Single Pilot Operations | SPO | un solo piloto en el cockpit


Desde la década de 1950 hasta la década de 1980, el tamaño de la tripulación en los vuelos comerciales disminuyó a medida que mejoraba la tecnología. En la década de 1950, la tripulación de cabina de los vuelos comerciales estaba formada por cinco miembros: dos pilotos, un ingeniero de vuelo, un navegante y un operador de radio. Los motores a reacción eliminaron la necesidad de ajustes del motor en vuelo realizados por ingenieros, y las mejoras en la electrónica de navegación y las radios digitales eliminaron la necesidad de navegantes y operadores de radio; todo mientras se avanzaba significativamente en capacidad, rendimiento y confiabilidad.

En consecuencia, en la década de 1980, el tamaño estándar de la tripulación para los vuelos de pasajeros domésticos se redujo a dos: el capitán (comandante) y el primer oficial (copiloto). Aunque el capitán es responsable del vuelo, él y el primer oficial generalmente intercambian tareas para equilibrar su carga de trabajo.

Dado que la automatización permite mayores reducciones de la carga de trabajo existe interés en una mayor reducción del tamaño de la tripulación a un solo piloto.

La tripulación de vuelo, generalmente, representa la categoría más alta de gastos operativos directos (por ejemplo, 25%) para las aerolíneas. Los ahorros adicionales también provendrían de la simplificación de la programación de la tripulación. La SPO también puede compensar la escasez esperada de pilotos calificados en el futuro cercano, las nuevas regulaciones internacionales que aumentan la experiencia de vuelo requerida para las nuevas contrataciones y los cambios en las duraciones (mayores) requeridas de descanso entre vuelos. Por lo tanto, desde un punto de vista estrictamente económico, reducir los gastos de la tripulación de vuelo es una razón de peso para que las aerolíneas avancen hacia la SPO.

Sin embargo, desde el punto de vista de la seguridad es discutible o por lo menos requeriría análisis profundos sobre la seguridad de las SPO. Las tripulaciones de dos miembros ofrecen protección contra errores y casos poco frecuentes de incapacitación del piloto.

Teniendo en cuenta la expansión prevista del sistema de transporte aéreo en las próximas dos décadas y las oportunidades que ofrecen los niveles más altos de automatización y la inteligencia artificial, las operaciones de un solo piloto se considerarían alternativas viables a las operaciones convencionales de dos pilotos para aviones de transporte comercial. Por ahora es un planteo teórico, de estudio, pero se va hacia ese horizonte. En una publicación reciente de AIRBUS, la flota en servicio de América Latina casi se duplicará, pasando de tener 1.450 aviones que actualmente están en servicio, a 2.850 en las próximas dos décadas. Más de la mitad de estas aeronaves llegarán en respuesta a la creciente demanda, mientras que el 45 por ciento apoyar a la sustitución de aeronaves menos eficientes en cuanto a consumo de combustible, mejorando significativamente la huella medioambiental de la región. Para 2041, se espera que la clase media alcance los 500 millones de personas, lo que representa el 67 por ciento de la población de América Latina y el Caribe.

De acuerdo con la última Previsión Global del Mercado (GMF, por sus siglas en inglés) de Airbus, la región de América Latina y el Caribe necesitará 2.550 aviones de pasajeros y de carga nuevos, de los cuales 2.330 serán de pasillo único y 220 de fuselaje ancho. Para hacer volar esta creciente flota, se prevé que 38.000 nuevos pilotos y 38.000 técnicos necesitarán ser capacitados durante los próximos 20 años en América Latina, lo que representará ingresos por servicios de 13.000 millones de dólares en 2041.

Investigaciones

En el año 2012, se realizó una reunión de intercambio técnico sobre la SPO en el Centro de Investigación Ames de la NASA | Ames Research Center. Comenzó una investigación sistemática sobre la viabilidad de las operaciones SPO y se identificaron cinco áreas de investigación globales:

  • automatización,
  • operaciones,
  • comunicaciones/interacciones sociales,
  • incapacitación de pilotos y
  • certificación.

Investigaciones recientes sobre el tema se han centrado en problemas que surgen en las tres primeras áreas, con énfasis en el uso de pilotos remotos, automatización o alguna combinación de los dos para mantener una carga de trabajo manejable y para proteger contra errores.

Conceptos de Operación para SPO

Uno de los resultados de la mencionada reunión fue la identificación de conceptos alternativos de operación para SPO. Los conceptos van desde operadores de soporte en tierra que brindan apoyo para operaciones críticas en vuelo hasta tecnologías basadas en la cabina que realizarían tareas específicas para reducir la carga de trabajo general. Surgieron naturalmente preguntas sobre qué tareas asignar a los operadores humanos versus la automatización. El análisis de tareas y el análisis trabajo cognitivo de esas tareas se utilizan a menudo en factores humanos para identificar roles y responsabilidades de diferentes operadores, y estos tipos de análisis se recomendaron para SPO.

Además de estos análisis, varios estudios utilizaron entrevistas con pilotos para examinar cómo las relaciones interpersonales afectan las operaciones de la cabina de vuelo en SPO. Los copilotos hacen más que compartir la carga de trabajo; están integralmente involucrados en los procedimientos actuales relacionados con la conciencia situacional y la toma de decisiones y (menos formalmente) ayudan a aliviar el aburrimiento y manejar el estrés.

Conceptos operativos basados en tierra

Un concepto que se propuso para SPO es que el primer oficial se ubique de forma remota y pueda apoyar al capitán a bordo cuando lo solicite. El pilotaje remoto no es un concepto nuevo y ha tenido éxito para los sistemas aéreos no tripulados. También se ha estudiado la comunicación y la coordinación entre diferentes tripulaciones de UAS. Sin embargo, los equipos de UAS tienen objetivos muy diferentes y los pilotos de UAS no tienen que preocuparse por los pasajeros a bordo. Por lo tanto, aunque la investigación relacionada con el pilotaje remoto y la formación de equipos de UAS se puede utilizar para informar los conceptos de SPO, existen numerosos problemas relacionados con la comunicación y la coordinación entre los dos pilotos en el contexto de SPO que deben examinarse.

Se realizó la siguiente prueba. Los pilotos volaron simuladores de escritorio de baja fidelidad de una cabina de avión de dos tripulantes en escenarios que requerían que se desviaran de su plan de vuelo original. Las pantallas y los controles se colocaron de manera que una tripulación pudiera operarlos como una sola cabina de vuelo o como dos cabinas de vuelo separadas indistintamente. La tripulación voló escenarios con los pilotos ubicados juntos y por separado. Aunque los pilotos preferían las interacciones cara a cara, la separación no tuvo impacto en la carga de trabajo subjetiva ni en las decisiones finales con respecto al vuelo. Sin embargo, cuando los dos pilotos estaban separados, la falta de acceso a señales y acciones no verbales impactó negativamente en las comunicaciones entre los pilotos y su conocimiento de lo que estaba haciendo el otro piloto. Por ejemplo, los pilotos mostraron confusión con respecto a sus funciones (p. ej., ¿quién era el piloto que volaba?). Estos hallazgos sugieren que las comunicaciones no verbales son un aspecto importante de la coordinación de la tripulación y deben mantenerse o reemplazarse para promover una buena conciencia situacional y gestión de recursos de la tripulación (CRM) cuando los pilotos están separados.
Se examinó los problemas operativos asociados con el concepto de operador en tierra comparando el desempeño de los pilotos que asumen ese rol en similitud con el rol actual de primer oficial. Como operador en tierra, el piloto realizaba funciones limitadas (redirecciones para evitar turbulencias o condiciones meteorológicas) en operaciones normales y funciones de primer oficial cuando lo solicitaba el capitán. Este último voló escenarios establecidos y encontró problemas que requirieron que la aeronave se desviara de su rtuta. El segundo piloto estaba en la cabina con el capitán como primer oficial (condición actual) o en tierra sirviendo como operador de tierra (condición de un solo piloto). Si lo solicita el capitán en la condición de un solo piloto, el operador en tierra brindó asistencia que generalmente realiza un primer oficial utilizando controles de cabina de vuelo simulados en una estación remota. Para abordar los problemas de CRM identificados con equipos remotos, se probaron dos condiciones en operaciones de un solo piloto. Una sin herramientas de colaboración y otra con una serie de herramientas de colaboración diseñadas para mejorar el CRM. Estas herramientas incluían indicadores de CRM (paneles que indicaban quién era responsable de diversas tareas, como comunicaciones con el control de tránsito aéreo), video de la cabina/estación terrestre, pantallas de cabina de vuelo compartidas y gráficos.

Se descubrió que las tripulaciones podían realizar la tarea de desvío de ruta de manera segura en las condiciones actuales (dos) y de un solo piloto. Sin embargo, la condición actual fue calificada más alta que las condiciones de un solo piloto en términos de seguridad, capacidad para coordinar y tomar decisiones y conciencia situacional. Las calificaciones más bajas para las condiciones de un solo piloto podrían deberse a la novedad del concepto y la falta de familiaridad con las nuevas operaciones terrestres.

Para condiciones de un solo piloto, los pilotos calificaron la seguridad, la facilidad de coordinación y comunicación, y su toma de decisiones en mejores condiciones con las herramientas de colaboración. Sin embargo, lo más importante que se encontró es que las tripulaciones pudieron realizar la tarea de desviación de ruta de manera segura en las condiciones actuales y de un solo piloto. Por lo tanto, los resultados del estudio argumentan que los operadores de tierra podrían brindar apoyo de primer oficial en SPO, pero los operadores de tierra no deberían realizar otras tareas mientras brindan asistencia dedicada a un vuelo, por ejemplo realizar tareas de despachante.

Si actuar como primer oficial impide que un operador realice otras tareas, el apoyo en tierra debe dividirse en dos modos, uno en el que un operador en tierra apoya varias aeronaves y otro en el que un operador en tierra actúa de manera más dedicada a una aeronave que necesita un apoyo más amplio. Se examinó las transiciones entre estos modos. Compararon una función híbrida (despacho + asistencia dedicada) del operador de tierra con una función de especialista (solo asistencia dedicada). En el primer caso, el operador en tierra tendría interacciones previas con la aeronave antes de que se solicite asistencia dedicada, lo que podría afectar la conciencia situacional. Los comentarios de los pilotos sugirieron que este era el caso porque la información para la mayoría de los eventos no nominales se proporcionó en las pantallas de la estación terrestre (pantalla de situación de la cabina, herramientas de CRM, transmisión de video, etc.) y a través de interacciones directas con el piloto a bordo. Con base en estos hallazgos, sugirieron que la decisión de cómo se debe brindar asistencia dedicada podría dejarse en manos de las compañías aéreas en función de sus análisis de la relación costo-beneficio.

Harbor Pilot

Otro concepto operativo especializado basado en tierra que se ha examinado se llama Harbor Pilot. Cómo el «practico» en un puerto marítmo, (un marino experimentado y especializado, tanto en el manejo de los buques como en las circunstancias locales). Un Harbor Pilot es un piloto en tierra que se especializa en un aeropuerto específico y ayuda a las aeronaves con una operacion de solo piloto durante las fases de aproximación, rodaje, ascenso, etc. Un piloto con un conocimiento más detallado del flujo de tránsito, la meteorología y otros procedimientos dentro del espacio aéreo del área terminal específica, podría anticipar más fácilmente las necesidades de la tripulación y el control del tránsito aéreo. Se demostró que el concepto es factible porque la carga de trabajo se calificó como baja y los pilotos indicaron que podrían ayudar entre 4 y 6 aviones sucesivamente en condiciones nominales.

Viabilidad del concepto piloto único y futuras necesidades de investigación

Se han desarrollado una variedad de conceptos operativos para SPO. Aunque no se ha demostrado que ningún concepto único sea superior, los estudios revisados no muestran ningún «obstáculo» real para avanzar hacia SPO. En los estudios de simulación, los pilotos pudieron resolver con éxito escenarios con herramientas de apoyo en tierra o de automatización de la cabina. Aunque los resultados de estos estudios son prometedores, representan solo los primeros pasos en la investigación necesaria para evaluar la viabilidad del concepto SPO. Además, todos los conceptos y demostraciones recientes de SPO hasta el momento se basan en el desarrollo de herramientas autónomas avanzadas que realizan muchas de las funciones que actualmente realizan los pilotos. Sin embargo, el desarrollo de estas herramientas apenas ha comenzado. Por lo tanto, existe la necesidad de un desarrollo continuo de nueva tecnología para respaldar SPO.

Conceptos operativos basados ​​en cabina

Los conceptos operativos basados ​​en tierra hacen un uso extensivo de la automatización que, como mínimo, monitorea la aeronave y realiza las funciones de verificación de errores del segundo piloto. En la cabina, la automatización debe desarrollarse para que un solo piloto pueda volar la aeronave sin la ayuda de un segundo operador humano. Se sabe mucho sobre los beneficios y peligros de la interacción humana con la automatización. La automatización puede reducir la carga de trabajo, pero puede obligar al operador a controlar la automatización, lo que genera problemas asociados con la vigilancia y una menor conciencia situacional, entre otros. Los conceptos operativos basados ​​en la cabina deben superar estos escollos.

El primer concepto que consideraría sería la extensión del minimum-crew operations -también conocido como eMCOs. Autorizar períodos de single-pilot en crucero permitiría reducir la tripulación mínima en vuelos de largo radio.

El eMCOs permitiría el descanso de un piloto mientras el otro se queda solo en el cockpit y a cargo del vuelo. El piloto operativo será supervisado por asistencia terrestre o bien mediante tecnología avanzada en la cabina de vuelo. Este tipo de operaciones podría ser implementado en 2025.

El SiPOs es la opción más radical: Single-Pilot Operations desde el principio al final del vuelo. Esta versión reducida de tripulación técnica podría entrar en vigor en 2030, según algunos analistas.

La agencia europea de aviación | EASA apunta que la regulación de la operación de vuelo y tripulantes técnicos ya permite operaciones single-pilot.

Actualmente en algunos momentos del vuelo se permite el descanso controlado de un tripulante, que no abandona su puesto en el cockpit.

Puntos clave

Existe interés en SPO para vuelos comerciales debido a los posibles ahorros de costos y la esperada escasez de tripulaciones aéreas calificadas. Múltiples conceptos de operación de SPO demostraron ser prometedores, pero se necesita más investigación para examinar barreras y desafíos adicionales para SPO.
Se debe desarrollar nueva tecnología para respaldar los conceptos de SPO, y los investigadores de factores humanos deben continuar participando en el diseño iterativo y la evaluación de la tecnología y los conceptos.

  • Carga de trabajo del piloto: la carga de trabajo del piloto único durante la fase de crucero del vuelo sea aceptable en operaciones normales, anormales y no normales.
  • Error del piloto: el diseño de la cabina sea adecuadamente tolerante a los errores, teniendo en cuenta que cuando se opera como un solo piloto, no hay margen para las acciones de verificación cruzada por parte de otro piloto.
  • Incapacitación del piloto: Detectar si el piloto único durante la fase de crucero ya no está en condiciones de volar. Asegurar que el nivel de seguridad siga siendo aceptable en caso de Incapacitación del piloto.
  • Fatiga: El nivel de fatiga siga siendo al menos tan aceptable como para las operaciones convencionales con dos pilotos.
  • Inercia del sueño: Verificar la resiliencia de la aeronave y del entorno operativo durante el tiempo necesario para que el piloto en reposo se recupere lo suficiente de los efectos de la inercia del sueño para que pueda tomar el mando de la aeronave y continuar con un aterrizaje seguro en caso de incapacitación de el piloto que vuela o ser capaz de ayudar al piloto que vuela con un escenario de falla complejo.
  • Descansos por necesidades fisiológicas: Permitir que el monopiloto abandone temporalmente su estación para atender sus necesidades fisiológicas durante un segmento eMCO del vuelo mientras se garantiza un nivel aceptable de seguridad y protección.

Por lo tanto, una agenda de investigación para avanzar con SPO debe incluir investigación continua sobre conceptos basados ​​en tierra y en cabina para SPO y las tecnologías requeridas para implementar esos conceptos (por ejemplo, herramientas CRM), así como nuevas investigaciones sobre incapacitación del piloto y certificación SPO. Aunque las estimaciones de incapacitación de pilotos son bajas (p. ej., tasa anual de 40 casos, 1 de cada 34000 vuelos, Australian Transport Safety Bureau, 2016), deben encontrarse soluciones para el pilotaje a distancia o automatizado de la aeronave en caso de incapacitación del piloto. Se han propuesto varias soluciones para detectar la incapacitación del piloto, incluidos métodos para determinar si el piloto está alerta (es decir, tomando decisiones apropiadas), y es capaz de mantener el mando de la aeronave. Si se considera que el piloto no es capaz, el sistema debe asumir el mando y el control de la aeronave y tomar las decisiones estratégicas y tácticas necesarias para volar con seguridad la aeronave hasta un destino aceptable. Por lo tanto, existe la necesidad de investigar la eficacia de estos sistemas, así como el desarrollo de procedimientos para el manejo de casos de incapacitación de pilotos. Los desafíos de certificación operativa para SPO son muchos. Los investigadores de factores humanos pueden desempeñar un papel fundamental al contribuir a la base de pruebas.

Fly safe and enjoy!
Hasta la próxima
Paz y bien – Namasté
Roberto Gómez
rjg@flap152.com

 

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Referencias

    • Vu, K.-PL, Lachter, J., Battiste, V. y Strybel, TZ (2018). Operaciones de un solo piloto en la aviación comercial nacional. Factores humanos , 60 (6), 755–762.
    • Oficina de Seguridad del Transporte de Australia. (2016). Ocurrencias de incapacitación de pilotos 2010–2014 . Mancomunidad de Australia.
    • Battiste V., Lachter J., Brandt S., Alvarez A., Strybel TZ, Vu K.-PL (2018). Trabajo en equipo humano-automatización: lecciones aprendidas y direcciones futuras. Aceptado para las Actas de la Reunión Internacional de Interacción Humano-Computadora (HCII) de 2018. Las Vegas, NV.
    • Bilimoria KD, Johnson WW, Schutte PC (julio de 2014). Marco conceptual para operaciones con un solo piloto. En Actas de la Conferencia Internacional sobre Interacción Humano-Ordenador en Aeroespacial (p. 4). Nueva York, NY: ACM.
    • Chico GA (2014). Requisitos para las operaciones de un solo piloto en la aviación comercial: un primer análisis de función cognitiva de alto nivel . En CSDM (Carteles) (págs. 227–234).

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