基于FRAM的軌道交通系統(tǒng)調(diào)度崗位安全職責(zé)分析

馮珺妍 蔡 爽工程師 吳弘飛 樊運(yùn)曉教授

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 工程技術(shù)學(xué)院，北京 100083；2.北京市軌道交通運(yùn)營管理公司安質(zhì)部，北京 100068)

0 引言

隨著科技快速發(fā)展，人類面臨的生產(chǎn)系統(tǒng)日益復(fù)雜，系統(tǒng)內(nèi)人員、組織與技術(shù)之間相互作用，常常引發(fā)“正常事故”。研究表明，安全職責(zé)不清是導(dǎo)致這些“正常事故”的根本原因。城市軌道交通系統(tǒng)是集信號(hào)、車輛、供電、運(yùn)營調(diào)度等多專業(yè)為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，事故一旦發(fā)生往往造成巨大的社會(huì)影響。系統(tǒng)調(diào)度崗位作為保障軌道交通正常運(yùn)營的核心，崗位內(nèi)角色繁多且與崗?fù)舛嗳藛T聯(lián)系密切，易產(chǎn)生工作安全職責(zé)重疊交叉的現(xiàn)象。近年來，“8.12”天津港爆炸事故及“7.23”動(dòng)車事故等多起重大生產(chǎn)安全事故的調(diào)查報(bào)告中均反映出：事發(fā)前相關(guān)部門并不清楚各自部門的確切安全職責(zé)，監(jiān)管安全職責(zé)在設(shè)計(jì)上存在部門間安全職責(zé)交叉、安全職責(zé)“空白”等問題。同樣，清晰的安全職責(zé)劃分是企業(yè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)度功能正常運(yùn)行的前提，亦是預(yù)防軌道交通事故發(fā)生的關(guān)鍵，但目前鮮有學(xué)者對(duì)安全職責(zé)劃分展開系統(tǒng)的研究。

事故致因理論從“個(gè)人”層面發(fā)展至“組織”層面，組織層面的組織因素成為事故的主要致因。目前，組織多通過文字陳述對(duì)安全職責(zé)進(jìn)行簡單羅列，無法直觀展現(xiàn)人員或組織間安全職責(zé)聯(lián)系及安全職責(zé)分布的合理性，可靠的崗位安全職責(zé)分布是保障安全職責(zé)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。Hollnagel提出“從安全Ⅰ到安全Ⅱ”的新見解，安全Ⅱ理念強(qiáng)調(diào)盡可能多的正確實(shí)施操作，提升功能成功的效果，功能共振分析方法(Function Resonance Analysis Method，F(xiàn)RAM)從功能角度出發(fā)，辨識(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中的風(fēng)險(xiǎn)因素，分析系統(tǒng)功能單元可能出現(xiàn)的變化及其耦合結(jié)果的影響；高遠(yuǎn)等應(yīng)用FRAM評(píng)估并分類政府的安全監(jiān)管職能，明確9項(xiàng)政府安全監(jiān)管職能，并將其劃分為4個(gè)層次；樊運(yùn)曉等應(yīng)用FRAM分析“8.12”天津港爆炸事故中人員和組織的相應(yīng)安全職責(zé)。以上研究表明，采用FRAM進(jìn)行安全職責(zé)分析，已收到較好效果，證明FRAM是清晰界定安全職責(zé)的有利工具?；诖耍疚膹陌踩蛞暯浅霭l(fā)，應(yīng)用FRAM構(gòu)建現(xiàn)有規(guī)章制度下的系統(tǒng)調(diào)度崗位安全職責(zé)體系，識(shí)別實(shí)際操作過程中人員、部門執(zhí)行其崗位安全職責(zé)與預(yù)期安全職責(zé)之間存在的偏差，并試圖分析偏差共振后可能造成的負(fù)面結(jié)果，針對(duì)現(xiàn)有崗位安全職責(zé)體系設(shè)計(jì)提出優(yōu)化的建議措施。

1 研究方法

1.1 功能共振分析法

FRAM是丹麥學(xué)者Hollnagel在2004年提出的一種解決復(fù)雜社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)中安全問題的方法。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，組織、人員、技術(shù)在運(yùn)行過程中易發(fā)生相互作用或耦合作用，但以往的事故致因模型僅從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解角度來分析要素，無法展現(xiàn)系統(tǒng)要素間的復(fù)雜關(guān)系，而FRAM關(guān)注系統(tǒng)功能的特征并非系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過控制要素(FRAM中稱為功能單元)的5方面特征確保要素的功能正常實(shí)施，通過連接系統(tǒng)要素的功能來展現(xiàn)系統(tǒng)正常運(yùn)行方式，以關(guān)注事件成功的視角繪制功能網(wǎng)絡(luò)圖并分析系統(tǒng)要素的特征變化及其耦合結(jié)果。FRAM分析過程具體包括以下5個(gè)步驟，如圖1。

圖1 FRAM建模一般過程Fig.1 The general process of FRAM modeling

(1)確定系統(tǒng)邊界，識(shí)別并描述功能。應(yīng)用FRAM的首要步驟是對(duì)分析系統(tǒng)的邊界進(jìn)行描述，清晰闡述分析范圍及詳細(xì)程度后，識(shí)別系統(tǒng)日常運(yùn)行中所需的所有功能單元，為確切表達(dá)功能單元，Hollnagel提出從輸入(Input，I)、輸出(Output，O)、前提條件(Precondition，P)、資源(Resource，R)、控制(Control，C)和時(shí)間(Time，T)6個(gè)特征維度表征功能單元，以六角形圖形化表示，如圖2。輸入(I)：啟動(dòng)功能單元的事物或功能單元要處理轉(zhuǎn)化的事物，與前一個(gè)功能單元產(chǎn)生聯(lián)系。輸出(O)：功能單元運(yùn)行的結(jié)果，可以是實(shí)體或系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，與后一個(gè)功能單元產(chǎn)生聯(lián)系。前提條件(P)：功能單元執(zhí)行前必須滿足的系統(tǒng)條件。資源(R)：功能單元執(zhí)行過程中需要或消耗掉的事物，如程序、能量、人力等。時(shí)間(T)：約束功能單元的運(yùn)行，如起始、終止時(shí)間，可看作特殊的資源類型?？刂?C)：控制或控制功能單元，如計(jì)劃、程序或指導(dǎo)手冊、指導(dǎo)方針等。

圖2 功能單元的六角形參數(shù)圖Fig.2 Hexagonal parameter diagram of functional unit

(2)分析功能變化。分析功能變化需了解每個(gè)功能單元的內(nèi)部及外部因素對(duì)其影響，更需理解系統(tǒng)內(nèi)功能單元之間的耦合關(guān)系以及上下游功能之間變化的影響。功能單元輸出發(fā)生變化，主要是由于功能單元自身或其所處的運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化。為描述該變化，Hollnagel將功能劃分為3個(gè)類別：技術(shù)、人員或組織，以時(shí)機(jī)和準(zhǔn)確度2個(gè)指標(biāo)來描述變化的表現(xiàn)形式。

(3)耦合分析并繪制功能網(wǎng)絡(luò)圖。FRAM表示的是共同完成目標(biāo)的一組功能以及功能之間的潛在變化的耦合，系統(tǒng)內(nèi)上游功能單元的“O”作為下游功能單元的“I”“P”“R”“T”或“C”，影響下游功能單元的輸出，分析系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生變化的多條功能單元連接，探究變化的連接在系統(tǒng)內(nèi)傳導(dǎo)的過程，并據(jù)此繪制功能網(wǎng)絡(luò)圖。

(4)耦合結(jié)果分析。分析功能單元變化的耦合結(jié)果，并判斷其結(jié)果是否在預(yù)期可接受范圍。對(duì)于發(fā)生共振的功能單元，可依據(jù)功能失效連接關(guān)系，識(shí)別其變化原因并制定相應(yīng)的屏障措施。

1.2 研究方法與思路

本研究以北京市某軌道交通運(yùn)營企業(yè)系統(tǒng)調(diào)度崗位為研究對(duì)象，對(duì)照法律法規(guī)和企業(yè)規(guī)章，從系統(tǒng)功能的角度確定崗位功能，并識(shí)別在崗時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)度功能所涉及的所有人員、部門或設(shè)備，描述各功能單元的功能屬性，構(gòu)建系統(tǒng)調(diào)度崗位角色安全職責(zé)網(wǎng)絡(luò)圖。在此基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)場調(diào)研和對(duì)一線系統(tǒng)調(diào)度員訪談，辨識(shí)各功能單元在生產(chǎn)實(shí)踐中可能產(chǎn)生的偏差及其可能產(chǎn)生的功能共振現(xiàn)象，并通過分析提出相應(yīng)的建議措施。

2 確定系統(tǒng)邊界，識(shí)別及描述功能單元

經(jīng)訪談了解到系統(tǒng)調(diào)度崗內(nèi)外人員、相關(guān)部門及設(shè)備均影響系統(tǒng)調(diào)度員正確操作，因此將系統(tǒng)邊界的原則定為：在崗時(shí)間內(nèi)為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)度功能所涉及的所有人員、部門或設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，以國家標(biāo)準(zhǔn)和北京市地方標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合企業(yè)規(guī)章和訪談內(nèi)容，識(shí)別及合并系統(tǒng)邊界內(nèi)安全職責(zé)相同的功能單元，確定系統(tǒng)調(diào)度功能正常運(yùn)行所涉及的功能單元為培訓(xùn)部(F1)、上一崗值班經(jīng)理(F2)、值班經(jīng)理(F3)、上一崗系統(tǒng)調(diào)度員(F4)、崗?fù)馊藛T(F5)、維修部人員(F6)、調(diào)度通訊設(shè)備(F7)、同值系統(tǒng)調(diào)度員(F8)、系統(tǒng)調(diào)度員(F9)。針對(duì)每一單元的功能，重新定義各特征維度的內(nèi)涵如下，基于此內(nèi)涵所確定的各功能單元六維度屬性表征，見表1。

表1 系統(tǒng)調(diào)度崗位各功能單元FRAM六維度特征描述表Tab.1 Fram characteristic description table in six dimension of each functional unit of system dispatching post

輸入(I)：法律或企業(yè)規(guī)章中相關(guān)要求，或從訪談內(nèi)容得知實(shí)際操作中對(duì)相關(guān)人員的要求。輸出(O)：在崗時(shí)間內(nèi)，人員、設(shè)備或組織的安全職責(zé)。前提條件(P)：工作前必須滿足的條件，如知識(shí)技能、資質(zhì)。資源(R)：工作中需要消耗的事物。時(shí)間(T)：工作或應(yīng)用設(shè)備的時(shí)間?？刂?C)：人員監(jiān)督。

基于人員、組織和技術(shù)理論(Theory of Man，Organization and Technology，TMOT)劃分功能單元類別，培訓(xùn)部劃分至組織功能，調(diào)度通訊設(shè)備劃分至技術(shù)功能，其余功能單元?jiǎng)澐种寥藛T功能。依據(jù)功能單元各維度的功能屬性，連接“輸出”與其他功能單元的要素，繪制系統(tǒng)調(diào)度崗位角色安全職責(zé)功能分布網(wǎng)絡(luò)圖(如圖3)，呈現(xiàn)現(xiàn)有規(guī)章制度下系統(tǒng)調(diào)度崗位內(nèi)角色的安全職責(zé)分布及其工作聯(lián)系。

圖3 系統(tǒng)調(diào)度崗位角色安全職責(zé)功能分布網(wǎng)絡(luò)圖Fig.3 The function distribution network diagram of the role safety responsibility of system dispatching post

3 識(shí)別功能單元變化及耦合分析

不同類型的功能單元要素變化表征不同，人員功能是由個(gè)體或集體行為完成，組織功能則是指由一群人或多群人通過組織而實(shí)現(xiàn)的活動(dòng)，技術(shù)功能是由各類機(jī)器設(shè)備實(shí)施的功能。功能變化是指功能單元實(shí)際完成的安全職責(zé)與預(yù)期設(shè)定安全職責(zé)之間的差異，通常由完成的精確程度和時(shí)機(jī)2種方式表達(dá)。功能變化可能成為導(dǎo)致事故的致因，多變化的耦合則會(huì)引發(fā)系統(tǒng)功能共振，導(dǎo)致重大事故發(fā)生。本文以訪談及現(xiàn)場調(diào)研的方式，辨識(shí)出生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)頻率較高的功能單元變化，見表2。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建系統(tǒng)調(diào)度崗位安全職責(zé)失效網(wǎng)絡(luò)圖(如圖4)，其中帶有“×”的連線表明，在生產(chǎn)實(shí)踐中人員、組織或設(shè)備實(shí)現(xiàn)的安全職責(zé)與預(yù)期安全職責(zé)之間存在偏差，虛線表明實(shí)際情況中組織安全職責(zé)設(shè)計(jì)存在缺失，加粗線條表明一定條件下存在此條連接。

表2 功能單元輸出的變化Tab.2 The change of output of functional units

續(xù)表

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)功能單元發(fā)生變化較多或某功能單元包含多項(xiàng)輸入輸出連接時(shí)，失效連接或缺失連接可能導(dǎo)致功能共振，產(chǎn)生不期望事件。由圖4可知，功能單元連接共計(jì)18項(xiàng)，發(fā)生變化的功能連接有10項(xiàng)(用“×”表示)，F(xiàn)1發(fā)生多項(xiàng)變化。表3呈現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)功能共振的連接，其中灰色部分為缺失連接。從控制論的角度看，正是由于功能單元之間的失效連接及缺失耦合導(dǎo)致不期望事件或事故發(fā)生。

圖4 系統(tǒng)調(diào)度崗位角色安全職責(zé)失效網(wǎng)絡(luò)圖Fig.4 The effective network diagram of role safety responsibility of system dispatching post

表3 系統(tǒng)調(diào)度崗位安全職責(zé)系統(tǒng)功能共振表Tab.3 System function resonance table of system dispatching post responsibility

續(xù)表

分析表3和圖4可知，F(xiàn)1作為安全職責(zé)系統(tǒng)的最高一層，共有7條功能輸出連接，F(xiàn)1輸出發(fā)生變化后，對(duì)下游功能產(chǎn)生較大影響。由于F1與F2和F3之間的連接缺失，即值班經(jīng)理未接受崗前培訓(xùn)。因值班經(jīng)理是由經(jīng)驗(yàn)豐富的行車調(diào)度員擔(dān)任，其在上崗前未系統(tǒng)性了解系統(tǒng)調(diào)度員的工作內(nèi)容，因此無法確保F2和F3具備相應(yīng)的業(yè)務(wù)能力，易出現(xiàn)F3告知F8和F9的交接事項(xiàng)遺漏的情況，造成F8監(jiān)督失效和F9操作失誤，影響軌道交通正常運(yùn)營。當(dāng)F8離崗后，由于F3不了解系統(tǒng)調(diào)度員具體工作，且未接受專業(yè)管理知識(shí)培訓(xùn)，同時(shí)一名值班經(jīng)理需統(tǒng)籌管理位于2個(gè)調(diào)度指揮大廳的地鐵線路，因此受到工作地點(diǎn)的限制，使其無法對(duì)F9實(shí)施及時(shí)有效的監(jiān)督管理，即“F3(O)—F9(C)”流于形式(圖4中加粗線條連接)。當(dāng)F7異常運(yùn)行時(shí)，不僅延長了F9詢問信息時(shí)間，更會(huì)使F9接收有誤信息并做出錯(cuò)誤判斷。與此同時(shí)，由于系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)教材中部分危險(xiǎn)場景辨識(shí)不足，且在崗前培訓(xùn)階段F8與F9未區(qū)分工作角色，接受相同知識(shí)內(nèi)容培訓(xùn)。在培訓(xùn)過程中，未就監(jiān)督角色設(shè)置其工作中應(yīng)注意的事項(xiàng)課程，因此出現(xiàn)超出培訓(xùn)教材范圍的故障時(shí)，F(xiàn)9僅依據(jù)自身調(diào)度經(jīng)驗(yàn)操作，而F8監(jiān)督角色失效，增加了故障處置的風(fēng)險(xiǎn)。

4 建議措施

基于功能單元變化和耦合結(jié)果分析，對(duì)現(xiàn)有崗位安全職責(zé)體系設(shè)計(jì)提出優(yōu)化的建議措施，避免薄弱環(huán)節(jié)發(fā)生功能共振，提升軌道交通運(yùn)營的本質(zhì)安全。

4.1 值班經(jīng)理接受培訓(xùn)，完善多崗位培訓(xùn)教材

培訓(xùn)部確保值班經(jīng)理接受崗前培訓(xùn)并持證上崗，完善多崗位的培訓(xùn)教材。由于鐵路與軌道交通行業(yè)具有極大的相似性，借鑒英國鐵路安全標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(Rail Safety and Standards Board，RSSB)對(duì)一線員工管理者的培訓(xùn)方案，對(duì)值班經(jīng)理的培訓(xùn)教材提出要求，需包含以下知識(shí)模塊：基本知識(shí)、專業(yè)知識(shí)、管理知識(shí)以及領(lǐng)導(dǎo)知識(shí)；組織多部門采用頭腦風(fēng)暴方法，辨識(shí)系統(tǒng)調(diào)度員操作過程中的危險(xiǎn)場景并制定應(yīng)急措施，補(bǔ)充至系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)教材。

4.2 增加同值調(diào)度角色監(jiān)督時(shí)具體注意事項(xiàng)

同值系統(tǒng)調(diào)度員的主要工作安全職責(zé)為監(jiān)督審核系統(tǒng)調(diào)度員操作，但在崗前培訓(xùn)中，未區(qū)分同值系統(tǒng)調(diào)度員與系統(tǒng)調(diào)度員的角色，兩者的知識(shí)來源相同。而實(shí)際工作時(shí)，人員時(shí)常轉(zhuǎn)換工作角色。企業(yè)應(yīng)區(qū)分系統(tǒng)調(diào)度員和同值系統(tǒng)調(diào)度員的工作任務(wù)，明確同值監(jiān)督的具體注意事項(xiàng)，增加同值系統(tǒng)調(diào)度員角色的工作重點(diǎn)，明確操作動(dòng)作的監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)。培訓(xùn)考核過程中，增加辨識(shí)操作失誤的流程。

4.3 定期維修調(diào)度通訊設(shè)備

當(dāng)調(diào)度通訊設(shè)備異常運(yùn)行時(shí)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)度員接收或發(fā)布信息有誤，或因無法操作將控制權(quán)下放至車站，延誤有效的處置時(shí)間。企業(yè)應(yīng)定期指派專人維護(hù)調(diào)度通訊設(shè)備，降低設(shè)備異常運(yùn)行的發(fā)生概率，同時(shí)確保備用設(shè)備處于良好狀態(tài)，保證其能隨時(shí)啟動(dòng)、切換并投入運(yùn)行。

5 結(jié)論

為明確軌道交通系統(tǒng)調(diào)度崗位內(nèi)人員安全職責(zé)，基于法律法規(guī)和企業(yè)規(guī)章，應(yīng)用FRAM構(gòu)建系統(tǒng)調(diào)度崗位角色安全職責(zé)功能網(wǎng)絡(luò)圖，辨識(shí)并分析崗位安全職責(zé)系統(tǒng)中功能單元的變化及其耦合，得出以下結(jié)論：

(1)基于FRAM分析系統(tǒng)調(diào)度崗位內(nèi)多角色安全職責(zé)，直觀展現(xiàn)崗位內(nèi)多角色間的工作聯(lián)系，明確其各自安全職責(zé)，可避免因角色安全職責(zé)不清的事故發(fā)生。

(2)在系統(tǒng)調(diào)度崗功能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，辨識(shí)各功能單元在生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的偏差及其耦合結(jié)果，糾正不合理的系統(tǒng)調(diào)度崗位設(shè)置，為企業(yè)提出相應(yīng)的建議措施，豐富安全職責(zé)劃分方面的理論研究。

(3)下一步可考慮將FRAM分析功能變化階段定量化，進(jìn)一步拓展FRAM的應(yīng)用領(lǐng)域。

本研究由北京軌道交通燕房線、大興機(jī)場線運(yùn)營安全與應(yīng)急提升項(xiàng)目(地鐵多線共用運(yùn)營安全字2019-B122)支持。