人因工程在民航事故分析中的應(yīng)用

1、空中交通管制中人因工程的內(nèi)涵: 空管中的人為因素是航空人為因素的重要分支,它通過了解人的能力和局限,使人與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及要求相匹配,指導(dǎo)人與系統(tǒng)在要求相互矛盾時(shí)正確處理相互之間的關(guān)系,從而改善系統(tǒng)的安全性,防范可能出現(xiàn)的事故(Hopkin, 1995) 。人為因素在航空運(yùn)輸領(lǐng)域研究起源于二戰(zhàn)時(shí)期,英美等國(guó)為了提高空軍飛行員基本素質(zhì),開始開展人員選拔研究;為了使設(shè)計(jì)出的飛機(jī)能夠更好的被飛行員使用,設(shè)計(jì)者根據(jù)人的特性設(shè)計(jì)駕駛艙儀表和操縱系統(tǒng),同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了航空雷達(dá)兵在長(zhǎng)時(shí)間的注視雷達(dá)會(huì)出現(xiàn)注意警覺性降低,脫漏信號(hào)的現(xiàn)象。在空中交通管制領(lǐng)域,除了對(duì)人的感知、注意、信息處理、判斷決策等方面有了較深入研究和

2、廣泛的應(yīng)用外,在空管人員的班組資源管理(TRM)方面, 1994年歐洲已做了大量的研究,建立和實(shí)施了TRM指南以及基于該指南的訓(xùn)練課程。另外新航行系統(tǒng)(CNS/ATM)中的人為因素研究正在進(jìn)行。由此可以得出:空管中人為因素研究處于初級(jí)階段,處于定性研究階段,定量研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)和深入。國(guó)際民航組織指出:國(guó)際航空運(yùn)輸安全較以往有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,且維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平上,但由于人為原因所造成的空中交通事故卻居高不下。因此世界各國(guó)正努力對(duì)人為因素加以研究和改善,力求在最大程度上減少航空事故的發(fā)生。本文對(duì)空中交通管制人因工程概念和模型進(jìn)行研究,尋求預(yù)防和克服飛行事故產(chǎn)生的方法,保障飛行安全,提高飛

3、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年經(jīng)Hawkins教授修改而成。如圖1所示。模型由生命體、硬件、軟件、環(huán)境以積木形式組成,積木(界面)間的匹配或不匹配與積木本身的特征同樣重要。不匹配可能成為人為差錯(cuò)的根源。SHEL 并不是一個(gè)單詞, 而是由軟件( Software ) 、硬件( Hardware ) 、環(huán)境( Environ2ment) 、生命體(L iveware)的首寫字母所組成。圖1SHEL模型2. 2空管工作中與管制員相關(guān)的界面分析在SHEL模型中,管制員處于模型的中心位置,主要研究管制員與飛行員

4、、管制員人機(jī)界面、管制員與環(huán)境、管制員與軟件相互作用和關(guān)系。在眾多的航空事故中,絕大部分的事故都與人的因素有關(guān),都是由管制員與飛行員或者管制員與硬件、軟件和環(huán)境之間引起的。管制員構(gòu)件不但涉及管制員感知、認(rèn)知、信息處理、形勢(shì)意識(shí)和判斷決策等自身特性研究而且還涉及管制員疲勞特性、壓力和態(tài)度管理、管制員的選拔和訓(xùn)練。管制員與飛行員之間的關(guān)系指在運(yùn)行狀態(tài)時(shí),管制員之間或飛行員之間的關(guān)系,是最關(guān)鍵的界面,主要涉及通信和機(jī)組資源管理等問題。管制員人機(jī)界面指機(jī)器設(shè)備的布置和設(shè)計(jì)是否符合人體測(cè)量學(xué)和心理學(xué)需要。管制員與環(huán)境界面指物理環(huán)境和組織環(huán)境。物理環(huán)境是最早被認(rèn)識(shí)的界面之一。它涉及工作場(chǎng)所的環(huán)境,如溫度、

5、氣壓、濕度、光線及噪音等,從開始的讓人適應(yīng)環(huán)境到現(xiàn)在的使環(huán)境適應(yīng)人。組織環(huán)境,涉及系統(tǒng)的安全觀點(diǎn),組織結(jié)構(gòu)的安全性,企業(yè)的安全文化等。管制員與軟件的關(guān)系包括飛行手冊(cè)、檢查單、飛行程序、計(jì)算機(jī)程序、信息程序。2. 3SHEL模型在民航事故分析中的應(yīng)用SHEL模型的核心問題是人。無論機(jī)器的自動(dòng)化程度怎么高,人始終是作業(yè)系統(tǒng)中最重要的主導(dǎo)因素,人的不安全因素是引發(fā)飛行事故的主要原因。我國(guó)近10年來發(fā)生的軍機(jī)和民航客機(jī)飛行事故中,有70%80%是由于人為因素造成的,人為因素不可替代的成為我國(guó)航空安全的關(guān)鍵因素,這也驗(yàn)證了SHEL 模型應(yīng)用于事故分析的科學(xué)性。使用SHEL模型的四個(gè)基本界面可以定性的分析

6、民航不安全事件的根源,也可以使用多極模糊綜合評(píng)價(jià)法,確定評(píng)價(jià)因素集,請(qǐng)專家對(duì)各評(píng)價(jià)因素給出評(píng)價(jià),確定權(quán)重,然后對(duì)系統(tǒng)的安全做出定量評(píng)價(jià),為管理者有效管理安全提供有力的參考。3飛行員決策行為模型如圖2所示現(xiàn)代飛行員決策判斷過程中,飛行員經(jīng)過態(tài)度管理和壓力管理以及班組資源管理和風(fēng)險(xiǎn)管理等過程及時(shí)對(duì)空中交通形勢(shì)進(jìn)行反饋,可以有效避免空中交通事故的發(fā)生 3 。圖2現(xiàn)代飛行員決策判斷過程機(jī)組資源管理(Crew ResourceManagement簡(jiǎn)稱CRM) ,是指有效地利用所有可用資源硬件、軟件和人員來達(dá)到安全和有效的飛行操作。硬件包括駕駛艙內(nèi)自動(dòng)駕駛儀和其他航空電子系統(tǒng);軟件包括各種操作程序、相關(guān)的

7、手冊(cè)、操作方法;人員包括駕駛艙內(nèi)外的機(jī)組人員(駕駛員和乘務(wù)人員) ,這個(gè)外延還在擴(kuò)大著。機(jī)組資源管理的核心是調(diào)動(dòng)人的主觀能動(dòng)性即機(jī)組的協(xié)調(diào)配合。機(jī)組資源管理具體包括六個(gè)方面:判斷與決策、危險(xiǎn)態(tài)度、溝通、領(lǐng)導(dǎo)能力、發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)精神、應(yīng)付壓力。影響機(jī)組差錯(cuò)的社會(huì)因素包括:航班乘務(wù)員、地面勤務(wù)、簽派、空管、維修等因素。態(tài)度管理(Attitude Management)就是對(duì)有害態(tài)度進(jìn)行克服。常見的有害態(tài)度包括: 無視權(quán)威;過分自信,急躁;蠻干;放棄;圖省事;喪失警惕;愛面子;從眾等。緊張是人在某種壓力環(huán)境的作用之下所產(chǎn)生的一種適應(yīng)環(huán)境的情緒反應(yīng)。人的緊張情緒的反應(yīng)可能是適宜的、積極的,也可能是不適宜和消

8、極的。壓力管理( PressManagement)就是消除緊張所帶來的負(fù)面效應(yīng),高效的完成任務(wù)。美國(guó)心理學(xué)家耶克斯和多德森發(fā)現(xiàn),緊張的動(dòng)機(jī)和績(jī)效水平呈“倒U型曲線”。動(dòng)機(jī)過低不能激起工作積極性,但過強(qiáng)動(dòng)機(jī)又表現(xiàn)為高度焦慮和緊張,反而引起動(dòng)作執(zhí)行效率的降低,這一規(guī)律稱之為耶克斯多德森定律。因此應(yīng)用倒U 型理論,對(duì)管制員和飛行員等相關(guān)人員進(jìn)行壓力管理,使他們處在高喚醒水平,達(dá)到最佳狀態(tài),高效完成任務(wù)。壓力影響因素包括: 任務(wù)類型、人行為控制級(jí)別間的變化、腦力工作量、照明、空中環(huán)境的空間布局和信息組合水平。風(fēng)險(xiǎn)管理(Risk Management)是指對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行的決策管理。風(fēng)險(xiǎn)管理的首要步驟是危險(xiǎn)評(píng)

9、估,即根據(jù)空中交通形勢(shì),對(duì)發(fā)生危險(xiǎn)的可能性和后果嚴(yán)重程度對(duì)危險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。然后進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并決定是否準(zhǔn)備接受此風(fēng)險(xiǎn)。如果風(fēng)險(xiǎn)不能接受,那么,就要消除或減少風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過消除或減輕的風(fēng)險(xiǎn),再進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,直到可以接受的程度。如果風(fēng)險(xiǎn)無法接受,必須取消該運(yùn)行,以避免危險(xiǎn)的發(fā)生。因此,風(fēng)險(xiǎn)管理的目的就是避免危險(xiǎn)發(fā)生,保障航空安全 4, 5 。圖2對(duì)飛行員認(rèn)知決策進(jìn)行論述,但是并沒有考慮人自身的錯(cuò)誤機(jī)理,圖3航空安全人因可靠性分析方法( The Aviation Safety and Human Re2liability AnalysisMethod ,ASHRAM) 6 ,綜合考慮差錯(cuò)背景、差錯(cuò)機(jī)理和不

10、安全行為等因素,既考慮認(rèn)知的形勢(shì)意識(shí),又考慮人的失誤機(jī)理,是分析飛行員決策行為較好的理論方法。4管制員形勢(shì)意識(shí)與決策執(zhí)行模型管制員對(duì)形勢(shì)全面準(zhǔn)確的掌握是決策的重要前提和依據(jù),而決策是后續(xù)行動(dòng)(發(fā)出指令)的基礎(chǔ)。圖4是管制員空中形勢(shì)意識(shí)與決策執(zhí)行關(guān)系模型圖,該圖示表明了形勢(shì)意識(shí)與決策、執(zhí)行行動(dòng)的關(guān)系 7 。影響形勢(shì)意識(shí)、決策和行動(dòng)的因素主要包括兩個(gè)大的方面:系統(tǒng)因素和個(gè)人因素。系統(tǒng)因素包括:系統(tǒng)的處理能力、任務(wù)的復(fù)雜性、設(shè)備的自動(dòng)化程度、系統(tǒng)施加給管制員的壓力和工作負(fù)荷、管制員和系統(tǒng)之間交互作用的人機(jī)界面設(shè)計(jì)。個(gè)人因素包括:完成任務(wù)的目標(biāo)、管制員信息處理機(jī)理、長(zhǎng)期記憶、自動(dòng)化軟件程序、經(jīng)驗(yàn)、個(gè)人

11、能力和培訓(xùn)等。管制員對(duì)形勢(shì)的了解分為三個(gè)層次:第一層次:對(duì)環(huán)境中各要素的感知,涉及有關(guān)要素的狀態(tài)、情況、特征性質(zhì)和動(dòng)態(tài)特性。第二層次:對(duì)當(dāng)前交通形勢(shì)的理解,指從管制員任務(wù)角度,對(duì)第一層次中各要素進(jìn)行綜合的基礎(chǔ)上,所獲得的對(duì)形勢(shì)的理解。第三層次: 未來形勢(shì)的預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)各要素未來可能的變化和變化后的情況。通過對(duì)形勢(shì)的了解,管制員進(jìn)行決策采取行動(dòng),再通過反饋,使管制員對(duì)形勢(shì)進(jìn)一步掌控,然后進(jìn)行決策和行動(dòng),依此循環(huán)下去,保障所采取的行動(dòng)安全和有效。5Reason模型5. 1Reason模型的基本原理和構(gòu)建英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的李森(Reason)教授于1990年提出了著名的Reason模型(描述系統(tǒng)安全狀

12、況的層次模型) ,如圖5所示 8 。模型表示:事故的發(fā)生條件分成四個(gè)防護(hù)層:組織影響、不安全監(jiān)督、不安全行為前提和不安全行為。無論在哪一個(gè)層面上,都存在著許多缺陷(像是被蛀蝕的孔) 。這是由于對(duì)系統(tǒng)各要素認(rèn)識(shí)不足、理解不透造成的。同時(shí),由于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,事物的發(fā)展必然帶來許多新的問題,這也是存在缺陷原因之一。然而,有缺陷并不一定爆發(fā)事故,只有當(dāng)缺陷貫穿了各個(gè)層面時(shí),事故才得以爆發(fā)。同時(shí)也說明,不爆發(fā)事故,并不能否認(rèn)缺陷已經(jīng)存在。該模型表明:事故的發(fā)生通常不是孤立事件的結(jié)果,而是多種系統(tǒng)缺陷同時(shí)發(fā)生的結(jié)果。事故的發(fā)生是一系列事件處置不當(dāng),一環(huán)扣一環(huán),最終釀成的。事故鏈理論說明要預(yù)防事故必須從那

13、些影響航空安全的事件出發(fā)。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機(jī),從臺(tái)北桃園機(jī)場(chǎng)起飛飛往美國(guó)。當(dāng)該機(jī)已獲得在05號(hào)左跑道起飛后,即實(shí)施滑行起飛,但是該機(jī)卻在05號(hào)右跑道開始滑行,這是一條不準(zhǔn)使用的正在維修的跑道,但似乎可以作為滑行道使用,由于夜色正濃,能見度很差,當(dāng)時(shí)又刮著強(qiáng)烈陣風(fēng),飛機(jī)在跑道航行時(shí)正好撞上一輛停在跑道上的工程車,造成83人死亡。使用Reason模型可以歸納出一個(gè)完整的事故鏈:機(jī)組、塔臺(tái)、機(jī)場(chǎng)管理失誤及惡劣天氣是這起災(zāi)難的共同肇事者。機(jī)組人員看清標(biāo)志后發(fā)現(xiàn)走錯(cuò)跑道或即使看不清跑道而不草率起飛,及時(shí)向塔臺(tái)通告情況,最終也能起到一

14、定的挽救效果;同樣,塔臺(tái)人員及時(shí)通過無線電落實(shí)飛機(jī)是否在正確的起飛跑道上,發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后及時(shí)通知機(jī)組人員,也能避免慘劇的發(fā)生;機(jī)場(chǎng)管理人員發(fā)現(xiàn)跑道上的異物通知機(jī)組人員,同樣可以避免事故。在這次事故中,天氣、機(jī)組、塔臺(tái)、機(jī)場(chǎng)管理因素是相互作用、密切相關(guān)的。沒有上面描述事故鏈中任何一個(gè)“巧合”,事故就不會(huì)“巧合”地發(fā)生在該機(jī)場(chǎng)。6結(jié)語通過對(duì)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員、飛行員及相關(guān)人員的個(gè)體因素,又涉及航空運(yùn)輸系統(tǒng)各要素。SHEL模型和Reason模型以及人因失誤和分析系統(tǒng)從宏觀系統(tǒng)層面對(duì)空管安全進(jìn)行分析。SHEL模型凸顯了人的因素的重要性,貫穿了人為因素不可涵蓋的內(nèi)容,全面地找出了發(fā)生事故的原因,但是很難對(duì)這些因素進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。Reason模型說明了事故的發(fā)生不僅僅和事故直接相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān),還與離事故較遠(yuǎn)的其他活動(dòng)和人員有關(guān),透過現(xiàn)象看本質(zhì),找出