Sicurezza del Trasporto Aereo

Sicurezza del Trasporto Aereo

P. Carlo Cacciabue Sicurezza del Trasporto Aereo

P. Carlo Cacciabue Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Campus Bovisa Sud Politecnico Milano Milano ISBN 978-88-470-1453-4 DOI 10.1007/978-88-470-1454-1 ISBN 978-88-470-1454-1 (ebook) Springer-Verlag Italia 2010 Quest opera è protetta dalla legge sul diritto d autore e la sua riproduzione è ammessa solo ed esclusivamente nei limiti stabiliti dalla stessa. Le fotocopie per uso personale possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall art. 68. Le riproduzioni per uso non personale e/o oltre il limite del 15% potranno avvenire solo a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da AIDRO, Corso di Porta Romana n. 108, Milano 20122, e-mail segreteria@aidro.org e sito web www.aidro.org. Tutti i diritti, in particolare quelli relativi alla traduzione, alla ristampa, all utilizzo di illustrazioni e tabelle, alla citazione orale, alla trasmissione radiofonica o televisiva, alla registrazione su microfilm o in database, o alla riproduzione in qualsiasi altra forma (stampata o elettronica) rimangono riservati anche nel caso di utilizzo parziale. La violazione delle norme comporta le sanzioni previste dalla legge. L utilizzo in questa publicazione di denominazioni generiche, nomi commerciali, marchi registrati, ecc. anche se non specificatamente identificati, non implica che tali denominazioni o marchi non siano protetti dalle relative leggi e regolamenti. Layout copertina: Francesca Tonon Impaginazione: PTP-Berlin, Protago TEX-Production GmbH, Germany (www.ptp-berlin.eu) Stampa: Signum Srl, Bollate (MI) Stampato in Italia Springer-Verlag Italia S.r.l.,Via Decembrio 28, I-20137 Milano Springer-Verlag fa parte di Springer Science+Business Media (www.springer.com)

Indice 1 Analisi sistemica di sicurezza: concetti e metodi... 1 1.1 Introduzione... 1 1.1.1 I concetti di sistema e sicurezza.... 1 1.1.2 Ilconcetto dirischio... 10 1.2 Cennidimetodistatistici... 15 1.2.1 La teoria della probabilità... 16 1.2.2 Grandezze tipiche in analisi statistica... 18 1.2.3 Alberi di probabilità e distribuzioni discrete e continue... 22 1.2.4 Cennidialgebrabooleana... 28 1.3 Rassegnadimetodiperlaquantificazionedelrischio... 30 1.3.1 Fasiemetodologieprincipaliquantificareilrischio... 30 1.3.2 Analisipreliminaredeipericoli... 32 1.3.3 Analisidelrischiodelsistema... 33 1.3.4 Implementazione delle misure di sicurezza... 35 1.4 AlberidiEventoeAlberidiGuasto... 36 1.4.1 AlberidiEvento... 36 1.4.2 AlberidiGuasto... 38 1.5 Sicurezza Funzionale..... 43 1.5.1 Definizione e concetto di integrità dei sistemi di sicurezza SIL.... 44 1.5.2 SIL e affidabilità... 45 1.5.3 CalcolodelvaloredelSIL... 46 1.6 Metodologia globale per la valutazione prospettica del rischio.... 57 2 Fattori umani nell analisi di sicurezza... 63 2.1 Introduzione... 63 2.2 IFattoriUmaninellatecnologiamoderna... 64 2.3 Definizioni ed elementi caratteristici di Sistemi Uomo-Macchina.. 66 2.3.1 IlSistemaUomo-Macchina... 67 2.3.2 Elementi socio-tecnici di un Sistema Uomo-Macchina.... 69 2.4 Modelliesimulazionidicomportamentoumano... 72

VI Indice 2.4.1 IlmodelloRMC-PIPE... 73 2.4.2 IlmodelloSRK... 75 2.4.3 Modello di Macchina cognitiva fallibile.... 78 2.4.4 Ilmodello ContextualControlModel... 79 2.4.5 IlmodelloSHELL... 81 2.5 Implementazionideimodelliinsimulazioninumeriche... 84 2.6 Teorieemodellidierroreumano... 85 2.6.1 Tipologiedierrore... 86 2.6.2 Modalitàdierroreumano... 89 2.6.3 Tassonomieemodellidierrore... 89 2.7 Rassegna di metodi e metodologie classici di affidabilitàumana... 91 2.7.1 LametodologiaSHARP... 94 2.7.2 IlmetodoOAT... 96 2.7.3 IlmetodoAPJ... 97 2.7.4 IlmetodoPC... 98 2.7.5 IlmetodoTESEO... 99 2.7.6 IlmetodoSLIM...100 2.7.7 metodohcr...101 2.7.8 IlmetodoTHERP...103 2.8 Limiti e critiche dei metodi classici di affidabilitàumana...105 2.8.1 Aspetti cognitiviesocio-tecnici...105 2.8.2 Aspetti dinamici...106 2.8.3 Limiti di applicazione dei metodi di prima generazione... 107 2.9 Metodi di affidabilitàumanadiseconda generazione...108 2.9.1 IlmetodoATHEANA...108 2.9.2 IlmetodoCREAM...109 2.9.3 IlmetodoDYLAM-HERA...110 2.10 TechniqueforHumanError RatePrediction THERP...111 2.10.1 SchemageneraletecnicaTHERP...111 2.10.2 THERPindettaglio...113 3 Metodi per analisi retrospettive...119 3.1 Introduzione all analisi retrospettiva di occorrenze e incidenti.... 119 3.2 Linee guida all applicazione di metodi per analisi retrospettive... 121 3.2.1 Metodologia di analisi retrospettiva: i concetti di occorrenza, evento edinamicasequenziale...121 3.2.2 Procedura di implementazione di studio di incidente.... 127 3.3 Modelli, tassonomie e metodi per l analisi di occorrenze......129 3.4 Definizione logica analitica dell Occorrenza.....144 3.4.1 Individuazionedeglieventi...145 3.4.2 Event TimeLine...146 3.4.3 Eventipositiviedeventinegativi...147 3.5 Metodiper laclassificazioneericerca dellecauseprimarie...147 3.5.1 IlmodelloorganizzativodiReason...147

Indice VII 3.5.2 Classificazione di informazioni secondo il metodo ADREP 2000...149 3.5.3 Metodospecifico aifattoriumani:cream...152 3.5.4 Metodo ISAAC Integrated Systemic Approach for Accident Causation...157 4 Il Safety Management System e metodologia integrata per l analisi di sicurezza...163 4.1 SafetyManagementSystem...163 4.1.1 ComponentiprincipalidiunSMS...164 4.1.2 Approcci operativiprincipalidiunsms...167 4.2 Analisi di sicurezza retrospettiva in ottica SMS.....169 4.2.1 LaraccoltadatieclassificazionediOccorrenze...171 4.2.2 Metodiper l analisideidati...172 4.2.3 ValutazionedelrischiodiEventoed Occorrenza...177 4.2.4 Approccio praticoper valutareilrischiodievento...183 4.3 Metodologia per analisi di sicurezza integrate di sistemi......186 4.3.1 LametodologiaHERMES...188 Appendice 1 Applicazione del metodo THERP ad un caso reale: la procedura di avvicinamento all aeroporto MI-Malpensa...191 A1.1 Ilcasostudio...191 A1.1.1 Laprocedura ideale...192 A1.1.2 CondizionidiATIedassenza diraffica...192 A1.2 Individuazionedellecondizionidisuccesso dellaprocedura...198 A1.3 CostruzionedegliHRA-ET...202 A1.4 DeterminazionedelleHEP...209 A1.4.1 Estensione degli ipersostentatori alle posizioni 1, 5 e 10.. 209 A1.4.2 Calibrazione dell altimetro sulla QNH......211 A1.4.3 Attivazionedellaprocedura dilivellamentodelvolo...213 A1.4.4 Lettura dell approach check list....214 A1.5 Probabilità di successo e fallimento della procedura.....216 A1.6 Valutazione possibilitàdirecupero deglierrori...216 Appendice 2 Studio retrospettivo e classificazione di incidente: l incidente di Zurigo volo AZ 404, 14 Novembre, 1990...221 A2.1 Ilcasostudio...221 A2.2 Resoconto dell accaduto.....223 A2.3 Le conclusioni dell inchiesta......224 A2.3.1 Leevidenze...225 A2.3.2 Lecause...226 A2.4 Ricostruzionedelleultimefasidelvolo...226 A2.4.1 Laprocedura diavvicinamento...227 A2.5 Definizione logica analitica dell incidente...231 A2.5.1 Individuazione degli Eventi e Event Time Line (ETL)... 231

VIII Indice A2.6 Analisi dati e definizione cause a mezzo della tecnica ADREP... 232 A2.6.1 Occurence Severity...233 A2.6.2 Occurrence Category...233 A2.6.3 ClassificazionedegliEventi...233 A2.7 Analisi dati e definizione cause a mezzo della tecnica CREAM... 238 A2.7.1 Individuazionedellesequenze critiche...238 A2.7.2 Diagrammidiflusso...244 A2.7.3 Commentodeirisultati...248 A2.8 Analisi dati e definizione cause a mezzo della tecnica ISAAC.... 249 Abbreviazioni...255 Glossario...259 Bibliografia...265 Indice Analitico...271 Indice Analitico Autori...275

Prefazione Questo testo contiene l insieme delle lezioni relative al corso accademico per ingegneri aerospaziali orientato allo sviluppo di una competenza teorica e applicativa nella Sicurezza del Trasporto Aereo. Particolare attenzione è dedicata all analisi dei rischi associati alle operazioni, attività e gestione di situazioni normali e di emergenza. I sistemi considerati coprono tutto il dominio del trasporto aereo, comprendente il volo e trasporto passeggeri, la gestione degli aeroporti e delle operazioni di terra, il controllo del traffico aereo e la manutenzione. Il volume è stato sviluppato per rispondere alla necessità di raggruppare in un unico testo quattro aspetti importanti e sinergici per la formazione di un ingegnere di sicurezza. Tali aspetti sono: 1) le nozioni di statistica, necessarie per la valutazione quantitativa del rischio; 2) gli approcci di analisi di sicurezza sistemica, indispensabili per lo studio e progettazione di impianti basati su valutazioni probabilistiche di sicurezza; 3) la considerazione dei fattori umani, sia sotto il profilo modellistico che probabilistico e sistemico, fondamentali per l inclusione del contributo dell errore umano alla valutazione quantitativa del rischio globale del sistema uomo-macchina; ed infine 4) la metodologia integrativa di tutte tali teorie e tecniche in una visone più ampia di Sistema di Gestione della Sicurezza ( Safety Management System ), che risponde alle attuali esigenze e richieste normative delle Autorità di sicurezza internazionali e nazionali. Per mantenere uno sviluppo logico di apprendimento progressivo degli aspetti teorici e per la loro inquadratura in un processo metodologico di analisi di sicurezza sistemica, sono stati previsti quattro capitoli principali e due appendici. Il primo capitolo affronta le problematiche relative agli elementi fondamentali di statistica e descrive le tecniche più comunemente utilizzate per effettuare analisi probabilistica prospettica di rischio. Il secondo capitolo è interamente dedicato ai modelli di comportamento umano, orientati all identificazione delle cause e modalità degli errori umani, nonché alla descrizione delle tecniche principali per la valutazione probabilistica del contributo dell errore umano all analisi del rischio. Il terzo capitolo affronta il problema dell analisi di rischio per la valutazione retrospettiva dei pericoli e delle conseguenze che si sono realmente verificate in un organizzazione. Infine, nel quarto capitolo, si inquadra l analisi di rischio in una prospettiva

X Prefazione di Sistema di Gestione della Sicurezza con l obbiettivo di mostrare il contributo dell analisi di sicurezza in un quadro metodologico più ampio ed integrato di tutti i sistemi del trasporto aereo. Infine, le due appendici sono dedicate a due esempi applicativi pratici, relativi a sistemi ed eventi reali, delle tecniche e metodologie descritte nei capitoli precedenti: il primo caso riguarda la valutazione del rischio associato ad una precisa operazione del volo in relazione ad un sistema aeroportuale e ad un velivolo reali; il secondo caso è basato sullo studio di dettaglio delle cause di un incidente reale, applicando diverse tecniche di analisi dei fattori umani. Più in dettaglio, il Capitolo 1, intitolato Analisi sistemica di sicurezza: concetti e metodi, rappresenta l elemento portante del teso, in quanto contiene la rassegna dei metodi statistici ed i concetti fondamentali della teoria della probabilità che rappresenta la tecnica di base per l analisi quantitativa di rischio. Sono poi passati in rassegna i metodi più comuni per la valutazione e quantificazione prospettica del rischio associato alla gestione di sistemi complessi, dai classici Alberi di Guasto ed Alberi di Evento alla più recente teoria di analisi funzionale dei sistemi. Il Capitolo 2, intitolato Fattori umani nell analisi di sicurezza, presenta le teorie, modelli di comportamento e metodi per l implementazione dei fattori umani in analisi di sicurezza. In particolare, viene discussa in dettaglio una delle tecniche classiche più comunemente utilizzate per l inclusione dei fattori umani in analisi di rischio, con esempi applicativi semplici. Nel Capitolo 3, intitolato Metodi per analisi retrospettive, sono discussi i componenti fondamentali per effettuare lo studio di occorrenze ed eventi realmente accaduti. L obbiettivo è quello di mostrare come metodi e teorie di analisi del rischio vengano applicati per la valutazione di situazioni reali, e pertanto come questi possano essere applicati per la raccolta di informazioni, l implementazione in banche dati, e soprattutto per l analisi e lo sviluppo di raccomandazioni relative ad occorrenze, inconvenienti gravi ed incidenti. Infine, nel Capitolo 4, intitolato Il Safety Management System e metodologia integrata per l analisi di sicurezza, viene affrontata la problematica della gestione della sicurezza sotto un profilo globale, che copre tutti gli aspetti di studio ed analisi dei pericoli associati al trasporto aereo ed alla loro gestione. Ciò chiude il ciclo di presentazione del processo metodologico di applicazione del concetto di rischio per analisi di sicurezza integrate retrospettive e prospettiche, iniziato fin dal capitolo uno, e che rappresenta il filo conduttore del discorso sulla sicurezza nel trasporto aereo di questo volume. L Appendice 1 contiene il caso studio di affidabilità umana relativo all esame della procedura di avvicinamento all aeroporto di Mi-Malpensa per un velivolo Boeing 747-200, attraverso la tecnica denominata THERP. L Appendice 2 prende in esame l incidente di collisione con il terreno del volo AZ404 avvenuta il 14 Novembre 1990 nei pressi di Zurigo, a cui vengono applicati tre metodi per la classificazione delle cause relative agli errori umani noti come ADREP, CREAM e ISAAC. Essendo questo libro dedicato agli studenti di Ingegneria Aerospaziale, è stato scritto con intento didattico ed in un ottica di lettura completa e progressiva. Pertanto, si consigliata di leggere i capitoli in sequenza, passando alle appendici qualora si voglia acquisire familiarità con l applicazione pratica dei metodi teorici. Per altro, un lettore più esperto e conoscitore dei metodi di analisi probabilistica

Prefazione XI potrebbe concentrarsi sui capitoli 3 e 4 di applicazione metodologica ed utilizzare le appendici come banco di prova e valutazione di applicazioni pratiche. Infine, è doveroso ricordare il contributo ricevuto nel corso degli anni da parte di molti colleghi, amici e collaboratori con i quali ho avuto il piacere di interagire. Il pericolo di dimenticarne qualcuno nei ringraziamenti consiglia sempre di non tentare un elenco di tutte le persone che hanno in diverso modo contribuito allo sviluppo del testo. Personalmente credo di ricordarle tutte, e chi, tra i lettori di questo libro si ritrovasse come contributore intellettuale o coadiutore di una parte specifica di esso, sappia che è stato ricordato nel momento della scrittura e gode della mia più profonda gratitudine. Tuttavia, mentre nei ringraziamenti che seguono sono menzionati coloro con i quali ho fattivamente collaborato alla stesura specifica, penso che sia giusto ricordare qui alcune persone che hanno lavorato con me in passato più omeno recente, con risultati eccellenti, tali da essere ripresi in larga misura nel presente testo, data la qualità e validità del loro contenuto. Mi riferisco in particolare all Ing. M. Pedrali, purtroppo non più con noi, e all Ing. S. Mancini, le cui due tesi di laurea magistrale sono alla base delle due applicazioni pratiche contenute nelle appendici, e all Ing. E. De Grandis, con cui abbiamo iniziato il percorso di modellistica del gruppo ed abbiamo formulato le ipotesi di lavoro metodologico di analisi retrospettiva della sicurezza in termini di rischio. Ringraziamenti Ringrazio profondamente Giuseppe Borgna, Stanislao Lancia e Fabio Toti per il supporto ricevuto e per le molte discussioni proficue avute in seno al Comitato Italiano Sicurezza Volo (IFSC), soprattutto in merito agli aspetti applicativi e pratici dei metodi di analisi del rischio. Inoltre, vengono ringraziati gli allievi del Corso Sicurezza del Volo, anno accademico 2008-09, ed in particolare Viviana Franzetti ed Elisa Parini, per aver effettuato la rilettura e correzione della prima versione del testo. P. Carlo Cacciabue