生產(chǎn)系統(tǒng)人因失誤評價(jià)技術(shù)研究

夏克強(qiáng)，謝麗梅，時鐘，3， 李小兵

（1.中國人民解放軍駐中國電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所軍事代表室，四川 成都 610036；

2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610；3.南京賽寶工業(yè)技術(shù)研究院，江蘇 南京 210000）

0 引言

人因失誤是指人機(jī)系統(tǒng)中人的行為沒有滿足系統(tǒng)對人的要求[1]。統(tǒng)計(jì)表明，有20%～90%的系統(tǒng)失效與人有著直接或者間接的關(guān)系[2]。由于人受到如心理、生理、社會和精神等因素的影響，其操作穩(wěn)定性會呈現(xiàn)較大的波動[3]，一旦人機(jī)系統(tǒng)中的操作員在某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)操作失誤，便會造成整個系統(tǒng)失效。

人因失誤是隨著人因可靠性的發(fā)展而發(fā)展起來的一門研究人機(jī)系統(tǒng)中操作員可靠性的學(xué)科，并形成了兩代經(jīng)典的人因可靠性分析方法 （HRA：Human Reliability Analysis）。傳統(tǒng)人因失誤研究的對象主要針對于大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)如核電站、航空航天系統(tǒng)等，這類系統(tǒng)一旦發(fā)生事故便會造成巨大的損失。隨著技術(shù)的進(jìn)步，復(fù)雜系統(tǒng)的范圍已不僅僅局限于核電站、航空航天系統(tǒng)等，現(xiàn)代工業(yè)社會中的生產(chǎn)系統(tǒng)、甚至一條生產(chǎn)線也已成為復(fù)雜系統(tǒng)，這類系統(tǒng)一旦出現(xiàn)事故便會導(dǎo)致整批產(chǎn)品不合格乃至報(bào)廢，這會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和信譽(yù)損失。而人因失誤作為生產(chǎn)系統(tǒng)事故隱患的根源，尤其應(yīng)受到重視。

有效的人誤分類是人因失誤的關(guān)鍵問題之一，但目前還沒有一種統(tǒng)一、固定的分類方法。為控制生產(chǎn)系統(tǒng)中的人因失誤，本文提出用經(jīng)典的人因失誤分類與人因失誤綜合評價(jià)指標(biāo)相結(jié)合的方法來分析和控制生產(chǎn)系統(tǒng)中的人因失誤，并以某汽車變速箱總成裝配過程為例，進(jìn)行了相關(guān)的分析。

1 經(jīng)典的人因失誤分類方法

1.1 人因失誤工程分類方法

工程分類法是指按照工程學(xué)的觀點(diǎn)對人的失誤進(jìn)行分類，這種分類方法的特點(diǎn)是不考慮人的內(nèi)在心理活動歷程，只關(guān)注失誤的外在表現(xiàn)，它認(rèn)為對于機(jī)器的不正確輸入來自于人的不正確輸出，內(nèi)在的人的認(rèn)知過程則被認(rèn)為是一個黑匣子而難以破譯[1]。工程學(xué)分類方法的代表是Meister分類法和Swain分類法。

a） Meister分類法

Meister最早發(fā)表了有關(guān)人誤的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，他在這個報(bào)告中把人誤分為操作失誤、設(shè)計(jì)失誤、檢查失誤、裝配失誤、維修失誤和安裝失誤[2]。

b）Swain分類法

Swain在研究人誤行為時，以人的績效輸出作為機(jī)器的輸入出發(fā)對人誤進(jìn)行分類，而不考慮人的心理過程，系統(tǒng)向人提供信息輸入，而人對信息處理的過程則是人的輸出可觀察行為的基礎(chǔ)。同時Swain對任務(wù)執(zhí)行過程中的人因失誤分類作了深入的分析和研究，并建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。Swain當(dāng)時認(rèn)為，人因失誤行為可分成以下幾種：不正確地做一件事；沒能完成一項(xiàng)任務(wù) （執(zhí)行中失?。粵]有能按時去做一件事情。按照這種思想，Swain把人因失誤劃分為兩大類：執(zhí)行錯誤 （EOC）和遺漏錯誤（EOO）[4]。

1.2 人因失誤認(rèn)知分類法

人誤的認(rèn)知分類方法是指把人因失誤按照認(rèn)知心理學(xué)的方法進(jìn)行分類，該方法從分析人的內(nèi)在行為歷程入手，從認(rèn)知過程出發(fā)對人誤展開研究。認(rèn)知分類法的典型代表有Norman分類法[5]、Reason分類法[6]、Rasmussen分類法[3]，如表1所示。

表1 人誤的認(rèn)知分類方法

2 人因失誤的綜合評價(jià)指標(biāo)

人因失誤研究的最終目的在于減少或消除人因失誤發(fā)生的次數(shù)，企業(yè)所關(guān)心的是當(dāng)失誤發(fā)生后，管理層如何對事故進(jìn)行處理。而在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于人受心理、生理等多種因素的影響，人因失誤不可能完全避免；另一方面，生產(chǎn)系統(tǒng)中人因失誤的表現(xiàn)模式紛繁復(fù)雜，我們很難對所有的人因失誤進(jìn)行控制，因此，在進(jìn)行人誤控制時，需要一個控制準(zhǔn)則予以指導(dǎo)。為了解決上述難題，針對可控性人因失誤，本文提出了人因失誤綜合評價(jià)指標(biāo)法，以確定需要重點(diǎn)關(guān)注的事故，以及關(guān)注的優(yōu)先順序，為有效地指導(dǎo)生產(chǎn)系統(tǒng)中人因失誤控制活動提供指導(dǎo)。

2.1 人因失誤可控性評價(jià)指標(biāo)的確定

結(jié)合人因失誤，以及生產(chǎn)過程所具有的特殊性，對人因失誤可控性進(jìn)行評價(jià)時通常需要考慮以下幾個指標(biāo)：衡量人因失誤出現(xiàn)頻次的指標(biāo)，衡量人因失誤嚴(yán)重程度的指標(biāo)，衡量人因失誤控制措施的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，衡量控制措施實(shí)施難易程度的指標(biāo)，以及綜合評價(jià)指標(biāo)。

2.2 評價(jià)指標(biāo)值的確定

a）人因失誤出現(xiàn)頻次的指標(biāo)

若用N表示某類人因失誤出現(xiàn)的次數(shù)，則N越大，應(yīng)對該類人誤重點(diǎn)關(guān)注。規(guī)定N的取值范圍為 [1，10]且取值為整數(shù)，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的專家意見及PFMEA分析方法中的頻度值[7]，得人因失誤頻次評價(jià)指標(biāo)如表2所示。

表2 人因失誤可控性指標(biāo)——失誤次數(shù)N評分規(guī)則

b）人因失誤嚴(yán)重程度的指標(biāo)

若用D表示人因失誤對產(chǎn)品質(zhì)量造成的影響，則D越大，應(yīng)對該人因失誤越關(guān)注，需對該類人因失誤進(jìn)行重點(diǎn)控制。其取值范圍與規(guī)則確定與N相似，如表3所示。

表3 人因失誤可控性指標(biāo)——對產(chǎn)品損失嚴(yán)重程度D評分規(guī)則

c）人因失誤控制措施的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

若用E表示采取人因失誤控制措施時其消耗經(jīng)濟(jì)性好壞的指標(biāo)，E越大則表示控制措施消耗的成本低即經(jīng)濟(jì)性好；反之，表示控制措施的成本高，經(jīng)濟(jì)性不好。其評分標(biāo)準(zhǔn)與N相似，如表4所示。

d）控制措施實(shí)施難易程度的指標(biāo)

若用P表示對某類人因失誤采取控制措施的難易程度，P越大表示該人因失誤的控制方法越容易實(shí)施，則應(yīng)優(yōu)先考慮這類人因失誤。其取值范圍與評分標(biāo)準(zhǔn)與N相似，如表5所示。

e）綜合評價(jià)指標(biāo)

綜合評價(jià)指標(biāo)，雖然上述4個指標(biāo)都是人因失誤控制時所必須考慮的指標(biāo)，但是各個指標(biāo)的立足點(diǎn)不同。若用F表示人因失誤控制綜合評價(jià)指標(biāo)，則有F=f（N，D，E，P）。雖然4個指標(biāo)從不同的側(cè)面對人因失誤進(jìn)行了定量化的評價(jià)，但是這些指標(biāo)對于人因失誤的綜合評價(jià)系數(shù)的相對重要度有所不同。本文對4個指標(biāo)分配不同的權(quán)重，以體現(xiàn)指標(biāo)對綜合評價(jià)系數(shù)的相對重要程度。設(shè)λi，i=1，2，3，4，0≤λi≤1為權(quán)重要系數(shù)分別表示N、D、E、P對于綜合評價(jià)指標(biāo)的相對重要度，則：

表4 人因失誤可控性指標(biāo)——控制措施的經(jīng)濟(jì)性E評分規(guī)則

采用簡單線性加權(quán)得：

F取值越大，則表示該人因失誤越應(yīng)該受到關(guān)注；反之，F(xiàn)取值越小，這樣的人因失誤越不應(yīng)該受到關(guān)注。但是，并不是所有的人因失誤都必須給予關(guān)注，也即是需要為F值界定一個下限，當(dāng)F值超過該下限時，必須采取相應(yīng)的控制措施。F下限可采用指標(biāo)等權(quán)重中值法確定，即對各個指標(biāo)取相同的權(quán)重，且各指標(biāo)取值在中點(diǎn)位置，取N、D、E、P均為5.5，最后得出F下限：

表5 人因失誤可控性指標(biāo)——控制措施實(shí)施難易性P評分規(guī)則

當(dāng)F＞5.5時，應(yīng)該對該人因失誤進(jìn)行控制。

3 實(shí)例分析

本文以某汽車變速箱總成裝配過程為例，選取該裝配過程最復(fù)雜和關(guān)鍵的環(huán)節(jié)——二軸分裝工位為代表，進(jìn)行分析。二軸總成實(shí)物圖與二軸分裝工工位如圖1和2所示。

圖1 二軸總成實(shí)物

圖2 二軸分裝工位

在裝配過程中，操作員甲 （如圖2所示）極容易出現(xiàn)3種人因失誤：分別是卡環(huán)漏裝、同步環(huán)漏裝和漏注潤滑油。

3.1 3 種人因失誤

a）卡環(huán)漏裝

為了固定二軸總成齒輪的軸向位置，二軸總成上共有兩個卡環(huán)，如果漏裝其中一個就將會造成嚴(yán)重的事故。漏裝卡環(huán)后，各齒輪發(fā)生軸向竄動進(jìn)而使待傳動的齒輪不能正常地嚙合而造成變速箱失效。在實(shí)際的生產(chǎn)中，卡環(huán)按照產(chǎn)品型號成批配送，如果某型號產(chǎn)品裝配完成后發(fā)現(xiàn)卡環(huán)數(shù)量與產(chǎn)品數(shù)量不一致，則需要對已裝好的該批產(chǎn)品進(jìn)行拆箱檢查，直至確認(rèn)漏裝的產(chǎn)品，這會給生產(chǎn)線帶來巨大的損失。

b）同步環(huán)漏裝

同步環(huán)是同步器中重要的組成部件，如果裝配中漏裝同步環(huán)則會造成同步器失效，會造成總成測試時掛不上擋；如果發(fā)現(xiàn)同步環(huán)漏裝，則處理方法與卡環(huán)漏裝相同。

c）漏注潤滑油

漏注油是指操作員在裝配滾針軸承后忘記向滾針軸承加注潤滑油。雖然變速箱的各個軸承在使用過程中均采用飛濺潤滑的方式進(jìn)行潤滑，不需要額外加潤滑油，但是，由于飛濺潤滑必須是變速箱使用一段時間后才能真正起到潤滑作用，而剛生產(chǎn)出來的變速箱在未投入使用之前各個軸承得不到良好的潤滑，因此，需要在裝配過程中對各個軸承進(jìn)行預(yù)潤滑，防止箱體初期的劇烈磨損。在實(shí)際的裝配過程中，操作員經(jīng)常出現(xiàn)漏注油的情況，且這種失誤無法察覺，因而對變速箱的總體性能有著潛在的威脅。

3.2 3種人因失誤的分類

對3種人因失誤進(jìn)行分類，如表6所示。

表6 二軸分裝的典型人因失誤分類

a）卡環(huán)漏裝

通過實(shí)際的調(diào)查，漏裝發(fā)生次數(shù)每年約6～7次，產(chǎn)量10萬臺計(jì)算 （最大產(chǎn)量），則失誤的頻率R=7/100000=0.000007， 1/1500000＜R＜1/15000，按表3得N=2。但是在實(shí)際的生產(chǎn)中，每年產(chǎn)量很少能超過10萬臺，故取N=3。同步環(huán)漏裝和漏注潤滑油的發(fā)生頻次每年約10～12次，故N=4。

根據(jù)3種失誤的影響程度判定，卡環(huán)漏裝會導(dǎo)致整個二軸總成失效，故嚴(yán)重度取值為10。同步環(huán)漏裝會導(dǎo)致同步器失效，但是不會造成整個二軸總成失效，故嚴(yán)重度取值為8。漏注潤滑油會加劇軸承的初期磨損，導(dǎo)致軸承使用壽命縮短，故嚴(yán)重度可取值7。

b）同步環(huán)漏裝

同步環(huán)漏裝的控制措施與卡環(huán)漏裝的控制措施相似。從該控制措施來看，實(shí)施該措施的成本消耗小，只需要對工作臺進(jìn)行簡單的調(diào)整即可，經(jīng)查表5可取值E=8，查表6可取值P=9。

c）漏注潤滑油

可以考慮的控制措施是事先由物流配送人員往滾針軸承注潤滑油，二軸分裝工位操作員只完成裝配，該控制措施的實(shí)施非常容易且基本不消耗成本，故可取值E=10，P=9。

對于不同的研究對象λi可以取不同的值，可以采用經(jīng)驗(yàn)方法或者是專家打分的方法對各個指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配。本文研究的3種人因失誤指標(biāo)權(quán)重由質(zhì)量管理部門專家打分得出，分別取λ1=0.3，λ2=0.4，λ3=0.2，λ4=0.1，最終可計(jì)算得出3種人因失誤的綜合評價(jià)值，如表7所示。

表7 3種人因失誤的可控性指標(biāo)匯總

由表7可以看出，3種人因失誤綜合評價(jià)指標(biāo)均大于5.5，因此企業(yè)需要對其進(jìn)行重點(diǎn)的關(guān)注；在對其進(jìn)行控制時候，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注，且關(guān)注的順序依次為卡環(huán)漏裝、同步環(huán)漏裝和漏注潤滑油。

4 結(jié)束語

結(jié)合經(jīng)典的人因失誤分類方法與人因失誤可控性綜合評價(jià)指標(biāo)，本文所提出的方法能夠客觀地、定量化地評價(jià)出生產(chǎn)系統(tǒng)中各類可控性人因失誤的綜合屬性，能夠?yàn)樯a(chǎn)系統(tǒng)實(shí)施人因失誤控制提供指導(dǎo)。

[1]張錦，張力.人因失效模式、影響及危害性分析 [J].南華大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，17（2）：35-39.

[2]何旭洪，黃祥瑞.工業(yè)系統(tǒng)中人的可靠性原理、方法與應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2007：56-80.

[3]RASMUSSEN J.Information processing and human-machine interaction：An approach to cognitive engineering[C]//North-Holland，Series in System Science and Engineering.1981：1380-1389.

[4]NUREG/CR-1278-1983， Handbook of human-reliability analysis with emphasis on nuclear power plant applications[S].

[5]李悅蕾.汽車電子零部件組裝過程人因質(zhì)量事故中的行為形成因子的研究 [D].長春：吉林大學(xué)機(jī)械學(xué)院，2008.

[5]NUREG/CD-2986-1983，The use of performance shaping factors and quantified expert judgment in the evaluation of human reliability：An initial apprasisal[S].

[6]REASON J， MANSTEAD A， STRADLING S.Errors and violations on the roads： a real distinction[J].Ergonomics，1990， 33： 1281-1290.

[7]胡璽良.基于汽車可靠性技術(shù)的工藝潛在失效模式及影響分析 （PFMEA）研究 [D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2007.