航空维修人为差错影响因素分析中的模糊层次分析法.pdf

《航空维修人为差错影响因素分析中的模糊层次分析法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《航空维修人为差错影响因素分析中的模糊层次分析法.pdf（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第 1 8卷 第 7期 2 0 0 8 年 7 月 中 国 安 全 科 学 学 报 C h i n a S a f e t y S c i e n c e J o u r n a l V0 1 1 8 N o7 J u 12 0 0 8 航 空维修 人为差错影 响 因素分 析 中的 模糊层 次分析 法 刘凤 强 孙 志强 谢 红卫教授 史秀建(国防科技大学 自动控制系，长沙 4 1 0 0 7 3)学科分类与代码：6 2 0 2 0 3 0 中图分类号：X 9 1 3 3 文献标识码：A 基金项目：国家部委预研基金资助(5 1 4 0 4 0 1 0 1 0 5 KG 0 1 2 1)；国家部

2、委预研项目(5 1 3 1 9 0 4 0 2 0 1)。【摘 要】航空维修中的人为差错影响因素分析对于预防事故发生至关重要，如何定量分析及辨 识出主要影响因素是亟待解决 的问题。为此，结合航 空维修 实际，提 出运用群组模糊层次分析 法对 人为差错影响因素进行量化排序和分类，归纳细化 了影响因素层次体系，并给出了分析计算流程。以一起 由维修人为差错所引发 的航空事故为例进行 了实证分析，结果表 明：该方法能够辨识 出航 空 维修 中人为差错产生的主要影响因素，进 而对制订最优事故预 防方案，控制和减少该类事故的发生 有积极意义。同时该方法对其他行业 中的人为差错主要影响 因素辨识有着一定 的

3、参考价值。【关键词】航空维修；人为差错；影响因素；量化分析；群组模糊层次分析 An a l y s i s o f Hu ma n Er r o r I n f l u e n c e Fa c t o r s i n Av i a t i o n Ma i n t e n a n c e Ba s e d o n Gr o u p Fu z z y An a l y t i c a l Hi e r a r c h y Pr o c e s s L I U F e n g-q i a n g S U N Z h i-q i a n g X I E Ho n g-w e i，P r o f S

4、 I t I X i u-j i a n (D e p a rt m e n t o f A u t o ma t i c C o n t r o l，N a t i o n a l U n i v e r s i t y o f D e f e n s e T e c h n o l o g y，C h a n g s h a 4 1 0 0 7 3，C h i n a)Ab s t r a c t：T h e a n aly s i s o f h u ma n e r r o r i n f l u e n c e f a c t o rs i n a v i a t i o n ma

5、i n t e n an c e i s v i t al t o a c c i d e n t p r e v e n t i o n I n o r d e r t O q u a n t i i n f l u e n c e f a c t o rs and i d e n t i f y t h e m o s t i mp o r t a n t f a c t o rs，a m o d e l o f g r o u p f u z z y a n aly t i c a l h i e r a r c h y p r o c e s s i S e s t a b l i s

6、 h e d A r e f e r e n c e f r a me wo r k o f i n f l u e n c e f a c t o rs i S g i v e n T h e r e l e v a n t f a c t o rs a r e r ank e d a n d c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o t h e i r w e i g h s o b t a i n e d b y f u z z y j u d g me n t ma t r i x a n d e x p e rt we i g h s o b

7、 t a i n e d b y t h e d i f f e r e n c e o f t h e i r w e i g h v e c t o r s F i n all y，a n a p p l i c a t i o n e x a mp l e i n a n a v i a t i o n a c c i d e n t an a l y s i s i s g i v e n R e s u l t s s h o w t h a t t h i s me t h o d i s f e a s i b l e t o i d e n t i f y t h e i mp

8、 o r t a n t i n flu e n c e f a c t o rs，and c a n p rov i d e a r e f e r e n c e f o r t h e h u ma n e r r o r i nfl u e n c e f a c t o rs i d e n t i fi c a t i o n o f o t h e r fi e l d Ke y wo r d s：a v i a t i o n ma i n t e n a n c e；h u ma n e r r o r；i nfl u e n c e f a c t o rs；q u a n

9、 t i fic a t i o n a naly s i s；gro u p f u z z y a n a l y t i c a l h i e r a r c h y p roc e s s 0 引 言 在 日常生活中，人为差错很常见，例如：写错一个 字、忘记一件事情等。人 为差错大多数 是可 以恢复 的，并且对人们的 日 常生活影响不大。但是，复杂人 机系统(如核工业、化工、航空航天等)中一个小 的人 为差错(包括不动作)就可能会对系统造成不可恢复 的损坏，如果控制不及时，就有 可能造成重大 的财产 损失和人员伤亡。因此，人为差错 日益受到各行业研 究人员 的重视。迄今为止，国内外

10、在各个 领域开展 了深入的研 究，取得 了大量 的研究成果 I 6 J，例如：由波音公 司开 发的应用于航空维修的维修差错判断辅助程序(M a i n t e n anc e E r r o r D e c i s i o n A i d，ME D A)、美 国海军 的航 空维修人为因素分析和分类扩展系统(The H u m a n F a c t o rs A n aly s i s an d C l ass i fi c a t i o n S y s t e m Ma i n t e n an c e 文 章编号：1 0 0 33 0 3 3(2 0 0 8)0 7 0 0 4 30 6

11、；收稿 日期：2 0 0 80 41 0；修稿 日期：2 0 0 80 704 维普资讯 http:/ 4 4 中国安全科学学报 C h i n a S a f e t y S c i e n c e J o u r n a l 第1 8 卷 2 0 08 正 E x t e n s i o n，H F A C S ME)等。受到不同因素 的影 响，航空维修过程可能会 出 现维修差 错。机 务维修 领域 的研究 表 明，世 界上 2 0 3 0 的空中停车、5 0 的航班延误、5 0 的航 班取消均是 由维修 中的人 为差错引起的，同时维修 差错也是诱发或直接导致飞行事故最重要 的原 因之 一

12、，例如：E t 航 J L 1 2 3空难事故(1 9 8 5)、“6 6”空 难事故(1 9 9 4)、华航空难事故(2 0 0 2)等。目前，国外一些文献侧重于事故原因的定性追 溯分析(如基于 R E A S O N模型的 H F A C S-ME)，国内 相关文献 7 9 对人为差错进行 了理论分析，归纳 了一些航 空维修 中人 为差错 的影 响 因素，介 绍 了 S H E E L模型和 R E A S O N模型，但没有对其因素进行 定量化表述。笔者尝试利用群组模糊层次分析法对航空维修 中人为差错影响因素进行量化排序并分类，找出人 为差错的主要影响因素，使对人为差错影 响因素分 析

13、由主观判断变为客观描述，从而可以根据 因素的 主次有针对的采取措施，减少 和控制人为差错 的发 生，做到有的放矢。1 群组模糊层次分析法(A HP)层次分析法(A H P，A n a l y t i c a l H i e r a r c h y P r o c e s s)是美国运筹学家 S a a t y教授于 2 0世纪 7 0年代提 出 的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方 法，它通过建立层次结构模型和判 断矩 阵的方式对 层次 中的元素进行排序，从而把一个复杂 的决策问 题简单化，为解决问题提供客观依据 。为了改进 A H P中诸如判断一致性与矩阵一致性 的差异、一致 性检验的

14、困难和缺乏科学性等问题，一些学者提出 观 察 了模糊 层次分 析法(F A H P，F u z z y A H P)卜 。与 A HP相 比，F A H P中的模糊判断矩 阵更符合人 的思 维和心理特点，并解 决了 A H P存在 的一些问题，因 此，在决策分析 中得 到了广泛 的应用。F A H P的步 骤与 A H P的步骤基本一致，仅有两点不同：一是 F A H P中通过元素两两 比较构造的是模糊 一致判断矩阵而不是 A HP中的判断矩阵；二是由模糊一致矩阵计算表示各元素的相对重 要性的权重的方法同由判断矩阵求权重的方法不同。笔者拟采用 F A H P的基本原理结合群组专家判 断对航空维

15、修中人 为差错 的影响因素进行分析，具 体分析流程如图 1 所示。I 因素层次分析 I 构 造 模 糊 判 断 矩 阵 各 因素相对权重 计算 各专家权重 计算 集结专家权 重的因素排序 人为差错影响因素分类 图 1 群组模糊层次分析流程 1 1 建立人为差错影响因素层次结构 航空维修 中维修人员受到各种 因素的影响和制 约，文献 1，7 9，1 3 给出了各种影响因素分类，笔 者运用层次分析的思想，归纳细化这些分类，建立人 为差错影响因素层次结构模型，如图2所示。影响因素 与人有关 与环境有关0 与管理有关l l与组织有关 特定的J I 暂时的I I 永久的 释 gl l 划 l-执 行 不

16、 注 意 疲 劳 记 忆 失 误 不 良 的 身 体 状 态 不 良 的 心 理 状 态 认 知 偏 好 技 能 不 熟 练 知 乏 湿 度 温 度 太 月 或 太 低 噪 日 太 大 照 明 或 光 线 不 足 计 划 临 管 不 足 不 适 当 的 作 业 任 务 分 配 不 到 位 不 规 律 的 工 作 时 间 不 备 的 维 护 程 序 图 2 人为差错影响 因素层次结构 不 充 分 的 维 护 文 档 培 训 不 充 分 不 充 分 的 维 护 资 源 交 流 沟 通 不 足 过 度 的 权 威 效 应 与技 术有 关 设备工具l 1 人机界面 硬 件 失 效 放 置 不 规 范

17、限 制 不 可 维普资讯 http:/ 第 7期 刘凤强等：航空维修人为差错影响因素分析中的模糊层次分析法。4 5 1 2 构造模糊判断矩阵 定义 1-l：若矩阵 R=(r ，)n X n，满足 0 1 (i=1，2，n；=1，2，n)，则称 R是模糊矩 阵。定义2-l：若模糊矩阵 R=()n x n，满足+=1(i=1，2，n；=1，2，n)，则称模糊矩 阵 R 定义 3-l：若模糊矩阵R=()，满足Vi J，k有-r 一 +0 5，则称模糊矩阵是模糊一致矩阵。模糊矩阵的一致性表示的是人类判断思维的逻 某元素，该层次与之有关 元素之间相对 重要性 的 比 C。，C ，C 有联系，则模糊判断矩

18、阵可表示为 R 采用 0 1：0 9标度法使任意两个元素关 于某准则的 行评判，评判结果就构成了一个模糊判断矩阵 R。表 1 0 1 0 9标 度表 标度 定义 说明 0 5 同等重要 两元素相比较，同等重要 0 6 稍微重要 两元素相比较，一元素比另一元素稍微重要 0 7 明显重要 两元素相比较，一元素比另一元素明显重要 0 8 重要得多 两元素相比较，一元素比另一元素重要得多 0 9 极端重要 两元素相比较，一元素比另一元素极端重要 0 1 若元素 a 与元素 相比较得到判断 r ，0 2 0 3 反比较 则元素 a j 与元素 a 相 比较得到的判断为=1一 0 4 1 3 人为差错各因

19、素相对权重的确定 设元素a。，a ，a 进行两两重要性比较得到 的模糊一致矩 阵为 R=(r )，元 素 a。，a ，a 的权重值分别为 w。，w ，w ，为一正数，由模糊 一致矩阵的性质可知有下式成立=(一 )+0 5 (1)若 R=(r )不一致时，上式不成立。当 R=(r )是不一致 的模糊互补矩 阵时，权 重向量 W=(W。，W ，W )可用最小二乘法如下约 束规划 问题得到：miLnz杰 i=1=l。i 二)st 杰 ：l，0，：l，2，n J ：一+塞 (，l，2，n 一 +磊 (卢 丁，2，n (2)当=时，一 而一 而 L j 为 了保证 I0，必须满足 。同时，又 知任意两个

20、元素的权重之差 I W 一 I(i，=I，2，n)与 成反比，即 越大，权重之差越小；越小，权 重之差越大，当=时，权重之差达到最大，此 时权重的分辨率最高。在实际应用中，常取=，以使所得权重的 分辨率最高，同时还能保证所得权重不小于零。上 述公式的具体推导证明过程可参见文献 I I 一 1 2 。利用上式计算所得结果是层次单排序，之后可 以利 用 A H P中的计算方法得到层次总排序，即第 k 位专 家的层次总排序W =，：”。1 4专家 权 重 的确定 在评判过程中，由于受到知识结构、评判水平和 自身偏好等众多因素的影响，各个专家所作出的模 糊判断矩 阵的质量必然存在差异，根据 这个差异对

21、 专家进行赋权必然优于对 专家的主观赋权。目前，确定专家的权重有两个途径：一种方法是通过专家所做的模糊矩阵一致性程 度来确定专家权重；另一种方法则通过不同专家所做 的模糊矩阵相 似程度来确定专家权重。笔者认为，因为专家之间的差异最终会表现在 各个专家的层次总排序中，所 以，可以由层次总排序 即权重 向量之间的差异来确定专家的权重。设有 m位专家参与人 为差错影响 因素的评判，维普资讯 http:/ 46 中国安全科学学报 C h i n a S a f e t y S c i e n c e J o u r n a l 第1 8 卷 2 0 08 拄 第(=1，2，m)位专家的模糊互补判断矩阵

22、为 R =(r )，计算得第 k(k=1，2，n)位专家所 确定的各因素的权重 向量即层次总排序为：=：，：”，表示权重向量 与 的夹角，则定义 的余弦为。(f)。“。“7 (4)则 C k l 表示权重 向量 与 的相似程度，且 一1 c“1，C kl 越大，表明 与 越相似。计算每个权重 向量 与其 他权重 向量 的夹角余 弦，可得到矩阵：1 C1 2 C2 1 1 Cm1 Cm2 cl m C2 ：1 (5)式中，C为对称矩阵，令 c =兰=1c ，c 反映了 与 其他权重向量总的相似度，且 c 越大，与其他权 重向量越接近，因此，可以用=L，k=1，2，m(6)c 作为第 位专家的权重

23、。1 5 集结专家权重的影响因素排序 计算出了专家权重之后，再结合每个专家所作 出 的各影响因素的权值，利用下式可计算出集结各专家 意见的航空维修人为差错影响因素的排序权重。=”(7)式中，第 i 个因素的最终权值；O t 第 位专家的权重；第 位专家对第 i 个因素的判断权重。1 6 依据排序对影响因素进行分类 根据各 因素的权重大小可 以把这些 因素分 为 3类：严重影响 因素、重要影 响 因素和一般影 响 因 素。对人为差错影响因素排序和分类 的最终 目的就 是找出人为差错的主要影响因素，从而可以有针对 性地制定各种预防和控制人为差错的措施。2 实例分 析 2 0 0 1年 4月 1 7

24、日 1 4：0 0，一架 B 7 4 7飞机起 飞 时第 3发动机 出现火警，其主要仪表指示错乱，油门 操纵不动，机组对该发动机灭火、停 车，飞机返航安 全落地。事故直接原因是维修人员在查找第 3 发动 机金属碎片而执行工作指令时，错误地断开三通活 门反推气源管，并忘记复原，导致 4月 1 7日飞行 中 高温气体从该处喷出，造成火警。经调查，这次人为 差错的产生因素如下 ：1)维修人员错误地 断开 了反推三通 活门管路 接头并且忘记复原。2)维修人员在执行 时错误地理解 维修工作指 令。维修工作指令的编写没有提供工作所依据 的维 护手册章节号或附图，完全依靠操作者理解和判断，维修文件存在缺陷。

25、3)维修人员过于 自信，没有进行询问、交流和 请示汇报，班组其他人和领导都不清楚他所做的工 作，因此失去了互相提醒和监督的机会。4)当天由 6名维修人员做第 3发动机排故工 作，中队长未作组织分工，造成有两人做 同一项工 作，其 中一人正确地拆装了管路接头，而另一个人则 出现了错误，并忘记复原。5)维修人员没有按规定签字，检查者又没有纠 正，使维修人员失去 了一次 回顾 工作可能补救差错 的机会。6)按照维修单位管理手册要求，工作执行者工 作完成后要签字，这些规定和要求并没有严格执行。从 以上分析看，事故的主要原因是管理组织的 问题，如计划监管不足、维护文档存在缺陷、没有按 照程序来工作等。事

26、故调查分析结果与图2中的模 型相对照，可以得到此次事故 中的人为差错影 响因 素结构，如图 3所示。维修 人员错 误地断开二通活 门反推气源 管 并忘记复 原A l l I 与 人 有 关 B 1 l l 与 管 理 有 关 B 2 1 与 组 织 有 关 B 3 l l _ J 认 知 偏 好l l 不 适 当 的 l 完 备 的 维 护 l C 1 l _ _ 1作 业 c 4 -1 程 序 c _|记 忆 失 误I 1 任 务 分 配 不 护 l C 2 I I 不 到 位 c 5 l(回 l 计 划 监 管 l _J 交 流 沟 通 I _ _ 1 d 0 1 任务分配不到(0 1 6

27、 1)3 交流沟通不 足(0 1 5 4)4 不充分的维护文档(0 1 2 7)5 不适当 的作业(0 0 7 0)6 重要 0 0 5 W 0 1 认知偏好(0 0 5 9)7 记忆失误(0 0 5 4)8 一般 W 0 0 5 计划(0 0 2 0)9 从排序和分类可 以看 出，该事故 的最 主要原 因 是不完备的维护程序和计划监管不足造成的；其次 是任务分配不到位、交流沟通不足、不充分的维护文 档等。因此，预防该类事故的方案是针对分析结果，对症下药：规范维护程序，建立 良好 的企业安全文化，严格 的按照规范和规则进行操作；合理分工，实行充分的 监督检查，杜绝管理松懈、监控人员职责不明、履

28、行 职责不到位的现象；改进维护文档，在容易出现歧义 地方要有注释；同时加强维修班组 成员之间的交流 沟通，培养团队精神，克服个人的认知偏好。=0 0 5 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 6 4 0 1 4 8 3 结论 0 1 8 8 0 2 5 0 0 1 5 0 0 1 0 0 从 以上 3位专家所 得 的各 因素总排序可 以看 出：专家 1 偏好于管理问题 中的任务分配不到位和 计划监管不足；专家 2与专家 1相 比则更偏好 于组 织问题中的不完备的维护程序和交流沟通不力，同 时对人的因素给予 了更多的关注；专家 3则偏好 于 不完备的维护程序和计划监管不足。总体上看3 位

29、专家都认为管理与组织中的因素 比较重要，所 以 3位专家的判断具有很 大的相似性。利用式(4)式(6)可以计算专家的权重为 O =0 3 3 2 5 0 3 3 2 5 0 3 3 5 0 集结各专家权重利用式(7)最后得到人为差错 的影 响因素的总排序：=0 0 5 9 0 0 5 4 0 0 2 0 0 0 7 0 0 1 6 1 0 1 7 0 0 1 8 6 0 1 2 7 0 1 5 4 根据影 响 因素总 排序，可 以把 这些 因素分 为 3个等级，如表 2所示。1)根据航空维修工作 中的实际情况，对 已有 的 人为差错影响因素进行 了归纳细化和扩充，建立 了 航空维修 中人 为差

30、错影响因素的层次结构。2)根据人为差错影响因素的层次结构，采用模 糊层次分析法确定各因素的相对权 重，根据各个专 家判断所得权重的差异对专家进行赋值，在一定程 度上提高了结果的客观性和可信性。3)根据最终权重将人为差错影 响因素分 为严 重、重要和一般 3类，辨识出了人为差错 的主要影 响 因素。4)通过将模糊层次分析法与群组专家判断相 结合，使得人为差错影 响因素分析 的准确性和可操 作性有了一定的提高，同时为定量辨识出人为差错 的主要影响因素提供 了新 的途径。5)实例 分析 结果 表 明群 组 模糊 层 次 分法 是 一种实用的因素重要度排序和分类方法，是对现有 人 为差错影响因素分析方

31、法的补充和完善。维普资讯 http:/ 4 8 中 国 Ch i n a 安全 S a f e t y 科学 S c i e nc e 学报 J o u r n a l 第1 8 卷 2008正 1 E 2 3 3 l 4 3 1-5 3 6 l 7 3 1-8 3 l 9 3 1 0 1 1 1 2 1 3 3 1 4 参 考 文 献 H o l l n a g e l E C o g n i t i v e R e l i a b i l i t y a n d E r r o r A n a l y s i s Me t h o d(C R E A M)r-M E l s e v i e

32、 r S c i e n c e L t d，1 9 9 8 谢红卫，孙志强，李欣欣等 典型人因可靠性分析方法评述I-J 国防科技大学学报，2 0 0 7，2 9(2)：1 0 11 0 7 沈祖培，王遥，高佳 人因失误的后果 一 前因追溯表I-J 清华大学学报(自然科学版)，2 0 0 5，4 5(6)：7 9 9 8 0 2 K i r w a n B A G u i d e t o P r a c t i c a l H u m a n R e l i a b i l i t y A s s e s s m e n t l,M T a y l o r&F r a n c i s，1 9

33、9 4 高佳，沈祖培，黄祥瑞 人的可靠性分析：历史，需求和进展I-J 中国安全科学学报，2 0 0 3，1 3(2)：4 4 4 7 周刚，程卫民，诸葛福民等 人因失误与人不安全行为相关原理的分析与探讨 J 中国安全科学学报，2 0 0 8，1 8(3)：1 0 1 4 杨家忠，张侃 航空维修差错分析及其管理I-J 中国安全科学学报，2 0 0 4，1 4(2)：4 6 4 9 李先武，郭建胜，周长飞 航空维修人为因素事故分析系统研究I-J 航空维修与工程，2 0 0 5(5)：4 2 2 3 徐亨成，陈璞，冯春晓 航空维修人因失误分析及控S U I,J，航空维修与工程2 0 0 5，3：2

34、42 6 许树柏 层次分析原理r-M 天津：天津大学出版社，1 9 8 8 张吉军 模糊层次分析法(F A H P)I-J 模糊系统与数学，2 0 0 0，1 4(2)：8 0 8 8 吕跃进 基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法的排序I-J 模糊系统与数学，2 0 0 2，1 6(2)：7 4 8 5 张凤，于广涛，李永娟等 影响我国民航飞行安全的个体与组织因素基于 H F A C S 框架的事件分析I-J 中国安 全科学学报，2 0 0 7，1 7(1 0)：6 7 7 4 熊静 民航维修人为差错的防范与控S U I D 天津：中国民用航空学院 硕士论文，2 0 0 6 2 中 国 科 技 核 心 期 刊 中 国 安 全 科学 学 报 C H I N A S A F E T Y S C I E N C E J O U R N A L(C S S J)安 全 科 学 技 术 高 层 次 学 术 刊 物 欢 迎 来 稿 敬请订阅 国内外公开发行 常年办理订阅(T h e Wh o l e C o u n t r y Wo r l d C i r c u l a t i o n)维普资讯 http:/