Article citation info:
Skorupski, J., Uchroński, P. A system
for supporting the selection of hold baggage screening organization option at
the airport. Scientific Journal of Silesian
University of Technology. Series Transport. 2015, 88, 107-114. ISSN: 0209-3324. DOI:
10.20858/sjsutst.2015.88.10.
Jacek SKORUPSKI[1], Piotr UCHROŃSKI1,[2]
A system for supporting the selection of hold
baggage screening organization option at the airport
Summary. Checked
baggage, placed in the hold of an aircraft, screening is one of the most
important elements of the airport security system, affecting the safety of entire
air transport. In various airports, technical equipment but also the
organization of checked baggage screening process vary widely. The paper
presents an analysis aimed at creating a model of the organization of the
screening process. Using this model can help airport managers in selection of
the variant of screening organization depending on the current situation in the
terminal. The essence of the method is to determine the relationship between
factors such as: technical equipment, staff training and the number of staff errors,
and also a variant of the organization of screening process and the
effectiveness of the screening. This relationship cannot be defined in a
precise and accurate manner, so it is necessary to use methods appropriate for
the case when we have the information imprecise, uncertain and subjective. The
obtained results allow to assess how effective is the checked baggage screening
process at each of the possible variants of the organization. This allows the
selection of a variant according to the technical equipment we have and also
what passengers stream must be serviced.
Keywords: checked baggage; airport; passengers
stream.
system wspomagania wyboru wariantu organizacji kontroli bagażu rejestrowanego w porcie lotniczym
Streszczenie. Kontrola bagażu rejestrowanego umieszczanego w luku bagażowym jest jednym z najważniejszych elementów systemu zabezpieczeń portu lotniczego, mającym wpływ na bezpieczeństwo transportu lotniczego. W różnych portach lotniczych wyposażenie techniczne, ale także organizacja procesu kontroli bagażu rejestrowanego różnią się znacznie. W pracy przedstawiono analizę zmierzającą do stworzenia modelu organizacji kontroli bezpieczeństwa bagażu rejestrowanego. Przy wykorzystaniu tego modelu można wspomagać wybór wariantu organizacji w zależności od aktualnej sytuacji w terminalu. Istotą metody wspomagania jest określenie zależności między czynnikami, takimi jak wyposażenie techniczne, wyszkolenie personelu i liczba popełnianych błędów oraz właśnie wariant organizacji kontroli, a skutecznością tej kontroli. Zależność ta nie może być określona w sposób ścisły i precyzyjny, konieczne jest zatem stosowanie metod właściwych dla przypadku, kiedy dysponujemy informacją nieprecyzyjną, niepewną i subiektywną. Uzyskane wyniki pozwalają na ocenę, jaka jest skuteczność kontroli bagażu rejestrowanego przy każdym z możliwych wariantów organizacji. Pozwala to na dobór wariantu w zależności od tego, jakim wyposażeniem technicznym dysponujemy, a także jaki strumień pasażerów należy obsłużyć.
Słowa kluczowe: kontrola bagażu; port lotniczy; strumień pasażerów.
1. WPROWADZENIE
Kontrola
bezpieczeństwa bagażu rejestrowanego, a więc takiego, który jest umieszczany w luku
bagażowym samolotu, jest realizowana zgodnie z przepisami [2] i przeprowadzana
w celu wykrycia (a następnie usunięcia) przedmiotów i substancji, które
nie mogą się znaleźć na pokładzie samolotu pasażerskiego. Należą do nich
materiały wybuchowe oraz substancje i urządzenia zapalające: amunicja,
spłonki, detonatory i bezpieczniki, miny, granaty i inne wojskowe materiały wybuchowe,
fajerwerki i inne materiały pirotechniczne, pociski dymne i naboje dymne,
dynamit, proch strzelniczy i plastyczne materiały wybuchowe.
Kontrola
bagażu rejestrowanego jest jednym z najważniejszych elementów decydujących o bezpieczeństwie
transportu lotniczego. Przedmioty zabronione do przewozu w bagażu rejestrowanym
mogą stanowić poważne zagrożenie dla realizowanej operacji lotniczej. Konsekwencje
dopuszczenia do przewozu bagażu z zabronioną zawartością (wskutek błędnej
oceny lub nieuwagi pracowników ochrony) mogą być katastrofalne w skutkach [8].
Klasycznym przykładem takiego zdarzenia lotniczego jest lot nr 103 samolotu
pasażerskiego linii Pan American World Airways, który się odbył 21 grudnia 1988
roku. W wyniku eksplozji bomby umieszczonej w bagażu rejestrowanym samolot
Boeing 747, lecący z Londynu do Nowego Jorku z 259 pasażerami na
pokładzie, spadł na niewielkie miasteczko Lockerbie w Szkocji. Wszyscy
pasażerowie zginęli, a spadające szczątki samolotu zabiły także 11 mieszkańców
miasta [14].
W tej pracy skuteczność systemu kontroli jest rozumiana jako
zdolność do wykrycia wszystkich przedmiotów zabronionych, które mogłyby zostać
użyte do dokonania aktu bezprawnej ingerencji. Jest ona traktowana jako miara
poziomu bezpieczeństwa ruchu lotniczego.
2. proces kontroli bagażu rejestrowanego
Kontrola
bezpieczeństwa bagażu rejestrowanego przyjmuje różne formy i jest realizowana
za pomocą różnych rozwiązań technologicznych. Jest to zależne od wyposażenia
technicznego, infrastruktury lub też wymagań związanych z zapewnieniem
odpowiedniej przepustowości na lotnisku. Sposób wykonania kontroli wpływa na
jej skuteczność.
Najprostszym
rozwiązaniem procesu kontroli bagażu rejestrowanego jest wykonywanie całości
kontroli przez operatora kontroli bezpieczeństwa (OKB), który analizuje obraz
wnętrza bagażu, generowany przez konwencjonalne urządzenie rentgenowskie.
Metoda ta jest mało efektywna, praktyczną przepustowość takiego systemu
oceniamy na około 200-300 bagaży na godzinę, a zatem może ona być stosowana
wyłącznie na małych, lokalnych lotniskach.
Na lotniskach o większym ruchu stosuje się rozwiązanie
polegające na wykonywaniu kontroli za pomocą przeglądarki rentgenowskiej
wyposażonej w system EDS (Explosive Detection System), wkomponowanej w system
taśmociągów BHS (Baggage Handling System) doprowadzających bagaż we właściwe
miejsce. Ogólna struktura tego rozwiązania polega na realizowaniu czterech
różnych poziomów kontroli bagażu o różnym stopniu automatyzacji (rys. 1).
Pierwszy poziom kontroli
polega na całkowicie automatycznej analizie obrazu prześwietlanych bagaży. W
przypadku akceptacji bagażu przez system otrzymuje on status „czysty”, co
pozwala na jego transport do części bagażowni, gdzie następuje jego sortowanie
do przydzielonej zrzutni. Według pomiarów realizowanych w MPL Katowice około
70% bagaży otrzymuje status „czysty” na tym poziomie kontroli. Jest rzeczą
oczywistą, że skuteczność stosowanego algorytmu rozpoznawania obrazu jest
bardzo ważna dla bezpieczeństwa [4], [6]. W tym opracowaniu zakładamy, że
algorytm ten jest całkowicie bezpieczny i nie będziemy go uwzględniali w naszej
metodzie oceny. Zakładamy bowiem, że stosowane jest rozwiązanie, przy którym
nawet najmniejsza wątpliwość jest rozstrzygana negatywnie, tzn. bagaż nie
otrzymuje statusu „czysty”.
Rys. 1. Ogólny schemat algorytmu kontroli bagażu
rejestrowanego
Źródło: opracowanie
własne
W przypadku braku automatycznej akceptacji bagażu do przewozu
jego obraz jest przekazywany do stacji operatorskiej do decyzji OKB. Jest to
drugi poziom kontroli. Pracownik ma limitowany czas na podjęcie decyzji,
najczęściej około 30 sekund. Czas ten jest określany indywidualnie i nie wynika
z regulacji prawnych. W przypadku akceptacji bagażu przez OKB bagaż otrzymuje
status „czysty”, co pozwala na jego transport do części bagażowni, gdzie następuje
jego sortowanie do przydzielonej zrzutni.
Trzeci poziom kontroli występuje w przypadku braku akceptacji
bagażu przez OKB. Polega on na ponownej kontroli bagażu, przy czym OKB
dysponuje dodatkowym czasem około 30 sekund. Możliwe jest także dłuższe
zatrzymanie bagażu przed punktem decyzyjnym, w przypadku gdy OKB ma trudność z
podjęciem decyzji.
Jeśli OKB na trzecim poziomie kontroli nie jest w stanie
przyznać mu statusu „czysty”, bagaż jest kierowany na czwarty poziom kontroli,
w którym przeprowadzana jest manualna kontrola bagażu. W tym celu wzywany jest
jego właściciel, gdyż zgodnie z przepisami [3], [7] musi on być obecny przy
kontroli manualnej. Na stacji operatorskiej czwartego poziomu przywoływany jest
również obraz prześwietlenia bagażu, wykonanego na poprzednich poziomach.
Bagaż, w którym w wyniku kontroli manualnej wykryto materiały
niebezpieczne, jest umieszczany w pojemniku pirotechnicznym i z reguły wywożony
poza teren terminalu w celu jego neutralizacji. Ogłasza się również alarm
ewakuacyjny w przestrzeni bagażowej i w granicach tzw. strefy
bezpiecznej.
Zasadniczym celem tej pracy jest uwzględnienie w analizie kilku
możliwych wariantów organizacji procesu kontroli, które do tej pory były
uwzględnione w literaturze wyłącznie pod kątem ich przepustowości, a nie
gwarantowanego przez nie bezpieczeństwa przewozu [1], [5]. Ponadto dzięki opracowanemu modelowi możliwe
było przeprowadzenie łącznej analizy czynnika ludzkiego i technicznego.
Skuteczność działania człowieka jest oceniana przy wykorzystaniu nowej metody
analizy błędów popełnianych przez OKB [10]. Przy ocenie czynnika technicznego
(skuteczności urządzeń) zastosowano system wnioskowania rozmytego,
wykorzystujący zarówno oceny eksperckie, jak i pomiary rzeczywistych parametrów
stosowanych urządzeń [11].
Artykuł ten jest kontynuacją pracy [13], w której w podobny
sposób oceniono skuteczność rentgenowskich urządzeń do prześwietlania bagażu.
3. model do oceny systemu kontroli bagażu rejestrowanego
Ocena skuteczności systemu kontroli bagażu rejestrowanego (model
Bagaż rejestrowany) jest zależna od
dwóch czynników: od skuteczności urządzeń rentgenowskich stosowanych do
prześwietlania zawartości bagaży (zmienna Ocena
urządzenia) oraz od skuteczności kontroli wykonywanej w punkcie kontroli
bezpieczeństwa (PKB), w szczególności z udziałem operatorów kontroli
bezpieczeństwa (zmienna Kontrola OKB).
Oba te czynniki są wielkościami niedającymi się opisać w sposób precyzyjny,
zależą od wielu subiektywnych i niepewnych zmiennych wejściowych. Są one wyjściami z innych modeli lokalnych reprezentowanych
przez systemy wnioskowania rozmytego.
Zmienna Ocena urządzenia jest zależna od takich
parametrów, jak: zdolność do wykrywania materiałów niebezpiecznych, liczba
generatorów obrazu, jakość systemu projekcji obrazów wirtualnych zagrożeń (TIP)
oraz wiek urządzenia. Elementy te tworzą dwustopniową, rozmytą strukturę
hierarchiczną, którą opisano szczegółowo w [13].
Z kolei
zmienna Kontrola OKB dotyczy
skuteczności kontroli bagażu rejestrowanego, wykonywanej w PKB z udziałem
człowieka. Jej istotą jest odpowiedź na pytanie, na ile OKB, wyposażony we
wsparcie techniczne oraz działający w określonym otoczeniu organizacyjnym,
jest w stanie wykryć wszystkie przedmioty zabronione do przewozu. Zdolność ta jest
zależna od kilku różnych wielkości. Do najważniejszych uwzględnionych w tym
modelu należą: Ocena pracownika, Błędy typu A oraz Wariant organizacji kontroli. Pierwsza z nich charakteryzuje
potencjał OKB wynikający z jego wyszkolenia, doświadczenia oraz ogólnego
nastawienia do wykonywanej pracy. Druga pokazuje rzeczywistą skuteczność OKB.
Wykorzystuje się przy tym pomiary liczby błędów popełnianych na stanowisku
pracy podczas bieżącej kontroli bagażu [10]. Trzecia zmienna uwzględnia stopień
wykorzystania OKB w procesie kontroli, a więc skalę możliwych do
popełnienia błędów ludzkich.
Szczegóły
modelu Bagaż rejestrowany opisano w
[12] i zostaną tu pominięte. Omówione zostaną natomiast pewne wyniki i wnioski
wynikające z zastosowania modelu.
4. dobór wariantu organizacji kontroli bagażu rejestrowanego w porcie lotniczym
Opisany w punkcie 2 proces kontroli uwzględnia wszystkie
dostępne poziomy kontroli. W rozwiązaniach praktycznych system BHS może również funkcjonować w wersji
uproszczonej. Biorąc pod uwagę ocenę skuteczności kontroli, przyjmiemy do
rozważań pięć wariantów organizacji kontroli.
Wariant pierwszy odpowiada sytuacji, gdy całość kontroli jest wykonywana automatycznie, bez kontroli manualnej czy analizy obrazu przeprowadzanej przez OKB (wyłącznie poziom 1.). Te bagaże, które system EDS oznaczy jako „czyste”, są kierowane do samolotu, te, których nie oznaczy, zostają wykluczone z przewozu. Jest to wariant teoretyczny, niemożliwy do zastosowania w praktyce, bo zbyt dużo bagaży (około 30%) miałoby odmowę przewozu. Jest to jednak bardzo dobry wariant odniesienia, bo jest najbezpieczniejszy, gdyż wszystkie bagaże, co do których jest choćby najmniejsza wątpliwość, nie są ładowane do samolotu. Dodatkowo w wariancie tym bezpieczeństwo nie zależy zupełnie od czynnika ludzkiego, który, jak wiadomo, jest najsłabszy. W tym przypadku skuteczność kontroli zależy wyłącznie od skuteczności urządzenia realizującego kontrolę automatyczną [11], [15].
Wariant drugi odpowiada organizacji składającej się z kontroli automatycznej i manualnej. Nawiązując do rysunku 1., można powiedzieć, że jest to wariant składający się z poziomu 1. i poziomu 4. Skuteczność tego rozwiązania jest zależna wyłącznie od jakości urządzenia oraz od jakości kontroli manualnej, czyli od Oceny pracownika. Nie ma w tym przypadku kontroli realizowanej przez OKB na urządzeniu rentgenowskim, więc w rozmytych regułach decyzyjnych zmienna Błędy typu A nie jest brana pod uwagę przy ocenie skuteczności kontroli bagażu.
Wariant trzeci polega na kontroli automatycznej, kontroli wykonywanej przez OKB z wykorzystaniem urządzeń RTG/EDS (poziom 2.) i kontroli manualnej. Do oceny tego wariantu będziemy używać także zmiennej Błędy typu A, zmniejsza się natomiast rola zmiennej Ocena pracownika, gdyż mniej bagaży jest kontrolowanych ręcznie, bo część jest dopuszczana do przewozu przez OKB w ramach poziomu 2.
Wariant czwarty odpowiada pełnemu cyklowi opisanemu w rozdziale 1. Składa się z kontroli automatycznej, dwóch poziomów kontroli z udziałem człowieka wykorzystującego urządzenia RTG/EDS (poziomy 2. i 3.) oraz kontroli manualnej. W tym rozwiązaniu prawie wszystkie bagaże są dopuszczane do przewozu automatycznie lub na podstawie decyzji OKB, który podejmuje ją, wykorzystując obrazy na prześwietlarkach. W ocenie skuteczności tego wariantu rola zmiennej Błędy typu A jest duża, natomiast zmiennej Ocena pracownika jest mniejsza, bo już tylko nieliczne bagaże są kontrolowane manualnie.
Wariant piąty polega na tym, że nie stosuje się kontroli automatycznej, a wyłącznie kontrolę wykonywaną przez OKB na prześwietlarkach. W ocenie tego wariantu organizacji mamy do czynienia z najwyższą wagą zmiennej Błędy typu A i niewielką wagą zmiennej Ocena pracownika.
Jednym z obszarów zastosowania opracowanej metody jest dobór wariantu organizacji systemu kontroli bagażu. Jest to w istocie zagadnienie wielokryterialne [9]. Oprócz oczywistego kryterium kosztowego decydenci zazwyczaj podejmują decyzję na podstawie analizy przewidywanej wielkości ruchu lotniczego oraz przepustowości rozpatrywanego wariantu organizacji systemu BHS. Nie są natomiast w stanie uwzględnić przy podejmowaniu decyzji jakże istotnego kryterium, jakim jest bezpieczeństwo ruchu lotniczego, wyrażone skutecznością wykrywania przedmiotów zabronionych.
W tabeli 1 przedstawiono, jak zmienia się skuteczność systemu kontroli bagażu rejestrowanego w zależności od przyjętego wariantu organizacji kontroli przy niezmienionych pozostałych zmiennych wejściowych. Wybrano przy tym rzeczywistą konfigurację zastosowaną w MPL Katowice-Pyrzowice, w której:
- ocena pracowników przyjmuje wartość 4,46 (w skali od 0 do 5),
- liczba błędów typu A wynosi 13,55%,
- wariant organizacji kontroli przyjmuje wartości od 1 do 5, zgodnie z numeracją zastosowaną powyżej.
Tab. 1
Ocena wpływu Wariantu organizacji kontroli na
skuteczność kontroli
|
Wariant organizacji kontroli |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Kontrola OKB |
bardzo wysoka |
bardzo wysoka |
wysoka |
średnia |
średnia |
Źródło: opracowanie własne
Wyniki przedstawione w tabeli 1, uzyskane z wykorzystaniem modelu omówionego w punkcie 3, pokazują wyraźnie wpływ wariantu organizacji kontroli na jej skuteczność. Wariant pierwszy (w pełni automatyczny) przy obecnych standardach urządzeń EDS nie może być stosowany mimo bardzo wysokiej oceny skuteczności wykrywania przedmiotów zabronionych. Mamy w nim bowiem do czynienia ze zbyt dużym odsetkiem bagaży, których nie dopuszcza się do przewozu. Wariant drugi może być stosowany, jednak charakteryzuje się niską przepustowością, gdyż wszystkie bagaże zakwestionowane przez system automatyczny poddawane są kontroli manualnej, która jest pracochłonna i czasochłonna. Może więc być stosowana tylko na małych lotniskach regionalnych o niewielkim ruchu. Wariant trzeci łączy w sobie zarówno kontrolę automatyczną, na prześwietlarkach, jak i manualną. Charakteryzuje się dobrą skutecznością (ocena wysoka) i jednocześnie wykorzystuje dostępne środki techniczne pozwalające na zdalną kontrolę bagażu, a tym samym zwiększa przepustowość systemu BHS. Wariant czwarty ma najwyższą przepustowość, jednak ze względu na bardzo dużą rolę czynnika ludzkiego w procesie oceny bagażu przy wykorzystaniu prześwietlarek rentgenowskich obniżeniu ulega ocena skuteczności wykrywania przedmiotów zabronionych (ocena średnia). Wariant piąty, w którym całość procesu oceny wykonywana jest przez OKB, również charakteryzuje się średnim poziomem skuteczności ochrony.
5. Podsumowanie i wnioski końcowe
Przeprowadzone badania eksperymentalne z wykorzystaniem opracowanych modeli pozwalają zauważyć bardzo istotny wpływ wariantu organizacji procesu kontroli na bezpieczeństwo. Do tej pory w literaturze warianty te są oceniane cząstkowo i głównie pod kątem przepustowości, a nie gwarantowanego przez nie bezpieczeństwa przewozu. Ogólnie warianty o dużej przepustowości mają niestety niższą skuteczność wykrywania przedmiotów zabronionych. Wykazano, że najkorzystniejszy spośród wariantów możliwych do praktycznego wykorzystania jest wariant trzeci, w którym uzyskuje się ocenę skuteczności wykrywania przedmiotów zabronionych na poziomie wysoka, a jednocześnie przepustowość jest stosunkowo duża dzięki stosowaniu zarówno kontroli automatycznej, jak i wspomaganej przez prześwietlarki kontroli przez OKB.
References
1.
Butler V., R.W. Poole. 2002. “Rethinking Checked
Baggage Screening”. Policy Study 297. Reason Public Policy Institute.
2.
European Commission. Commission Regulation (EU) No 185/2010 of 4 March
2010 laying down detailed measures for the implementation of the common basic
standards on aviation security. EU Official Journal, L55/1. Brussels. 2010.
3.
ICAO. Civil Aviation Security Manual - Protection
Against Unlawful Interference. International Civil Aviation Organization.
Doc. 8973. 2010.
4.
Kirschenbaum A., M. Mariani, C. van Gulijk, C.
Rapaport, S. Lubasz. 2012. “Trusting technology: Security decision making at
airports”. Journal of Air Transport Management 25: 57-60.
5.
Leone K., R. Liu. 2005. “The key design parameters of
checked baggage security screening systems in airports”. Journal of Air
Transport Management 11: 69-78.
6.
Maloof M.A., R.S. Michalski. 1997. “Learning symbolic
descriptions of shape for object recognition in X-ray images”. Expert Systems with
Applications 12(1): 11-20.
7.
Parlament Europejski. Rozporządzenie Parlamentu
Europejskiego i Rady (WE) nr 300/2008 z dnia 11 marca 2008 r. w sprawie wspólnych zasad w dziedzinie ochrony lotnictwa cywilnego i
uchylające rozporządzenie (WE) nr 2320/2002. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej. L97/72. Bruksela. 2008. [European Parliament.
Regulation of the European Parliament and
Council Regulation (EC) No 300/2008 of 11 March 2008 on common rules in the
field of civil aviation security and repealing Regulation (EC) No 2320/2002.
Official Journal of the European Union. L97 / 72. Brussels. 2008].
8.
Price J.C., J.S. Forrest. 2013. Practical Aviation
Security, Predicting and Preventing Future Threats. Amsterdam: Elsevier.
9.
Skorupski Jacek. 2014. “Multi-criteria group decision
making under uncertainty with application to air traffic safety”. Expert Systems
with Applications 41(16): 7406-7414.
10.
Skorupski Jacek, Piotr Uchroński. 2014. Telematic
Support of Baggage Security Control at the Airport, edited by Jerzy Mikulski, 215-224. In TST 2014. Communications in
Computer and Information Science 471: 215-224. Heidelberg:
Springer.
11. Skorupski Jacek, Piotr Uchroński. Rozmyty model oceny
urządzeń systemu kontroli bagażu w porcie lotniczym. [In Polish: Fuzzy
assessment model equipment control system of luggage at the airport]. In Współczesne problemy inżynierii ruchu lotniczego
- modele i metody, edited by
Jacek Skorupski, 113-130. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej.
12. Skorupski Jacek, Piotr Uchroński. 2014. System wnioskowania rozmytego do oceny
skuteczności kontroli bagażu rejestrowanego w porcie lotniczym. [In Polish: Fuzzy inference system to assess the
effectiveness of the inspection of checked baggage at the airport]. Warszawa:
Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej. Opracowanie wewnętrzne.
13.
Skorupski Jacek, Piotr Uchroński. 2015. A fuzzy system
for evaluation of baggage screening devices at an airport. In Safety and Reliability:
Methodology and Applications,
edited by T. Nowakowski (red), 797-804. Balkema: CRC Press/Taylor
& Francis..
14.
Smart K.P. 1997. “The Lockerbie Investigation: Understanding
of the Effects of the Detonation of ‘Improvised Explosive Devices’ on
Aircraft Pressure Cabins”. Process Safety and Environmental Protection
75(3): 138-144.
15.
Wetter O.E. 2013. “Imaging in airport security: Past,
present, future, and the link to forensic and clinical radiology”. Journal
of Forensic Radiology and Imaging 1(4):
152-160.
Received 09.09.2014; accepted in revised form 22.04.2015
Scientific Journal of Silesian University of
Technology. Series Transport is licensed under a Creative Commons Attribution
4.0 International License