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1、06安全人机工程学人因事故分析与预防,主要内容,第一节 人因对系统安全的作用与影响 第二节,第 2 页,第 3 页,第一节 人因对系统安全的作用与影响,一、人因事故的危害性和严重性据E.Hollnagel 1998年统计，从20世纪60年代到20世纪90年代，在所有工业事故中包含人因失误的事故从20%扩大到80%以上。特别是许多重大事故的原因几乎均源于人的因素这些事故不仅造成人类生命财产、生存环境的巨大灾难，而且给社会发展带来了极大的负面影响，在人们心理上投下的阴影不可估量。,各行业中人因事故所占比例,第 4 页,人因事故： 人机系统 7090(21世纪初） 核电站 国际 5585 国内 70
2、,第 5 页,近年来公众熟知的一些重大人因事故,第 6 页,压水堆原理示意图,第 8 页,第 9 页,第 11 页,第 12 页,第 13 页,第 16 页,第 17 页,第 19 页,第 35 页,第 36 页,第 37 页,第 38 页,二、大规模复杂系统中人因事故产生的主要原因,1、人始终是系统的中心和主宰者2、人固有的内在弱点3、复杂社会技术系统的特征及对人因的影响,第 39 页,1、人仍是系统的中心和主宰者,人的作用的不可替代性。 尽管系统的自动化程度提高了，但归根结底还要由人来控制操作，要人来设计、制造、组织、维修、训练，要人来决策，即使所谓的智能系统也仅只是局部替代最终决策的前期
3、动作，因而，人在系统中的作用不是削弱了，而是更加重要和突出了。 系统自动化程度的提高带来了人因失误的迁移。由运行中操作型的直接人误转变为对自动化系统设计、维护、测试、检测、管理等间接人误。 系统智能化程度的提高导致失误类型由疏忽等较低层次的认知失误向诊断、判断、决策等较高层次的认知失误类型转变。,第 40 页,2、人的内在弱点两大方面,机体生理界限体力界限、反应速度界限、精度界限、生物节律界限和对外部环境变化的容许界限等。人作为一种现实的机体不可能随心所欲、完美无缺。,第 41 页,四、人机工程学的研究目的 设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的各种因素-
4、生理的和心理的及人体测量参数、生物力学的需要与可能；使人操作简便、省力、快速而准确；使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适；最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。,第 42 页,主体的意识界限主体内部意识和动机、期望，实践基础上的感知，在环境条件下的情感，对感知的提炼和把握规律性的能力，以及对自我行为的规划能力等。人作为一种现实的反映意识体，它与机体的生理界限和客观事物的真实性具有相当程度的镶嵌性和背离性，认识上的弱点总是客观的。,第 43 页,人生理、心理、社会、精神等特性的并存，导致了人的复杂性、灵活性、适应性和可塑性，也决定了人在不同条件下行为的难以控制性、不确定性和
5、随机性，并且其失误机理的复杂性远远超过了机械、电子设备，使得对人因失误的辨识和预防比硬件要困难的多。,第 44 页,3、复杂社会技术系统的特征及对人因的影响,第 45 页,复杂社会技术系统的特征（Reason,1990)系统更加自动化系统更加复杂和危险系统具有更多的防御装置系统更加不透明,系统更加自动化,操作人员的工作由过去以“操作”为主变为监视决策控制。人因失误发生的可能性、尤其是后果及影响变得更大了。,系统更加复杂和危险,大量地使用计算机使得系统间相互作用更加复杂、耦合更加紧密，同时使得大量的潜在危险集中在较少几人身上（如中央控制人员）。,系统具有更多的防御装置,为了防止技术失效和人误对系
6、统运行安全的威胁，普遍采用了多重、多样专设安全装置。这些装置大大提高了系统的安全性。但另一方面，对这些安全装置的依赖性又降低了操作人员对系统危险性的警觉性。同时，这些安全装置仍可能由于人误而失效如切尔诺贝利核电站事故（实验过程中关闭安全保护装置），因而它们也就是系统最大的薄弱环节。,系统更加不透明 系统的高度复杂性、耦合性和大量的防御装置增加了系统内部行为的模糊性，管理人员、维护人员、操作人员经常不知道系统内正在发生什么，也不理解系统可以做什么。,三、人因对系统安全的正面作用,人的才智在查出和消除潜在的问题方面是十分有效的。提高人的可靠性、包括组织的可靠性是增强系统安全性的重要途径。,一、基本
7、概念,人因可靠性：人对于系统的可靠性所必须完成的活动的成功概率。人的可靠性，人为可靠性，人员可靠性人因失误(human error)：人未能精确地、恰当地、 充分地、可接受地完成所规定的绩效标准范围内的任务。人为失误，人为错误，人的失误，人误人因可靠性分析（HRA：Human Reliability Analysis): 以人因工程、系统分析、认知科学、概率统计、行为科学等学科为理论基础，以对人的可靠性进行定性与定量分析和评价为中心内容，以分析、预测、减少与预防人的失误为研究目标。,第二节 人因事故分析的基本方法,人的失误与人的非安全行为,3、人的失误特点人的失误的重复性；人引发的失效的潜在性
8、和不可逆转性；人的失误行为往往是情景环境（Context）驱使的；人的行为的固有可变性；人的失误的可修复性；人具有学习的能力。,4、人-系统的交互作用人-系统交互作用（Human-System Interactions, HIs）是描述人与系统之间的所有可能的界面关系，包括管理、运行、维修等环节。在复杂人机系统中，人在异常工况下的响应行为是由大量的不同的人-系统交互作用组成的，它们对于事故的进程起着至关重要的作用。一方面，人能够作为事件/事故的引发者和扩大者；另一方面，人也能够成为事故的缓解者。如核电厂控制室里的HIs是指运行班组/操纵员对于症状信号的响应。症状信号包括报警器、参数显示器等，人
9、员响应包括控制操作、通讯交流和规程选择等。HIs分类是人因可靠性分析（Human Reliability Analysis, HRA）的基础。,5、人的行为类型技能型行为(Skill-based behavior)只依赖于人员的实践水平和完成该项任务的经验，是个体对外界刺激或需求的一种条件反射式、下意识的反应 规则型行为(Rule-based behavior)人的行为由一组规则或协议所控制、所支配 知识型行为(Knowledge-based behavior)当遇到新鲜情景，没有现成可用的规程，操作人员必须依靠自己的知识和经验进行分析诊断及处理,6、人的行为形成因子（PSFs）Swain将任
10、何影响人的行为的因素称为行为形成因子（Performance Shaping Factors, PSFs），他把PSFs分为三大类：（1）外部PSFs，个人因素之外的；（2）内部PSFs，人员自身的；（3）应激水平。张力1992年将PSFs定义扩充为：对人的认识、判断、行动过程产生（不利）影响的物理的、精神的（或外部的、内部的）因素，包括人-机界面、人的内因、作业特性、组织管理和外部原因等五个方面。,二、大规模复杂人机系统运行控制特征及人因失误分类与产生机制分析,1、大规模复杂人-机系统运行控制特征 监视确认决策控制2、大规模复杂人机系统人因失误分类与产生机制（见图62 ）,大规模复杂人-机系
11、统操作人员认知行为模型,操作人员行为动态模型,表6-2 3种失误类型的特征,三、 诱发人因事故的主要因素操作人员个体的原因设计上的原因作业上的原因运行程序上的原因 教育培训上的原因 信息沟通方面的原因 组织管理因素,表63 紧急状态下人的行为,1、 人因失误结构模型,四、 人因失误结构与成因模型,2、 人因事故成因模型,五、 人因事故根原因分析方法,事故根原因：引发人因事故最基本的原因，如果该原因（或该组原因）被修正，则可有效防止此类事故再度发生事故根原因分析技术：从事故的现象出发，追溯引发人因事故的根原因,1）人因事故调查技术 事故调查与资料收集 事件时序图,2） 故障模式分析技术人因失误的
12、基本故障模式 ： a.不注意细节 b.判断错误 c.承诺的任务没有执行（完成） d.技能或知识不够 e.精神状态不适合完成工作任务,3） 屏障分析技术屏障是防范事故发生的手段：实体保护，行政管理防范。防护屏障的失效，导致事故的发生。屏障分析可找出防范体系的缺陷或漏洞，从而提出有效的改进方案。,典型的屏障：物理屏障：声、光报警信号；各种安全保护设备；各种警示性标牌；安全门、锁；各类应急设备等 管理屏障：运行及维修工作规程；人员培训与教育；资格认定及人员任命；管理条例；工作人员的交流方式；人员授权；人员的相互监管等,原因因素分析技术 a.原因因素图,b.原因因素分析基本人因事故根原因因素心理因素
13、生理因素个体因素 环境条件因素作业因素 运行规程因素教育培训因素 通讯因素管理因素,六、 人因事故定量评价方法,1、人因失误率预测法（THERP）：,图1 简单的HRA事件树,人员作业成功概率: Pr(S)=a (b/a)失败概率: Pr(F)=a(B/a)+A(b/A)+A(B/A)行为形成因子（PSF）修正 HEP=BHEP(PSF)1(PSF)2 ,相关性修正,2、人的认知可靠性预测法（HCR）两个基本假定：（1）人员行为类型归结为技能型、规则型和知识型三类,（2）失误概率仅与允许时间t和执行时间T1/2的比值有关，且遵从三参数的威布尔分布： T1/2 =T1/2，n（1+K1）（1+K
14、2）（1+K3）式中，t：允许操纵员进行响应的时间 T1/2：操纵员执行时间 T1/2，n：一般状况的执行时间 K1：操作经验 K2：心理压力 K3：人机界面 、：操作人员行为类型参数,表6-4 参数、选取表,表6-5 HCR模型的行为形成因子及其取值,七、 组织管理对人因事故的作用和影响,组织管理失效四种主要模式： 组织规范失效 组织沟通失效 组织功能失效 组织文化失效 防范组织失效基本对策 ： 建立行政管理屏障 拓宽组织沟通渠道，增强组织效能 建立安全文化体系,第三节 人因事故的预防,一、 人因事故纵深防御系统 技术手段组织手段文化手段主动型人因事故纵深防御系统,方针确立阶段 预测分析阶段
15、 事故减少策略阶段 反馈阶段,3、管理支持系统,二、人因事故预防与减少基础体系,现代工业社会的特性，决定了对事故的预防和减少必须采取纵深防御的战略思想才可能奏效，即必须国家、社会、企业和个人相互支持与配合，在一个广泛的基础上构成事故预防与减少综合体系才可能实现 。,1、政府的行政功能,政府的行政功能主要包括：行使政府职能表征社会作用培养良好的社会文化环境和经济环境对社会成员的道德修养、文化素质、心理素质、技术素质的培养。,2、企业的功能,企业既是国家有关方针的执行层，又是对具体事故防范的管理层。,3、个体的主要职责,不断提高安全文化水平和安全技术素质。增强安全意识，自觉、主动地接收外界安全信息
16、。加强对人因失误和事故的辨识力和防范性以及安全应变能力。,第四节 人因事故分析面临的新问题与发展趋势,一、 人因分析面临的问题1、人因分析的难度 (1)人的特性：生理，心理，社会，文化，变化多样性和复杂性(2)不仅需研究行为者本身，还需研究行为者与系统中其他元素的关系 (3)人与人之间的个体差异，致使研究结果具有不确定性, 或难以有准确性(4)对控制人行为、特别是认知行为的大脑机能，至今尚未完全弄清楚(5)人因失误的突发性和无序性，使得其数据收集和掌握规律很困难, 所以人因数据库建设多年进展缓慢(6)人员失误构成潜在的失效，致使大量人因信息丢失,人适机 机宜人 人机匹配 以人为中心从个体到“系
17、统中、组织中的人”，人的社会属性和精神属性，组织管理对人员可靠性的作用组织也可能犯错误，组织错误归根到底也是一种人因错误，且对复杂系统而言，组织错误是对其安全性最大的潜在威胁典型的组织错误包括管理制度缺陷、不充分的培训、 管理者的错误决策等由于个体失误和组织失误的并存，人因失误只能通过不断加强管理、改善管理来减少或弱化它的影响,2、对人因的再认识,3、环境与人行为的关系,环境是围绕主体，并对主体行为产生影响的外界事物人通过各种感觉通道从环境中获得关于行为意义的信息，并运用这一信息，建立支配某种心理过程的动机和决定行为的方式，进而通过行为的实施来适应与改造环境。在相对稳定的条件下，人力图适应环境
18、，以降低自身的损耗，同时又力图改造环境，以满足自身更高的需求人类自然属性与社会属性的并存，使得在一定界限内，人与环境保持着一种相互协调、相互适应的动态平衡。,4、人的可靠性分析（HRA）方法问题,迄今为止，HRA已有数十种方法，它们被划分为以THERP（人误率预测技术）为代表的第一代或称为静态的基于专家判断与统计分析相结合的HRA方法和目前正在兴起的称为动态的基于认知科学的第二代HRA方法。也有人把它们划分为人的工程学可靠性研究策略和人的行为学可靠性研究策略。这些方法对HRA的发展和应用起了良好的推动作用，但正如许多HRA专家所评论的那样，它们在功能的完备性、方法的有效性和可靠性、实用性等方面
19、均尚存在诸多不足。,5、 人的失误机理问题,认知行为特性行为模型失误类型失误内部机制失误源,失误形态失误背景失误结构失误观测控制管理,6、人因分析的客观性与一致性问题,源于实际的HRA数据缺乏且可用性差PSFs（人员行为形成因子）的分析与量化：非结构化，极度依赖使用者的判断,7 、人因分析数据的可用性,人因数据库 人员可靠性分析手册美国的NUCLARR英国的CORE-DATA日本的IHF和HFC库法国电力公司（EDF）M310,三方面的问题尚待解决 数据的可靠性数据的普适性，不同领域的认知结构和信息处理机制的差异他国数据的可引用性,8、人因分析中的文化因素,科学素养道德水准心理素质工作态度思维习惯和工作作风安全文化,9、 组织管理层的人因分析,组织管理层人因分析的必要性 不足方面： 适用技术缺乏定性分析多，定量分析少考虑常规的组织结构、管理过程的多，涉及管理决策层次少,
