水上船舶交通事故人為因素致因機理

王海燕， 劉 清

(武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院， 武漢 430063)

水上船舶交通事故人為因素致因機理

王海燕， 劉 清

(武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院， 武漢 430063)

人的不安全行為已被認(rèn)為是造成水上船舶交通事故的主要因素，分析人為因素的致因機理是控制和減少人為因素導(dǎo)致的水上船舶交通事故、提高水上安全管理系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。對此，從系統(tǒng)工程學(xué)的角度出發(fā)，分析人為因素子系統(tǒng)的構(gòu)成；采用系統(tǒng)脆性理論構(gòu)建人為因素致因機理分析模型，探究船舶安全管理系統(tǒng)的脆性基元(人、機、環(huán)境子系統(tǒng))之間的脆性關(guān)系。該研究對預(yù)防和降低人為因素導(dǎo)致的水上船舶交通事故具有重要意義。

人為因素；致因機理；水上船舶交通事故；脆性

Abstract: The human error has been generally recognized as one of the main causes in marine navigational accidents. Analysis and research on the accident-causing mechanism of human errors is essential to control and reduce the accidents resulted from human errors on the basis of improving the reliability of navigation safety management system. From the perspective of the system engineering, the human errors are analyzed. The vulnerability theory of complex system is applied to analyze and construct a model of accident-causing mechanism of human errors. The vulnerability relationships between the vulnerable units (human, machine and environment) involved in the navigation safety management system are explored, which is of significance to prevent and reduce the accidents caused by human errors.

Keywords: human error; accident-causing mechanism; marine navigational accident; vulnerability

近年來,船舶運輸需求隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和國內(nèi)外貿(mào)易不斷增多而越來越大,在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟價值的同時，也帶來許多重大水上交通事故。根據(jù)交通運輸部2013年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全國共發(fā)生運輸船舶水上交通事故262起，死亡269人，沉船142艘，直接經(jīng)濟損失3.84億元。[1]通過分析海事局編撰的2000—2009年《海上船舶交通事故典型案例集》中的174個典型案例了解到，造成事故的諸多因素中，人為失誤因素約占74%，航行環(huán)境因素約占16%，船舶故障占5%，其他因素占5%。從統(tǒng)計分析看，除少量事故是由惡劣天氣和船舶自身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的之外，其他皆是人為因素造成的。

頻繁發(fā)生的海難事故所帶來的巨大人命傷亡和財產(chǎn)損失使人們對人為失誤越來越重視。國際航運界從20世紀(jì)70年代開始認(rèn)識到人為因素的重要性，普遍認(rèn)為人的不安全行為是造成水上船舶交通事故的主要原因。國際海事組織(International Maritime Organization, IMO)呼吁各國在進行海上交通安全研究時務(wù)必加強對人為失誤的研究并成立專家組。在IMO的努力下,產(chǎn)生了1978年《海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標(biāo)準(zhǔn)國際公約》(STCW公約)、1995年修正的STCW公約和國際安全管理(International Safety Management,ISM)規(guī)則，分別從船員培訓(xùn)和管理的角度對促進海上安全提出新的要求。我國作為IMO的A類理事國，相應(yīng)地執(zhí)行STCW 78/95公約，并制定國內(nèi)安全管理(National Safety Management,NSM)規(guī)則。但無論是提高船員培訓(xùn)要求還是建立公司和船舶的安全管理體系，都僅僅是IMO為促進海上安全采取的全球性規(guī)范化措施；而在航海運輸?shù)娜粘２僮髦?，由于人為因素?dǎo)致的海上船舶交通事故的比例仍居高不下, 2012年1月1日生效的STCW公約馬尼拉修正案[2]將機艙資源管理和駕駛臺資源管理納入到履約知識補充培訓(xùn)中，減少人為因素導(dǎo)致的海事事故。

人為因素最早是美國科學(xué)家HEINRICH[3]提出的，認(rèn)為其是引發(fā)事故的最大根源。此后，人為因素的研究在航空、核應(yīng)用和工業(yè)等領(lǐng)域取得不少成就(例如:以何旭洪[4]和SWAIN[5]為代表的傳統(tǒng)人的行為分類方法；基于認(rèn)知的人的行為分類法，代表性的有圖式系統(tǒng)模型[6]、S-R-K(Skill-Rule-Knowledge)分類法[7]、錯誤與疏忽過失模型[8]及行為分類模型[4])，并據(jù)此分析人為因素的致因因素。國際航運界和相關(guān)領(lǐng)域在20世紀(jì)80年代才開始強化對人為因素的研究，IMO在《海事調(diào)查中人為因素調(diào)查指南》中將其定義為違背個人或群體可接受/期望的通常做法而帶來不可接受或不希望后果的行為。[9]

20世紀(jì)90年代，國內(nèi)海事領(lǐng)域?qū)W者開始對人為因素進行研究，主要集中在人為因素的定義[10-11]、人為因素的分類[11-13]及人因可靠性的定性和定量評估等方面，常用的方法有概率安全法[14]、模糊綜合評價法[15]、貝葉斯理論[16]、證據(jù)推理[17]和綜合安全評估法[18]等。但是，對人因事故致因機理的研究大多集中在致因因素的分析[19]上，而忽視了人為因素作為船舶安全管理系統(tǒng)的一個重要子系統(tǒng)，其行為受到擾動后，和與之相關(guān)聯(lián)的因素或子系統(tǒng)相互作用及相互耦合的發(fā)生、演化和最終導(dǎo)致事故發(fā)生的過程。船舶人因事故的最終狀態(tài)只是事故發(fā)展的最終展示，對該狀態(tài)的支撐因素及演化過程的研究才是減少船舶人因事故的關(guān)鍵。

對此，在分析人為因素子系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，采用基于復(fù)雜系統(tǒng)的脆性理論構(gòu)建人為因素的致因機理模型，從系統(tǒng)的角度探究人為因素與其他子系統(tǒng)或因素相互作用的發(fā)生、演化過程。

1 人為因素子系統(tǒng)的構(gòu)成

從安全系統(tǒng)工程學(xué)的角度看，水上船舶交通事故是由“人—機—環(huán)境”組成的安全系統(tǒng)中的各種致因條件相互疊加、集聚和作用造成的。水上船舶安全管理系統(tǒng)的作用是運用管理手段和技術(shù)手段，在保證系統(tǒng)構(gòu)成要素相對可靠的前提下，通過分析系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的相互作用，合理配置要素間的相互耦合關(guān)系，實現(xiàn)系統(tǒng)要素本質(zhì)安全，最終達到長效預(yù)防船舶人因事故的目的，實現(xiàn)船舶人因系統(tǒng)的本質(zhì)安全。因此，分析人為因素系統(tǒng)的構(gòu)成是探究人為因素致因機理的基礎(chǔ)。

從構(gòu)成上看，水上船舶安全管理系統(tǒng)中的人為因素可分為個人因素和組織因素2部分(見圖1)。

圖1 人為因素子系統(tǒng)的構(gòu)成

(1) 個人因素包括技能性因素、情景意識因素、決策和知識因素、交流和文化多樣性因素及身心狀態(tài)因素。

(2) 組織因素包括安全培訓(xùn)因素、駕駛臺資源管理因素、安全文化因素及機艙資源管理因素等。

1.1個人因素

個人因素中的技能性因素是指作業(yè)者的觀察力、記憶力、注意力、思維能力、感覺能力和想象力等技能水平;影響作業(yè)者技能水平的因素有很多，主要包括素質(zhì)、知識、教育、環(huán)境和實踐等。人的意識水平的變化對其作業(yè)有著顯著影響，當(dāng)有緊急事態(tài)或非常規(guī)狀態(tài)發(fā)生時，作業(yè)量突然增加，作業(yè)時間緊迫，會給作業(yè)者帶來巨大的精神壓力，大腦意識處于過度緊張狀態(tài);在高度緊張和焦慮的狀態(tài)下，信息處理能力會顯著降低，因此情景意識因素也是人為因素中的主要類型。此外，決策和知識因素、交流和文化多樣性因素及身心狀態(tài)因素等均對水上船舶安全管理系統(tǒng)有很大影響。

1.2組織因素

組織管理因素對人因事故產(chǎn)生影響的主要原因是人作為“人—機—環(huán)境”中的一個子系統(tǒng)，任何個體的失誤都是在該組織的綜合管理下造成的，這勢必受到組織管理各因素的影響。組織管理對人因事故的作用主要表現(xiàn)在安全培訓(xùn)因素、駕駛臺資源管理因素、安全文化因素及機艙資源管理因素等方面,其中駕駛臺資源管理和機艙資源管理是2012年生效的STCW公約馬尼拉修正案的強制性適任標(biāo)準(zhǔn)[2]，目的是協(xié)調(diào)和利用駕駛臺及機艙所有人員的技能、知識、經(jīng)驗和相關(guān)資源，保證船舶安全生產(chǎn)。此外,強調(diào)團隊工作、團隊形成、內(nèi)部溝通、外部通信、領(lǐng)導(dǎo)、決策及管理等方面的技術(shù)。因此，個體在團隊中的權(quán)威、團隊文化及團隊工作環(huán)境等都會影響團隊中個體的情緒、精神狀態(tài)和應(yīng)急能力等，導(dǎo)致各種失誤發(fā)生,進而導(dǎo)致整個系統(tǒng)產(chǎn)生偏差或失效。

2 水上船舶交通事故人為因素致因機理模型構(gòu)建

2.1方法的適用性

脆性是指復(fù)雜系統(tǒng)因受到內(nèi)部和外部干擾因素的作用而使得某一部分(系統(tǒng))發(fā)生崩潰，由此導(dǎo)致其他部分(系統(tǒng))或整個系統(tǒng)受到直接或間接的影響，從而引發(fā)整個系統(tǒng)崩潰。[20]水上船舶安全系統(tǒng)是一個由相互依賴、相互影響的人、機、環(huán)境組成的復(fù)雜系統(tǒng)，脆性是其與生俱來的屬性，不會因系統(tǒng)的演化或外界環(huán)境的變化而消失;相反，復(fù)雜系統(tǒng)的脆性屬性將隨著系統(tǒng)的演化而變得更加突出。[20]人作為水上船舶交通安全系統(tǒng)的一個關(guān)鍵子系統(tǒng)，通常包括船員、引航員、碼頭工人、船舶交通管理系統(tǒng)(Vessel Traffic Services,VTS)操作員及岸基人員等;當(dāng)個體的技能、知識、經(jīng)驗及其自身特性受到內(nèi)、外界環(huán)境的擾動時，會改變其原有的有序狀態(tài)，使之只有與系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)進行物質(zhì)、信息或能量的交換才能保持自身的有序狀態(tài)，導(dǎo)致其他子系統(tǒng)開始向無序狀態(tài)改變。當(dāng)這種擾動超過人因子系統(tǒng)的閾值時，子系統(tǒng)崩潰并擴散，其他子系統(tǒng)隨之崩潰，導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，安全事故隨之發(fā)生。因此，可采用耗散結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論來探究船舶安全管理系統(tǒng)的脆性基元(人、機、環(huán)境子系統(tǒng)之間的脆性關(guān)聯(lián)形式)引起系統(tǒng)脆性行為的過程。

2.2人為因素致因機理模型構(gòu)建

從復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的角度分析，子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性可用“脆性”來衡量，脆性程度越強，受到內(nèi)、外環(huán)境擾動進而發(fā)生崩潰的可能性就越大。因此，采用脆性值作為一個系統(tǒng)中某因素受到擾動后，使系統(tǒng)從有序狀態(tài)轉(zhuǎn)為無序狀態(tài)最終到崩潰狀態(tài)的演化狀態(tài)變量。

水上船舶安全管理系統(tǒng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，具有延時性;而人作為水上船舶安全管理的主體，受到內(nèi)、外部環(huán)境的干擾，一般會通過認(rèn)知、分析、選擇和行為等4個階段，形成自身的行為表現(xiàn)。一旦其行為表現(xiàn)出現(xiàn)失誤,就稱之為系統(tǒng)崩潰的脆性源。

(1)

式(1)中：t=1,2,3,…,n;k為常數(shù)。以此作為衡量系統(tǒng)無序程度的量。

(2)

(3)

當(dāng)基點x0受到干擾時，引起系統(tǒng)內(nèi)部完全脆性值增加或急劇增加;由系統(tǒng)論可知，a0會向a1吸收負脆性流，以維持原來的有序狀態(tài)。a1提供的負脆性流與a0和a1的狀態(tài)有關(guān)。

因此，定義一個連續(xù)單調(diào)遞減函數(shù)g(x,y)，對任意的x和y,有

(4)

設(shè)a1在t-1時刻提供的負脆性流為

(5)

于是在t時刻，a0的完全脆性值為

(6)

(7)

(8)

于是有eα>1,則

(9)

即a0的狀態(tài)是隨著t遞增的。

由于a1提供負脆性流意味著本身完全脆性值增加，因此在t時刻a1的完全脆性值為

(10)

(11)

由β>0，得

(12)

即a1的狀態(tài)亦隨著t遞增。

從模型分析看，當(dāng)人因子系統(tǒng)的某個脆性源的脆性被激發(fā)后，脆性源需從與之有關(guān)聯(lián)的臨近子系統(tǒng)或因素中吸收負脆性流以維持自身的平衡，這就使得與之有關(guān)聯(lián)的另外一個子系統(tǒng)或因素的脆性流值增加。船舶安全管理系統(tǒng)中的脆性源受到干擾后，導(dǎo)致自身脆性值增加;而系統(tǒng)中的脆性接受者因向脆性源提供負脆性流而使得自身的完全脆性值也增加，成為一個脆性源。由于水上船舶安全管理系統(tǒng)中的人、機、環(huán)境是緊密聯(lián)系、不可分割的，三者共同作用完成水上運輸任務(wù)，任何一個子系統(tǒng)崩潰都會導(dǎo)致其他子系統(tǒng)崩潰，因此人、機、環(huán)境之間形成的脆性聯(lián)系為完全脆性關(guān)系(見圖2)。即當(dāng)人為因素這一脆性源被激發(fā)后，從與之有關(guān)聯(lián)的因素或子系統(tǒng)中吸收的負脆性流不足以平衡自身受到擾動而產(chǎn)生的脆性流時，超過其自身的閾值，即超過自身的生理、心理、知識及技能等承受能力，最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，水上船舶交通事故隨之發(fā)生。

圖2 人—機—環(huán)境子系統(tǒng)之間的脆性聯(lián)系

3 水上船舶交通事故人為因素的預(yù)防與控制

從脆性演化機理模型中可看出，當(dāng)一個脆性源被激發(fā)后，會因脆性流的傳遞而導(dǎo)致其他脆性源進入無序狀態(tài)，脆性也被激發(fā)。

1) 從人因系統(tǒng)中的個人因素看，當(dāng)受到內(nèi)、外界環(huán)境擾動時，人的身心狀態(tài)會發(fā)生改變，尤其是當(dāng)擾動強烈到足以使人的精神處于高度緊張狀態(tài)時，處理信息的能力顯著下降，對所處情景的態(tài)勢估計或預(yù)測不足，進而導(dǎo)致技能發(fā)揮失常和決策出現(xiàn)失誤。因此，從人為因素的角度看，需加強對人員的生理和心理素質(zhì)的培養(yǎng)，提高人員應(yīng)對突發(fā)狀況的個人技能和溝通交流能力，增強人員對情景態(tài)勢演變規(guī)律的認(rèn)知，以期在受到內(nèi)、外部環(huán)境擾動時，系統(tǒng)可在t時刻之前達到穩(wěn)定狀態(tài)，避免事故發(fā)生。

2) 從人因系統(tǒng)的組織因素看，安全培訓(xùn)、安全文化、駕駛臺資源管理和輪機資源管理充分利用了個體在組織中的作用，強調(diào)團隊的協(xié)調(diào)、領(lǐng)導(dǎo)、決策和管理。當(dāng)系統(tǒng)受到內(nèi)、外部環(huán)境擾動時，安全培訓(xùn)沒有或不到位、安全文化不能在整個組織中得以滲透和傳播、駕駛臺人員之間的交流和協(xié)作不足、輪機人員的交流和協(xié)作不足及駕駛臺與輪機部之間的溝通協(xié)作機制不足等任何部分的脆性被激發(fā)都會在鄰近的系統(tǒng)或因子中傳遞和擴散，導(dǎo)致其脆性被激發(fā)；當(dāng)超過系統(tǒng)閾值時，安全事故將會發(fā)生。因此，從組織因素的角度看，除注重提高組織中個體因素的技能和知識等之外，更加注重團隊之間的協(xié)調(diào)、合作和交流是減少人因失誤的關(guān)鍵。

4 結(jié)束語

人為因素作為水上船舶安全管理系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，對保障水上船舶交通安全、降低船舶交通事故起著至關(guān)重要的作用。這里采用復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論，在分析人因子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上構(gòu)建水上船舶安全管理人為因素致因機理模型，根據(jù)人在受到內(nèi)、外部環(huán)境擾動時成為系統(tǒng)脆性源，分析脆性源的脆性值隨時間變化的關(guān)系得到人與船舶、環(huán)境之間的脆性關(guān)系為完全脆性關(guān)系；從系統(tǒng)的角度解析人為因素與其他子系統(tǒng)或因素相互作用及相互耦合的發(fā)生、演化過程，對預(yù)防和減少由人為因素引起的水上船舶交通事故具有重要意義。

[1] 交通運輸部綜合規(guī)劃司.2013年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[R].交通運輸部，2014.

[2] STCW公約馬尼拉修正案解讀組.STCW公約馬尼拉修正案解讀[J].世界海運，2011(187):20-24.

[3] HEINRICH H W. Industrial Accident Prevention[M].McGraw-Hill，1979.

[4] 何旭洪，黃祥瑞. 工業(yè)系統(tǒng)中人的可靠性分析：原理、方法和應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[5] SWAIN A D. Human Reliability Analysis: Need, Status, Trends and Limitations[J]. Reliability Engineering and System Safety, 1990, 29: 301-313.

[6] NORMAN A D. Categorizing of Action Slips[J]. Psychological Review, 1981, 88: 1-14.

[7] RASMUSSEN J. Human Errors: Taxonomy for Describing Human Malfunction in Industrial Installations[J]. Journal of Occupational Accidents, 1982, 4:311-335.

[8] 張欣. 船舶溢油應(yīng)急處置人因可靠性評估研究[M]. 上海：上海交通大學(xué)出版社，2011: 22-40.

[9] 蘇丙魁. 海事領(lǐng)域人為因素研究[D].大連:大連海事大學(xué)，2005.

[10] 張春來，于少青. 船舶安全管理中的人為因素[J]. 大連海事大學(xué)學(xué)報, 2003，29(1):53-56.

[11] 胡永華. 人為因素與船舶安全[J]. 中國遠洋航務(wù), 2010(7): 70-71.

[12] 劉正江，吳兆麟，嚴(yán)立. 船舶避碰過程中人的可靠性分析[J]. 大連海事大學(xué)學(xué)報, 2003，29(3): 43-47.

[13] 鄭中義, 吳兆麟. 船舶接近對遇局面避碰決策的研究[J]. 大連海事大學(xué)學(xué)報, 1999，25(4): 21-25.

[14] PATE CORNELL E, DILLON R. Probabilistic Risk Analysis of the NASA Space Shuttle: A Brief History and Current Work[J]. Reliability Engineering and System Safety, 2001, 74(3):345-352.

[15] 張春來，許樂平，崔連軍,等. 海上安全中人為因素研究的幾種方法[J].大連海事大學(xué)學(xué)報，2000，26(3):76-79.

[16] RIAHI R, BONSALL S, JENKINSON I, et al. A Proposed Methodology for Assessing the Reduction of a Seafarer’s Performance with Insufficient Recuperative Rest[J]. Journal of Marine Engineering and Technology, 2013, 12(2)：11-28.

[17] RIAHI R, BONSALL S, JENKINSON I, et al. A Seafarer’s Reliability Assessment Incorporating Subjective Judgments[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 2012, 1-23.

[18] 徐東華. 綜合安全評估中人的可靠性分析[J].世界海運，2006，29 (1):36-38.

[19] 付玉慧. 海事事故中人為失誤的作用機理[J].大連海事大學(xué)學(xué)報，2004，30(3)：106-109.

[20] 金鴻章. 復(fù)雜系統(tǒng)的脆性理論及應(yīng)用[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2010:50-116.

Accident-CausingMechanismofHumanErrorsinMarineNavigation

WANGHaiyan，LIUQing

(School of Transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)

U698； X912.9

A

2016-05-27

國家自然科學(xué)基金(51379171/E91004)

王海燕 (1968—),女,山東威海人，副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，從事港航管理與綜合物流，應(yīng)急保障技術(shù)與方法研究。E-mail:hywang777@whut.edu.cn

1000-4653(2016)03-0041-04