安全人机工程学第六章.pptx

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1、2023/4/19第第1页页第六章第六章人因事故分析与预防人因事故分析与预防第一节第一节人因对系统平安的作用与影响人因对系统平安的作用与影响一、一、人因事故的危害性和严峻性人因事故的危害性和严峻性 据E.Hollnagel 1998年统计，从20世纪6020世纪90年代，在所有工业事故中包含人因失误的事故从20%扩大到80%以上。特别是许多重大事故的原因几乎均源于人的因素这些事故不仅造成人类生命财产、生存环境的巨大灾难，而且给社会开展带来了极大的负面影响，在人们心理上投下的阴影不可估量。l各行业中人因事故所占比例各行业中人因事故所占比例 行业名称人因事故的比例资料来源航空70%80%中国安全科

2、学学报，2002，12（5）道路交通57%完全由人因引起，90%包含人因的贡献Human Error in Road Accidents.Green M.,John W.Senders石油化工60%以上日本，1991核电60%以上Hollnagel E.CREAM.2-3.Elsevier Science Ltd.1998矿山85中国，1996钢铁冶金90中国，1996人因事故：人因事故：人机系统 7090(21世纪初）核电站 国际 5585 国内 70l 近年来公众熟知的一些重大人因事故压水堆原理示意图二、大规模复杂系统中大规模复杂系统中人因事故产生的主要原因人因事故产生的主要原因1、人始终

3、是系统的中心和主宰者、人始终是系统的中心和主宰者2、人固有的内在弱点、人固有的内在弱点3、复杂社会技术系统的特征及对人因的影响、复杂社会技术系统的特征及对人因的影响1、人仍是系统的中心和主宰者l人的作用的不可替代性人的作用的不可替代性。尽管系统的自动化程度提高了，但归根结底还要由人来操作操作，要人来设计、制造、组织、维修、训练，要人来决策，即使所谓的智能系统也仅只是局部替代最终决策的前期动作，因而，人在系统中的作用不是削弱了，而是更加重要和突出了。l系统自动化程度的提高带来了人因失误的迁移。系统自动化程度的提高带来了人因失误的迁移。由运行中操作型的直接人误转变为对自动化系统设计、维护、测试、检

4、测、管理等间接人误。l系统智能化程度的提高导致失误类型由疏忽等系统智能化程度的提高导致失误类型由疏忽等较低层次的认知失误向诊断、判断、决策等较较低层次的认知失误向诊断、判断、决策等较高层次的认知失误类型转变。高层次的认知失误类型转变。2 2）人的内在弱点）人的内在弱点 两大方面l 机体生理界限体力界限、反响速度界限、精度界限、生物节律界限和对外部环境变化的容许界限等。人作为一种现实的机体不可能随心所欲、完美无缺。2023/4/19第第40页页四、人机工程学的研究目的人机工程学的研究目的 设设计计机机器器和和设设备备及及工工艺艺流流程程、工工具具以以及及信信息息传传递递装装置置与与信信息息操操作

5、作设设备备时时，必必须须考考虑虑人人的的各各种种因因素素-生生理理的的和和心心理理的的及及人人体体测测量量参参数数、生生物物力力学学的的需需要与可能；要与可能；使人操作简便、省力、快速而准确；使人操作简便、省力、快速而准确；使使人人的的工工作作条条件件和和工工作作环环境境平平安安卫卫生生和舒适；和舒适；最最终终目目的的是是为为了了使使人人机机系系统统协协调调，保保障平安健康和提高工作效率。障平安健康和提高工作效率。l主体的意识界限主体的意识界限 主主体体内内部部意意识识和和动动机机、期期望望，实实践践根根底底上上的的感感知知，在在环环境境条条件件下下的的情情感感，对对感感知知的的提提炼炼和和把

6、把握握规规律律性性的的能能力力，以以及及对对自自我我行行为的规划能力等。为的规划能力等。人人作作为为一一种种现现实实的的反反映映意意识识体体，它它与与机机体体的的生生理理界界限限和和客客观观事事物物的的真真实实性性具具有有相相当当程程度度的的镶镶嵌嵌性性和和背背离离性性，认认识识上上的的弱弱点点总总是客观的。是客观的。人生理、心理、社会、精神等特性的并存，人生理、心理、社会、精神等特性的并存，导致了人的复杂性、灵活性、适应性和可导致了人的复杂性、灵活性、适应性和可塑性，也决定了人在不同条件下行为的难塑性，也决定了人在不同条件下行为的难以操作性、不确定性和随机性，并且其失以操作性、不确定性和随机

7、性，并且其失误机理的复杂性远远超过了机械、电子设误机理的复杂性远远超过了机械、电子设备，使得对人因失误的辨识和预防比硬件备，使得对人因失误的辨识和预防比硬件要困难的多。要困难的多。控制采集信息人系统 早期手工作业系统中人与系统的关系3、复杂社会技术系统的特征及对人因的影响控制采集信息人系统机械、电子信息采集单元机械、电子控制单元智能化信息处理系统 现代自动化系统中人与系统的关系l复杂社会技术系统的特征复杂社会技术系统的特征（Reason,1990)l系统更加自动化系统更加自动化l系统更加复杂和危险系统更加复杂和危险l系统具有更多的防御装置系统具有更多的防御装置l系统更加不透明系统更加不透明l系

8、统更加自动化系统更加自动化操作人员的工作由过去以“操作”为主变为监视决策操作。人因失误发生的可能性、尤其是后果及影响变得更大了。l系统更加复杂和危险系统更加复杂和危险大量地使用计算机使得系统间相互作用更加复杂、耦合更加紧密，同时使得大量的潜在危险集中在较少几人身上（如中央操作人员）。l系统具有更多的防御装置系统具有更多的防御装置为了防止技术失效和人误对系统运行平安的威胁，普遍采用了多重、多样专设平安装置。这些装置大大提高了系统的平安性。但另一方面，对这些平安装置的依赖性又降低了操作人员对系统危险性的警觉性。同时，这些平安装置仍可能由于人误而失效如切尔诺贝利核电站事故（实验过程中关闭平安保护装置

9、），因而它们也就是系统最大的薄弱环节。l系统更加不透明系统更加不透明 系统的高度复杂性、耦合性和大量的防御系统的高度复杂性、耦合性和大量的防御装置增加了系统内部行为的模糊性，管理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统内正在发生什么，也不理解系统可以做什么。什么。三、人因对系统平安的正面作用人因对系统平安的正面作用 人的才智在查出和消除潜在的问题人的才智在查出和消除潜在的问题方面是十分有效的。方面是十分有效的。提高人的可靠性、包括组织的可靠提高人的可靠性、包括组织的可靠性是增强系统平安性的

10、重要途径。性是增强系统平安性的重要途径。一、根本概念一、根本概念人因可靠性：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，人员可靠性人因失误人因失误(humanerror)：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，人误人因可靠性分析人因可靠性分析（HRA：HumanReliabilityAnalysis):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根底，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。第二节第二节人因事故分析的根本

11、方法人因事故分析的根本方法人的失误与人的非平安行为人的失误与人的非平安行为2023/4/19第第53页页3、人的失误特点、人的失误特点人的失误的重复性；人引发的失效的潜在性和不可逆转性；人的失误行为往往是情景环境（Context）驱使的；人的行为的固有可变性；人的失误的可修复性；人具有学习的能力。2023/4/19第第54页页4、人、人-系统的交互作用系统的交互作用 人-系统交互作用（Human-System Interactions,HIs）是描述人与系统之间的所有可能的界面关系，包括管理、运行、维修等环节。在复杂人机系统中，人在异常工况下的响应行为是由大量的不同的人-系统交互作用组成的，它

12、们对于事故的进程起着至关重要的作用。一方面，人能够作为事件/事故的引发者和扩大者；另一方面，人也能够成为事故的缓解者。如核电厂操作室里的HIs是指运行班组/操纵员对于病症信号的响应。病症信号包括报警器、参数显示器等，人员响应包括操作操作、通讯交流和规程选择等。HIs分类是人因可靠性分析（Human Reliability Analysis,HRA）的根底。5、人的行为类型、人的行为类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、下意识的反响 规则型行为规则型行为(Rule-based beh

13、avior)人的行为由一组规则或协议所操作、所支配 知识型行为知识型行为(Knowledge-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2023/4/19第第56页页6、人的行为形成因子（、人的行为形成因子（PSFs）Swain将任何影响人的行为的因素称为行为形成因子（Performance Shaping Factors,PSFs），他把PSFs分为三大类：（1）外部PSFs，个人因素之外的；（2）内部PSFs，人员自身的；（3）应激水平。张力1992年将PSFs定义扩充为：对人的认识、判断、行动过程产生（不利）影响的

14、物理的、精神的（或外部的、内部的）因素，包括人-机界面、人的内因、作业特性、组织管理和外部原因等五个方面。二、大规模复杂人二、大规模复杂人机系统运行操作机系统运行操作特征及人因失误分类与产生机制分析特征及人因失误分类与产生机制分析1、大规模复杂人-机系统运行操作特征其特征为：监视确认决策操作2、大规模复杂人机系统人因失误分类与产生机制（见图62）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）

15、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-机系统大规模复杂人-机系统操作人员认知行为模型 操作人员行为动态模型操作人员行为动态模型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表表6-23种失误类型的特征种失误类型的特征三、三、诱发人因事故的主要因

16、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2023/4/19第第62页页表63 紧急状态下人的行为四、四、人因失误结构与成因模型人因失误结构与成因模型1、人因失误结构模型人因失误结构模型2、人因事故成因模型人因事故成因模型 五、五、人因事故根原因分析方法人因事故根原因分析方法 事故根原因：引发人因事故最根本的原因，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 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

17、故 障 事 情 次级事情 后果 2）故障模式分析技术人因失误的根本故障模式：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3）屏障分析技术 屏障是防范事故发生的手段：实体保护，行政管理防范。防护屏障的失效，导致事故的发生。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。典型的屏障典型的屏障：物理屏障：声、光报警信号；各种平安保护设备；各种警示性标牌；平安门、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 原因因素分析技术 a

18、.原因因素图屏障分析 原因因素初始状态事 情故 障事 情后果次级事情 原因因素条 件条 件 b.原因因素分析根本人因事故根原因因素根本人因事故根原因因素心理因素心理因素生理因素生理因素个体因素个体因素环境条件因素环境条件因素作业因素作业因素运行规程因素运行规程因素教育培训因素教育培训因素通讯因素通讯因素管理因素管理因素六、六、人因事故定量评价方法人因事故定量评价方法1、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

19、（PSF）修正 HEP=BHEP(PSF)1(PSF)2 相关性修正 2、人的认知可靠性预测法（、人的认知可靠性预测法（HCR）两个根本假定两个根本假定：（1）人员行为类型归结为技能型、规则型 和知识型三类（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 表表6-4参数参数、选取表选取表 行为类型 熟练（SKILL）0.4071.20.

20、7规则（RULE）0.6010.90.6知识（KNOWLEDGE）0.7910.80.5表表6-5HCR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 0.785.极差 0.92七、七、组织管理对人因事故的作用和影响组织管

21、理对人因事故的作用和影响 组织管理失效四种主要模式：组织标准失效 组织沟通失效 组织功能失效 组织文化失效 防范组织失效根本对策：建立行政管理屏障 拓宽组织沟通渠道，增强组织效能 建立平安文化体系 第三节第三节人因事故的预防人因事故的预防一、一、人因事故纵深防御系统人因事故纵深防御系统 技术手段组织手段文化手段主动型人因事故纵深防御系统 外部规章制 度确立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

22、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响阶段反响阶段 3、管理支持系统职工参与职工参与精精神神与与情情感感介介入入对对过过程程中中每每位位成成 员下放职责员下放职责参参与与的的技技术术途途径径反馈体系反馈体系消消除除班班组组、部部门门 间的壁垒间的壁垒建建设设性性地地运运用用社社 会压力会压力将将参参与与作作为为一一种种 指导思想指导思想技术方法技术方法减减少少失失误误的的装装置置与与技术技术有效的人员培训有效的人员培训运行经验反馈运行经验反馈人误管理的整体研究人误管理的整体研究健康的安全文化健康的

23、安全文化对于失误的态度策略对于失误的态度策略强调失误的系统原因强调失误的系统原因识别现有的安全文化识别现有的安全文化在所有水平级上训练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管理体制支持失误 减少活动减少活动上级管理者勇于承上级管理者勇于承 担责任担责任资源、手段充足资源、手段充足责、权、利分明责、权、利分明避免冲突信息避免冲突信息目的连续一致目的连续一致质质量量安安全全经经济济性性统统一一二、二、人因事故预防与减少根底体系人因事故预防与减少根底体系 现代工业社会的特性，决定了对事故现代工业社会的特性，决定了对事故的预防和减少必须采取纵深防御的战略的预防和减少必须采取纵深防御的战略思

24、想才可能奏效，即必须国家、社会、思想才可能奏效，即必须国家、社会、企业和个人相互支持与配合，在一个广企业和个人相互支持与配合，在一个广泛的根底上构成事故预防与减少综合体泛的根底上构成事故预防与减少综合体系才可能实现系才可能实现 。1 1 政府的行政功能政府的行政功能国家个体企业政府职能社会化作用事故防范最小单元主要事故源执行层管理层 图图6-12 6-12 人因事故预防与减少基础体系人因事故预防与减少基础体系政府的行政功能主要包括：政府的行政功能主要包括：行使政府职能行使政府职能表征社会作用表征社会作用q 培养良好的社会文化环境和经济环境培养良好的社会文化环境和经济环境q 对社会成员的道德修养

25、、文化素养、心理对社会成员的道德修养、文化素养、心理 素养、技术素养的培养。素养、技术素养的培养。2 2、企业的功能企业的功能 企业既是国家有关方针的执行层，企业既是国家有关方针的执行层，又是对具体事故防范的管理层。又是对具体事故防范的管理层。3 3、个体的主要职责个体的主要职责 不断提高平安文化水平和平安技术不断提高平安文化水平和平安技术素养。素养。增强平安意识，自觉、主动地接收增强平安意识，自觉、主动地接收外界平安信息。外界平安信息。加强对人因失误和事故的辨识力和加强对人因失误和事故的辨识力和防范性以及平安应变能力。防范性以及平安应变能力。第四节第四节人因事故分析面临人因事故分析面临的新问

26、题与开展趋势的新问题与开展趋势一、一、人因分析面临的问题人因分析面临的问题1 1、人因分析的难度、人因分析的难度(1)人的特性：生理，心理，社会，文化，变化多样性和复杂性(2)不仅需研究行为者本身，还需研究行为者与系统中其他元素的关系 (3)人与人之间的个体差异，致使研究结果具有不确定性,或难以有准确性 (4)对操作人行为、特别是认知行为的大脑机能，至今尚未完全弄清楚 (5)人因失误的突发性和无序性，使得其数据收集和掌握规律很困难,所以人因数据库建设多年进展缓慢 (6)人员失误构成潜在的失效，致使大量人因信息丧失 2.对人因的再认识对人因的再认识 l人适机人适机机宜人机宜人人机匹配人机匹配以人

27、为中心以人为中心l从个体到从个体到“系统中、组织中的人系统中、组织中的人”，人的社会属，人的社会属性和精神属性，组织管理对人员可靠性的作用性和精神属性，组织管理对人员可靠性的作用l组织也可能犯错误，组织错误归根到底也是一种组织也可能犯错误，组织错误归根到底也是一种人因错误，且对复杂系统而言，组织错误是对其人因错误，且对复杂系统而言，组织错误是对其平安性最大的潜在威胁平安性最大的潜在威胁l典型的组织错误包括管理制度缺陷、不充分的培典型的组织错误包括管理制度缺陷、不充分的培训、训、管理者的错误决策等管理者的错误决策等l由于个体失误和组织失误的并存，人因失误只能由于个体失误和组织失误的并存，人因失误

28、只能通过不断加强管理、改善管理来减少或弱化它的通过不断加强管理、改善管理来减少或弱化它的影响影响 3、环境与人行为的关系环境与人行为的关系 环境是围绕主体，并对主体行为产生影响的外界事物 人通过各种感觉通道从环境中获得关于行为意义的信 息，并运用这一信息，建立支配某种心理过程的动机 和决定行为的方式，进而通过行为的实施来适应与改 造环境。在相对稳定的条件下，人力图适应环境，以降低自身 的损耗，同时又力图改造环境，以满足自身更高的需求 人类自然属性与社会属性的并存，使得在一定界限 内，人与环境保持着一种相互协调、相互适应的动态 平衡。4、人的可靠性分析（、人的可靠性分析（HRA）方法问题）方法问

29、题 迄今为止，HRA已有数十种方法，它们被划分为以THERP（人误率预测技术）为代表的第一代或称为静态的基于专家判断与统计分析相结合的HRA方法和目前正在兴起的称为动态的基于认知科学的第二代HRA方法。也有人把它们划分为人的工程学可靠性研究策略和人的行为学可靠性研究策略。这些方法对HRA的开展和应用起了良好的推动作用，但正如许多HRA专家所评论的那样，它们在功能的完备性、方法的有效性和可靠性、有用性等方面均尚存在诸多缺乏。5、人的失误机理问题人的失误机理问题l认知行为特性认知行为特性l行为模型行为模型l失误类型失误类型l失误内部机制失误内部机制l失误源失误源l失误形态失误形态l失误背景失误背景

30、l失误结构失误结构l失误观测失误观测l操作管理操作管理 6人因分析的客观性与一致性问题人因分析的客观性与一致性问题 PSFs（人员行为形成因子）的分析与量 化：非结构化，极度依赖使用者的判断 源于实际的HRA数据缺乏且可用性差 7、人因分析数据的可用性、人因分析数据的可用性人因数据库人因数据库 l人员可靠性分析手册l 的NUCLARRl英国的CORE-DATAl 的IHF和HFC库l法国电力公司（EDF）M310三方面的问题尚待解决三方面的问题尚待解决 l数据的可靠性l 数据的普适性，不同领域的认知结构和信 息处理机制的差异l 他国数据的可引用性 8、人因分析中的文化因素人因分析中的文化因素l

31、科学素养科学素养l道德水准道德水准l心理素养心理素养l工作态度工作态度l思维习惯和工作作风思维习惯和工作作风l平安文化平安文化 9、组织管理层的人因分析组织管理层的人因分析l组织管理层人因分析的必要性组织管理层人因分析的必要性l缺乏方面：缺乏方面：适用技术缺乏 定性分析多，定量分析少 考虑常规的组织结构、管理过程的多，涉及管理决策层次少 二、二、人因分析研究的开展趋势人因分析研究的开展趋势 人因分析研究方法的特点：涉及大量不同的技术方法涉及大量不同的技术方法定性定量相结合定性定量相结合 前者反映出人因分析的应用复杂性及理 论不成熟性，而后者为人因分析的研究 对象所确定。1、人因分析根底研究、人因分析根底研究 人的行为（失误）机理研究 定量模型和结构化的定性-定量模型 人因数据库 2、人人-机系统设计指导机系统设计指导l人-机功能分配、人-机交互关系、操作人员监督功能l人因分析的理论、方法及技术工 程化、标准化l转化方式的可行性、有效性和可用性 3、平安评价与事故防范平安评价与事故防范 平安评价 人因事故分析演讲完毕，谢谢观看！