Pilotos de companhias aéreas experientes desenvolveram estratégias contra a complacência da automação.

por Hemant Bhana | 9 de julho de 2010

Automação refere-se ao controle de um processo ou sistema por uma máquina ou dispositivo eletrônico. Cada sistema automatizado requer um nível diferente de monitoramento pelo usuário. Alguns exigem ampla entrada e monitoramento do operador, enquanto outros são quase completamente independentes. Por exemplo, entrar em um elevador e selecionar o andar desejado requer monitoramento mínimo. Depois que o operador seleciona um andar, o elevador inicia um processo complexo que entrega o carro no local desejado e abre as portas quando apropriado – tudo com o mínimo de envolvimento do operador.

Pesquisadores homem-máquina definiram oito níveis de automação, desde sistemas em que o operador deve fazer tudo com pouca ajuda da automação até aqueles em que a automação faz tudo, ignorando o operador.1 Na aviação, a automação projetada para pilotos se enquadra no meio desse espectro. Esse nível de automação “executa a sugestão automaticamente e, em seguida, necessariamente informa o humano”.1 A posição da aviação ao longo do espectro flutuou ao longo do tempo à medida que os sistemas aviônicos e aéreos avançaram. Compare um modelo antigo de Boeing 727 com o novo Boeing 787. O 727, introduzido no serviço aéreo em 1964, exigia amplo envolvimento do piloto e continha uma automação modesta. Esse nível de automação encarregou os pilotos de computar quase todas as soluções de desempenho e navegação.

Em comparação, o sistema avançado de gerenciamento de voo (FMS) do 787 pode computar soluções com muito mais precisão do que um humano e está mais alinhado com a máquina que executa as ações enquanto aconselha o operador.

À medida que a automação ganhou sofisticação e integração de sistemas, o papel do piloto mudou para se tornar um monitor ou supervisor da automação. Em vez de controlar ativamente muitos dos processos, os pilotos têm cada vez mais a tarefa de avaliar a solução computada e interromper o controle automatizado ou permitir que ele continue. A mudança de paradigma é significativa, pois requer que um conjunto de habilidades de piloto diferente seja adicionado às habilidades tradicionais de “manche e leme”.

Os pilotos agora precisam aprender novas técnicas de gerenciamento de enfrentamento e automação para interpretar com rapidez e precisão os altos volumes de dados gerados pela automação em tempo real e transformá-los em informações úteis. A tendência no nível de automação continuará em apenas uma direção. Com a proliferação de tecnologias centradas em automação, como RNP/AR (desempenho de navegação/autorização de navegação necessário),2 Qualquer ideia de “não automatizar” aeronaves não será prática se a indústria da aviação quiser atingir suas metas de aumento da capacidade do sistema de espaço aéreo, mitigação de ruído e redução de emissões de carbono.

Medir as atitudes dos pilotos em relação à automação e coletar informações sobre estratégias de enfrentamento da automação fizeram parte de um estudo do autor sobre como o tédio afeta a complacência da automação em pilotos de linhas aéreas modernas.3,4 A pesquisa usada no estudo do tédio continha várias perguntas abertas aos pilotos sobre como eles percebiam a automação e quais estratégias individuais de enfrentamento eles usavam em conexão com ela.

O grupo amostral de 273 pilotos de linha aérea representava cerca de 4,5% da população total de pilotos da principal companhia aérea da qual a amostra foi extraída. Cada piloto tinha experiência em uma aeronave altamente automatizada. A maior parte do grupo da amostra – 54,4% – tinha entre 41 e 50 anos, com o próximo grupo mais alto – 28,1% – entre 51 e 60 anos. Trinta e seis por cento voaram em aeronaves de fuselagem larga internacionalmente. Finalmente, 76,8% haviam voado em seu tipo de avião por mais de dois anos – o que, significativamente, deu tempo para os pilotos se sentirem confortáveis e estabelecerem atitudes individuais de automação e estratégias de enfrentamento.

Atitudes em relação à automação

Um dos temas dominantes que emergiu da questão sobre a automação em geral foi um amplo lamento sobre o efeito da automação na manutenção das habilidades de vôo manual.

Das 105 respostas a esta pergunta, 33% indicaram que a degradação das habilidades tradicionais de voo é um problema significativo em seus voos diários, incluindo como eles lidam com aeronaves e operações cada vez mais complexas. Um piloto escreveu: “À medida que voo menos manualmente, fico mais dependente da automação”. Outro piloto descreveu um efeito colateral da dependência da automação: “Quando a automação estraga, é difícil tentar recuperar o atraso porque a maioria dos pilotos relaxou demais e não está 100% informada de onde está”. Ainda outro escreveu: “Muitos dos meus co-pilotos voam com automação demais. Suas habilidades sofrem por não voar com as mãos tanto quanto deveriam.

Um piloto disse: “À medida que os níveis de experiência diminuem em geral em muitas empresas, a automação e a diminuição do treinamento de ‘voo manual’ continuarão a matar tripulações e passageiros”. Um piloto descreveu a mudança de função: “Isso nos forçou a nos tornarmos mais monitores de sistema do que pilotos. Devo me forçar a me envolver ativamente. Grande diminuição na satisfação no trabalho.”

Um piloto resumiu o efeito indesejado da automação: “Sou um aviador de verificação de linha com 36 anos em jatos de alto desempenho. A maioria dos pilotos com quem voo não faz backup da automação com dados brutos. A perícia básica foi abandonada no programa de treinamento. Isso se reflete na complacência na cabine de comando e uma confiança injustificada na automação.”

O nível de confiança que um piloto pode depositar em sistemas automatizados surgiu como um problema em cerca de 16% das 105 respostas sobre o assunto. Um fator principal que influencia o nível de confiança é a confiabilidade percebida do sistema em questão.5–7

Desconfiando da automação

Refletindo sobre essa questão, um piloto disse: “Eu uso automação, mas não confio nela”. Outros pilotos ecoaram esse sentimento em comentários como: “Tento nunca confiar totalmente na automação e faço todos os esforços para verificar se a automação está fazendo o que eu espero”. Um piloto relatou tratar a automação como se fosse “um piloto estudante”. A atitude de outro piloto em relação à automação era “muito raramente deixar a automação da aeronave voar a aproximação”.

O nível de confiança orienta o nível de uso da automação quando a complexidade de um sistema ou o tempo disponível impede a compreensão completa das nuances de um sistema automatizado. Ao desconfiar deliberadamente da automação, os pilotos direcionam sua atenção para o monitoramento ativo do sistema automatizado, em vez de assumir a operação correta e concentrar a atenção em outro lugar. Muitos comentários do piloto refletiram que a confiabilidade percebida do sistema automatizado afetou diretamente a confiança que eles tinham nesse sistema e seu nível de vigilância. Em situações propensas a erros de automação – em outras palavras, baixa confiabilidade – a confiança diminuiu, levando a uma maior vigilância e monitoramento. Por exemplo, as transições de modo de automação foram relatadas como uma fonte de erro frequente, resultando em estratégias específicas de enfrentamento.

Um piloto falou em “tratar a automação como um copiloto ruim e observar tudo o que o avião está fazendo enquanto está no modo ‘transitório'”. Outro disse: “Confie, mas verifique, preste atenção aos detalhes, espere o inesperado, desconfie quando as coisas estiverem indo muito bem”.

Vários pilotos relataram verbalizar conscientemente os modos automatizados como um meio de aumentar sua vigilância e consciência situacional de automação. Eles expressaram isso em comentários como: “A cada apertar botão, seja FMC [computador de gerenciamento de voo] ou voo automático, uma confirmação é feita verbalmente”; “Textos explicativos audíveis, aponte e diga”; “Verificação para o outro piloto, verbalizando o que observo”; e “Verbalize para o outro piloto para que ele também pareça”. Essa estratégia efetivamente move a operação de automação do domínio da tarefa automática, onde a operação ocorre subconscientemente, para a área de alto processamento cognitivo do pensamento consciente.

De todos os comentários dos pilotos, a vigilância reforçada provocada por suspeitas sobre confiabilidade foi o mais comum. Um piloto comentou: “Nunca confio na automação para captura de altitude. Eu suponho que vai falhar.” Outro piloto disse: “Acho muito importante ter verificação cruzada pessoal e padrões de hábito em que você programa o FMS ou MCP [painel de controle do modo] e depois verifica no FMA [anunciador do modo de voo]. Não acho que os SOPs [procedimentos operacionais padrão] façam o suficiente. Alguns pilotos são muito bons em verificação cruzada e alguns não o realizam.

O ceticismo sobre a automação levou a várias estratégias piloto de enfrentamento.

Degradação da automação e voo manual

Em vez de confiar que a automação sempre funcionará como anunciado, muitos dos pilotos neste estudo usaram deliberadamente modos de automação alternativos menos complexos ou técnicas diferentes para alcançar o mesmo resultado e permanecer ativamente engajados no voo. Um piloto disse: “Gosto de usar diferentes modos de automação para monitorar o progresso do voo. Por exemplo, no B-737, pode-se ativar o piloto automático sem o diretor de vôo ligado, usando ‘direção de roda de controle’ e inclinação. Usarei esses modos para ‘capturar’ os modos VNAV [navegação vertical] e LNAV [navegação lateral] programados enquanto monitoro os FMAs no indicador eletrônico de direção de atitude. Isso requer mais da minha atenção, é mais ‘prático’ e, portanto, mantém minha consciência situacional em um nível alto.”

Outras observações foram adicionadas ao tema do uso de automação rebaixado. Por exemplo, “Muito raramente deixo o VNAV descer o avião. Vou usar velocidade vertical ou mudança de nível”; “Eu voo com os diretores de voo para ficar mentalmente afiado e no jogo. Além disso, o voo automático e o autothrust também estão muito errados”; e “Prefiro VSPD [velocidade vertical] a VNAV para descidas, utilizando o arco verde [um símbolo de exibição que mostra onde a aeronave atingirá a altitude selecionada]”.

Os benefícios de tais estratégias-piloto incluem menos tédio e mais vigilância, ou seja, manter a atenção por períodos longos e ininterruptos.8 As teorias convencionais sobre por que a vigilância sofre com o tempo – a diminuição começa após aproximadamente cinco minutos – costumavam girar em torno da monotonia da atividade. Recentemente, cientistas cognitivos determinaram que a vigilância varia diretamente com a complexidade da tarefa.7 Quanto mais exigente cognitivamente for uma tarefa, maior a probabilidade de o usuário “descartar carga” e assumir a operação de automação correta em vez de alocar os recursos mentais necessários para monitorá-la.

Comparado ao voo manual de uma aeronave, ler, interpretar e agir com base em informações relacionadas à automação é um processo muito mais intensivo cognitivamente. Os cientistas cognitivos consideram a leitura e a interpretação de informações uma tarefa altamente cognitiva e o vôo manual uma tarefa automática. No domínio da tarefa automática, o controle manual ocorre em um nível subconsciente, pode ocorrer em paralelo com outras atividades e pode ocorrer muito rapidamente. Por exemplo, se os pilotos de linha aérea precisarem ajustar a atitude de inclinação durante uma aproximação com a mão, eles não precisarão passar por todo o processo de tomada de decisão – a correção ocorre de forma subconsciente e automática. Compare isso com o alto processamento cognitivo, que força um piloto a pensar em cada interação individual com a automação. Curiosamente, a tarefa que requer a maior quantidade de alta função cognitiva é monitorar itens como o status da aeronave.9

Para diminuir o nível de processamento mental necessário, muitos pilotos optam por voar manualmente em momentos em que poderiam contar com a automação. Um piloto resumiu esse conceito: “Quanto mais complicado o ‘apertar de botão’ se torna, mais cedo eu desconecto os sistemas automáticos, incluindo os autothrottles”. Outro escreveu: “Quando fico saturado de tarefas com automação de programação, desligo o piloto automático e piloto o avião!”

Os dados desta pesquisa apóiam os comentários anedóticos. De todo o grupo da amostra, 85,3% voam com as mãos o máximo possível, de acordo com os fatores climáticos e de fadiga. Apenas 17 entrevistados na amostra da pesquisa, ou 6,2%, ativaram a automação o mais rápido possível após a decolagem, enquanto 33 pilotos, ou 12,1%, mantiveram a automação ativada o maior tempo possível. Os pilotos que optaram por voar manualmente preferiram variar as altitudes de engajamento e desengajamento do piloto automático.

Adotando habilidades tradicionais

Apesar de sua frota altamente automatizada, os pilotos pesquisados muitas vezes sugeriram uma adoção deliberada das habilidades tradicionais da aviação. Muitos disseram que estão se concentrando novamente em suas habilidades manuais e aproveitando sua experiência em aviões menos automatizados para ajudá-los a lidar com a automação avançada. De acordo com as observações do piloto, uma estratégia eficaz tem sido aplicar as habilidades tradicionais como backup para a automação. Um piloto disse: “Eu chamo isso de pilotar o piloto automático. Eu não trabalho tanto ao observar as barras do diretor de vôo quanto ao observar as palavras e as mudanças de modo junto com o painel de controle de modo e as configurações de modo/alterações solicitadas.”

Um piloto relembrou uma lição do treinamento por instrumentos: “Em todos os pontos em que a aeronave muda de curso, velocidade ou altitude, como waypoints ou pontos TOD [topo de descida], eu faço uma verificação de ‘seis T’. Tempo – é preciso para o plano? Vire – em que direção e modo NAV [navegação]? Aceleradores – os aceleradores automáticos estão se comportando conforme o planejado? Twist – há algo que precisa ser programado, como a altitude de aproximação perdida na interceptação da trajetória de planeio no ILS [sistema de pouso por instrumentos]? Rastrear – para qual curso estou rastreando, o NAV está ativado corretamente? Conversa – há uma lista de verificação que a tripulação precisa executar, há uma chamada para o ATC [controle de tráfego aéreo], há uma frequência que precisa ser pré-carregada no rádio?

Muitos pilotos se referiram aos fundamentos do voo em seus comentários sobre estratégias individuais de enfrentamento. Um escreveu: “Verifique os instrumentos esquerdo, direito e central. Leia em voz alta FMAs, altitudes de subida e descida atribuídas. Ative o piloto automático para melhorar a capacidade de monitoramento. Desengatar e voar com a mão sempre que não conseguir resolver imediatamente por que ele não está fazendo o que eu quero que ele faça.”

Muitos pilotos parecem adeptos de misturar hábitos não automatizados com controle de voo automatizado. Um piloto descreveu o uso de métodos tradicionais de verificação dos tempos de chegada do waypoint e queima de combustível para comparar com as soluções automatizadas. O piloto também os usa como um lembrete para verificar outras soluções geradas pela automação: “Verifique e confirme a seleção do vidro [tela de navegação] e do interruptor com folga. Vincule os hábitos existentes aos novos requisitos de automação, como verificar a razoabilidade do ACARS [sistema de comunicação e endereçamento da aeronave], ‘howgozit’ [uma impressão automatizada que rastreia os tempos de chegada do waypoint e a queima de combustível], juntamente com o equilíbrio de combustível, RVSM [mínimos de separação vertical reduzidos], verificação do altímetro (todos os três) e folgas do waypoint FMC – tudo feito ao mesmo tempo.

Gerenciamento de recursos da tripulação

Um dos tópicos mais comuns nos comentários dos 273 pilotos pesquisados envolveu o gerenciamento eficaz de recursos da tripulação para lidar com os desafios da automação. Além de verbalizar as mudanças no modo de automação, muitos pilotos da amostra buscaram deliberadamente confirmação e esclarecimento do outro piloto sobre ações relacionadas à automação. Essa técnica é útil para manter os pilotos cientes das ações atuais e iminentes da máquina e fornece uma rede de segurança eficaz contra possíveis erros de entrada. Além disso, essa técnica promove a comunicação aberta na cabine de comando e aumenta a consciência situacional. Os pilotos disseram: “Se eu não tiver certeza de por que o avião está fazendo algo, certifico-me de verbalizar para o outro piloto”; “Verifique o FMS com o outro piloto toda vez que uma alteração for feita”; e “Confirme a programação adequada com o outro piloto”.

Abordando o lado negativo

Os comentários deste grupo de amostra indicaram fortes mecanismos de enfrentamento e bons hábitos de automação para lidar com o lado negativo da automação avançada. Muitos dos pilotos disseram que desenvolveram essas estratégias independentemente do treinamento específico da companhia aérea e do avião, refletindo a experiência adquirida e as lições aprendidas após anos de uso diário.

Anotações

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RNP/AR é a terminologia da Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO) para uma abordagem RNP projetada e aprovada de acordo com a Ordem 8260.52 da Administração Federal de Aviação dos EUA ou o manual RNP/AR da ICAO.
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