人因事故的基本理論與方法

人因事故分析的基本理論與方法

張力教授國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（79870004，70271016，70573043）國防軍工技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)劃項(xiàng)目（Z012002A001，Z012005A001)湖南工學(xué)院（籌）安全工程與管理研究所人因可靠性專題講座之三1幾項(xiàng)重要基本概念人因可靠性：人對于系統(tǒng)的可靠性所必須完成的活動的成功概率。人的可靠性，人為可靠性，人員可靠性人因失誤(humanerror)：人未能精確地、恰當(dāng)?shù)?、充分地、可接受地完成所?guī)定的績效標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的任務(wù)。人為失誤，人為錯誤，人的失誤，人誤人因可靠性分析（HRA：HumanReliabilityAnalysis):以人因工程、系統(tǒng)分析、認(rèn)知科學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)、行為科學(xué)等學(xué)科為理論基礎(chǔ)，以對人的可靠性進(jìn)行定性與定量分析和評價(jià)為中心內(nèi)容，以分析、預(yù)測、減少與預(yù)防人的失誤為研究目標(biāo)。人的行為類型：技能型、規(guī)則型、知識型技能型行為(Skill-basedbehavior)

只依賴于人員的實(shí)踐水平和完成該項(xiàng)任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，是個體對外界刺激或需求的一種條件反射式、下意識的反應(yīng)規(guī)則型行為(Rule-basedbehavior)

人的行為由一組規(guī)則或協(xié)議所控制、所支配知識型行為(Knowledge-basedbehavior)

當(dāng)遇到新鮮情景，沒有現(xiàn)成可用的規(guī)程，操作人員必須依靠自己的知識和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析診斷及處理2大規(guī)模復(fù)雜人—機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行控制特征及對人因的影響

特征監(jiān)視－確認(rèn)－決策－控制影響人因失誤發(fā)生的可能性較大，并且大量的潛在危險(xiǎn)集中在較少幾個人身上（如主控室人員）由于系統(tǒng)的高度復(fù)雜性、耦合性和大量防御裝置增加了系統(tǒng)內(nèi)部行為的模糊性，管理人員、維護(hù)人員、操作人員經(jīng)常不知道系統(tǒng)內(nèi)正在發(fā)生什么，也不理解系統(tǒng)可以做什么，這也使得人因事故的后果及影響易于惡化

大規(guī)模復(fù)雜人-機(jī)系統(tǒng)操作人員認(rèn)知行為模型

識別確認(rèn)（狀況/狀態(tài)）推理判斷（狀態(tài)/原因、理由）方案設(shè)計(jì)（原因、理由、預(yù)測/任務(wù)）（知識級）目標(biāo)時間制約條件結(jié)合（狀況/狀態(tài)、狀況/作業(yè)）結(jié)合（狀況/作業(yè)規(guī)則）（規(guī)則級）知覺（注意焦點(diǎn)）任務(wù)自動的感覺操作模型（技能級）外界“狀況”形成感覺（視聽覺）利用可能的感覺輸入（操作人員）（機(jī)械系統(tǒng)）操作動作儀表視聲顯示裝置呈現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)信號系統(tǒng)狀態(tài)檢測系統(tǒng)大規(guī)模復(fù)雜人-機(jī)系統(tǒng)不是將某一任務(wù)單獨(dú)劃分為技能型、規(guī)則型或知識型，而是將這三種行為類型看成完成一個（或多個）任務(wù)時，人的不同的往復(fù)的認(rèn)知層次。

該模型體現(xiàn)了人類認(rèn)知的多層次性和由入深及往復(fù)循環(huán)的必然規(guī)律，并對各個層次上的失誤類型的特點(diǎn)和原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論，較為客觀地反映了人的失誤的內(nèi)在機(jī)理，有助于改進(jìn)人-機(jī)界面和防范人的失誤。

3大規(guī)模復(fù)雜人－機(jī)系統(tǒng)人因失誤的分類與產(chǎn)生機(jī)制分析

基于認(rèn)知行為意圖，人因失誤分為偏離意圖正確但行動時失誤技能級監(jiān)視與控制弄錯在行為意圖形成階段的失誤規(guī)則級和知識級監(jiān)視－確認(rèn)－決策－控制操作人員行為動態(tài)模型

技能級偏離規(guī)則級弄錯知識級弄錯行為類型常規(guī)行動解決問題解決問題操作模式按照熟知的例行方案無意識地自動處理依據(jù)選配模型半自動處理資源制約性的系列意識處理注意焦點(diǎn)現(xiàn)在的工作以外與問題相關(guān)聯(lián)的事項(xiàng)與問題相關(guān)聯(lián)的事項(xiàng)失誤形式在行動中在應(yīng)用規(guī)則中錯誤強(qiáng)烈多種多樣失誤的自己檢出快速困難需他人幫助困難需他人幫助三種失誤類型的特征

人誤分類體系無意圖的行為有意圖的行為偏離疏忽注意失敗存儲失敗錯誤運(yùn)用規(guī)則或知識失敗人誤分類理論層次失誤外部模式失誤內(nèi)部模式行為層次人誤分類應(yīng)用層次失誤行為遺漏型執(zhí)行型規(guī)程規(guī)章輸入失誤內(nèi)部認(rèn)知失誤輸出失誤技能級規(guī)則級知識級4誘發(fā)人因事故的主要因素①操作人員個體的原因②設(shè)計(jì)上的原因③作業(yè)上的原因④運(yùn)行程序上的原因⑤教育培訓(xùn)上的原因⑥信息溝通方面的原因⑦組織管理因素5人因失誤模式與其根原因的關(guān)聯(lián)性

各類根原因分布根本原因與人誤模式之間的關(guān)聯(lián)性

根本原因人

誤未發(fā)現(xiàn)報(bào)警或事故征兆對事故或事故征兆判斷失誤人員之間交流不足/不當(dāng)操作失誤支持度置信度支持度置信度支持度置信度支持度置信度組織管理缺陷0.0370.0730.0890.1760.0370.0740.3480.691規(guī)程原因誘發(fā)0.0440.1030.0440.1030.0520.1210.2370.672理論知識欠缺0.0220.0690.0220.0690.0370.1160.2220.744基本操作較差0.0140.0490.0590.1150.0220.0730.1450.731準(zhǔn)備不良0.0140.0590.0310.118——0.1480.588缺乏交互檢查0.0310.1210.0310.2010.0590.2670.1330.667粗心大意0.0370.277——0.0140.0480.0890.571違章0.0070.059——0.0070.0590.0810.616人因失誤結(jié)構(gòu)

7人因事故成因模型

8緊急情況下誤判斷與誤操作實(shí)驗(yàn)研究及其數(shù)學(xué)模型通過在緊急情況下人的誤判斷和誤操作實(shí)驗(yàn)，得到了緊急情況下成年人的特征數(shù)據(jù)，進(jìn)而建立了緊急情況下人的誤判斷與誤操作數(shù)學(xué)模型。對于改進(jìn)人員培訓(xùn)和人機(jī)界面，提高預(yù)防與減少人因事故能力有著重要的理論意義和實(shí)際意義。

（1）誤判斷模型為：r=0.3878/t+0.0060r為誤判斷率，t為信息顯示時間（2）誤操作模型為：

R=0.019811/T2-0.095176/T+0.174007R為誤操作率，T為信息間隔時間

（3）與國外數(shù)據(jù)比較無顯著差異。9人因事故根原因分析方法

事故根原因：引發(fā)人因事故最基本的原因，如果該原因（或該組原因）被修正，則可有效防止此類事故再度發(fā)生事故根原因分析技術(shù)：從事故的現(xiàn)象出發(fā)，追溯引發(fā)人因事故的根原因人因事故根原因分析方法

1）人因事故調(diào)查技術(shù)

事故調(diào)查與資料收集

事件時序圖

初始狀態(tài)事情事情

故障故障

事情事情

次級事情次級事情

初始狀態(tài)

2）故障模式分析技術(shù)人因失誤的基本故障模式：a.不注意細(xì)節(jié)b.判斷錯誤c.承諾的任務(wù)沒有執(zhí)行（完成）d.技能或知識不夠e.精神狀態(tài)不適合完成工作任務(wù)3）屏障分析技術(shù)

屏障是防范事故發(fā)生的手段：實(shí)體保護(hù)，行政管理防范。防護(hù)屏障的失效，導(dǎo)致事故的發(fā)生。屏障分析可找出防范體系的缺陷或漏洞，從而提出有效的改進(jìn)方案。

典型的屏障：★物理屏障：聲、光報(bào)警信號；各種安全保護(hù)設(shè)備；各種警示性標(biāo)牌；安全門、鎖；各類應(yīng)急設(shè)備等★管理屏障：運(yùn)行及維修工作規(guī)程；人員培訓(xùn)與教育；資格認(rèn)定及人員任命；管理?xiàng)l例；工作人員的交流方式；人員授權(quán)；人員的相互監(jiān)管等4）原因因素分析技術(shù)

a.原因因素圖屏障分析

原因因素初始狀態(tài)事情故障事情次級事情

原因因素條件條件

b.原因因素分析基本人因事故根原因因素心理因素生理因素個體因素環(huán)境條件因素作業(yè)因素運(yùn)行規(guī)程因素教育培訓(xùn)因素通訊因素管理因素10人因事故模式、影響與嚴(yán)重度分析

方法目的在于查明一切潛在的人因失效模式及影響，以便通過修改設(shè)計(jì)方案或采取某種補(bǔ)救措施盡早予以消除人因失誤或減輕其后果的嚴(yán)重性，從而提高系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性邏輯框圖系統(tǒng)考察分析層次確定人因失誤框圖人因失誤故障模式清單嚴(yán)重度分析制可行的改進(jìn)建議與措施填寫HUEMECA表格HUEMECA表格事件名稱：部門：

圖號：制表人：

頁號：審查人：填表日期：人因事件發(fā)生時間故障模式失效屏障事件根本原因故障影響嚴(yán)重度風(fēng)險(xiǎn)減少策略備注子系統(tǒng)系統(tǒng)人員

11人因事故分類體系

人因事故分類

A類：導(dǎo)致設(shè)備/系統(tǒng)潛在不可用B類：直接導(dǎo)致初因事故發(fā)生C類：系統(tǒng)故障后的人因事件/事故

12、人因事故定量評價(jià)方法

事故前的人因事故：THERP+統(tǒng)計(jì)方法激發(fā)初因事故的人因事故：ATHEANA+統(tǒng)計(jì)方法事故后的人因事故：THERP+HCR

工程化：可操作性，系統(tǒng)性，標(biāo)準(zhǔn)化，可追溯性，技術(shù)文檔完備性

12.1事故前人因事故評價(jià)技術(shù)

主要分析系統(tǒng)正常運(yùn)行時，在維護(hù)、校驗(yàn)、測試等工作中由于人因失誤而導(dǎo)致設(shè)備或系統(tǒng)處于的潛在失效狀態(tài)。

(1)事故前人因事故分析基本程序系統(tǒng)熟悉辨識關(guān)鍵系統(tǒng)篩選確定關(guān)鍵人因事故賦予BHEP

相關(guān)性

辨識恢復(fù)因子辨識關(guān)鍵任務(wù)計(jì)

算辨識關(guān)鍵人機(jī)界面(2)事故前人因事故的定量計(jì)算

A、簡單的計(jì)算方法

單個部件事前人誤率PF＝PB×PNRA

多個相似部件相關(guān)的事前人誤率PF為：

PF＝PB×Pc2·Pc3···Pcn×PNRAn：涉及的同類部件的個數(shù)PB：基本人誤概率（3E-2）PNRA：恢復(fù)因子失效值PC：相關(guān)因子當(dāng)i=2時Pci＝0.5當(dāng)2<i<=n時Pci＝1事故前人誤的類型及其基本概率事前人誤類型受影響的部件基本失效率（PB）機(jī)械設(shè)備被置于‘關(guān)’的位置手動閥；氣動閥；電動閥3.0E-2機(jī)械設(shè)備被置于‘開’的位置手動閥；氣動閥；電動閥3.0E-2控制設(shè)備置于不適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)（壓縮空）氣動閥電動閥；泵；離心風(fēng)扇；軸風(fēng)扇

3.0E-2

儀器、儀表校準(zhǔn)錯誤流量傳感器壓力傳感器溫度傳感器放射性傳感器水平（level）傳感器

3.0E-2

類別編號恢復(fù)因子恢復(fù)因子失效的概率PNRA1

一類報(bào)警器報(bào)警參數(shù)值明顯改變再驗(yàn)證以便故障能被有效地發(fā)現(xiàn)故障能被在標(biāo)準(zhǔn)模式改變時執(zhí)行的檢查所發(fā)現(xiàn)管理方面的措施以對某些設(shè)備進(jìn)行正確性鎖定（保證其正確性）1.0E-3

2監(jiān)測性測試1.0E-23

主控室的指示器低于一類的報(bào)警（如在屏幕上的報(bào)警）1.0E-1

4無上述恢復(fù)因子1恢復(fù)因子的類別及其失效概率

B、復(fù)雜的計(jì)算方法（THERP）①基本失效概率確定②考慮相關(guān)序列動作的恢復(fù)作用③考慮相關(guān)人員間的恢復(fù)作用（3）典型人因事故的量化

閥門錯置概率：U=Pd/Td=h1+c1h2+c1c2h3+c1c2…….cm-1hmU：閥門錯置引起的系統(tǒng)/部件的不可用度P：維修或測試后閥門錯置概率T：測試周期d：閥門錯置而未被發(fā)現(xiàn)并更正的總時間hi：例行巡視周期ci：第I次巡視時未能發(fā)現(xiàn)并更正的概率

（4）事故前人因事故分析文檔模式工程應(yīng)用：可操作性；資料完備性；可追溯性①

事故背景②

事故描述③

事故成功準(zhǔn)則④

調(diào)查、訪談結(jié)論⑤

事故分析⑥

建模與計(jì)算⑦

調(diào)查與訪談記錄12.2激發(fā)初因事故的人因事故評價(jià)技術(shù)

B類人因事件：試驗(yàn)、檢修中人因造成的設(shè)備潛在不可用，當(dāng)需用該設(shè)備又未及時采取有效措施而引發(fā)一個事故序列在運(yùn)行、試驗(yàn)過程中由于人員錯誤的操作而導(dǎo)致一個事故序列傳統(tǒng)方法：置于初因事故的發(fā)生頻率中一并考慮分析難點(diǎn)：辨識和預(yù)測困難可用數(shù)據(jù)極少人因始發(fā)事件分析方法

已有始發(fā)事件清單：考察經(jīng)典的核電廠安全分析報(bào)告中涉及的始發(fā)事件列表工程評估法：確定電廠主要系統(tǒng)是否存在失效模式能直接引起電廠運(yùn)行的明顯擾動，而需要安全系統(tǒng)投運(yùn)邏輯分析法：故障樹分析方法ATHEANA：迫使人員失誤情景分析運(yùn)行經(jīng)驗(yàn):考察電廠運(yùn)行歷史，對運(yùn)行事件報(bào)告進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析12.3事故后人因事故評價(jià)技術(shù)

人因失誤率預(yù)測法（THERP）：圖1簡單的HRA事件樹a

Ab/aS

F

FFB/ab/A

B/A人員作業(yè)成功概率:

Pr(S)=a

(b/a)失敗概率:

Pr(F)=a(B/a)+A(b/A)+A(B/A)行為形成因子（PSF）修正

HEP=BHEP?(PSF)1(PSF)2…相關(guān)性修正

人的認(rèn)知可靠性預(yù)測法（HCR）兩個基本假定：（1）人員行為類型歸結(jié)為技能型、規(guī)則型和知識型三類

（2）失誤概率僅與允許時間t和執(zhí)行時間T1/2的比值有關(guān)，且遵從三參數(shù)的威布爾分布：

T1/2=T1/2，n（1+K1）（1+K2）（1+K3）式中，t：允許操縱員進(jìn)行響應(yīng)的時間

T1/2：操縱員執(zhí)行時間T1/2，n：一般狀況的執(zhí)行時間

K1：操作經(jīng)驗(yàn)K2：心理壓力K3：人機(jī)界面、、：操作人員行為類型參數(shù)參數(shù)、、選取表

行為類型

熟練（SKILL）

0.4071.20.7規(guī)則（RULE）

0.6010.90.6知識（KNOWLEDGE）

0.7910.80.5HCR模型的行為形成因子及其取值操作員經(jīng)驗(yàn)(K1)1.專家，受過很好訓(xùn)練-0.222.平均訓(xùn)練水平0.003.新手，最小訓(xùn)練水平0.44心理壓力(K2)1.嚴(yán)重應(yīng)激情景0.442.潛在應(yīng)激情景/高工作負(fù)荷0.283.最佳應(yīng)激情況/正常0.004.低度應(yīng)激/放松情況0.28人機(jī)界面（K3）1.優(yōu)秀-0.222.良好0.003.中等（一般）0.444.較差0.785.極差0.92THERP+HCR評價(jià)模式

THERP：序列性操作動作，與時間無關(guān)HCR：與時間密切相關(guān)的認(rèn)知判斷行為人員行為兩個階段：診斷和操作THERP+HCR：◆事故診斷階段，用HCR分析方法◆干預(yù)操作行為的失誤用THERP分析方法◆兩者相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成一個有機(jī)整體THERP＋HCR建模規(guī)則

人因事故樹建模規(guī)則相關(guān)性原則名義HEP修正規(guī)則人員行為類型判斷規(guī)則事故處理中時間劃分規(guī)則修正因子確定規(guī)則13人因事故數(shù)據(jù)采集、處理及數(shù)據(jù)庫

人因事故數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

各類失誤次數(shù)統(tǒng)計(jì)源數(shù)據(jù)庫模塊計(jì)算模塊大規(guī)模復(fù)雜人－機(jī)系統(tǒng)本廠模擬機(jī)試驗(yàn)THERP手冊運(yùn)行事故報(bào)告專家判斷HCR模型內(nèi)部事故運(yùn)行報(bào)告PRA報(bào)告CREAM數(shù)據(jù)維修報(bào)告人因動作專用統(tǒng)計(jì)表DEF數(shù)據(jù)

24小時事故單

基本事故基本情況子庫常規(guī)事故數(shù)據(jù)庫本廠其它外部數(shù)數(shù)據(jù)庫事故深層次描述子庫重要事故數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源庫據(jù)庫

PSFs、作業(yè)內(nèi)容特例PSFs

等基本數(shù)據(jù)失誤特征值本廠基本人誤率外推人誤率

計(jì)算模塊計(jì)算模塊計(jì)算模塊

導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫模塊塊

本廠基本人誤率外推人誤率失誤特征值（BHEP和HCR

參數(shù)及PSFs）（HEP）各類失誤次數(shù)統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)主要功能以結(jié)構(gòu)化方