人因事故分析的基本理论与方法优秀.ppt

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1、现在学习的是第1页，共56页张张 力教授力教授国家自然科学基金资助项目（79870004，70271016，70573043）国防军工技术基础计划项目（Z012002A001，Z012005A001)湖南工学院（筹）安全工程与管理研究所人因可靠性专题讲座之三现在学习的是第2页，共56页l人因可靠性人因可靠性：人对于系统的可靠性所必须完成的活 动的成功概率。 人的可靠性，人为可靠性，人员可靠性l人因失误人因失误(human error)：人未能精确地、恰当地、 充分地、可接受地完成所规定的绩效 标准范围内的任务。 人为失误，人为错误，人的失误，人误l人因可靠性分析人因可靠性分析（HRA：Huma

2、n Reliability Analysis): 以人因工程、系统分析、认知科学、概率 统计、行为科学等学科为理论基础，以对 人的可靠性进行定性与定量分析和评价为 中心内容，以分析、预测、减少与预防人 的失误为研究目标。现在学习的是第3页，共56页l人的行为类型人的行为类型 ：技能型、规则型、知识型技能型行为技能型行为(Skill-based behavior) 只依赖于人员的实践水平和完成该项任务的经验，是个体对外界刺激或需求的一种条件反射式、下意识的反应 规则型行为规则型行为(Rule-based behavior) 人的行为由一组规则或协议所控制、所支配 知识型行为知识型行为(Knowl

3、edge-based behavior) 当遇到新鲜情景，没有现成可用的规程，操作人员必须依靠自己的知识和经验进行分析诊断及处理现在学习的是第4页，共56页l特征 监视确认决策控制l影响l人因失误发生的可能性较大，并且大量的潜在危险集中在较少几个人身上（如主控室人员）l由于系统的高度复杂性、耦合性和大量防御装置增加了系统内部行为的模糊性，管理人员、维护人员、操作人员经常不知道系统内正在发生什么，也不理解系统可以做什么，这也使得人因事故的后果及影响易于恶化 现在学习的是第5页，共56页 大规模复杂人-机系统操作人员认知行为模型 识别确认（状况/状态）推理判断（状态/原因、理由）方案设计（原因、理

4、由、预测/任务）（知识级）目标时间制约条 件结合（状况/状态、状况/作业）结合（状况/作业规则）（规则级）知觉（注意焦点）任务自动的感觉操作模型（技能级）外界“状况”形成感觉（视听觉）利用可能的感觉输入（操作人员）（机械系统）操作动作仪表视声显示装置呈现系统状态信号系统状态检测系统大规模复杂人-机系统不是将某一任务单独划分为技能型、规则型或知识型，而是将这三种行为类型看成完成一个（或多个）任务时，人的不同的往复的认知层次。 现在学习的是第6页，共56页 该模型体现了人类认知的多层次性和由入深及往复循环的必然规律，并对各个层次上的失误类型的特点和原因进行了详细的分析和讨论，较为客观地反映了人的失

5、误的内在机理，有助于改进人-机界面和防范人的失误。 现在学习的是第7页，共56页基于认知行为意图，人因失误分为 偏离 意图正确但行动时失误 技能级 监视与控制 弄错 在行为意图形成阶段的失误 规则级和知识级 监视确认决策控制 现在学习的是第8页，共56页l 操作人员行为动态模型操作人员行为动态模型意 图 检 测、间 断 地 意 识 地系 统 运 行 监 视系 统 运 行 正 常系 统 运 行 正 常熟 练 作 业 的 实 施、无 意 识 预 先 程序 化 例 行 操 作开 始行 为 序 列潜 在 分 枝结 束分 歧 节 点是问 题问 题 被 解 决部 分 状 况 信 息有 熟 识 的 模 型、

6、考 虑 结 构 机 能 间 的抽 象 关 系应 用 记 忆 中 的作 业 规 则分 析 判 断设 计 方 案（）基 于 技 能 偏 离 目 标 状 态（）基 于 规 则 弄 错 （基 于 知 识 弄 错）其 他 尝 试无有否否是现在学习的是第9页，共56页 技能级偏离技能级偏离规则级弄错规则级弄错知识级弄错知识级弄错行为类型常规行动解决问题解决问题操作模式按照熟知的例行方案无意识地自动处理依据选配模型半自动处理资源制约性的系列意识处理注意焦点现在的工作以外与问题相关联的事项与问题相关联的事项失误形式在行动中在应用规则中错误强烈多种多样失 误 的 自己检出快速困难需他人帮助困难需他人帮助 三种失

7、误类型的特征三种失误类型的特征现在学习的是第10页，共56页 人误分类体系人误分类体系无意图的行为有意图的行为偏离疏忽注意失败存储失败错误运用规则或知识失败人误分类理论层次失误外部模式失误内部模式行为层次人 误分 类应 用层次失误行为 遗漏型 执行型 规程 规章 输入失误 内部认知失误 输出失误 技能级 规则级 知识级现在学习的是第11页，共56页4 诱发人因事故的主要因素诱发人因事故的主要因素操作人员个体的原因设计上的原因作业上的原因运行程序上的原因 教育培训上的原因 信息沟通方面的原因 组织管理因素现在学习的是第12页，共56页l各类根原因分布各类根原因分布现在学习的是第13页，共56页l

8、根本原因与人误根本原因与人误模式模式之间的关联性之间的关联性 根本原因人 误未发现报警或事故征兆对事故或事故征兆判断失误人员之间交流不足/不当操作失误支持度置信度支持度置信度支持度置信度支持度置信度组织管理缺陷0.0370.0730.0890.1760.0370.0740.3480.691规程原因诱发0.0440.1030.0440.1030.0520.1210.2370.672理论知识欠缺0.0220.0690.0220.0690.0370.1160.2220.744基本操作较差0.0140.0490.0590.1150.0220.0730.1450.731准备不良0.0140.0590.0

9、310.1180.1480.588缺乏交互检查0.0310.1210.0310.2010.0590.2670.1330.667粗心大意0.0370.2770.0140.0480.0890.571违章0.0070.0590.0070.0590.0810.61现在学习的是第14页，共56页影响行为的因素主观目标与意图、能力负荷 作业规程情感因子人内在失误机制识别、固执 短接 错觉 、看漏 习惯化现象输入处理不输入解释 错误假设唤起忘却孤立项目方案选择错误记忆偏差推断不考虑制约条件不考虑副次效果物理协调运动器官不稳定空间方向失误引起人失误的契机外部事件、机器 系统混乱工作气氛散漫工作要求过高、力 时

10、间 知、识 信息运行人员机能恶化如生病等人生理上的波动认知处理过程中的失误检测确认决定目的选择目标选择时间失误行动操作顺序实行信息传递正在进行的作业装置设计程序设计、制造 安装 检、查 运行、测试 校正、保养 修理、监督 管理失误的外部形态没完成特定工作遗漏失误程序失误时间失误动作失误多余动作作业状况因素工作特性物理环境作业时间特性现在学习的是第15页，共56页工作组织人 机界面程序工作场所作业时间教育培训物理环境社会环境工作负荷个体特征人的内存失误机制管理决策和组织过程失误执行任务中人员失效（、 技能级 、规则级 知）识级 间接工作人员失效人员直接失效部件失效人因事故事故现在学习的是第16页

11、，共56页8 紧急情况下误判断与误操作实验研究及其数学模型 通过在紧急情况下人的误判断和误操作实验，得到了紧急情况下成年人的特征数据，进而建立了紧急情况下人的误判断与误操作数学模型。 对于改进人员培训和人机界面，提高预防与减少人因事故能力有着重要的理论意义和实际意义。 现在学习的是第17页，共56页（1） 误判断模型为：r=0.3878/t+0.0060 r为误判断率，t为信息显示时间（2）误操作模型为： R=0.019811/T2-0.095176/T+0.174007 R为误操作率，T为信息间隔时间 （3）与国外数据比较无显著差异。现在学习的是第18页，共56页l事故根原因：引发人因事故最

12、基本的原因，如果该原因（或该组原因）被修正，则可有效防止此类事故再度发生l事故根原因分析技术：从事故的现象出发，追溯引发人因事故的根原因 现在学习的是第19页，共56页人因事故根原因分析方法 1）人因事故调查技术 事故调查与资料收集 事件时序图 初始状态事 情事 情 故 障故 障 事 情事 情 次级事情次级事情 初始状态 现在学习的是第20页，共56页2） 故障模式分析技术人因失误的基本故障模式 ： a.不注意细节 b.判断错误 c.承诺的任务没有执行（完成） d.技能或知识不够 e.精神状态不适合完成工作任务现在学习的是第21页，共56页3） 屏障分析技术l 屏障是防范事故发生的手段：实体保

13、护，行 政管理防范。l 防护屏障的失效，导致事故的发生。l 屏障分析可找出防范体系的缺陷或漏洞，从 而提出有效的改进方案。 现在学习的是第22页，共56页典型的屏障典型的屏障： 物理屏障：声、光报警信号；各种安全保护设备；各种警示性标牌；安全门、锁；各类应急设备等 管理屏障：运行及维修工作规程；人员培训与教育；资格认定及人员任命；管理条例；工作人员的交流方式；人员授权；人员的相互监管等 现在学习的是第23页，共56页4）原因因素分析技术 a.原因因素图屏障分析 原因因素初始状态事 情故 障事 情次级事情 原因因素条 件条 件现在学习的是第24页，共56页 b.原因因素分析 基本人因事故根原因因

14、素基本人因事故根原因因素 心理因素 生理因素 个体因素 环境条件因素 作业因素 运行规程因素 教育培训因素 通讯因素 管理因素 现在学习的是第25页，共56页l目的在于查明一切潜在的人因失效模式及影响，以便通过修改设计方案或采取某种补救措施尽早予以消除人因失误或减轻其后果的严重性，从而提高系统可靠性和经济性现在学习的是第26页，共56页l逻辑框图系统考察分析层次确定人因失误框图人因失误故障模式清单严重度分析制可行的改进建议与措施填写HUEMECA表格现在学习的是第27页，共56页lHUEMECA表格 事件名称： 部 门： 图 号： 制表人： 页 号： 审查人： 填表日期：人因事件发生时间故障模

15、式失效屏障事件根本原因故障影响严重度风险减少策略备注子系统系统人员 现在学习的是第28页，共56页l人因事故分类 A类：导致设备/系统潜在不可用 B类：直接导致初因事故发生 C类：系统故障后的人因事件/事故 现在学习的是第29页，共56页l事故前的人因事故：事故前的人因事故：THERP+统计方法统计方法l激发初因事故的人因事故：激发初因事故的人因事故：ATHEANA+统计方法统计方法l事故后的人因事故：事故后的人因事故：THERP+HCR 工程化：可操作性，系统性，标准化，工程化：可操作性，系统性，标准化， 可追溯性，技术文档完备性可追溯性，技术文档完备性 现在学习的是第30页，共56页12.

16、1 事故前人因事故评价技术事故前人因事故评价技术 主要分析系统正常运行时，在维护、校验、测试等工作中由于人因失误而导致设备或系统处于的潜在失效状态。 现在学习的是第31页，共56页(1)事故前人因事故分析基本程序系统熟悉辨识关键系统 筛选确定关键人因事故赋予BHEP 相 关 性 辨识恢复因子辨识关键任务计 算辨识关键人机界面现在学习的是第32页，共56页(2)事故前人因事故的定量计算 A、简单的计算方法 单个部件事前人误率PFPBPNRA 多个相似部件相关的事前人误率PF为： PFPBPc2Pc3Pcn PNRAn：涉及的同类部件的个数PB：基本人误概率（3E-2）PNRA：恢复因子失效值PC

17、：相关因子 当i=2时 Pci0.5 当2i=n时 Pci1 现在学习的是第33页，共56页事故前人误的类型及其基本概率事故前人误的类型及其基本概率事前人误类型受影响的部件基本失效率（PB）机械设备被置于关的位置手动阀；气动阀；电动阀3.0E-2机械设备被置于开的位置手动阀；气动阀；电动阀3.0E-2控制设备置于不适当的状态（压缩空）气动阀电动阀；泵；离心风扇；轴风扇 3.0E-2 仪器、仪表校准错误流量传感器压力传感器温度传感器放射性传感器水平（level）传感器 3.0E-2 现在学习的是第34页，共56页类别编号恢复因子恢复因子失效的概率PNRA1 一类报警器报警参数值明显改变再验证以便

18、故障能被有效地发现故障能被在标准模式改变时执行的检查所发现管理方面的措施以对某些设备进行正确性锁定（保证其正确性）1.0E-3 2监测性测试1.0E-23 主控室的指示器低于一类的报警（如在屏幕上的报警）1.0E-1 4无上述恢复因子1恢复因子的类别及其失效概率恢复因子的类别及其失效概率 现在学习的是第35页，共56页 B、复杂的计算方法 （THERP）基本失效概率确定考虑相关序列动作的恢复作用考虑相关人员间的恢复作用 现在学习的是第36页，共56页（3）典型人因事故的量化 阀门错置概率：U=Pd/T d=h1+c1 h2+ c1 c2h3+ c1 c2.cm-1hmU：阀门错置引起的系统/部

19、件的不可用度P：维修或测试后阀门错置概率T：测试周期d：阀门错置而未被发现并更正的总时间hi：例行巡视周期ci：第I次巡视时未能发现并更正的概率 现在学习的是第37页，共56页（4）事故前人因事故分析文档模式工程应用：可操作性；资料完备性；可追 溯性 事故背景 事故描述 事故成功准则 调查、访谈结论 事故分析 建模与计算 调查与访谈记录现在学习的是第38页，共56页lB类人因事件： 试验、检修中人因造成的设备潜在不可用，当需用该设备又未及时采取有效措施而引发一个事故序列 在运行、试验过程中由于人员错误的操作而导致一个事故序列现在学习的是第39页，共56页l传统方法：置于初因事故的发生频率中 一

20、并考虑l分析难点： 辨识和预测困难 可用数据极少 现在学习的是第40页，共56页l已有始发事件清单已有始发事件清单：考察经典的核电厂安全分 析报告中涉及的始发事件 列表l工程评估法工程评估法：确定电厂主要系统是否存在失效 模式能直接引起电厂运行的明显 扰动，而需要安全系统投运 l逻辑分析法逻辑分析法：故障树分析方法 lATHEANA：迫使人员失误情景分析l运行经验运行经验: 考察电厂运行历史，对运行事件 报告进行统计、分析现在学习的是第41页，共56页l人因失误率预测法（THERP）： 图图1 简单的简单的HRA事件树事件树a Ab/aS F FFB/ab/A B/A现在学习的是第42页，共5

21、6页人员作业成功概率: Pr(S)=a (b/a)失败概率: Pr(F)=a(B/a)+A(b/A)+A(B/A)行为形成因子（PSF）修正 HEP=BHEP(PSF)1(PSF)2 现在学习的是第43页，共56页相关性修正 )()|(,. 520)(191)|(,. 47)(61)|(,. 32)(1)|(,. 21)/(,. 1BPABPZDBPABPLDBPABPMDBPABPHDABPCD现在学习的是第44页，共56页l人的认知可靠性预测法（HCR）两个基本假定两个基本假定：（1）人员行为类型归结为技能型、规则型 和知识型三类 常规 操作 操作员清楚地理解 过渡工况或操作内容 不需要

22、规程 规程覆盖 了情景 操作员 理解规程 操作员对规程 使用熟悉 人的行为 类型 技能型 规则型 知识型 技能型 技能型 规则型 规则型 知识型 知识型 现在学习的是第45页，共56页（2）失误概率仅与允许时间t和执行时间T1/2的比值有关，且遵从三参数的威布尔分布： T1/2 =T1/2，n（1+K1）（1+K2）（1+K3）式中， t：允许操纵员进行响应的时间 T1/2：操纵员执行时间 T1/2，n：一般状况的执行时间 K1：操作经验 K2：心理压力 K3：人机界面 、：操作人员行为类型参数 2/1/ Ttep现在学习的是第46页，共56页 参数参数 、 、 选取表选取表 行为类型 熟练（

23、SKILL） 0.4071.20.7规则（RULE） 0.6010.90.6知识（KNOWLEDGE） 0.7910.80.5现在学习的是第47页，共56页HCR模型的行为形成因子及其取值模型的行为形成因子及其取值 操作员经验操作员经验(K1) 1.专家，受过很好训练 -0.22 2.平均训练水平 0.00 3.新手，最小训练水平 0.44心理压力心理压力(K2)1.严重应激情景 0.442.潜在应激情景/高工作负荷 0.283.最佳应激情况/正常 0.004.低度应激/放松情况 0.28人机界面（人机界面（K3）1.优秀 -0.222.良好 0.003.中等（一般） 0.444.较差 0.7

24、85.极差 0.92现在学习的是第48页，共56页lTHERP：序列性操作动作，与时间无关lHCR：与时间密切相关的认知判断行为l人员行为两个阶段：诊断和操作lTHERP+HCR： 事故诊断阶段，用HCR分析方法 干预操作行为的失误用THERP分析方法 两者相互补充，共同构成一个有机整体现在学习的是第49页，共56页l人因事故树建模规则l相关性原则l名义HEP修正规则 l人员行为类型判断规则 l事故处理中时间划分规则l修正因子确定规则 现在学习的是第50页，共56页l人因事故数据管理系统 各类失误次数统计源数据库模块计算模块 大规模复杂人机系统 本厂模拟机试验 THERP手册 运行事故报告 专

25、家判断 HCR模型内部事故运行报告 PRA报告 CREAM数据 维修报告 人因动作专用统计表 DEF数据 24小时事故单 基本 事故基本情况子库 常规事故数据库 本厂其它 外 部 数 数据 库 事故深层次描述子库 重要事故数据库 数据源库 据 库 PSFs、作业内容 特例PSFs 等基本数据 失误特征值 本厂基本人误率 外推人误率 计算模块 计算模块 计算模块 导 出数据库模块 块 本厂基本人误率 外推人误率 失误特征值 （BHEP和HCR 参数及PSFs） （HEP）各类失误次数统计 现在学习的是第51页，共56页l以结构化方式完备地储存系统运行、管理、维修等方面人因事件的基本、重要数据l提

26、供各类人误特征值及分布，预测其发展趋势，为系统经验反馈/人因评价以及管理决策提供依据和支持l通过长期积累，可获得系统人因失效特点的数据现在学习的是第52页，共56页人因分析系统各种表的管理与其它系统的接口HRA分析工具分析文档保存/打印系统帮助基础表的录入、修改HRA档案的统计分析HRA档案的查询、检索基础表的查询与其它数据源的接口与可靠性数据库系统的接口与EFS的接口基于CREAM的定量分析预测性分析回溯性分析数据表说明表的管理基于THERP+HCR的定量分析现在学习的是第53页，共56页l组织管理失效四种主要模式： 组织规范失效 组织沟通失效 组织功能失效 组织文化失效 l防范组织失效基本

27、对策 ： 建立行政管理屏障 拓宽组织沟通渠道，增强组织效能 建立安全文化体系 现在学习的是第54页，共56页l技术手段组织手段文化手段l主动型人因事故纵深防御系统 外 部 规 章制 度确人因事故管理方针来自运行实践的反馈 组织研究安全文化评述文化评述管理决策程序审查组织机构及责任确定传递网络审查管理支持系统 技术研究人因准则评审准则评审人因工程设计与改善任务分析失误分析与风险评估导 出 事 故 减少策略 完 成 成 本 效益分析 实 施 选 择 策略运行阶段常 规 事 故 数 据收集系统重 要 事 故 详 细原因分析方针确立阶段方针确立阶段 预测分析阶段预测分析阶段 事故减少策略阶段事故减少策略阶段 反馈阶段反馈阶段 现在学习的是第55页，共56页l管理支持系统职工参与精神与情感精神与情感介入介入对过程中每位成 员下放职责参与的技术途径反馈体系消除班组、部门 间的壁垒建设性地运用社 会压力将参与作为一种 指导思想技术方法减少失误的装置与减少失误的装置与技术技术有效的人员培训运行经验反馈人误管理的整体研究健康的安全文化健康的安全文化对于失误的态度策略强调失误的系统原因识别现有的安全文化在所有水平级上训练管理策略管理策略管理体制支持失误 减少活动上级管理者勇于承 担责任资源、手段充足责、权、利分明避免冲突信息目的连续一致质量安全经济性统一现在学习的是第56页，共56页