人因事故分析的基本理論與方法.pptVIP

1、人因事故分析的基本理論與方法,張 力教授 國家自然科學基金資助項目（79870004，70271016，70573043） 國防軍工技術(shù)基礎(chǔ)計劃項目（Z012002A001，Z012005A001) 湖南工學院安全工程與管理研究所,人因可靠性專題講座之三,1 幾項重要基本概念,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(human error)：人未能精確地、恰當?shù)亍?充分地、可接受地完成所規(guī)定的績效 標準范圍內(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：Human Reliability Analysi

2、s): 以人因工程、系統(tǒng)分析、認知科學、概率 統(tǒng)計、行為科學等學科為理論基礎(chǔ)，以對 人的可靠性進行定性與定量分析和評價為 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。,人的行為類型 ：技能型、規(guī)則型、知識型 技能型行為(Skill-based behavior) 只依賴于人員的實踐水平和完成該項任務(wù)的經(jīng)驗，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-based behavior) 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-based behavior) 當遇到新鮮情景，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

3、進行分析診斷及處理,2 大規(guī)模復(fù)雜人機系統(tǒng)運行控制特征及對人因的影響,特征 監(jiān)視確認決策控制 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-機系統(tǒng)操作人員認知行為模型,不是將某一任務(wù)單獨劃分為技能型、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)的認知層次。,該模型不是將某一任務(wù)單獨劃分為技能型、規(guī)則型或知識型，而是將

4、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)的認知層次。在系統(tǒng)正常運行時，人的活動屬于技能型，他只對外界信息做淺層處理（即習慣性反應(yīng)），即技能型水平活動，但容易分散注意力而產(chǎn)生“疏忽”行為，這是這一水平上的重要失誤類型。當系統(tǒng)進入異常狀態(tài)，操作人員注意到這種情況之后，他就會對這些異常信息進行處理，運用現(xiàn)成的規(guī)則去解決問題，這就是規(guī)則型水平，這一水平上的失誤類型為規(guī)則型錯誤。如果發(fā)生的異常事故情景十分復(fù)雜、從前沒有遭遇過，操作人員不得不運用所掌握的系統(tǒng)的基本知識去考慮造成異常工況的原因，并采取相應(yīng)的措施，這就是知識型的問題解決過程，這一水平上的失誤類型為知識型錯誤。該模型體現(xiàn)了人類

5、認知的多層次性和由淺入深及往復(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和原因進行了詳細的分析和討論，較為客觀地反映了人的失誤的內(nèi)在機理，有助于改進人-機界面和防范人的失誤。,該模型體現(xiàn)了人類認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和原因進行了詳細的分析和討論，較為客觀地反映了人的失誤的內(nèi)在機理，有助于改進人-機界面和防范人的失誤。,3 大規(guī)模復(fù)雜人機系統(tǒng)人因失誤的分類與產(chǎn)生機制分析,基于認知行為意圖，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)視確認決策控制,操作人員行為動態(tài)模型,三種失

6、誤類型的特征,人誤分類體系,4 誘發(fā)人因事故的主要因素 操作人員個體的原因 設(shè)計上的原因 作業(yè)上的原因 運行程序上的原因 教育培訓(xùn)上的原因 信息溝通方面的原因 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,6 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驗研究及其數(shù)學模型 通過在緊急情況下人的誤判斷和誤操作實驗，得到了緊急情況下成年人的特征數(shù)據(jù)，進而建立了緊急情況下人的誤判斷與誤操作數(shù)學模型。 對于改進人員培訓(xùn)和人機界面，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際意義。,（1） 誤判斷模型為：r=0.3878/t

7、+0.0060 r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+0.174007 R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,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

8、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：實體保護，行 政管理防范。 防護屏障的失效，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 而提出有效的改進方案。,典型的屏障： 物理屏障：聲、光報警信號；各種安全保護設(shè)備；各種警示性標牌；安全門、鎖；各類應(yīng)急設(shè)備等 管理屏障：運行及維修工作規(guī)程；人員培訓(xùn)與教育；資格認定及人員任命；管理條例；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,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 運行規(guī)程因素 教育培訓(xùn)因素

9、通訊因素 管理因素,10 人因事故模式、影響與嚴重度分析 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)計方案或采取某種補救措施盡早予以消除人因失誤或減輕其后果的嚴重性，從而提高系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性,邏輯框圖,HUEMECA表格 事件名稱： 部 門： 圖 號： 制表人： 頁 號： 審查人： 填表日期：,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、人因事故定量評價方法,事故前的人因事故：THERP+統(tǒng)計方法 激發(fā)初因事故的人因事故：ATHEANA+統(tǒng)計方法 事故后的人因事故：THERP+H

10、CR 工程化：可操作性，系統(tǒng)性，標準化， 可追溯性，技術(shù)文檔完備性,12.1 事故前人因事故評價技術(shù) 主要分析系統(tǒng)正常運行時，在維護、校驗、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,(2)事故前人因事故的定量計算 A、簡單的計算方法 單個部件事前人誤率PFPBPNRA 多個相似部件相關(guān)的事前人誤率PF為： PFPBPc2Pc3Pcn PNRA n：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i=2時 Pci0.5 當2i=n時 Pci1,事故前人誤的類型及其基本概率,恢復(fù)因子的類別及其失

11、效概率,B、復(fù)雜的計算方法 （THERP） 基本失效概率確定 考慮相關(guān)序列動作的恢復(fù)作用 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/T d=h1+c1 h2+ c1 c2h3+ c1 c2.cm-1hm U：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 事故背景 事故描述 事故成功準則 調(diào)查、訪談結(jié)論 事故分析 建模與計算 調(diào)查與訪談記錄,12.2 激發(fā)

12、初因事故的人因事故評價技術(shù),B類人因事件： 試驗、檢修中人因造成的設(shè)備潛在不可用，當需用該設(shè)備又未及時采取有效措施而引發(fā)一個事故序列 在運行、試驗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： 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行的明顯 擾動，而需要安全系統(tǒng)投運 邏輯分析法：故障樹分析方法 ATHEANA：迫使人員失誤情景分析 運行經(jīng)驗: 考察電廠運行歷史，對運行事件 報告進行統(tǒng)計、分析,1

13、2.3 事故后人因事故評價技術(shù),人因失誤率預(yù)測法（THERP）： 圖1 簡單的HRA事件樹,a,A,b/a,S,F,F,F,B/a,b/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

14、， t：允許操縱員進行響應(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 K2：心理壓力 K3：人機界面 、：操作人員行為類型參數(shù),參數(shù)、選取表,HCR模型的行為形成因子及其取值,THERP+HCR評價模式,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 兩者相互補充，共同構(gòu)成一個有機整體,THERPHCR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

15、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),大規(guī)模復(fù)雜人機系統(tǒng) 本廠模擬機試驗 THERP手冊 運行事故報告 專家判斷 HCR模型 內(nèi)部事故運行報告 PRA報告 CREAM數(shù)據(jù) 維修報告 人因動作專用統(tǒng)計表 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 計算模塊 計算模塊 計算模塊,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,系統(tǒng)主要功能,以結(jié)構(gòu)化方式完備地儲存系統(tǒng)運行、管理、維修等方面人因事件的基本、重要數(shù)據(jù) 提供各類人誤特征值及分布，預(yù)測其發(fā)展趨