人因分析面臨的問題及發(fā)展趨勢

1、張張 力力 教授教授國家自然科學(xué)基金資助項目國家自然科學(xué)基金資助項目（79870004，70271016）國防軍工技術(shù)基礎(chǔ)計劃項目國防軍工技術(shù)基礎(chǔ)計劃項目（Z012002A001，Z012005A001)湖南工學(xué)院（籌）安全工程與管理研究所人因可靠性專題講座之二 1 1 引言引言 2 2 人因分析面臨的問題人因分析面臨的問題 3 3 人因分析研究的發(fā)展趨勢人因分析研究的發(fā)展趨勢 4 4 國內(nèi)國內(nèi)HRAHRA研究狀況簡介研究狀況簡介 5 5 結(jié)論結(jié)論1 引言引言 人因分析對系統(tǒng)可靠性、安全性人因分析對系統(tǒng)可靠性、安全性 的作用的作用 人因事件：人機系統(tǒng)人因事件：人機系統(tǒng) 7070-90 -90

2、核電站核電站 國際國際 55558585 國內(nèi)國內(nèi) 7070 預(yù)防與減少人因事件的策略和手段基于對預(yù)防與減少人因事件的策略和手段基于對人因事件準(zhǔn)確分析與預(yù)測人因事件準(zhǔn)確分析與預(yù)測v 人因分析的概念人因分析的概念廣義廣義 ：分析人在系統(tǒng)中的功能、 作用和影響?yīng)M義：狹義：特指人對系統(tǒng)可靠性的影 響，包括傳統(tǒng) 的人因可靠 性分析（HRA）、人-機界 面分析、人 的特性分析等 2 人因分析面臨的問題人因分析面臨的問題2.1 2.1 人因分析的難度人因分析的難度 (1)人的特性：生理，心理，社會，文化，變化多樣性和復(fù) 雜性 (2)不僅需研究行為者本身，還需研究行為者與系統(tǒng)中其他 元素的關(guān)系 (3)人與人

3、之間的個體差異，致使研究結(jié)果具有不確定性, 或難以有準(zhǔn)確性 (4)對控制人行為、特別是認(rèn)知行為的大腦機能，至今尚未 完全弄清楚 (5)人因失誤的突發(fā)性和無序性，使得其數(shù)據(jù)收集和掌握規(guī) 律 很 困難, 所以人因數(shù)據(jù)庫建設(shè)多年進(jìn)展緩慢 (6)人員失誤構(gòu)成潛在的失效，致使大量人因信息丟失 2.2 對人因的再認(rèn)識對人因的再認(rèn)識 l人適機人適機 機宜人機宜人 人機匹配人機匹配 以人為中心以人為中心l從個體到從個體到“系統(tǒng)中、組織中的人系統(tǒng)中、組織中的人”，人的社會屬性，人的社會屬性和和 精神屬性，組織管理對人員可靠性的作用精神屬性，組織管理對人員可靠性的作用l組織也可能犯錯誤，組織錯誤歸根到底也是一種人

4、組織也可能犯錯誤，組織錯誤歸根到底也是一種人 因錯誤，且對復(fù)雜系統(tǒng)而言，組織錯誤是對其安全因錯誤，且對復(fù)雜系統(tǒng)而言，組織錯誤是對其安全 性最大的潛在威脅性最大的潛在威脅l 典型的組織錯誤包括管理制度缺陷、不充分的培訓(xùn)典型的組織錯誤包括管理制度缺陷、不充分的培訓(xùn) 、 管理者的錯誤決策等管理者的錯誤決策等l由于個體失誤和組織失誤的并存，人因失誤只能通由于個體失誤和組織失誤的并存，人因失誤只能通 過不斷加強管理、改善管理來減少或弱化它的影響過不斷加強管理、改善管理來減少或弱化它的影響 2.3 環(huán)境與人行為的關(guān)系環(huán)境與人行為的關(guān)系 環(huán)境是圍繞主體，并對主體行為產(chǎn)生影響的外界事物。 人通過各種感覺通道從

5、環(huán)境中獲得關(guān)于行為意義的信 息，并運用這一信息，建立支配某種心理過程的動機 和決定行為的方式，進(jìn)而通過行為的實施來適應(yīng)與改 造環(huán)境。 在相對穩(wěn)定的條件下，人力圖適應(yīng)環(huán)境，以降低自身 的損耗，同時又力圖改造環(huán)境，以滿足自身更高的需求 人類自然屬性與社會屬性的并存，使得在一定界限 內(nèi)，人與環(huán)境保持著一種相互協(xié)調(diào)、相互適應(yīng)的動態(tài) 平衡。 2.4 人因可靠性分析（人因可靠性分析（HRA）方法）方法 2.4.1 HRA應(yīng)達(dá)到的三個基本目標(biāo)應(yīng)達(dá)到的三個基本目標(biāo) 辨識什么失誤可能發(fā)生 確定這些失誤發(fā)生概率 如何減少失誤及減輕其影響 完整的完整的HRA應(yīng)包含的項目應(yīng)包含的項目 任務(wù)分析：任務(wù)分析：描述運行人員

6、應(yīng)當(dāng)做什么 失誤分析失誤分析：確定什么可能會出錯 表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：表達(dá)事件邏輯和量化結(jié)構(gòu) 量化：量化：推算失誤的可能性 失誤減少：失誤減少：減少人誤對風(fēng)險的影響 質(zhì)量保證和資料編制：質(zhì)量保證和資料編制：有效性，信息資源 2.4.2 HRA方法的有效性、可用性和可靠性方法的有效性、可用性和可靠性 有效性 可用性 可靠性 有效性：HRA方法能夠客觀、真實、準(zhǔn)確地測量系統(tǒng)框架中的確可能發(fā)生的人因失效事件。在數(shù)學(xué)意義上，有效性（有效度）刻畫被該方法測量的參數(shù)與應(yīng)當(dāng)被測量對象之間的關(guān)系可用性：HRA方法能夠測量出其所使用的參數(shù)。在數(shù)學(xué)意義上，可用性刻畫該方法意欲測量的參數(shù)與所測的變量之間的關(guān)系可靠性

7、：測量的一致性，其數(shù)學(xué)意義是刻畫在不同時間或被不同用戶所測得變量之間的關(guān)系有效性有效性完備性完備性：覆蓋所有類型的人員行為；可分析所有類型的人 誤；可分析影響行為的所有因素；滿足不同精度要求完整性完整性：定性分析，定量評價準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性：對人機交互行動準(zhǔn)確建模，真實反映現(xiàn)實，包括 任 務(wù)、人機界面、人員水平、相關(guān)性、規(guī)程等靈敏性靈敏性：輸入量微小變化能引起輸出量變化可用性可用性數(shù)據(jù)可用性數(shù)據(jù)可用性：有豐富的、多種可供選擇的數(shù)據(jù)，包括本系 統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)（經(jīng)驗數(shù)據(jù)）、模擬機數(shù)據(jù)、實驗 數(shù)據(jù)、專家判斷等 程序化程序化：技術(shù)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化 適用性適用性：適用范圍廣易用性易用性：培訓(xùn)成本低 可靠性可靠性一

8、致性一致性：不同的用戶或同一用戶在不同時間對一項給定的 任務(wù)分析所得結(jié)論一致數(shù)據(jù)可信性數(shù)據(jù)可信性：基本數(shù)據(jù)可信可用可證明性可證明性：所有的假設(shè)、模型和數(shù)據(jù)可證明或可測試可比較性可比較性：分析評價的結(jié)論與其它（合格的）方法評價結(jié)論一致有效性、可用性、可靠性的涵義有效性、可用性、可靠性的涵義 2.4.3 受限于受限于S-O-R模式模式 基于基于S-O-R（刺激（刺激-機體機體-反應(yīng)）模式反應(yīng)）模式:預(yù)測 “R”，注意力集中“S” 作業(yè)者被作為作業(yè)者被作為“反應(yīng)器反應(yīng)器”，而不是，而不是“行為者行為者” 改進(jìn)改進(jìn)S-O-R模式：模式：更多的注意放在“O”，建 立以人為中心的模型，強調(diào)作業(yè)者的特 征和

9、所處環(huán)境，特別是強調(diào)作業(yè)者所遵從 的規(guī)則和其文化、態(tài)度、目標(biāo) 2.4.4 人因事件的動態(tài)性人因事件的動態(tài)性l人與系統(tǒng)相互作用的動態(tài)性人與系統(tǒng)相互作用的動態(tài)性 l醞釀、形成及發(fā)生的迭代性、交互性醞釀、形成及發(fā)生的迭代性、交互性 人因事件一般不是在時間的某一特定點 就完成了它的醞釀、形成及發(fā)生，而是 迭代的、交互的過程失效。然而現(xiàn)有的 HRA方法幾乎不能處理人因事件的動態(tài)性。 2.4.5 實用性欠缺實用性欠缺l HRA多為簡化模型，距真實系統(tǒng)差距大l 可供模型使用的數(shù)據(jù)極為缺乏，常不得不由 專家判斷代替 2.4.6 模型間的接口問題模型間的接口問題 模型的專用性：模型特定適用范圍 人的行為的多樣性

10、 導(dǎo)致多個模型組合使用，模型間接口的合理性受到質(zhì)疑 如THERP+HCR接口：時間分割 2.5 人誤機理問題人誤機理問題l認(rèn)知行為特性認(rèn)知行為特性l行為模型行為模型l失誤類型失誤類型l失誤內(nèi)部機制失誤內(nèi)部機制l失誤源失誤源l失誤形態(tài)失誤形態(tài)l失誤背景失誤背景l(fā)失誤結(jié)構(gòu)失誤結(jié)構(gòu)l失誤觀測失誤觀測l控制管理控制管理 2.6 人因分析的客觀性與一致性問題人因分析的客觀性與一致性問題 PSFs（人員行為形成因子）的分析與量 化：非結(jié)構(gòu)化，極度依賴使用者的判斷 源于實際的HRA數(shù)據(jù)缺乏且可用性差 2.7 人因分析數(shù)據(jù)的可用性人因分析數(shù)據(jù)的可用性人因數(shù)據(jù)庫人因數(shù)據(jù)庫 l人員可靠性分析手冊l美國的NUCLA

11、RRl英國的CORE-DATAl日本的IHF和HFC庫l法國電力公司（EDF）M310三方面的問題尚待解決三方面的問題尚待解決 l 數(shù)據(jù)的可靠性l 數(shù)據(jù)的普適性，不同領(lǐng)域的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和信 息處理機制的差異l 他國數(shù)據(jù)的可引用性 2.8 人因分析中的文化因素人因分析中的文化因素l科學(xué)素養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)l道德水準(zhǔn)道德水準(zhǔn)l心理素質(zhì)心理素質(zhì)l工作態(tài)度工作態(tài)度l思維習(xí)慣和工作作風(fēng)思維習(xí)慣和工作作風(fēng)l安全文化安全文化 2.9 組織管理層的人因分析組織管理層的人因分析l 組織管理層人因分析的必要性組織管理層人因分析的必要性l 不足方面：不足方面： 適用技術(shù)缺乏 定性分析多，定量分析少 考慮常規(guī)的組織結(jié)構(gòu)、管理過程

12、的多， 涉及管理決策層次少 3 人因分析研究的發(fā)展趨勢人因分析研究的發(fā)展趨勢 人因分析研究方法的特點： 涉及大量不同的技術(shù)方法涉及大量不同的技術(shù)方法 定性定量相結(jié)合定性定量相結(jié)合 前者反映出人因分析的應(yīng)用復(fù)雜性及理 論不成熟性，而后者為人因分析的研究 對象所確定。 3.1 人因分析基礎(chǔ)研究人因分析基礎(chǔ)研究 人的行為（失誤）機理研究 定量模型和結(jié)構(gòu)化的定性-定量模型 人因數(shù)據(jù)庫 3.2 人人-機系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)機系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)l人-機功能分配、人-機交互關(guān)系、 操作人員監(jiān)督功能l人因分析的理論、方法及技術(shù)工 程化、標(biāo)準(zhǔn)化l轉(zhuǎn)化方式的可行性、有效性和可用性 3.3 安全評價與事故防范安全評價與事故防范

13、安全評價 人因事故分析4 HRA研究狀況簡介研究狀況簡介l人因可靠性人因可靠性：人對于系統(tǒng)的可靠性所必須完成的活 動的成功概率。 人的可靠性，人為可靠性，人員可靠性l人因失誤人因失誤(human error)：人未能精確地、恰當(dāng)?shù)亍?充分地、可接受地完成所規(guī)定的績效 標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的任務(wù)。 人為失誤，人為錯誤，人的失誤，人誤l人因可靠性分析人因可靠性分析（HRA：Human Reliability Analysis): 以人因工程、系統(tǒng)分析、認(rèn)知科學(xué)、概率 統(tǒng)計、行為科學(xué)等學(xué)科為理論基礎(chǔ)，以對 人的可靠性進(jìn)行定性與定量分析和評價為 中心內(nèi)容，以分析、預(yù)測、減少與預(yù)防人 的失誤為研究目標(biāo)。4.1 H

14、RA發(fā)展歷史與發(fā)展歷史與研究動態(tài)研究動態(tài) lHRA最早工作是20世紀(jì)50年代美國Sandia國家試驗室（SNL）：采用硬件可靠性分析方法，估計人員失誤對軍隊系統(tǒng)及裝備可靠性的定量影響。l1964年8月，在美國新墨西哥大學(xué)舉行第一次HRA國際學(xué)術(shù)會議，美國人因?qū)W會會刊HUMAN FACTORS出版專輯。 HRA學(xué)科正式確立。HRA發(fā)展歷程的兩個階段第一階段：第一階段：2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代到年代到8080年代中年代中后期后期l主要工作：人的失誤理論與分類研究，人的可靠性數(shù)據(jù)的收集和整理，發(fā)展以專家判斷為基礎(chǔ)的人失誤概率的統(tǒng)計分析與預(yù)測方法。l代表： THERP (Technique for

15、 Human Error Rate Prediction)l特征：以人的輸出行為為著眼點，不探究行為的內(nèi)在歷程。對人的處理方式類似于對機器的處理。稱為靜態(tài)的基于專家判斷與統(tǒng)計分析相結(jié)合的第一代HRA方法 。 第二階段：20世紀(jì)90年代至今 1979年美國三哩島核電廠事故后，結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)、以人的認(rèn)知可靠性模型為研究熱點-研究動態(tài)過程中的人的可靠性。 第二代HRA方法，又稱為動態(tài)的人的可靠性分析模型。正在發(fā)展，尚未正式用于工程實踐。 人誤率預(yù)計技術(shù)(THREP), 1983 人的認(rèn)知可靠性模型(HCR), 1984 成功似然指數(shù)法(SLIM), 1984 操作員動作樹(OAT)，1982 事故引

16、發(fā)與進(jìn)展分析(AIPA)，1975 成對比較法(PC)，1984 人因可靠性社會技術(shù)評估法(STAHR), 1985 系統(tǒng)化的人員行為可靠性分析程序 (SHARP), 1984 主要HRA方法 混淆矩陣法(CM)，1981 維修個人行為模擬模型(MAPPS)，1984 多序貫失效模型(MSFM), 1985 人誤評價與減少方法(HEART)，1988 估計人決策失誤方法(INTENT)，1992 認(rèn)知事件樹系統(tǒng)(COGENT)，1992 人誤分析技術(shù)(ATHEANA) ，1996 認(rèn)知可靠性與失誤分析方法(CREAM)，1998 HRA方法年代分布方法年代分布 當(dāng)前國際上當(dāng)前國際上HRA研究三

17、個主流方向研究三個主流方向l繼續(xù)探討能合理表征大規(guī)模復(fù)雜人機系統(tǒng)中人的行為特征和規(guī)律、系統(tǒng)特征及人機關(guān)系的人的行為模型和人機關(guān)系行為模型。l對原主流方法進(jìn)行改造與完善，包括模型、技術(shù)、數(shù)據(jù)等。lHRA的工程應(yīng)用研究，由核能、航天航空擴大到石油化工、礦山冶金、交通通訊、海洋工程等領(lǐng)域 。4.2 4.2 國內(nèi)國內(nèi)HRAHRA研究狀況簡介研究狀況簡介國內(nèi)對國內(nèi)對HRAHRA的研究始于的研究始于2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代初期年代初期l清華大學(xué)黃祥瑞：清華大學(xué)黃祥瑞： 人的失誤及人的可靠性分析研究（93年國 家自然科學(xué)基金） 人的認(rèn)知可靠性模型及應(yīng)用（97年國家自 然科學(xué)基金） 人的認(rèn)知失誤模型的理論

18、及應(yīng)用研究（02 年國家自然科學(xué)基金）l楊孟琢、趙炳全、方向楊孟琢、趙炳全、方向 核電廠操縱員認(rèn)知可靠性模型和模擬機實驗研究，建立了基于模糊數(shù)學(xué)的操縱員事故響應(yīng)時間可信性回歸模型 l張炯張炯 核反應(yīng)堆人誤數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析l王武宏王武宏 行為形成因子與人的差錯關(guān)系模型l羅曉利羅曉利 中國民航20年人因事故統(tǒng)計分析研究l龐志兵龐志兵 高炮操作失誤類型及原因 報告人報告人l國家自然科學(xué)基金項目國家自然科學(xué)基金項目 復(fù)雜人-機系統(tǒng)中人員可靠性研究(1995) 人因事故分析理論與方法研究(1998) 人誤分析技術(shù)及應(yīng)用研究(2002) 考慮組織與管理因素的人因可靠性分析 方法及應(yīng)用研究（2005）l國防軍工技術(shù)項目國防軍