基于HFACS系統(tǒng)開展的沖壓渦輪葉片人為損傷分析

摘要：而運(yùn)輸類航空器總裝生產(chǎn)中因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、年產(chǎn)量較低，仍然依靠人作為產(chǎn)品總裝的重要組成部分，但由人開展工作，且開展的工作為非重復(fù)性的勞動(dòng)工作，因此人為因素不得不考慮，以進(jìn)一步降低現(xiàn)有產(chǎn)品中人為因素質(zhì)量問(wèn)題占比較高的現(xiàn)狀。本報(bào)告將從復(fù)雜裝配制造的質(zhì)量問(wèn)題數(shù)據(jù)，分析闡述航空器總裝制造環(huán)節(jié)所具有的一系列特點(diǎn)。并根據(jù)這些特點(diǎn)，利用HFACS（The Human Factors Analysis and Classification System）框架模型分析并形成總裝制造環(huán)節(jié)電氣裝配人為因素質(zhì)量問(wèn)題的原因代碼，作為HFACS框架模型的改進(jìn)模型。運(yùn)用具體質(zhì)量案例結(jié)合改進(jìn)后的HFACS框架模型對(duì)人為因素質(zhì)量問(wèn)題實(shí)際案例進(jìn)行剖析。

關(guān)鍵詞：微課;初中數(shù)學(xué);應(yīng)用

一、HFACS理論框架模型及其適應(yīng)性調(diào)整

1997年，Shappell和Wiegman應(yīng)美國(guó)海軍的邀請(qǐng)，完成了人為因素的相關(guān)研究，也就是HFACS（The Human Factors Analysis and Classification System）系統(tǒng)模型。HFACS系統(tǒng)模型分析了4個(gè)層次的因素，其中包括人的不安全行為、不安全行為的前提條件、不安全的監(jiān)督以及組織影響。HFACS相關(guān)研究證明，HFACS適合用于各種外部因素復(fù)雜多變、極度依賴于人進(jìn)行準(zhǔn)確判斷及操作的事故分析模型。基于各種原因，HFACS模型有一定的局限性，某型產(chǎn)品的總裝過(guò)程需要結(jié)合HFACS的問(wèn)題思考方向，為普通的偏離項(xiàng)目建立一套適用某型產(chǎn)品的人為因素代碼系統(tǒng)，利于總結(jié)人為因素過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題并開展改進(jìn)工作。

按產(chǎn)品總裝特點(diǎn)，重新對(duì)HFACS理論框架模型進(jìn)行適應(yīng)性的調(diào)整，調(diào)整后的框架模型擬稱為HFACSSAMC（The Human Factors Analysis and Classification System for Shanghai Aircraft Manufacturing Co.），重新調(diào)整后的HFACSSAMC如下表所示。在開展原因分析時(shí)，同時(shí)建立的不合格代碼便于對(duì)不同問(wèn)題的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

二、利用HFACS模型開展沖壓空氣渦輪葉片損壞問(wèn)題

沖壓空氣渦輪（英語(yǔ)：Ram Air Turbine，縮寫：沖壓空氣渦輪）是航空器在發(fā)動(dòng)機(jī)停車、輔助動(dòng)力系統(tǒng)（APU）完全失效時(shí)使用的應(yīng)急渦輪發(fā)電機(jī)組。因其英文縮寫，它也被稱為“老鼠”。它由航空器飛行時(shí)產(chǎn)生的沖壓力驅(qū)動(dòng)，為駕駛艙和飛行控制系統(tǒng)（電傳操縱系統(tǒng)）提供有限的電力。機(jī)務(wù)在大場(chǎng)停機(jī)坪進(jìn)行某型航空器飛行前的預(yù)先準(zhǔn)備工作，機(jī)務(wù)按照任務(wù)單和工卡要求手動(dòng)釋放沖壓空氣渦輪。在進(jìn)行地面沖壓空氣渦輪釋放后，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)沖壓空氣渦輪頂端右邊有長(zhǎng)11mm，寬11mm的翹起損傷。

（一）沖壓空氣渦輪葉片損傷問(wèn)題定位

經(jīng)檢查沖壓空氣渦輪艙門框內(nèi)側(cè)前部與葉片損傷相對(duì)應(yīng)位置有接觸痕跡，該接觸痕跡反映出葉片的損傷是由于在沖壓空氣渦輪釋放過(guò)程中葉片與門框相接觸而產(chǎn)生的變形。

復(fù)查機(jī)上結(jié)構(gòu)，滿足航空器通用要求：運(yùn)動(dòng)件之間>25.4mm，運(yùn)動(dòng)件與固定結(jié)構(gòu)>12.7mm，實(shí)際結(jié)果均>25.4mm，實(shí)際當(dāng)確保葉片鎖定后，釋放環(huán)節(jié)也不存在其他方向多余震動(dòng)?？梢源_定在當(dāng)時(shí)事件發(fā)生時(shí)，是由于葉片未被提前鎖定導(dǎo)致釋放環(huán)節(jié)葉片提前發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，與結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉后發(fā)生葉片彎曲現(xiàn)象。

（二）沖壓空氣渦輪葉片未能鎖定的人為因素分析

我們要求操作人員按照此前的操作步驟重新復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的操作步驟。其忽略了沖壓空氣渦輪渦輪上有警示標(biāo)牌（警示：回收時(shí)確保葉片被鎖定）及箭頭，沖壓空氣渦輪發(fā)電機(jī)殼體上有警示標(biāo)牌（警示：回收前箭頭對(duì)齊）及箭頭中要確保葉片被鎖定的要求。

如沒(méi)有確保其鎖定機(jī)構(gòu)起到效果，則該葉片會(huì)提前在沖壓氣流帶動(dòng)下發(fā)生旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致?lián)p傷。

1.從不安全行為方向開展分析

按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，箭頭對(duì)齊與葉片被鎖銷在鎖槽內(nèi)被鎖定是互為等效關(guān)系，葉片實(shí)際未鎖定代表了實(shí)際上箭頭并未對(duì)齊。而通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的復(fù)現(xiàn)，證明了操作人員是知曉箭頭對(duì)齊的相關(guān)要求并且根據(jù)操作要求執(zhí)行的。實(shí)際沖壓空氣渦輪本體上的兩處箭頭之間距離較遠(yuǎn)，不易判斷箭頭是否對(duì)準(zhǔn)，為此，我們隨機(jī)抽選了52名操作人員，對(duì)兩處箭頭是否對(duì)齊進(jìn)行目視判斷。接近10%的員工會(huì)因視覺誤差產(chǎn)生錯(cuò)覺，進(jìn)而無(wú)法按要求完成裝配工作。

且此設(shè)備上本應(yīng)引起重視的紅色警示標(biāo)牌卻未能引起實(shí)際操作者的注意，致使操作人員沒(méi)能將葉片的鎖定情況進(jìn)行確認(rèn)，缺失了相當(dāng)重要的工序。該行為也直接導(dǎo)致沒(méi)有采取手段對(duì)已完成的重要工作進(jìn)行檢查和復(fù)驗(yàn)。這是典型的技能差錯(cuò)，操作過(guò)程不存在違規(guī)的情況。

因此不安全行為被判斷為技能差錯(cuò)、知覺差錯(cuò)。

2.不安全行為前提的分析

（1）葉片處的箭頭有2處，任意一處箭頭與殼體箭頭對(duì)齊即可完成回收工作，“確保葉片鎖定”的要求僅標(biāo)識(shí)在一處箭頭處，這即存在50%的可能導(dǎo)致操作人員沒(méi)有看到其警示標(biāo)識(shí)，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有被充分的培訓(xùn)“只要可能發(fā)生的事它就一定會(huì)發(fā)生”，更何況該處的概率高達(dá)了50%。

（2）操作人員并不具備對(duì)應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備，其作為對(duì)于學(xué)歷及英語(yǔ)要求并不高的操作員工，并不十分熟知紅色警示標(biāo)牌上的所述英語(yǔ)內(nèi)容所代表的含義，從設(shè)計(jì)和工藝的角度沒(méi)有考慮到操作人員所具備的知識(shí)儲(chǔ)備，采用了超過(guò)知識(shí)局限的方式。

（3）紅色警示作為航空行業(yè)運(yùn)作多年采用的視覺識(shí)別系統(tǒng)，紅色屬于最高級(jí)別應(yīng)予以警示的方式，而現(xiàn)場(chǎng)的操作人員未被培訓(xùn)，而導(dǎo)致缺乏這方面的意識(shí)。

（4）操作工人直接執(zhí)行的工藝文件中并未提及操作過(guò)程中應(yīng)按照紅色警示標(biāo)牌中所述英文內(nèi)容進(jìn)行操作，僅提及了應(yīng)按照箭頭對(duì)齊后的操作方式執(zhí)行。文件信息不充分的問(wèn)題直接導(dǎo)致了操作步驟缺失。

因此，不安全行為的前提被分析為對(duì)技能（英語(yǔ)閱讀能力以及目視檢查整齊的能力）要求過(guò)高、警示意識(shí)方面培訓(xùn)不充分、文件信息不充分。

3.在監(jiān)督方面存在不足的分析

復(fù)查該工藝文件，監(jiān)督的方式是采用工序檢驗(yàn)的方式，即工序完成后由檢驗(yàn)人員對(duì)完成情況進(jìn)行檢查。顯然該檢查方式不能檢查到該工序的所有關(guān)鍵要素，對(duì)于是否鎖止的關(guān)鍵要素，在完成沖壓空氣渦輪的回收工作后則不能再確認(rèn)。

因此，不安全的監(jiān)督方面被確定為監(jiān)督計(jì)劃不完善，沒(méi)有采取過(guò)程監(jiān)督的方式。

（三）改進(jìn)策略

從監(jiān)督角度著手，將充分條件甚至充要條件作為評(píng)價(jià)工序合格的重要指標(biāo)，而不是此次事故中的必要條件，顯而易見的是操作員工認(rèn)為的“對(duì)準(zhǔn)箭頭”并不一定是真正的起到了鎖止的作用。

在制造環(huán)節(jié)充分考慮工作語(yǔ)言的重要性，將操作人員需閱讀、使用的文件用中文的形式予以體現(xiàn)。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、文件編制環(huán)節(jié)充分考慮墨菲定律的重要性，要將可以預(yù)見的可能性采取充分的手段予以避免，對(duì)重要工序必須執(zhí)行DFMEA及PFMEA。將操作員工作為機(jī)器延伸的一部分這個(gè)理念相對(duì)來(lái)說(shuō)極其重要。也有部分人始終認(rèn)為人是有自主意識(shí)，能夠運(yùn)用一些小技巧來(lái)完成工作，而這并不太適用于批量化生產(chǎn)。

將紅色警示作為重要工作意識(shí)的培訓(xùn)對(duì)全員開展培訓(xùn)，以對(duì)紅色部分引起警覺，嚴(yán)禁對(duì)紅色警示置若罔聞。

某型航空器安裝的沖壓空氣渦輪沒(méi)有回收保護(hù)功能。而其它公司機(jī)型如空客A320航空器和波音777等航空器也有相似功能。沖壓空氣渦輪在回收的過(guò)程中，如果葉片沒(méi)有正確鎖定，沖壓空氣渦輪回收到一定角度后，控制盒會(huì)停止沖壓空氣渦輪回收，防止沖壓空氣渦輪收上造成損壞。某型航空器所安裝的沖壓空氣渦輪沒(méi)有類似功能，在葉片沒(méi)有鎖定的情況下可以繼續(xù)回收。因此，改進(jìn)該沖壓空氣渦輪的回收保護(hù)功能也是可預(yù)見的有效防錯(cuò)措施之一。

作者簡(jiǎn)介：王家杰（1987），男，漢族，浙江人，碩士，工程師，研究方向：質(zhì)量改進(jìn)。