民航从业人员的工作负荷的研究.doc

作者 刘雪元 李永娟 蒋丽 【摘 要】 回顾民航业特殊行业中从业者(飞行员、管制员和机务维修人员)特定的工作负荷及其测量方法，工作负荷引起压力的心理机制，以及过高的工作负荷可能对从业者生理反应和身体健康造成的负面影响，并提出了改善从业者过高工作负荷的措施和方法。与此同时，指出应该进一步研究民航从业者的工作负荷与某些组织变量(如人误、离职意向、工作满意感)的关系，这不仅可以帮助保障飞行安全、提高从业者的工作满意度，而且具有理论意义。 【关键词】 工作负荷；飞行员；管制员；机务维修人员 0 引言 以民航为代表的高风险企业具有技术密集、设备繁多、人员众多、组织庞大等特点1。与一般行业相比，民航工作的性质决定了从业者要承担更多的各种高强度、高危险性、与财产与生命安全息息相关的工作。且随着民航近年来的改革与高速发展，客流量的大幅增加，新机型和新技术的引进，组织重组等，都给民航从业人员带来新的挑战。民航从业人员的工作负荷一直是实际工作人员和科研工作者关注的问题。工作负荷是为满足任务要求而综合的心理和生理努力，它包含3个方面：任务要求、人员的努力以及努力的结果2。 对19902003年中国民航152起小于间隔飞行事件的分类统计表明，因为机组混淆指令造成的小于间隔的百分比为20.4%，因为机组调错高度窗造成的小于间隔所占百分比为15.1%，由于机组听错指令和记忆障碍所占百分比均为14.5%5。 对19801996年间世界发生的279起重大民航运输飞行进近着陆事故的统计分析表明：疏忽/措施不当、不清楚飞机在空中的位置、飞行操纵、“蛮干”、判断力/飞行技术差是最常见的5种原因，占事故比率高达71%。而且飞机夜间进近着陆的重大事故率大约是白天进近着陆时的3倍4。而民航领域的其他研究也证实过高的工作负荷直接影响到人员的工作绩效5。 此外，据媒体报道，超时飞行、节假日不休息导致飞行员身心俱疲也是上海航空公司、东方航空公司等飞行员不断集体提出辞职申请的一大原因6。因此，对民航从业人员的工作负荷的研究比以往更加紧迫。 笔者选取了飞行员、管制员和机务维修人员这3个有代表性的民航职业为对象，因为其工作内容上的差异，承担的工作负荷性质也不同，而且评估其工作负荷的方法和工具也有差异，因此，重点探讨其面临的工作负荷及测量方法，以及工作负荷引起压力的心理机制，并回顾工作负荷对其生理上产生的影响。 1 工作负荷 1.1 飞行员的工作负荷及测量 Harss等人(1991)采用专家评价法提取出夜视镜(Night Vision Goggles，NVG)飞行中影响工作负荷的3个主要的因素：能见度(visibility)、地形信息(informational content of the terrain)、成员之间的合作沟通(crew coordination)。专家在上述要素的基础上，总结出飞行员面临的4个情境特点：处理难度(difficulty)、可控性(controllability)、成员应对的可能性(coping possibility of the crew)和失去方向的危险(danger of loss of orientation)7。 此外，在一次飞行的不同阶段飞行员的工作负荷也有显著差异。研究发现，在起飞和降落阶段工作负荷高，而在中间的爬升(Climb)、爬升顶端(Top of Climb)、巡航(Cruise)、开始降落(Fop of Decent)和即将降落阶段(Approach)工作负荷相对较低，呈现出典型的U形曲线的特点。在起飞和着陆阶段，飞行员的操作、飞机的方向和飞行高度不同于其他阶段，而且在起飞和着陆阶段需要与空管人员频繁地沟通协调，所有空中规范动态操作及外部环境的适应都增加了飞行员主观感受到的工作负荷。事故率报告也表明起飞和着陆阶段是最容易发生安全事故的阶段8。 某些新技术的发展和使用对飞行员提出了更高的要求。例如：美国在20世纪90年代末投入使用的小航空器交通系统(Small Aircraft Transportation System，SATs)要求飞行员独立操作小的飞行器完成单程的没有控制塔指挥的飞行任务，并可能需要在低能见度的情况下完成高角度的降落。结果发现飞行员以5o的角度降落时，与正常的降落控制构造(normal descent control configurations)偏差最小，飞行员感受到中等水平的工作负荷。而以6o和7o的角度降落时，飞行员虽然仍能安全着陆但感受到高的工作负荷，在控制降落速度时感到困难9。 1981年前，航空公司引入一架新飞机要确定机组人员的数量时，常用的评价工作负荷的方法是任务/时间线性分析(task/time-line analysis)法。任务/时间线性分析比较单个的机组人员在这架新的飞行器上完成某项单独任务的时间和在老的飞行器上完成同样任务的时间，计算完成某项任务需要的时间和可用的时间之间的比率，从而确定需要多少新机组人员。 该方法的缺陷使研究者发现了一种新的测量工作负荷的方法即主观负荷评定技术(Subjective Workload Assessment Techniques，SWAT)。SWAT是一种主观评价的工具，包含时间、心理努力和压力3个维度，每个维度有3个水平，即低级、中级和高级8。主观评价工作负荷的方法也有两种： 一种是评定飞行过程中的工作负荷，依靠ATC人员口头询问飞行人员感受到的工作负荷，并不打断其正在进行的飞行任务； 另一种是在飞行任务结束后立即评定工作负荷，而在飞行后评定时，飞行员可以使用纸笔问卷来报告其工作负荷。 第一种方法在飞行过程中只是评定了飞行员对当时发生的事件的感受，而后一种方法飞行后评定工作负荷可以回顾整个飞行过程后再评定。 Corwin采用主观负荷评定技术来检测飞行员在飞行过程中和飞行后体验到的工作负荷是否有差异。研究结果表明，在普通飞行任务、沟通飞行任务和故障飞行任务3种不同的飞行任务中，飞行过程中感受到的工作负荷不同于飞行结束后观看录像带回忆的工作负荷。并且执行高负荷的工作任务时，飞行后体验到的工作负荷还要高于飞行过程中体验到的工作负荷8。 除了主任务评定法(即任务/时间线性分析)和主观评价法这两种评估方法外，董明清和马瑞山综述了飞行员脑力工作负荷的其他两种方法：附加任务评定法，生理心理学评定法。 附加任务评定法即要求操作者完成好主任务的同时尽可能做好附加任务。生理心理学评定法即测量生理心理指标来反映脑力负荷。 每种方法各有优缺点，研究者强调联合应用多种方法10。 1.2 管制员的工作负荷及测量 管制工作(Air Traffic Control，ATC)的首要职责是保证各种飞行任务的顺利实施和安全，维持空中秩序，解决飞行冲突，防止航空器空中相撞及航空器与地面障碍物相撞11。Vogt，Hagemann和Kastner以管制员为对象，发现需要控制的飞机的数量可能是造成所有管制员工作负荷的最重要因素之一，并且区调需要协调飞机之间的冲突以及解决一些飞行员的错误带来的不可预测问题。 而对塔台管制员来说，主要的工作负荷来自于要控制的飞机的数量，指挥的飞机是在肉眼范围内还是要借助工具才能看到，日常工作中要解决的冲突，例如：一架延误的飞机到达影响了另一架飞机正常起飞，以及不能预测的冲突12。 超时工作给管制员带来的隐形压力也逐渐明显。中国民航的某些管制中心由于人员短缺，管制员短则工作两个小时，长则连续工作6个小时，超过了中国民航86号令关于管制员工作时间的的规定。而且正常值班之外的休息时间也被雷达模拟机复训、执照检查考试等繁重的任务占用11。 管制员的工作负荷一直是研究人员关心的热点。Vogt 等人在文中综述了Arad，Och，Pillips，以及Stein等人提出的管制员的工作负荷模型，这些模型评估管制员的客观任务，目的在于从不同角度来理解、测量其工作负荷的大小，更全面地反映其工作负荷的内容和本质，以便采取有效的措施减少其工作负荷。例如：Arad的time-on-task方法，他根据完成任务所需的时间来定义管制员的工作负荷。一次没有冲突的常规飞行所需的时间定为1个单位，一次特许飞行所需的时间增加了10%，那么工作负荷就是1.10个单位。依此类推，飞机爬升或者降落的工作负荷就是1.28个单位，通过广播接收飞行计划的工作负荷就是2.48个单位，解决两架飞机之间的冲突的工作负荷就是2.80个单位。在一个小时的时间间隔内总的工作负荷不能超过50个单位。 Och修改了Arad的方法，分别把在6分钟和2分钟的时间间隔内呼叫信号的数量、联系的飞机的数目和爬升/降落飞机占飞机总数的比率当作工作负荷大小的指标。但该方法没有考虑到空管人员工作中情境的难度。空管人员在工作中还需要完成可观察到的和潜在的安全任务，进行广播，与临近区域同事协调，处理飞行数据，计划等任务，Pillips把空管人员在1小时内完成这些任务所需的时间作为工作负荷的指标。 另一个测量ATCO工作负荷的工具是The Capacity Analyser。 The Capacity Analyser评估88个任务，例如：处理飞行数据，与飞行员沟通，与该区域和其他区域的同事协调。如果工作负荷指数超过70%就被定义为过度负荷。一些研究者，例如：Stein，基于情境分析开发了新的工作负荷模型，如：工作量探针模型2(Workload Probe Model 2)。Stein从新的角度研究了空管人员的工作任务，切换一访港延误(handoff-inbound delays)，地面空中沟通持续的时间，键盘输入及错误，改变飞行高度，汇聚飞机(the clustering of aircraft)。 各种模型虽然各有差异，但总的来说是从工作任务的角度来客观评定管制员的工作负荷，属于飞行员工作负荷评价法中的“主任务评定法”，比较单一，为了更准确地、多角度地评价管制员的工作负荷，可以借鉴评价飞行员工作负荷的成熟经验。 1.3 机务维修人员的工作负荷及测量 在我国航空行业，由于国内和国际市场运输量和航班频率的大幅度增长，民航总局倡导加快运用现代信息技术管理手段，适应民航发展。在当前快速发展的大背景下，已有的研究主要关注机务维修管理的信息化和智能化，而针对机务维修人员心理健康的研究甚少。对于机务维修人员来说，工作任务带来的压力也是其最主要的工作压力，而压力主要有时间压力、工作环境的压力和工作变化带来的压力13。 时间压力主要来自于工作量过大时间少，往往又是交叉作业； 工作环境方面的压力主要来自于极端的温度条件(太热或太冷)、强噪声、光线不足、异常的振动以及肮脏的工作表面； 新材料和电子系统的使用，老龄化飞机的增多，都使对航空器维修的要求增加，维修工作量增加，需要机务人员投入更多的精力。 有统计表明维修差错中有8%的事件是由于环境和设施因素诱发的，突出地反映在工作场所照明不良和恶劣天气条件下，因无机库而在露天作业两个方面13。总的来说，与飞行员、管制员相比，对有关机务维修人员的研究较少，具体到机务维修人员的工作负荷的研究就更少。但这并不意味着机务的工作对安全的影响小或者机务人员的工作负荷轻。机务维修领域的研究表明，世界上20%30%的空中停车、50%的航班延误、50%的航班取消均是由维修中的人为差错引起的，同时维修差错也是诱发或直接导致飞行事故最重要的原因之一13。因此，研究机务人员的工作负荷与其人为错误或者安全行为的关系是非常有意义的。 1.4 基于需求资源理论的工作负荷 飞行、管制和机务维修工作，对从业者的认知资源提出了很高要求。根据需求资源(demand-re-sources)模型，认为当工作要求和所拥有的资源不匹配时，个体就会感受到压力。部分研究者认为，工作记忆(Work memory)、加工速度(speed of processing)、面对干扰或分心物时的注意控制这3个认知构念可以解释航空沟通绩效的年龄差异14-15。飞行员与管制员信息沟通的效果与年龄有关，年龄越大，准确性越低，随着年龄增大工作记忆幅度减小可以很大程度上来解释这种现象16。 Morrow和Rodvold也发现有限的工作记忆能力是解释飞行员有时误解或者不能完全执行管制员广播指导的原因17。Linden等人采用结构方程模型(SEM)验证了工作记忆、加工速度、面对干扰或分心物时的注意控制3构念，认为工作记忆在解释年龄有关的绩效差异时是主要因素，而加工速度、面对干扰或分心物时的注意控制是通过工作记忆的中介而起作用的15。 与一般目的认知系统随着年龄增加而功能下降相反，人们认为特定领域的专业知识相对不受年龄的影响，而且在与管制员沟通时，接受培训越多的飞行员比培训较少的飞行员更准确，所以从业人员的业务水平、专业知识可以在一定程度上弥补年龄的不足。 2 对个体生理的影响 自从Cannon(1929)首次提出假设：在飞行过程中情绪的唤起会使肾上腺髓质分泌肾上腺素以后，随后的一些研究者开始研究情绪压力和生化、生理反应之间的关系。大多数的该类研究都是在实验室里进行或者是真实的现场研究。心率、血压、心率变异性、皮质醇、皮肤电阻反应、肌肉紧张、眼动频率等都是研究管制员生理压力反应的常用指标，并得出了比较一致的结论。 研究表明工作负荷导致心率增加。对飞行员来说，心率的增加与飞行任务或者飞行中的角色有关。在同一个飞行器中尽管操作飞机的飞行员和没有操纵飞机的飞行员实际面临同样的危险情境，但操纵飞机的飞行员的心率比没有操纵飞机的飞行员心率显著增加2。对空管人员来说，空管人员指挥的飞机数量直接影响到心率、血压和自我报告。飞机之间的冲突越多，对心率、血压和自我报告的影响也越大12。 工作负荷对呼吸也有影响，工作负荷增加会使呼吸频率加快。有研究者比较了心率和呼吸频率这两个指标，发现呼吸率是比心率更好的指标，但由于测量呼吸频率的影响因素较多难以控制，所以实际中使用呼吸频率的研究较少。 飞行员身体的某些疾病与长期的工作负荷也有关。例如：心血管疾病2，在飞行过程中飞行员血清中的两种脂肪激素脂联素、瘦素含量会发生变化，这可能是导致飞行员易患冠心病的一个因素。 另外，在高空快速飞行中，外界气压升降变化剧烈，鼻窦内气压不能随之改变，窦内外气压的悬殊差异易导致鼻窦病变。眼科疾病，例如：老视眼、慢性结膜炎、屈光不正、视疲劳、飞蚊症也是飞行员中比较常见的疾病之一。 3 改善措施 过重的工作负荷作为压力源之一，不仅影响民航从业者的身心健康，而且影响到飞行安全。因此，采取措施改善从业者的工作负荷非常必要。研究者发现目前主要有以下3种方法： 一是定量的评估民航从业者的工作负荷，帮助进行人员的选拔、人员安置、部门设计以及其他的措施，人员安排反过来可以降低人员的工作负荷。 对管制员来说，需要控制的飞机数量是造成工作负荷的主要原因之一，因此，空管部门采取限制区域内的飞行器数量和安排区域内更多的管制员指挥飞行这两种方法来控制空中交通的流量。在决定区域内人员数量的安排时，开发的一些工具(如FAA的语音切换和控制系统，FAAs Voice Switching and Contro1 System)可以动态地测量和预测空中的流量密度，管制员的上级根据这些数据决定目前的工作负荷是否已经达到管制员所能承受的最大值，需要给其帮助18。 二是提高培训的质量，减少人员信息加工的错误，提高从业者的技能。 对管制员来说，通过CBT学习、雷达模拟机练习和上岗见习等方式使见习管制员逐步掌握管制技能；对飞行员来说，开展有针对性的项目培训，加强对飞行性能、检查单使用、英语、人为因素知识的培训和应急撤离演练；对机务维修人员来说，重视对其进行维修知识、维修技能的培训，建立规范的培训机构，严格执行复训的制度19。 三是改善硬件、软件、环境界面与人的相容性。 例如：邓娟提出根据人的因素改善显示器的设计使其适合人的特点，不仅提供必要的信息，而且所提供信息的方式有助于提高人的信息加工率。 4 结论 20世纪七八十年代民航从业者的工作负荷成为研究热潮，主要是从人类工效学的角度研究如何改进人机交互界面，重新设计飞行器系统，减少个体的工作负荷，缺乏从更全面的角度讨论工作负荷的原因，以及工作负荷的影响。笔者认为，民航行业的研究在借鉴其他行业研究的基础上，在从业者工作负荷方面有以下几点结论和观点： 1)深入探讨工作负荷与组织层面的结果变量，例如：工作满意感、工作绩效(对民航来说，特别是安全绩效)、离职意向等之间的关系。 目前其他行业的研究对于工作负荷与这些变量的关系尚未达成一致意见，某些研究者认为高的工作负荷与低的工作满意度、低的工作绩效显著相关20，或者更进一步可以预测低的工作满意度和低的工作绩效、组织承诺。但其他研究者认为高水平的工作负荷、时间压力、工作范围等为员工的个人发展和目标实现设置挑战，创造机会，所以与员工的工作满意感正相关，与员工的离职意向负相关或者不相关21。 民航领域的研究者刘伟等人发现飞行员的工作负荷与操作绩效误差有相关关系，例如：航向误差、俯仰误差和升降速度误差。经过逻辑分析认为飞行员的工作负荷与操作绩效误差的关系受到飞行员的动机、注意集中程度和工作负荷大小等因素的调节作用。更深入的关系可通过进一步的研究来证实，民航业的相关研究将具有理论和实际的双重价值。 2)重视研究工作负荷对从业者个体的工作一家庭平衡的影响。 实际上，民航从业者的工作容易受到家属的误解，因为不规律的作息时间，工作内容难以被社会理解等等。这些因素反过来影响从业者的工作绩效，甚至是导致离职意向或者离职行为的原因。 3)需要系统、多角度探讨造成工作负荷过高的原因。 研究者提出系统的模型来解释事故发生的过程，例如：Reason的“奶酪”模型(“Swiss cheese”model)与Wiegmann和Shappell提出的人因分析和分类系统(HFACS，The Human Factors Analysis and Classification System)。Reason，Wiegmann和Shappell均认为直接造成事故的是个体的不安全行为(active failure)，例如：没有放下起落架(landing gear)，而潜在失效(latent failures)，包括不安全行为的前提(preconditions of unsafe acts)，不安全的监管(unsafe supervision)，以及组织影响(organizational influences)也会间接导致事故的发生。 实证研究中也发现，组织监督、资源管理、文化与氛围(如节省燃油的目标)是对飞行安全的影响较大，组织内部和外部的信息界面是飞行安全的隐患之一22，那么，潜在失效如何影响工作负荷，进而带来不安全行为?这些更广阔的、与物理环境相比更可控的因素亟待研究者进一步探讨。 参考文献 1 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