决策树方法在复杂社会技术系统组织因素

1、决策树方法在复杂社会技术系统组织因素量化中的应用宋洪涛，张力，王以群，廉士乾(南华大学人因研究所，湖南衡阳 421001) 摘要：要紧探讨运用决策树方法对复杂社会技术系统组织因素量化的 咨询题。对阻碍人误发生的组织文化、组织结构、规程、培训、组织沟通 以及监督检查、组织决策七个因素按照好、一样、差三种表现形式分别进 行了讲明，画出了组织因素决策树例图。介绍了决策树量化的方法，给出 了量化的公式和例子。关键词：组织因素；组织因素表现形式；决策树方法中图分类号 : X928Quantifying Organizational Factors in Complicated Technical Sys

2、tem Using Decision Tree MethodSONG Hong-tao ,ZHANG Li ， WANG Yi-qun ，LIAN Shi-qian(Human Factor Institute, Nanhua University ，Hengyang Hunan 421001)Abstract:The pather mainly discusses quantifying organizational factors in complicated technical system using decision tree method. Seven organi zationa

3、l factors affected human error including the organizational culture, t he regulations, training, the organizational communication ,supervises the i nspection and the organizational decision-making has been explained accor ding to three kind of manifestation :good,general,bad. The organization fac to

4、r decision tree illustration has been drawn.The paper Introducs the decisi on tree quantification method， formula and the quantification example.Key words: organizational factors;modalities of organizational factors; decision tree method1 引言 近年来，随着一系列重大安全事故的发生，人的因素对复杂社会技 术系统，专门是对复杂技术系统的可靠性、安全性的重要作用已

5、成为人们 的共识。随着研究的深入，人们愈来愈认识到，人因可靠性分析与研究必 须更充分、更深入地考虑组织与治理因素的作用和阻碍。现代人-机系统 已由简单人-机系统演变成复杂的社会-技术系统，其构成要素由人、机 两要素进展为技术设施、人、组织三要素。组织一旦发生错误，既可能对 系统的安全造成直截了当的威逼，也可能对系统安全性可靠性（包括人员 的可靠性）产生长期的潜移默化的腐蚀，削弱系统的防备功能，最终导致 事故。切尔诺贝利核事故以及重庆开县天然气井喷等国内外诸多重大安全 事故皆是例证。因此，像化工厂和核电站如此的高风险复杂技术系统中， 充分考虑组织与治理因素阻碍的人因可靠性分析方法研究具有宽敞的应

6、用 前景和实际意义。英国曼彻斯特大学心理学家 Reaso n于1990年出版了著作人误，最 早较系统地研了组织治理失误的机理1。王二平曾从组织行为学角度探讨 了组织失误形成机制，进而分析了组织失误、组织因素对人误的作用2。应用数据挖掘技术对来源于世界核营运者协会（ WANO） 1993-2002年162 8份事件报告分析得出：组织治理缺陷、与规程有关的缺陷、培训不足（理 论知识欠缺、差不多操作能力差）、人员之间交流不足以及缺乏监督检查、 组织决策失误、组织文化不良（粗心大意、违章等）与人员操作失误之间存 在专门高的置信度，是导致操作员失误的重要全然缘故3。然而目前关于组织因素的分析大多是利用心

7、理学或组织行为学对组织失误的机制进行分 析，未涉及组织治理因素对人因阻碍的定量分析，这要紧因为组织因素的 量化研究还存在专门多障碍，如，组织因素本身的不确定性，包括指标体 系的确定和度量，尚无一种具有较普适性的规范化的研究方法。本文尝试利用 决策树方法（decision tree）对组织文化、组织结构、规程、培训、组织沟通 以及监督检查、组织决策七个因素进行量化。2组织因素阻碍人因失误的组织因素专门多，国内外专门多学者按照自己研究的 需要建立了各自的组织因素分类方式4-8。在复杂社会技术系统中，要了解阻碍人误的组织因素，第一必须了解组织人误的产生过程。组织失误产输出生过程见图1。组织因素导致的

8、系统专门如果突破防备系统的防备就会到产防备系统按照专家咨询卷调查人因本文选取了、行规程、培训、组织沟通以及监督检查事组织决策七 阻碍因素的定义见表,各因素的表现形式见表孚V生人误，有些系统专门虽不能穿破系统防备，但它就有可能会在系统中埋 伏起来并会导致系统显个人更大的失误 组织文化素组织结构 个组织因素进行分析，2。图1复杂社会技术系统中失误发生的过程表1组织因素及其定义代码组织因素讲明潜在失效路径A组织文化长期进展形成的组织成员共有的标准、信念、价值体系、行为规范和模式7B组织结构组织内部分工与和谐的差不多形式C 规程一样职员遵守的规章制度，专业人员使用的各种讲明书、规程及指导性文字D 培训

9、使职员具有一定技能和知识，从而能够安全有效地完成工作7E组织沟通人与人之间的信息交流和协同3F监督检查对阻碍组织目标实现的组织和职员行为的监督反馈指导组织决策组织对以后实践活动的理想、意图、目标、方向和达到理想、意图、目标和方向的原则、方法和手段所作的决定。9表2组织因素的表现形式组织因素形式讲明A 组织文化好组织文化差不多渗透到组织的每个成员心中，职员高度认同组织目标、制度，有良好的工作态度、思维习惯和工作 作风，强烈的责任感一样成员能够迫于压力贯彻组织文化，组织文化对实现组织目标没有明显促进作用差组织文化没有形成或只存在与书面文件之中，职员对组织的目标、制度缺乏认同感，工作态度差，出差错专

10、门多B 组织结构 好操纵幅度合理有效、分工明确、权责明确、专业化程度高、行动和谐一致。一样 现有组织结构对实现组织目标没有明显促 进作用差操纵幅度过大或过小、权责不明确、行动不能和谐一致，专门是遇紧急事件时现有组织结构对事件处理有阻碍作用。C 规程好规程差不多渗透到组织之中，程序完善，可操作性好，职员完全同意规程，程序变更及时一样存在规程，职员执行规程的动机不强烈对完成任务没有明显的促进作用差没有规程或规程不全面，可操作性差，成员对规程认同度低。D培训好既有理论知识和操作技能等硬件培训，又有态度、动机、价值观和协作意识等软件培训，培训机制健全合理，培训成效明显一样有培训，但培训成效对完成任务没

11、有明显促进作用差无培训或培训不全面，培训成效不利于任务的完成E 组织沟通好信息沟通渠道合理，交流机制健全，沟通氛围轻松自由，成员乐于沟通，精于沟通一样任务完成没有明显促进作用差信息对任务完成有负面阻碍沟通不及时、不充分、信息纷乱或有矛盾有沟通，但成员之间沟通的意识不强烈对F监督检查 好 各成员分工合作、责任明确、 及时纠正错误监督检查的意识渗透到组织的成员之中, 监督反馈及时，职员能够自检、互检，并能一样成员监督检查的动机不强烈，对任务完成没有明显促进作用差没有或监督反馈不充分不能纠正职员的错误行为G 组织决策好充分重视决策的重要性，决策者具有良好的素养，决策程序合理，决策可执行性高，充分考虑

12、一线人员的反馈信息一样 决策成效对任务完成没有明显促进作用 差可执行 性差3决策树分析量化方法决策树方法的进展始于操作者可靠性实验（ORE） 10，该方法以模拟 机实验为基础，把模拟机数据引入 HRA过程中。该实验以及其他对决策树 的应用讲明，在获得与电站状态有关的一定数量事故特点和职员特点以后， 决策树（DT）方法能够估量人误率（HEPS）。同时该方法能够对事件过程 中所有参与职员的行为及阻碍因素纳入模型之中，专门是那些对职员阻碍 明显的因素如：组织文化、组织结构、培训、程序、沟通、监督检查和组 织决策等。决策树方法利用阻碍因素构成决策树，然后利用真实的失误数据或者专家判定来估量事件最终的失

13、误率。该方法的优点是：HRA分析人员能够基于已知的情形估量未知情形的人误率。阻碍因素能够由该领域的专家判定（专家评判法）、电站实际数据和模拟机实验共同确定。图 2就给出了一 个决策树例子（二叉树）。人员参与组织文化沟通和谐训练成效程序交互检查估量人误率充分 10-4最小值好完善无充分差无好充分无差完善充分好差无充分无好完善充分差差无兀善差兀善差兀善差充分差无开始充分充分好 无充分好 无充分1 差无充分差无充分好完善无充分差差无充分无差兀善1差充分无1最大值图2五因素决策树（二叉树）例图决策树每个题头都与一个咨询题有关，如：“程序是好依旧坏？该程序 能够促进依旧破坏执行的成效？ ”如果某个阻碍因

14、素对最终人误率阻碍十 分明显，那么该因素能够分成多个分枝（2枝）；如果某个阻碍因素对最终人误率阻碍专门小，分成两枝就能够了。一样最重要的阻碍因素排在最 前面，阻碍最弱的因素排在最后面，不同因素综合在一起会得到不同的人 误率。3.1决策树分析方法的步骤决策树分析方法的步骤是：1）系统熟悉。专家通过调查、观看与访谈把握的第一手资料，然后按 照复杂技术系统特点选择重要阻碍因素。2）辨别重要的阻碍因素并按照因素的重要性进行排序。使用咨询卷调 查和面谈方法请专家对对要紧阻碍因素打分，然后按照得分的多少对要紧 阻碍因素进行排序。3）辩识每个因素的不同阻碍形式（例如哪种形式有利于减少失误，哪 种形式对失误阻

15、碍不明显，哪种形式会导致失误率提升等。重要阻碍因素 能够找多种阻碍形式，即在决策树中表现为多叉；一样因素只需找到两种 形式，即在决策树中表现为二叉），画出决策树。4）对要比较的两个不同分枝中不同因素分别打分（可能有一个因素形 式不同，也可能是两个、三个或更多个，把不同因素组合在一起来考虑打分，一样两个因素综合在一起考虑具体方法见3.3分析例子。），分数在0-6之间，6分表示有利的因素，0分表示不利的因素。请专家对这两个因素 综合起来考虑分别打分。5） 利用相应数学算法进行运算，求出量化结果11。量化结果最终取 值为1、10-1、10-2、10-3、10-4,其中1表示完全失败的概率，10-4表

16、示 接近成功的概率。由于HRA模型PSA中操作员失误的最小概率是 5x 10-4, 因此用10-4表示结果的下限是合理的。3. 2量化方法如果决策树有n个分枝bn,所有有利因素组成的分枝失误率为10-4,所有不利因素组成的分枝的失误率为1。在现实情形下，基于收集到的复杂系统中组织因素对失误率阻碍的数据，我们有可能得到决策树中某两个分 枝的失误率，例如分枝bi和bj的概率（尽量选择实际收集到的数据，如没 有就选最好、最差两个分枝）。如果对bi和bj两分枝之间的bk （ivkvj ）进 行量化，现在bi的概率值为10-ci, bj的概率值为10-cj我们第一对bi和bj 两分枝之间的不同因素进行比

17、较，由专家对两分枝中不同的因素组合打分， 参照表3得到w,然后求得？ Wj、？ Wk、？ Wj的值（其中? wi、？ Wk、？ Wj 分别为bi、bk、bj各分枝不同的因素，表3专家打分与参数 w对比表打分 小于1.51.5到2 2到2.5 2.5到3 3到3.5 3.5到4 4到4.5 4.5 到 5 5 到 5.5w 值+2.5+2.0+1.5+1.0+0.5-0.5-1.0-1.5-2.0组合的w值之和）。然后按照（Cj - Ck ）、（ ck- ci ）和（邋wj -wk）、（邋wk-wi）对应成比例得出邋Wj -Wk = Cj - Ck一邋啣邋W- C|Wj ）C+ Cj（邋W -W

18、k）Ck =_邋Wi -Wj算出Ck就得到了分枝bk的概率值：10-ck。3. 3量化方法举例1） 系统熟悉。通过专家调查得到阻碍组织安全的要紧阻碍因素：A组 织文化、B组织结构、C规程、D培训、E组织沟通以及F监督检查、G组 织决策。2） 采纳层次分析法对各阻碍因素进行排序，顺序依次为ABCDEGF。3） 辩识各阻碍因素的表现形式（本例中只考虑好、差两种表现形式）， 画出决策树（图略）。4）对不同因素组合打分。如已知第 9枝和第32枝的概率值求第14枝 的概率值，对b9和b32不同因素组合进行比较，得分在 1-6分之间。如果 得分高于3.5分讲明对任务完成有促进作用，如果低于 3.5分讲明失

19、败可能 性高一些。专家打分见表4和表5。5）利用前述量化方法推导出第14枝的失误概率。例：（i, k，j） 一（9，14, 32），其中2= 4;c32=1。为运算简单把各因 素的阻碍形式都只考虑两种，即有利于任务的完成阻碍形式和不利于任务 的完成的阻碍形式。女口：第9枝b9 ABCDEGF （画线字母表示该因素不利于任务的完成）， 第14枝b14 ABCDEGF,有两个阻碍因素不同即 E,F 和 E，F。对比b9和b14不同的两因素E、F，b9和b14的得分分别为2.7和2.4, 然后查表3得出w的值分别为+1和+1.5。然后在分别比较b9和b32中两 个不同的两因素C、E G，F ，得分分

20、别为3.7、3.3和2.3、2.9,分别 查出各自的w值为-0.5、+0.5、+1.5、+1 （见表5）。表4 b9和b14阻碍因素对比表失误概率阻碍因素不同阻碍因素得分w值（见表3）b9 10-4ABCDEGFE,F2.7+ 1b1410 -c32ABCDEGF E,F 2.4+ 1.5表5 b9和b32阻碍因素对比表失误概率阻碍因素不同阻碍因素得分w值(见表3)b910-4ABCDEGFC，E 3.7-0.5G, F3.3+0.5b3210-1ABCDEGFC，E2.3+ 1.5G，F2.9+ 1表5中b9和b32概率指数差为-1- (-4) =3, w的差为(1.5+1) - (-0.

21、5+0.5) =2.5;表5中b9和b14的概率指数差为-c14-(-4)= -c14+4, w的差为1.5-1=0.5。然后按照(3, 2.5) 与( -C14+4, 0.5)对应成比例，即 3/ (-c14+4) =2.5/0.5 求出 c14=3.4,四舍五入取 3 即 Pb14=10-3。利用同样的方法能够把所有的分枝量化，得到完整的量化决策树。4. 结论用决策树方法对组织因素进行量化，能够利用实际数据(观看收集的 数据，如实际失误率)推导出没有实际数据的组织因素对失误的阻碍概率。 因为量化过程遵循具体的步骤，因此该方法具有可重复性，具有一定的实际 价值。如下咨询题还需连续研究：1)

22、由于专门多分枝具有相同的失误概率，因此该方法的灵敏度还有待 提升，。2) 对专家评判依靠性较高，如何使专家评判更符合实际情形，如何更 好的结合实际数据进行分析都有待提升。参考文献 :1 Reason J.Human Error. UK, CambridgeCambridge University Pres s, 19902 王二平.人误研究的组织定向J.人类功效学，1999,5(1):44-473 张力，概率安全与人因可靠性分析技术 M. 北京:原子能出版社 ,200 6：85-884 Organizational factors;Their definition and influence

23、on nuclear safe tyFinal Summary ReportC5 李永娟，王二平等 .核电组织错误的表现与类型 J .核动力工程， 20 03，24(4)：380-383。6 Nuclear energy agency committee on the safety of nuclear installat ions。Identification and assessmentof organisational factors related to the safety of nppsC。 NEA 。 1999。6 Organizational factors influencing human performance in nuclear po wer plant.CReport of a Technical Committee m