人为因素的多维事故原因分析模型_图文

1、第8卷 第2期2008年4月交通运输工程学报Journal of Traffic and T ransport ation EngineeringVo l 18 No 12Apr.2008收稿日期:2007-10-13基金项目:中国民用航空总局科技基金项目(M Y0517445作者简介:王永刚(1963-,男,天津人,中国民航大学教授,博士后,从事民航安全管理研究。文章编号:1671-1637(200802-0096-05人为因素的多维事故原因分析模型王永刚,王 燕(中国民航大学安全科学与工程学院,天津 300300摘 要:为了提高空中交通安全,将业务流程管理与人为因素分析分类系统相结合,提出

2、了多维事故原因分析模型,确定了模型的使用步骤,并使用此模型对实际案例进行了原因分析。分析结果表明:利用此模型能够引导调查分析人员利用/瑞士奶酪0模型全面查清各工作环节存在的漏洞;工作流程的细致程度和完整性与分析结果的详细程度和全面性成正比;原因分类的层次越深,分析结果越详细;该模型应用在工作流程相对固定的领域可优化工作流程,提高系统可靠性;将工作流程及各原因之间的关系存储在数据库中,可便于事件重现,为风险评价与安全预警提供有用数据。关键词:空中交通安全;事故;人为因素;原因分析;业务流程管理中图分类号:V32812 文献标识码:AMu ltid imensional analysis mode

3、l of accident cau ses resu lted from hu man factorsWang Yong -g ang ,W ang Yan(Scho ol of Safety Science and Eng ineering,Civil A viation U niv ersity of China,T ianjin 300300,ChinaAbstract:In o rder to im pro ve air traffic safety,a multidimensional analysis m odel of accident causes(M AMA Cw as pu

4、t fo rw ar d by integ rating business process management (BPM ,human factor s analysis and classification system (H FACS ,its using steps w ere proposed,and the accident causes of an actual case w ere analy zed by using the mo del.T he result indicates that the model can lead investigators to find a

5、ll holes o f processes by using Sw iss Cheese M odel;the detailed level and completeness of business pro cess are pro por tional to the detailed level and com pleteness of cause analy sis;the degree of cause analysis hierarchy is proportional to the detailed level of analysis result;w hen the model

6、is applied to the fields w here business process is relatively stable,business process can be optim ized,and the reliability of system can be increased;w hen the r elationships of the causes are sto red into a database,it is easy to realize event recurrence,and the data can be used in risk evaluatio

7、n,safety forecast and alert.3tabs,6figs,10refs.Key words:air traffic safety;accident;hum an factor ;cause analysis;BPM Author resume:Wang Yong -g ang (1963-,male,PhD,pro fessor,+86-22-24092260,w y 8353sohu.co m.0 引 言20世纪70年代,据国际民航组织统计,人为因素已经占到飞行事故原因的75%左右,因此,有必要对基于人为因素的事故原因分析方法进行研究。一项调查表明,到20世纪末共出现了

8、6种人为失误观点,分别是:认知的观点、工效的观点、行为的观点、航空医学的观点、社会心理的观点和组织的观点1-6。尽管上述各种人的失误观点均有自身的长处,但没有任何一个能用来说明导致事故的众多人为因素问题。1990年,里森(James Reason教授提出的/瑞士奶酪0模型综合了上述各种人为失误观点,整合成了一个统一的事故原因分析框架。然而,里森模型最初是针对学者们的描述,并未明确奶酪中/洞0的确切含义,从而为调查分析人员在应用该模型时带来了不便。为此,21世纪初,美国维格曼(Wiegmann D和夏佩尔(Shappell S提出人为因素分析与分类系统(human factors analy s

9、is and class-i fication system,简称H FACS来回答奶酪中/洞0的定义7。利用H FACS进行人为因素分析能够表明导致事故发生的系统原因及各原因所处的层次,但分析时主要靠时间追溯和联想法,因此,分析结果的细致程度和可靠性取决于分析人员的能力。业务流程是一个增值的过程,即通过输入资源,进行一系列相互关联和作用的活动,获得特定输出的过程。其特点是把各种业务活动细化分到一个合适的程度,协同产生增值的结果。业务流程管理(BPM是一种管理体系,其从业务流程的层面切入,关注流程是否增值,用流程描述与流程改进等方法和技术,形成一套/认识流程,建立流程,优化流程,E化流程,运作

10、流程0的管理体系,并在此基础上开始一个/再认识流程0的新的循环8-9。可见,BPM能够引导调查分析人员有条理地遍历各工作环节,确保调查分析的系统性和完整性。本文结合BPM思想,提出一种切实可行的多维事故原因分析模型。1传统的人为因素分析方法各种人为因素分析方法3-6都以与其相对应的人的失误模型为理论基础。由于综合性最强的人的失误模型是里森教授的/瑞士奶酪0模型,为此,本文利用基于/瑞士奶酪0模型提出的H FACS7对某一具体案例进行人为因素分析,分析模型见图1,为方便数据存储,将该模型用二维图形表示。从图1中可以看出,H FACS描述了4个层次的失效,每个层次都对应于里森模型的一个层面。其包括

11、不安全行为、不安全行为的前提条件、不安全的监督与组织影响。每个层次又可分为多种原因因素。现就某一来自5偏差事件管理系统6的案例进行分析,案例描述详细如下。2006年6月3日,B-2691飞机执行从无锡到北京的某航班。飞机12B07起飞,起飞10m in后,机组发现左油箱指示器读数为2750kg,右油箱指示器读数为3650kg,左右油箱相差900kg,因此,机组决定返航。12B50飞机安全返航,降落在无锡机场。随后,无锡机务人员与机组进行交接,然后,无锡机务人员报告总签派室值班人员飞机在空中出现燃油IM BAL警告;12B55无锡机务人员开始检查燃油指示系统;13B55得出检查结果:油尺指示正常

12、,因此,清除IM BAL代码,完成燃油指示系统测试后,放行飞机,并通知总签派室。现根据图1模型进行人为因素分析,调查人员通常从调查关键点所对应的层次入手。例如,本例中调查关键点发生在/为何起飞后会出现左右油箱不平衡的情况0。显然,会考虑2个因素:为何会出现左右油箱不平衡和为何机组在左右油箱不平衡的图1基于H FAC S的事故原因分析模型Fig.1An alys is model of accident cau ses based on H FACS情况下依然起飞。对于第1个因素,根据QA R数据,飞机在地面滑行时左右油箱的油量就已经相差635kg左右。据调查,前一天该机因故障返航,排故过程中A

13、PU与发动机试车均使用了左油箱燃油,从而导致左右油箱油量不平衡。那么为何排故结束后,机务人员未检查油料平衡指示系统呢?此时,排故结束后,机务人员未检查油料平衡指示系统显然属于不安全行为,因此,从不安全行为层次入手,还需进行图1的第2步和第3步分析。由于没有证据表明机务维修人员违背了任何规章制度,因此,认为属于差错。接着需要确定属于哪种类型的差错。该差错是由于排故后机务人员未注意到左右油箱指示不平衡引起的,属于知觉差错。继续分析时,矛头就会指向/机务为何在排故后未检查左右油97第2期王永刚,等:人为因素的多维事故原因分析模型箱平衡指示系统?0经调查,原来飞机左右油箱是自动平衡的,但由于某事故后,

14、设计发生了改变,因此,排故后的检查单未包括左右油箱平衡指示系统的检查项目,属于组织影响的组织氛围。此外,由于指派的排故人员经验不足,没有注意到该问题,这就属于不安全监督的运行计划不适当。同理,对第2个因素进行分析,得到图2所示的左右油箱油量不平衡 引起的返航事件原因分析总结。图2 事件原因分析总结Fig.2 Conclu sion of even t cause analysis虽然通过上述传统的人为因素分析得到了各层次的原因,但存在下述不完善方面。(1分析过程缺乏系统化。很多推理过程都要依靠调查人员的分析能力,从而会出现人员素质决定结果的现象,这样得到的数据缺乏可靠性。(2虽然分析过程中指明

15、了各种原因之间的联系,但在最后总结中很难看出它们之间的联系。如试车工作单不完善本身与机务未检查油料平衡相联系,但是从图3中很难看出,需要有一定专业知识的人才能够理解。(3虽然各层次上均布满了事件存在的原因,但很难进行事件重现,因为从图2中很难看出事件的来龙去脉。2 人为因素的多维事故原因分析模型如果经过一次耗费时间、财力和人力的大规模调查,找到了各种原因,但是没有保留解决上述问题的信息,会成为以后进行数据分析(如预测等的瓶颈,将不便于优化和管理与该事件相关的工作流程,很难进行事件重现,从而不能起到有效的事故防范作用。如同现代计算机技术已经相当发达,但缺乏数据来源一样,不仅会造成资源浪费,还会影

16、响安全水平的提高。为此,综合考虑这些弊端,提出了人为因素的多维事故原因分析模型。综合考虑利用H FACS 进行人为因素分析的不完善之处,本文认为应该结合BPM 的思想,挖掘每个事故背后的工作流程,确定各子系统之间的关系,然后针对子系统,利用H FACS 进行人为因素分析,确定各子系统原因之间的联系,经过抽象后可得出图3的人为因素的多维事故原因分析模型,三个维度可表明下述内容。图3 多维事故原因分析模型Fig.3 M AM AC(1z 轴表明事件背后存在导致事件发生的多个环节或者子系统(实际上根据系统复杂程度不同及分析要求不同,子系统又可进一步划分。(2x 轴表明各子系统均能按照里森模型分为4个

17、层次(可按照不同的需要对这4个层次进行定义。(3y 轴表明各子系统各层次上又可分为不同的原因类型。x Oy 平面为图1的二维图形式,见图4。3 实例分析3.1 分析步骤31111 画出事故背后的工作流程该步骤表现图3的z 轴。经过调查后,很容易发现每个事件背后都隐藏着促使系统失效的一个流程,该流程又由多个环节(或称为子系统按照一定的顺序组成。例如上述案例中隐藏着3个子系统:机务起飞前试车检查系统(A、机组起飞前检查系统(B和飞机油料平衡指示系统(C,其工作流程见图5。31112 确定各子系统之间的关系该步骤表现图3z 轴上各点之间的关系。这些子系统(或者工作流程之间存在着多种关系,可能是按照时

18、间顺序串行运作的,也可能是并行运作的,或者是交替进行的。案例中各子系统之间的关系(图4,应该先进行机务排故后检查,然后进行机务98交 通 运 输 工 程 学 报2008年图4事故原因分析二维图Fig.42-d analysis map of accident causes图5确保油料平衡流程Fig.5Process of ensurin g fuel b alance起飞前检查,接着是机组起飞前检查,飞机油料平衡指示几乎存在于各个过程。在数据库中可利用表1的字段来存储它们之间的关系。其中,关系集表示各子系统可能的组合,这里只简单地用二维集合表示;如果是串行发生,则应填写第4和第5列的内容,第4

19、列表示哪个系统先发生,第5列表示是否为相邻系统。表1各子系统之间的关系T ab.1Relationships among subsystems序号关系集关系先发生的系统是否为相邻系统31113确定各子系统涉及的原因该步骤表现图3的xOy平面,即图4。利用HFACS对子系统进行人为因素分析,得出表2。表2中各原因后面括号里的代码为各原因在数据库中存表2各子系统漏洞分析 储的代码,其中A、B、C分别表示各原因位于哪个子系统,D、E、F、G表示位于哪个层次,下脚标表示属于哪种类型的原因(与图4对应。31114确定各根原因之间的关系该步骤表现图3三维空间中各点之间的关系。通过分析得出各原因关系见图6。

20、可以用数据库存储的形式表达图6的逻辑关系。对于每一个原因,至少包括表3字段的属性。图6原因关系Fig.6Relationsh ips among causes表3原因关系T ab.3Relationships among causes序号名称子系统层次原因类型前原因后原因31115事件重组最后,可以利用数据库中存储的表1、3的信息,2种不安全行为导致:机务均为差错行为,因而不应该追究其责任。原因有5个:试车工作单不完机组操纵程序不完件方面的原因有2个(试车工作单不完善和机组操99第2期王永刚,等:人为因素的多维事故原因分析模型 纵程序不完善;设备方面的原因有1个(飞机油料平衡指示未设计告警;操

21、作者自身因素方面的原因有1个(疲劳;不安全的控制方面的原因有1个(指派经验不足的机务排故。根据图6,可以看出这5个原因之间的关系,得出只要其中的1个原因被切断,该起事件均不会发生。(3对应措施有:机组操纵程序检查油箱油量部分应增加检查左右油箱油量的内容;机组试车工作单检查油箱油量部分应增加检查左右油箱油量的内容;建议有关飞机制造单位设计飞机油料平衡告警;操作者应保持充足的睡眠;控制人员不应放手量过大。对于航空公司来讲,前2个措施很方便执行,而且成本很低。当然,不同原因对航空安全影响的重要度不同。分清主次因素,采取不同的安全措施,针对影响航空安全的主要因素进行改进,可有效提高航空安全系统的安全性

22、10。随着时间的积累,数据挖掘技术的不断研究和应用等,会使人们对事件本质有越来越深刻的认识,甚至积累到一定地步时不需要进行代价昂贵的事件调查即可清楚地知道问题出在哪里,或者从一个系统的某个部分出了原因就会立刻知道下一步会影响本环节或其他环节的哪个部分,以达到真正的事故提前防范。4结语将业务流程管理与人为因素分析分类系统相结合,提出了多维事故原因分析模型(MAM AC,经过实际案例的验证证明如下。(1M AM AC能够引导调查分析人员利用/瑞士奶酪0模型全面查清各工作环节存在的漏洞。(2工作流程的细致程度和完整性与分析结果的详细程度和全面性成正比,但由于资源和技术的限制,只能将工作流程分解到一个

23、合理的范围内。(3原因分类的层次越深,分析结果越详细,因此,可以根据用途构建配套的原因分类体系。(4M AM AC应用在工作流程相对固定的领域可优化工作流程,提高系统可靠性。(5通过将工作流程及各原因之间的关系存储在数据库中,可便于事件重现,为风险评价与安全预警提供有用数据。参考文献:References:1郭应时,付锐,张建峰,等.不同通道宽度条件下汽车驾驶员注视点分布规律J.交通运输工程学报,2006,6(2:51-54.Guo Ying-shi,Fu Rui,Zhang Jian-feng,et al.Fix ation dis-tribution of driver wh ile dr

24、iving th rou gh pas sagew ay s withdifferent w idth sJ.Jouranl of T raffic and T ransportationEngineerin g,2006,6(2:51-54.(in Chin es e2郭应时,付锐,袁伟,等.道路宽度对驾驶员动态视觉和操作行为的影响J.中国公路学报,2006,19(5:83-87.Guo Ying-shi,Fu Rui,Yuan W ei,et al.Influences of pas-sage width on driver p s dynamic vision and operation

25、 behaviorJ.China Journ al of High way an d Transport,2006,19(5:83-87.(in Chinese3黄曙东,甘卫平,戴立操.道路交通事故的人因失误分析J.人类工效学,2006,12(3:39-41.Hu ang Sh u-dong,Gan W e-i ping,Dai L-i cao.Road transp or-tation accident human error analysisJ.Chin ese J ou rnal ofErgonomics,2006,12(3:39-41.(in Ch ines e4Kohda T.Acc

26、ident analy sis of protective systems b as ed ons ystem control conceptsCM Insti tute of Electrical and Elec-tronics Engineers.Reliability and M ainatainability Symposium,New York:Piscataw ay,2007:414-419.5戴立操,黄曙东,张力,等.复杂工业系统中班组人因失误分析J.中国安全科学学报,2004,14(9:20-23.Dai L-i cao,H uan g Shu-dong,Zhang Li,et al.Analysis onman-m ade error by w ork team in com plicated indu strial sys-temJ.China Safety Science Journal,2004,14(9:20-23.(in Chinese6程道来,杨琳,仪垂杰.飞机飞行事故原因的人为因素分析J.中国民航飞行学院学报,2006,17(6:3-7.Cheng Dao-lai,Yan