大型客機(jī)安全性人為因素分析

蔡蔚榮

摘 要

人為因素風(fēng)險是航空飛行全的最大隱患，通過安全性人為因素分析可顯著提高大型客機(jī)安全性水平。本文基于SHEL模型，提出大型客機(jī)安全性人為因素分析步驟，重點(diǎn)說明了人為因素風(fēng)險識別和評估方法，其目的是在設(shè)計過程采取降低人為因素風(fēng)險的措施。

關(guān)鍵詞

大型客機(jī);安全性;人為因素

中圖分類號： V328 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 60

0 引言

隨著科技的進(jìn)步，航空航天技術(shù)的發(fā)展以及新技術(shù)新材料的應(yīng)用，飛機(jī)自身和運(yùn)行環(huán)境軟、硬件的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性都日趨完善，由飛機(jī)設(shè)備故障引起的飛行事故概率大幅下降。目前大部分的航空事故都是由于人為差錯引起。國際航空運(yùn)輸協(xié)會（IATA）的統(tǒng)計資料顯示，所有飛行事故的80%都與人的不安全行為有關(guān)。所以，人為因素是當(dāng)今航空飛行全的最大隱患，同時也是提高飛行安全水平最有效的手段。

在C919飛機(jī)的適航符合性驗證過程中，CCAR25.1309條（c）款明確提出“系統(tǒng)、控制器件和有關(guān)的監(jiān)控與警告裝置的設(shè)計必須盡量減少可能增加危險的機(jī)組失誤”[1]，這就要求在大型客機(jī)系統(tǒng)設(shè)計過程中，必須開展人為因素分析，提出人為差錯預(yù)防措施，反饋和指導(dǎo)設(shè)計，將可能會造成額外危險的機(jī)組差錯降至最小，以滿足CCAR25.1309條款的要求。

1 安全性人為因素分析模型

SHEL模型是在航空人為因素研究領(lǐng)域使用最為普遍的模型，最初由愛德華教授提出，1975年霍金斯提出修改框圖。該模型認(rèn)為航空系統(tǒng)由軟件（Software）、硬件（Hardware）、環(huán)境（Environment）和人（Liveware）四個要素組成[2]，各要素的界面必須謹(jǐn)慎匹配，不匹配可能成為人為差錯的根源。也就是說，如果處于中心地位的操作人員與其他四個界面匹配程度不夠，系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)力就會過高，最終引起事故。因此減少人為差錯要從增加四個界面的匹配入手。

飛機(jī)機(jī)組的不安全行為大致可以分為兩類：差錯和違規(guī)。通常，差錯代表的是個人導(dǎo)致的沒有達(dá)到預(yù)期結(jié)果的精神和身體的活動。差錯不是操作人員有意為之的，而違規(guī)是操作人員故意違反相關(guān)操作程序有意為之的。本文論述不包括操作人員違規(guī)導(dǎo)致的人為差錯和組織管理缺陷導(dǎo)致的人為差錯，而是重點(diǎn)分析和識別人-硬件，人-軟件以及人-環(huán)境界面存在的可能導(dǎo)致操作人員產(chǎn)生人為差錯的設(shè)計失誤或者設(shè)計缺陷，通過飛機(jī)的設(shè)計改進(jìn)和設(shè)計優(yōu)化，盡可能減少機(jī)組或者維護(hù)人員的不安全行為前提和不安全行為，從而到達(dá)盡量減少人為差錯的目的。

2 安全性人為因素分析步驟

飛機(jī)設(shè)計中人為因素分析流程可按照以下步驟進(jìn)行：

（a）界面識別，識別飛機(jī)各系統(tǒng)與人（機(jī)組、維修人員等）存在交互的界面;

（b）界面分類，根據(jù)SHEL模型對界面進(jìn)行分類，包括人-硬件界面、人-軟件界面和人-環(huán)境界面（注：人-人界面不屬于本文研究范圍，本文研究的人—環(huán)境界面指人員操作環(huán)境或系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，不包括人文社會環(huán)境）;

（c）人為因素風(fēng)險分析，識別界面不匹配之處，分析界面存在的可能導(dǎo)致人為差錯的風(fēng)險;

（d）人為因素風(fēng)險評估，評估人為差錯風(fēng)險后果及發(fā)生的可能性，判斷可能發(fā)生的人為差錯是否是可接受的;

（e）進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，對于不可接受的人為因素風(fēng)險，采取設(shè)計優(yōu)化進(jìn)行避免;

（f）驗證設(shè)計優(yōu)化措施，通過分析或者試驗驗證設(shè)計措施是否可以有效地避免人為差錯。如果可行，則形成正式的分析報告以供審查方評審。如果無效，則重新設(shè)計優(yōu)化并驗證。

3 人為因素分析方法

3.1 人為因素風(fēng)險識別

人為因素風(fēng)險識別可根據(jù)L-H（人-硬件）、L-S（人-軟件）、L-E（人-環(huán)境）以及L-L（人-人）四種界面類型識別所有可能存在或者會發(fā)生的人為差錯的形式。例如：人與系統(tǒng)操縱桿可能存在的人為差錯包括操作動作超限、操縱桿操作至錯誤的位置、非指令操縱等。表1為L-H界面人為因素風(fēng)險識別示例。

3.2 人為因素風(fēng)險評估

在識別人為因素識別的基礎(chǔ)上，對每種人為因素的風(fēng)險進(jìn)行評估，包括人為因素風(fēng)險危害等級和人為因素風(fēng)險發(fā)生可能性的評估。

人為因素風(fēng)險危害等級評估即是分析該形式的人為因素風(fēng)險可能對飛機(jī)或者系統(tǒng)造成后果的嚴(yán)重程度，該評估應(yīng)根據(jù)飛機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)架和運(yùn)行原理、系統(tǒng)級/飛機(jī)級功能危險性分析（SFHA和AFHA）、系統(tǒng)級/飛機(jī)級故障樹分析（SFTA和AFTA）等進(jìn)行，如有必要也可根據(jù)專家或者飛行員意見評估。根據(jù)后果的危害程度大小，一般地可分為如下五類影響等級：災(zāi)難性的、危險的、較大的、較小的以及沒有安全影響的。

人為因素風(fēng)險發(fā)生可能性的評估是評估該形式的人為因素風(fēng)險發(fā)生的概率大小。由于人為因素風(fēng)險發(fā)生的不確定性和隨意性，精確計算其發(fā)生的概率是不可能的。因此需根據(jù)模糊評估的方法，以及借鑒飛行員經(jīng)驗、專家意見或者事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料進(jìn)行綜合評估。對人為差錯的概率要求可分為五類：極不可能、極小的、微小的、可能的以及沒有概率要求的。影響等級與概率要求的關(guān)系如圖1所示。

3.3 減低人為因素風(fēng)險的設(shè)計措施

對于不可接受的人為因素風(fēng)險須采取設(shè)計措施進(jìn)行防范，確保人員操作時“錯不了”或者“不怕錯”?！板e不了”是指降低人為因素風(fēng)險發(fā)生的可能性，即設(shè)計上采取措施使人員不會執(zhí)行錯誤操作。“不怕錯”是降低人為差錯的影響等級，即設(shè)計上有一定的容錯能力即使出現(xiàn)錯誤操作也不會造成嚴(yán)重后果。常用的降低人為因素風(fēng)險的設(shè)計措施如表2所示。

4 總結(jié)

本文根據(jù)SHEL模型，提出了大型客機(jī)安全性人為因素分析的步驟，重點(diǎn)論述了人為因素風(fēng)險識別和評估方法，通過案例說明了降低人為因素風(fēng)險的措施，為大型客機(jī)人機(jī)人為因素的分析和設(shè)計提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]CCAR-25R4，中國民用航空規(guī)章第25部運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn).2009：129.

[2]ICAO DOC9859， Safety Management Manual.