国家自然科学基金资助项目.ppt

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1、张 力 教授国家自然科学基金资助项目（79870004，70271016）国防军工技术基础计划项目（Z012002A001，Z012005A001)湖南工学院安全工程与管理研究所,人因分析面临的问题及发展趋势,人因可靠性专题讲座之一,1 引言2 人因分析面临的问题3 人因分析研究的发展趋势4 国内HRA研究状况简介5 结论,1 引言,人因分析对系统可靠性、安全性 的作用 人因事件：人机系统 70-90 核电站 国际 5585 国内 70 预防与减少人因事件的策略和手段基于对人因事件准确分析与预测,人因分析的概念广义：分析人在系统中的功能、作用和影响狭义：特指人对系统可靠性的影 响，包括传统 的

2、人因可靠 性分析（HRA）、人-机界 面分析、人 的特性分析等,2 人因分析面临的问题,2.1 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,2.2 对人因的再认识,人适机 机宜人 人机匹配 以人为中心从个体到“系统中、

3、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,2.3 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，以降

4、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。,2.4 人因可靠性分析（HRA）方法,2.4.1 HRA应达到的三个基本目标 辨识什么失误可能发生 确定这些失误发生概率 如何减少失误及减轻其影响,完整的HRA应包含的项目 任务分析：描述运行人员应当做什么 失误分析：确定什么可能会出错 表现形式：表达事件逻辑和量化结构 量化：推算失误的可能性 失误减少：减少人误对风险的影响 质量保证和资料编制：有效性，信息资源,2.4.2 HRA方法的有效性、可用性和可靠性,有效性 可用性 可靠性,有

5、效性：HRA方法能够客观、真实、准确地测量系统框架中的确可能发生的人因失效事件。在数学意义上，有效性（有效度）刻画被该方法测量的参数与应当被测量对象之间的关系,可用性：HRA方法能够测量出其所使用的参数。在数学意义上，可用性刻画该方法意欲测量的参数与所测的变量之间的关系,可靠性：测量的一致性，其数学意义是刻画在不同时间或被不同用户所测得变量之间的关系,有效性、可用性、可靠性的涵义,2.4.3 受限于S-O-R模式,基于S-O-R（刺激-机体-反应）模式:预测“R”，注意力集中“S”作业者被作为“反应器”，而不是“行为者”改进S-O-R模式：更多的注意放在“O”，建 立以人为中心的模型，强调作业

6、者的特 征和所处环境，特别是强调作业者所遵从 的规则和其文化、态度、目标,2.4.4 人因事件的动态性,人与系统相互作用的动态性 酝酿、形成及发生的迭代性、交互性 人因事件一般不是在时间的某一特定点 就完成了它的酝酿、形成及发生，而是 迭代的、交互的过程失效。然而现有的 HRA方法几乎不能处理人因事件的动态性。,2.4.5 实用性欠缺 HRA多为简化模型，距真实系统差距大 可供模型使用的数据极为缺乏，常不得不由 专家判断代替,2.4.6 模型间的接口问题,模型的专用性：模型特定适用范围 人的行为的多样性导致多个模型组合使用，模型间接口的合理性受到质疑 如THERP+HCR接口：时间分割,2.5

7、 人误机理问题,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,2.6 人因分析的客观性与一致性问题,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,源于实际的HRA数据缺乏且可用性差,2.7 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,2.8 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

8、作作风安全文化,2.9 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,3 人因分析研究的发展趋势 人因分析研究方法的特点：涉及大量不同的技术方法 定性定量相结合 前者反映出人因分析的应用复杂性及理 论不成熟性，而后者为人因分析的研究 对象所确定。,3.1 人因分析基础研究 人的行为（失误）机理研究 定量模型和结构化的定性-定量模型 人因数据库,3.2 人-机系统设计指导,人-机功能分配、人-机交互关系、操作人员监督功能人因分析的理论、方法及技术工程化、标准化转化方式的可行性、有效性和可用性

9、,3.3 安全评价与事故防范,安全评价 人因事故分析,4 HRA研究状况简介,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。,4.1 HRA发展历史与研究动态

10、,HRA最早工作是20世纪50年代美国Sandia国家试验室（SNL）：采用硬件可靠性分析方法，估计人员失误对军队系统及装备可靠性的定量影响。1964年8月，在美国新墨西哥大学举行第一次HRA国际学术会议，美国人因学会会刊HUMAN FACTORS出版专辑。HRA学科正式确立。,HRA发展历程的两个阶段,第一阶段：20世纪60年代到80年代中后期主要工作：人的失误理论与分类研究，人的可靠性数据的收集和整理，发展以专家判断为基础的人失误概率的统计分析与预测方法。代表：THERP(Technique for Human Error Rate Prediction)特征：以人的输出行为为着眼点，不探

11、究行为的内在历程。对人的处理方式类似于对机器的处理。称为静态的基于专家判断与统计分析相结合的第一代HRA方法。,第二阶段：20世纪90年代至今,1979年美国三哩岛核电厂事故后，结合认知心理学、以人的认知可靠性模型为研究热点-研究动态过程中的人的可靠性。第二代HRA方法，又称为动态的人的可靠性分析模型。正在发展，尚未正式用于工程实践。,人误率预计技术(THREP),1983 人的认知可靠性模型(HCR),1984 成功似然指数法(SLIM),1984 操作员动作树(OAT)，1982 事故引发与进展分析(AIPA)，1975 成对比较法(PC)，1984 人因可靠性社会技术评估法(STAHR)

12、,1985 系统化的人员行为可靠性分析程序(SHARP),1984,主要HRA方法,混淆矩阵法(CM)，1981维修个人行为模拟模型(MAPPS)，1984多序贯失效模型(MSFM),1985人误评价与减少方法(HEART)，1988估计人决策失误方法(INTENT)，1992认知事件树系统(COGENT)，1992人误分析技术(ATHEANA)，1996认知可靠性与失误分析方法(CREAM)，1998,HRA方法年代分布,当前国际上HRA研究三个主流方向,继续探讨能合理表征大规模复杂人机系统中人的行为特征和规律、系统特征及人机关系的人的行为模型和人机关系行为模型。对原主流方法进行改造与完善，

13、包括模型、技术、数据等。HRA的工程应用研究，由核能、航天航空扩大到石油化工、矿山冶金、交通通讯、海洋工程等领域。,4.2 国内HRA研究状况简介,国内对HRA的研究始于20世纪90年代初期清华大学黄祥瑞：人的失误及人的可靠性分析研究（93年国 家自然科学基金）人的认知可靠性模型及应用（97年国家自 然科学基金）人的认知失误模型的理论及应用研究（02 年国家自然科学基金）,杨孟琢、赵炳全、方向 核电厂操纵员认知可靠性模型和模拟机实验研究，建立了基于模糊数学的操纵员事故响应时间可信性回归模型 张炯 核反应堆人误数据统计分析王武宏 行为形成因子与人的差错关系模型罗晓利 中国民航20年人因事故统计分

14、析研究庞志兵 高炮操作失误类型及原因,报告人,国家自然科学基金项目 复杂人-机系统中人员可靠性研究(1995)人因事故分析理论与方法研究(1998)人误分析技术及应用研究(2002)考虑组织与管理因素的人因可靠性分析 方法及应用研究（2005）国防军工技术项目 核电站人员可靠性基础研究(1994)反应堆系统人因事件分析与预防方法(2000)人因可靠性技术（2002）人误因素辨识与原因分析技术研究（2005）,HRA应用 大亚湾核电站：人因可靠性分析（1998）岭澳核电站：人因可靠性分析(2000)秦山核电站：人因可靠性分析(2004)模拟机实验 PSR中人因安全因素评审 获奖 国防科学技术奖二

15、等奖3项、三等奖1项 中国核工业总公司、湖南省科技进步奖二、三 等奖6项,5 结论,人因分析对系统的可靠性、安全性有重 要贡献 人因分析的理论、方法、技术尚不完备 人因分析学科富有生命力、正在蓬勃发展,参考文献张力.人因分析：需要、问题和发展趋势.系统工程理论与实践，2001，21(6)：13-19朱海，洪亮.论人的可靠性研究的两种策略.人类工效学，1997，3（2）：12-15黄祥瑞，沈祖培，高佳.人的动态认知可靠性的理论及应用研究.政策与管理，2001（11）：5353张力，黄曙东，王以群，等.反应堆系统人因事件分析与预防方法及应用.北京：中国核工业音像出版社，2003张力，许康.人因可靠性分析新方法.工业工程与管理，2002,7（5）：1419,