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迈向更安全的天空:使用STAMP评估澳大利亚遥控飞机系统的安全系统

作者:小编    发布时间:2026-08-01 14:21:15    浏览量:

  

迈向更安全的天空:使用STAMP评估澳大利亚遥控飞机系统的安全系统(图1)

  遥控飞机系统(RPAS,亦称无人机)是一种快速发展的新兴技术,正迅速被民用和军事领域采用。尽管存在许多潜在益处,但也面临若干安全挑战。这需要采取主动方法来设计更广泛的社会技术安全系统,以支持该技术的安全与最优使用。本项研究首次应用系统理论事故模型与过程(STA

  遥控飞机系统(RPAS,亦称无人机)是一种快速发展的新兴技术,正迅速被民用和军事领域采用。尽管存在许多潜在益处,但也面临若干安全挑战。这需要采取主动方法来设计更广泛的社会技术安全系统,以支持该技术的安全与最优使用。本项研究首次应用系统理论事故模型与过程(STAMP)安全控制结构模型,为安全有效的RPAS运行开发了一个建议的控制结构。经过领域专家评审与验证,所提出的STAMP控制结构成为评估当前RPAS安全系统成熟度并识别建议结构与现有结构之间差距的基础。研究结果揭示了安全控制结构模型所有层级存在若干差距。基于对这些差距的审视,提出了一系列必要的控制行动和反馈机制。一项国家RPAS战略被确定为支持安全有效RPAS运行的关键控制行动机制。总体谈球吧集团而言,该研究代表了STAMP在快速新兴且颠覆性技术中的新颖应用;讨论了未来在其他情境中应用的启示。

  遥控飞机系统(RPAS,即无人机)作为快速发展的新兴技术,在民用和军事领域迅速普及,但伴随诸多安全挑战,如与有人驾驶飞机碰撞风险、地面人员伤害及系统复杂性问题。现有航空安全监管体系主要基于传统线性思维,难以应对RPAS的高度动态性和社会技术系统特性。澳大利亚民用航空安全局(CASA)虽已推进RPAS安全框架建设,但缺乏基于系统思维的人因工效学(HFE)方法支持。因此,需要采用系统理论事故模型与过程(STAMP)来构建并评估RPAS安全控制结构,以识别当前系统成熟度不足和关键差距,为安全整合提供指导。

  研究人员(Samantha L. Jackson等)首次应用STAMP安全控制结构模型,为澳大利亚RPAS社会技术安全系统提出了一个建议控制结构,并通过领域专家(SME)验证。随后,基于文档审查,对现有系统的高级控制行动和反馈机制进行成熟度评估,识别出建议结构与当前结构之间的差距。研究发现,系统整体成熟度评级为“发展中”(Developing),在系统设计与构建侧和系统运行侧均存在显著差距,特别是设计构建侧的控制行动成熟度较低。研究提出了一系列所需控制行动和反馈机制,其中一项国家RPAS战略被视为关键控制行动机制。该研究发表在《Safety Science》期刊,为新兴技术系统安全评估提供了新方法,对未来其他情境的应用具有启示意义。

  研究人员主要采用STAMP安全控制结构模型进行系统建模,结合文档分析(包括CASA、国际民航组织ICAO、无人系统规则制定联合体JARUS等机构的高层文件)和专家研讨会(14名SME,平均经验8.75年,涵盖技术开发者、RPAS用户、监管者、事故调查员等)对模型进行细化与验证。随后,通过系统成熟度评估,对比建议模型与当前系统(基于澳大利亚国家文档),对控制行动和反馈机制进行分级(高级、功能、发展中、新兴、缺失),并评估置信度。未涉及具体试剂或培养步骤,样本来源为专家参与者。

  **3.1 参与者详情**:14名SME参与第一阶段的模型验证,其中11人具有5年以上RPAS经验,背景涵盖技术开发、用户、监管、事故调查等。

  **3.2 STAMP控制结构**:最终模型包含168个参与者、190个控制行动和126个反馈机制。模型分为三个主要部分:国际影响、系统设计与构建、系统运行。系统设计与构建侧有5个层级(议会、政府机构与监管者、运营交付与管理、项目管理、澳大利亚部件制造),并包含设计、实施与保证过程以及部署与演进环节。系统运行侧也有5个层级(议会、政府机构与监管者、运营交付与管理、本地管理与监督、运行过程与环境)。模型显示了层级间通过控制行动(如法律、政策、标准)和反馈机制(如事故报告、研究数据)的相互作用。

  **3.3 系统成熟度评估**:所有评估的控制行动和反馈机制在系统设计与构建侧和系统运行侧整体均评为“发展中”。在设计与构建侧,75.7%的控制行动和82.4%的反馈机制为“发展中”,13.5%和17.6%为“功能”。在运行侧,20.8%的控制行动和16.7%的反馈机制为“功能”,70.8%和72.2%为“发展中”,另有2.1%控制行动评为“高级”(如法律)。未发现任何控制行动或反馈机制为“缺失”。运行侧成熟度略高于设计构建侧,后者在战略、政策、资金等控制行动上更接近“新兴”。

  **讨论总结**:研究揭示了系统设计构建侧与运行侧之间的连接薄弱,缺乏有效整合,可能源于高层文件对运营化的侧重而忽视安全设计。建议制定国家RPAS战略以整合设计、制造与运营,并加强反馈回路。STAMP方法在评估新兴系统时展现出灵活性,但单独使用难以揭示控制质量,需结合STPA(系统理论过程分析)或系统动力学等方法。此外,模型的分侧结构可能限制对整体系统复杂性的理解,尤其对于快速演进的技术(如人工智能),需重新审视部署与演进环节的位置。

  **结论翻译**:本研究展示了STAMP在建模基于未来的系统方面的效用,这些系统涉及具有国家和国际重要性的快速演进、复杂新兴技术。STAMP被用于绘制建议的澳大利亚RPAS安全系统中的关键组成部分。对高级控制行动和反馈机制的成熟度评估识别出建议的RPAS控制结构与当前结构之间的若干差距,这些差距应由澳大利亚的RPAS利益相关方加以解决。其他国家也可采用类似方法支持RPAS安全有效地融入航空系统。此外,这种应用STAMP方法的新颖方式可适用于其他新兴技术。

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