respectivas capacidades cognitivas.
A aeronve entrou em estol (perda de sustentação) pronunciado, não sendo possível a
manobra de recuperação até o impacto final.
O acidente resultou da seguinte série de eventos:
• A temporária inconsistência entre as velocidades medidas, presumivelmente
como resultado da obstrução dos tubos pitot por cristais de gelo, o que, entre
outras coisas, resultou na desconexão do piloto automático e na
reconfiguração do alternate yaw (modo alternado de controle de guinada);
• Os inapropriados comandos aplicados nos controles, o que desestabilizou a
trajetória de voo.
• A falta de qualquer ligação estabelecida, pela tripulação, entre a perda das
informações de velocidade indicada e o procedimento previsto.
• Identificação tardia, pelo piloto que monitorava a aeronave (PM), do desvio
da trajetória de voo e a correção insuficiente comandada pelo piloto que
voava a aeronave (PF).
• A falha da tripulação em identificar a aproximação de estol, a falta de
resposta imediata e a saída do envelope de voo.
• A falha da tripulação em identificar a situação de estol e, por consequência, a
ausência de comandos que permitissem a recuperação da aeronave.
O BEA é a autoridade francesa de investigação de acidentes da aviação civil. Suas
investigações destinam-se apenas a aprimorar a segurança da aviação e não se destina
a atribuir culpa ou responsabilidade. Suas investigações são independents, distintas e
sem prejuízo de quaisquer processos judiciais ou administrativos que visem determinar
as culpas as responsabilidades (BEA, 2012).
3.2 VOO ASIANA AIRLINES 214
No dia seis de julho de dois mil e treze, um Boeing 777-200 ER, matrícula HL7742,
operando como Asiana Airlines voo 214, estava em aproximação para a pista 28L, quando
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atingiu o paredão de contenção no Aeroporto Internacional de São Francisco naCalifornia.
Três dos duzentos e noventa e um passageiros foram feridos fatalmente, quarenta passageiros,
oito, dos doze comissários, e um dos quatro tripulantes de cabine, receberam ferimentos
graves. Os outros duzentos e quarenta e oito passageiros, quatro comissários e três tripulantes
de cabine, receberam ferimentos leves ou nenhum ferimento. O avião foi destruido pelas
forças de impacto e fogo. O voo 214 era regular de linha internacional de passageiros do
Aeroporto Internacional de Icheon, Seul – Coréia, operando sob as provisões de quatorze
códigos dos regulamentos federais, parte 129. Condições meteorológicas visuais prevaleciam,
e um plano de voo por instrumento foi preenchido.
O voo foi vetorado para uma aproximação visual na pista 28L e interceptou o curso
de aproximação final cerca de quatorze milhas náuticas da cabeceira, ligeiramente acima do
ângulo de três graus da trajetória de planeio. Isso colocou a tripulação direto para uma
aproximação visual, entretanto, após a tripulação ter aceitado a instrução do tráfego aéreo para
manter velocidade de cento e oitenta nós a cinco milhas náuticas da pista, a tripulação perdeu
o gerenciamento da descida do avião, que resultou o avião estar bem alto em relação aos
desejados três graus de trajetória de planeio ao atingir o ponto de cinco milhas náuticas. A
dificuldade da tripulação gerenciar a descida do avião continuou como continuou a
aproximação. Para tentar aumentar a razão de descida doaviao e capturar a trajetória desejada,
o piloto que estava voando (PF), selecionou o modo do piloto automático (baixar) que
instantâneamente resultou ao sistema de voo automático iniciar uma subida, porque o avião
estava abaixo da altitude selecionada. O piloto que estava voando (PF) desconectou o piloto
automático e moveu as alavancas do acelerador para ponto morto (idle), que causou ao modo
do acelerador automático entrar em espera, um modo que o acelerador automático não
controla a velocidade. O piloto que estava voando (PF) então baixou o ângulo do avião e
aumentou a razão de descida. Nem o piloto que estava voando (PF), o piloto que estava
monitorando (PM), nem o observador notaram a mudança no modo do acelerador automático
em espera.
Assim que o avião atingiu quinhentos pés acima da elevação do aeroporto, ponto no
qual os procedimentos da Asiana ditavam que a aproximação deveria estar estabilizada, o
indicador de trajetória de planeio de precisão teria mostrado a tripulação que o avião estava
ligeiramente acima da trajetória desejada. Assim como a velocidade que tinha decrescido
rapidamente, tinha justamente alcançado a velocidade apropriada de aproximação de cento e
trinta e sete nós. Entretanto, as alavancas do acelerador continuavam em ponto morto (idle). E
a razão de descida estava aproximadamente hum mil e duzentos pés por minuto, bem acima
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da razão de setecentos pés por minuto necessária para manter a trajetória desejada. Essas eram
as duas indicações que a aproximação não estava estabilizada. Baseado nas duas indicações, a
tripulação deveria ter determinado que a aproximação estava desestabilizada e ter iniciado
uma aproximação perdida. Mas eles não fizeram. Como a aproximação continuou, se tornou
mais desestabilizada, o avião desceu abaixo da trajetória desejada e a decrescente tendência
na velocidade continuou e a aproximadamente duzentos pés, a tripulação ficou alerta a baixa
velocidade e a condição de baixo planeio e não iniciaram a aproximação perdida. Enquanto o
avião estava abaixo de cem pés, ponto no qual o avião não teria capacidade de performance
para completar uma aproximação perdida, o insuficiente monitoramento da tripulação nas
indicações de baixa velocidade durante a aproximação, resultaram da expectativa, carga de
trabalho aumentada, fadiga e confiança na automação.
Quando o trem principal e a fuselagem bateram no paredão de contenção, a cauda da
aeronave quebrou na altura da parte trazeira do anteparo de pressurização. O avião deslizou
sobre a pista, levantou parcialmente ao ar, girou cerca de trezentos e trinta graus e impactou o
solo pela última vez. As forças de impacto, que excederam os limites de certificação,
resultaram na inflação de duas rampas de evacuação na cabine, machucando e
temporariamente incapacitando dois comissários. Seis ocupantes foram ejetados do avião
durante a sequência de impacto: duas das três fatalidades e quatro comissários seriamente
machucados. Os quatro comissários que usavam suas contenções, foram ejetados devido a
destruição das galleys (cozinhas) onde estavam sentados. Os dois passageiros ejetados (um
que mais tarde foi atropelado pelo caminhão dos bombeiros) não estavam usando seus cintos
de segurança e poderiam ter permanecido na cabine e sobrevivido se estivessem usando.
Após a parada do avião, o fogo iniciou com o motor que se separou do lado direito,
que veio a parar ao restante da fuselagem do mesmo lado. Quando um dos comissários ficou
protegido do fogo, iniciou uma evacuação, e noventa e oito por cento dos passageiros se
salvaram através da própria evacuação. Assim que o fogo se espalhou pela fuselagem,
bombeiros entraram no avião e desprenderam cinco passageiros (um morreu depois) que
estava machucado e impossibilitado de evacuar a aeronave. No total, noventa e nove por
cento dos ocupantes do avião sobreviveram.
Recomendações de segurança discutidas e relacionadas nesse reporte foram:
• Aderência dos pilotos da Asiana aos procedimentos operacionais no referente
a “call outs” (verbalização de qualquer mudança nos modos do piloto
automático).
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• Reduzir a complexidade e aprimorar o treinamento no sistema automático de
voo da aeronave.
• Oportunidade na Asiana de novos instrutores supervisionar pilotos em
treinamento nos serviços operacionais, durante o treinamento do instrutor.
• Orientação aos pilotos da Asiana no uso dos diretores automáticos (flight
directors) de voo durante as aproximações visuais.
• Mais voos manuais para os pilotos da Asiana.
• O âmbito do contexto sobre alertas de baixa energia.
• Pesquisa que examine danos potênciais de significantes forças laterais na
queda de aviões e o mecânismo que produzam lesões na espinha (caixa
toráxica).
• Avaliação do adequamento da inércia das rampas/botes de evacuação quanto
ao teste de capacidade de carga.
• Salvamento à aeronave e treinamento aos oficiais em comando (responsáveis)
de prestar socorro em um acidente aeronáutico (bombeiros).
• Orientação de quando e como romper a fuselagem de uma aeronave em
chamas com o equipamento (bombeiros).
• Integrar o suprimento de ônibus medico na preparação e treinamento ao
pessoal do aeroporto.
• Orientações e protocolos para garantir a segurança de passageiros e
tripulantes quanto ao risco de ser atingido ou atropelado por um veículo
durante as operações de resgate.
• Requerimento as brigadas de resgate e combate a incêndios.
• Melhorias nas comunicações de emergência do aeroporto.
• Incrementar a fiscalização do FAA no manual de procedimentos de
emergência do aeroporto.
O Comitê Nacional de Segurança no Transporte (NTSB) determinou que a causa
provável desse acidente foi a perda do gerenciamento da tripulação na descida do avião
durante a aproximação visual, o piloto desativou sem propósito o controle automático de
velocidade. O inadequado monitoramento da velocidade pela tripulação, e a demora na
execução de uma arremetida depois que foram alertados que o avião estava abaixo de uma
rampa e velocidade aceitáveis.
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Contribuirampara o acidente: (1) as complexidades do acelerador automático e o
diretor de voo do piloto automático que foram inadequadamente descritos na documentação
da Boeing e treinamento dos pilotos por parte da empresa Asiana, que aumentaram a chance
do modo de erro; (2) a fonia não padrão da tripulação e coordenação com respeito ao uso do
acelerador automático e sistemas diretores automáticos de voo; (3) o inadequado treinamento
do piloto que estava voando (PF) no planejamento e execução da aproximação visual; (4)
inadequada supervisão do piloto instrutor ao piloto que estava voando (PF); e (5) fadiga da
tripulação degradando suas performances (NTSB, 2014, tradução nossa).
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4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objetivo geral do presente trabalho era demonstrar a importância primordial que os
sitemas automáticos exigem de seus operadores.
De um lado, o fator humano que justamente está para o gerenciamento e
acompanhamento da tecnologia, parece não ter acompanhado o ritmo alucinante da
modernidade dos sistemas, quanto suapreparação, para o gerenciamento seguro de suas
tarefas.
Sistemas cada vez mais sofisticados de automação, exauriram a capacidade cognitiva
de muitos pilotos, que assistiram passivamente como passageiros, não entendendo muito bem
os fatos, seus aviões se envolverem em estatísticas de acidentes e incidentes aeronáuticos
graves, com fatalidades.
Ao final, concluímos que através de todos esses anos, que acompanhamos o
desenvolvimento tecnológico mundial dos aviões e seus sistemas, devemos voltar nossas
atenções, ao principal componente do modus operandi, ou seja, o ser humano que está por fim
responsável por navegar a automação, gerenciar, monitorar e agir no interior das aeronves não
importando seu tamanho, e não deixando que a comodidade, super confiança nos sistemas, a
falta da consciência situacional e falhas na sua proficiência de pilotagem manual, contribuam
para o aumento das estatísticas dos acidentes e incidentes.
Que a preciosa ferramenta do Treinamento de Gerenciamento de Recursos da
Tripulação (Crew Resource Management – CRM), apresentada, possa contribuir na melhora
do desempenho das tripulações nas aeronaves.
Por fim, considera-se importante o aprofundamento em pesquisas nos assuntos que
poderiam ser agregados ao programa chamado: Gerenciamento de Ameaças e Erros, do
inglês: Threat and Error Management (TEM) e também em uma pesquisa aprofundada para a
geração de um banco de dados mais atualizado, sobre estatísticas exclusivas de acidentes e
incidentes relacionados a automação no Brasil.
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