人因工程在民航事故分析中的应用

1、.空中交通管制中人因工程的内涵: 空管中的人为因素是航空人为因素的重要分支,它通过了解人的能力和局限,使人与系统的设计及要求相匹配,指导人与系统在要求相互矛盾时正确处理相互之间的关系,从而改善系统的安全性,防范可能出现的事故(Hopkin, 1995) 。人为因素在航空运输领域研究起源于二战时期,英美等国为了提高空军飞行员基本素质,开始开展人员选拔研究;为了使设计出的飞机能够更好的被飞行员使用,设计者根据人的特性设计驾驶舱仪表和操纵系统,同时还发现了航空雷达兵在长时间的注视雷达会出现注意警觉性降低,脱漏信号的现象。在空中交通管制领域,除了对人的感知、注意、信息处理、判断决策等方面有了较深入研究

2、和广泛的应用外,在空管人员的班组资源管理(TRM)方面, 1994年欧洲已做了大量的研究,建立和实施了TRM指南以及基于该指南的训练课程。另外新航行系统(CNS/ATM)中的人为因素研究正在进行。由此可以得出:空管中人为因素研究处于初级阶段,处于定性研究阶段,定量研究有待进一步加强和深入。国际民航组织指出:国际航空运输安全较以往有了长足的进步,且维持在一个相对稳定的水平上,但由于人为原因所造成的空中交通事故却居高不下。因此世界各国正努力对人为因素加以研究和改善,力求在最大程度上减少航空事故的发生。本文对空中交通管制人因工程概念和模型进行研究,寻求预防和克服飞行事故产生的方法,保障飞行安全,提高

3、飞行效益 1 。2SHEL模型2. 1SHEL概念模型SHEL模型是1972 年Edwards教授首先提出 2 , 1975年经Hawkins教授修改而成。如图1所示。模型由生命体、硬件、软件、环境以积木形式组成,积木(界面)间的匹配或不匹配与积木本身的特征同样重要。不匹配可能成为人为差错的根源。SHEL 并不是一个单词, 而是由软件( Software ) 、硬件( Hardware ) 、环境( Environ2ment) 、生命体(L iveware)的首写字母所组成。图1SHEL模型2. 2空管工作中与管制员相关的界面分析在SHEL模型中,管制员处于模型的中心位置,主要研究管制员与飞行

4、员、管制员人机界面、管制员与环境、管制员与软件相互作用和关系。在众多的航空事故中,绝大部分的事故都与人的因素有关,都是由管制员与飞行员或者管制员与硬件、软件和环境之间引起的。管制员构件不但涉及管制员感知、认知、信息处理、形势意识和判断决策等自身特性研究而且还涉及管制员疲劳特性、压力和态度管理、管制员的选拔和训练。管制员与飞行员之间的关系指在运行状态时,管制员之间或飞行员之间的关系,是最关键的界面,主要涉及通信和机组资源管理等问题。管制员人机界面指机器设备的布置和设计是否符合人体测量学和心理学需要。管制员与环境界面指物理环境和组织环境。物理环境是最早被认识的界面之一。它涉及工作场所的环境,如温度

5、、气压、湿度、光线及噪音等,从开始的让人适应环境到现在的使环境适应人。组织环境,涉及系统的安全观点,组织结构的安全性,企业的安全文化等。管制员与软件的关系包括飞行手册、检查单、飞行程序、计算机程序、信息程序。2. 3SHEL模型在民航事故分析中的应用SHEL模型的核心问题是人。无论机器的自动化程度怎么高,人始终是作业系统中最重要的主导因素,人的不安全因素是引发飞行事故的主要原因。我国近10年来发生的军机和民航客机飞行事故中,有70%80%是由于人为因素造成的,人为因素不可替代的成为我国航空安全的关键因素,这也验证了SHEL 模型应用于事故分析的科学性。使用SHEL模型的四个基本界面可以定性的分

6、析民航不安全事件的根源,也可以使用多极模糊综合评价法,确定评价因素集,请专家对各评价因素给出评价,确定权重,然后对系统的安全做出定量评价,为管理者有效管理安全提供有力的参考。3飞行员决策行为模型如图2所示现代飞行员决策判断过程中,飞行员经过态度管理和压力管理以及班组资源管理和风险管理等过程及时对空中交通形势进行反馈,可以有效避免空中交通事故的发生 3 。图2现代飞行员决策判断过程机组资源管理(Crew ResourceManagement简称CRM) ,是指有效地利用所有可用资源硬件、软件和人员来达到安全和有效的飞行操作。硬件包括驾驶舱内自动驾驶仪和其他航空电子系统;软件包括各种操作程序、相关

7、的手册、操作方法;人员包括驾驶舱内外的机组人员(驾驶员和乘务人员) ,这个外延还在扩大着。机组资源管理的核心是调动人的主观能动性即机组的协调配合。机组资源管理具体包括六个方面:判断与决策、危险态度、沟通、领导能力、发扬团队精神、应付压力。影响机组差错的社会因素包括:航班乘务员、地面勤务、签派、空管、维修等因素。态度管理(Attitude Management)就是对有害态度进行克服。常见的有害态度包括: 无视权威;过分自信,急躁;蛮干;放弃;图省事;丧失警惕;爱面子;从众等。紧张是人在某种压力环境的作用之下所产生的一种适应环境的情绪反应。人的紧张情绪的反应可能是适宜的、积极的,也可能是不适宜和

8、消极的。压力管理( PressManagement)就是消除紧张所带来的负面效应,高效的完成任务。美国心理学家耶克斯和多德森发现,紧张的动机和绩效水平呈“倒U型曲线”。动机过低不能激起工作积极性,但过强动机又表现为高度焦虑和紧张,反而引起动作执行效率的降低,这一规律称之为耶克斯多德森定律。因此应用倒U 型理论,对管制员和飞行员等相关人员进行压力管理,使他们处在高唤醒水平,达到最佳状态,高效完成任务。压力影响因素包括: 任务类型、人行为控制级别间的变化、脑力工作量、照明、空中环境的空间布局和信息组合水平。风险管理(Risk Management)是指对风险进行的决策管理。风险管理的首要步骤是危险

9、评估,即根据空中交通形势,对发生危险的可能性和后果严重程度对危险进行评估。然后进行风险评估,并决定是否准备接受此风险。如果风险不能接受,那么,就要消除或减少风险。经过消除或减轻的风险,再进行风险评估,直到可以接受的程度。如果风险无法接受,必须取消该运行,以避免危险的发生。因此,风险管理的目的就是避免危险发生,保障航空安全 4, 5 。图2对飞行员认知决策进行论述,但是并没有考虑人自身的错误机理,图3航空安全人因可靠性分析方法( The Aviation Safety and Human Re2liability AnalysisMethod ,ASHRAM) 6 ,综合考虑差错背景、差错机理和

10、不安全行为等因素,既考虑认知的形势意识,又考虑人的失误机理,是分析飞行员决策行为较好的理论方法。4管制员形势意识与决策执行模型管制员对形势全面准确的掌握是决策的重要前提和依据,而决策是后续行动(发出指令)的基础。图4是管制员空中形势意识与决策执行关系模型图,该图示表明了形势意识与决策、执行行动的关系 7 。影响形势意识、决策和行动的因素主要包括两个大的方面:系统因素和个人因素。系统因素包括:系统的处理能力、任务的复杂性、设备的自动化程度、系统施加给管制员的压力和工作负荷、管制员和系统之间交互作用的人机界面设计。个人因素包括:完成任务的目标、管制员信息处理机理、长期记忆、自动化软件程序、经验、个

11、人能力和培训等。管制员对形势的了解分为三个层次:第一层次:对环境中各要素的感知,涉及有关要素的状态、情况、特征性质和动态特性。第二层次:对当前交通形势的理解,指从管制员任务角度,对第一层次中各要素进行综合的基础上,所获得的对形势的理解。第三层次: 未来形势的预测,预测各要素未来可能的变化和变化后的情况。通过对形势的了解,管制员进行决策采取行动,再通过反馈,使管制员对形势进一步掌控,然后进行决策和行动,依此循环下去,保障所采取的行动安全和有效。5Reason模型5. 1Reason模型的基本原理和构建英国曼彻斯特大学的李森(Reason)教授于1990年提出了著名的Reason模型(描述系统安全

12、状况的层次模型) ,如图5所示 8 。模型表示:事故的发生条件分成四个防护层:组织影响、不安全监督、不安全行为前提和不安全行为。无论在哪一个层面上,都存在着许多缺陷(像是被蛀蚀的孔) 。这是由于对系统各要素认识不足、理解不透造成的。同时,由于系统的动态特性,事物的发展必然带来许多新的问题,这也是存在缺陷原因之一。然而,有缺陷并不一定爆发事故,只有当缺陷贯穿了各个层面时,事故才得以爆发。同时也说明,不爆发事故,并不能否认缺陷已经存在。该模型表明:事故的发生通常不是孤立事件的结果,而是多种系统缺陷同时发生的结果。事故的发生是一系列事件处置不当,一环扣一环,最终酿成的。事故链理论说明要预防事故必须从

13、那些影响航空安全的事件出发。5. 2民航事故的Reason模型分析2002年10月31日,新加坡航空公司的一架民航客机,从台北桃园机场起飞飞往美国。当该机已获得在05号左跑道起飞后,即实施滑行起飞,但是该机却在05号右跑道开始滑行,这是一条不准使用的正在维修的跑道,但似乎可以作为滑行道使用,由于夜色正浓,能见度很差,当时又刮着强烈阵风,飞机在跑道航行时正好撞上一辆停在跑道上的工程车,造成83人死亡。使用Reason模型可以归纳出一个完整的事故链:机组、塔台、机场管理失误及恶劣天气是这起灾难的共同肇事者。机组人员看清标志后发现走错跑道或即使看不清跑道而不草率起飞,及时向塔台通告情况,最终也能起到

14、一定的挽救效果;同样,塔台人员及时通过无线电落实飞机是否在正确的起飞跑道上,发现错误后及时通知机组人员,也能避免惨剧的发生;机场管理人员发现跑道上的异物通知机组人员,同样可以避免事故。在这次事故中,天气、机组、塔台、机场管理因素是相互作用、密切相关的。没有上面描述事故链中任何一个“巧合”,事故就不会“巧合”地发生在该机场。6结语通过对航空事故分析模型的研究,可以得出空管人因工程既涉及管制员、飞行员及相关人员的个体因素,又涉及航空运输系统各要素。SHEL模型和Reason模型以及人因失误和分析系统从宏观系统层面对空管安全进行分析。SHEL模型凸显了人的因素的重要性,贯穿了人为因素不可涵盖的内容,全面地找出了发生事故的原因,但是很难对这些因素进行准确的定量分析。Reason模型说明了事故的发生不仅仅和事故直接相关的生产活动有关,还与离事故较远的其他活动和人员有关,透过现象看本质,找出潜