飞机维修人为差错分析及解决方法研究

1、飞机维修人为差错分析及解决方法研究北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业论文飞机维修人为差错分析及解决方法研究摘 要随着飞机的诞生，航空维修也随之出现。航空维修是航空工业的物质基础，飞机维修的质量决定了飞机的安全性和可靠性。飞机主要由人维护，人的因素直接影响航空维修的质量，因此加强航空维修中人的因素的研究具有重要意义。从历史上看，50年前飞行事故的主要原因是航空技术不完善、飞机设备不可靠、工作失效等技术因素。由于航空技术发展，飞机设备功能完备性、可靠性发生了巨大的变化。飞机设备失效而造成的飞行事故大大减少了，相比之下，人为因素成了当今飞行事故的主要原因。显然，这必将促使人们为提高航空安全水平

2、的努力焦点转到人为因素。本文介绍了人为因素的定义，为什么要研究人为因素，分析航空维修中的人为因素，根据性质进行分类，以及其表现形式。举例由相关人为因素造成的事故，根据reason模型分析了事故原因。同时介绍了如何预防人为差错以及如何管理。最后提出了完善航空安全体系的建议，提高航空运输业的安全性。关键词：飞机维修 人为因素 reason模型Analysis and solution of aircraft maintenance human errorABSTRACTWith the birth of aircraft, aviation maintenance also appeared. A

3、viation maintenance is the material basis of aviation industry, the quality of aircraft maintenance determines the safety and reliability of aircraft. Aircraft is mainly maintained by human, human factors directly affect the quality of aviation maintenance, so it is of great significance to strength

4、en the research on human factors in aviation maintenance.Historically, the main causes of flight accidents 50 years ago were imperfect aviation technology, unreliable aircraft equipment, work failure and other technical factors. Due to the development of aviation technology, great changes have taken

5、 place in the functional completeness and reliability of aircraft equipment. In contrast to the dramatic reduction in accidents caused by the failure of aircraft equipment, human factors are now the main cause of air accidents. Clearly, this is bound to shift the focus of efforts to improve aviation

6、 safety to human factors.This paper introduces the definition of human factors, why to study human factors, analysis of human factors in aviation maintenance, according to the nature of classification, and its form. An example is given of the accident caused by human factors, and the reason of the a

7、ccident is analyzed according to the reason model. It also introduces how to prevent human error and how to manage it. Finally, some Suggestions are put forward to improve the aviation safety system and improve the safety of the aviation transportation industry.Key words： Aviation Maintenance; Human

8、 factor; Reason model目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 研究背景11.2 研究目的与意义22 航空维修32.1 过程与策略32.2 维修思想43 人为因素分类53.1 定义53.2 人为因素模型53.3 分类根据63.3.1 基于知识63.3.2 基于技能73.3.3 基于规则73.4 差错的表现74 差错分析84.1 安全评估体系84.2 事例分析84.2.1 事例184.2.2 事例294.2.3 利用reason模型分析95 解决方法115.1 维修差错预防原则115.2 维修差错管理原则125.3事故责任追究原则126 结 语136.1 总结与建议

9、136.2 展望13参考文献14谢 辞15IV1 绪论1.1 研究背景安全是民航永远的主题，永远须先确保航空器与相关人员货物的安全，其次才能提高其他效率和利益。航空维修伴随着航空业的兴起而发展，维修的质量直接影响到飞机的寿命以及人的安全。在维修中，人是最活跃最重要的因素，不论在什么环节，都是以人为中心来考虑的。而且飞机的数量与种类依然在不断增加，从2000年到2005年，中国就增加了340架民用飞机，而且五年后数量增加到1600多架。这意味着民航维修人员的数量将从原来的5万人增加到20万人以上。巨大的人员需求量如果没有一套控制差错的体系，必然会导致一系列不安全维修的问题出现。近30年来，繁忙的

10、空中交通运输使得安全问题成为人们关注的焦点，根据经验，大众媒体对于航空事故的担忧比普通地面交通工具更多，一旦飞机出现事故往往会引起社会关注，造成巨大的经济损失，还会引发不小的恐慌，以及对整个航空安全的质疑。根据调查，近十年来我国航空事故的很大一部原因是维修人员的差错。通常来讲，航空安全因素大部分都指向一些交通管制员与机组人员。随着我国以及全球空运量增长，为了保证企业的效益与航班的正点率，给了维修人员很大的工作压力。因维护不当造成的事故比例也在显著增加。影响航空安全的主要因素逐渐指向航空维修中的人为因素。20世纪初至今，人为因素在航空事故比率如下图（见图1-1）。图1-1 航空事故比率在20世纪

11、最后30年，有关航空安全的统计显示，全球大型喷气式飞机安全事故比率程明显下降趋势，尤其是由于技术不断进步和先前的事故总结，与最初喷气式飞机投入商业飞行的时候相比安全性有很大的提升。1959年统计的运输类航空事故中，每百万次起落就会出现高达30次左右的人员伤亡事故。直至今日，世界上喷气式飞机的数量已达过去的六倍，起落次数是以前的七倍。就事故率而言，每百万次着陆和起飞大概会发生三起事故。在20世纪九十年代，人为因素理论由国外的专家学者和维修企业传入我国的机务系统，可以明显的降低事故发生的概率，保障飞行器与人的安全。因此，无论是从安全角度还是从成本控制角度，民航机务维修都必须密切关注人为因素，对维修

12、中的人为差错进行研究有着重要意义。1.2 研究目的与意义目前来看，人类的日常生活已经离不开航空器，在诸多的交通工具里，航空器往往意味着更高的效率与更高的安全要求。随着飞机的诞生，航空技术和科学的飞速发展，飞机本身造成的事故随着技术的进步而减少，对维修人员的相应要求也逐渐提高，但航空维修的一个重要的本质没有改变，那就是不管设备与程序是否越来越自动化，绝大部分的维修工作依然由人来完成。不论航空器如何先进，人始终是复杂系统中的核心。然而人受到心理、体力、反应力多方面因素的影响，总会出现一定的失误，人的行为是一系列人的思想、情绪、行动多方面因素决定，由此可见，人是会发生错误的，而且错误是人类行为正常的

13、构成部分。不可否认航空安全由多方面影响，如恶劣的气候条件，不满足要求的设备的质量，地面指挥及保障的过失等等。据统计，在世界上所有航空事故案例中，航空维修差错占比85%，此外有50%的航班延误和取消、80%的偏离跑道和80%坠机事故均与维修有关，而其中人为导致的差错占比80%。与飞机机械故障相比，由人为因素引起的飞行事故更加致命，破坏性更强，相应的后果与原因更值得我们深入反思探讨。由此可见，人为因素研究依然存在很多不足之处。要求人在维修过程中完全不出差错是不现实的，但是有必要分析航空维修差错的原因与特征，并提出相应的合理有效的预防方法。实现安全和效率的最终目标。2 航空维修 航空维修是指为了保证

14、飞机的安全，对飞机及其技术设备进行必要的维护和修理，也是保持飞机可靠性的前提和必要条件，是现代航空业的重要组成部分。至2010年，中国民航共拥有各类运输飞机1600余架(各类备份及运行发动机3600余台)。发展迅速的中国民航维修行业，使得2010年中国民航维修市场总量达到23.2亿美元，占世界MRO（Maintenance, Repair & Operations）市场的5%，我国民航维修市场的增长速度已达世界第一。2.1 过程与策略目前应对大型仪器设备主要采用三级维修体系制度。通常也叫小修、中修顿与大修。三级部门各自履行职责，做好维修工作。三级维修体制与以往的维修策略已有很大不同的维修方式。

15、（1）一级维修为视情况维修，主要由设备自设的检测程序为主，即简单的故障自行维修。（2）二级维修是指有快速隔离故障设备并在内场进行更换的能力。需要注意的是，它对故障诊断的要求不太高。（3）三级维修即航空器上的大故障，难题，需以生产厂家与经销商为依托的维修，目前应该逐渐改变需要依靠厂家才能进行检测与维修的情况。目前使用的三级维修模式体制：（1）每架飞机任命一个机组负责，机械师负责机组管理，对飞机进行故障排除与日常维修。（2）每个机组配备一定数量的专业人员进行管理并自成体系。由此带来的问题，对工作繁忙的机组人员与机械师，在疲劳状态下工作很难不出差错，尽管部分差错不会直接影响到安全，但负责日常管理与维

16、护时很容易出现部分危险的差错，会直接影响飞机安全。为了保障多架飞机同时执行飞行任务，对多架飞机进行检测维护时，可能会出现疏于管理，工具竞争，疲劳工作，大大降低故障诊断力，不恰当的排班、加班时间更是会直接影响人员工作效率。主要的维修策略包含5种。（1）故障的发现，有效预防隐藏的故障，降低故障造成的风险以及对其他周围部件的不良影响（2）基于时间的维修，决定于对部件的故障规律的了解程度，在不考虑部件状态的情况下，按照设计工龄期限检测维修（3）基于设计的维修，涉及直接改进完善设计上的缺陷，发现错误与问题固然重要，但如果能思考引起这个问题的本质原因，通过直接解决设计上的问题来避免反复维修，能够极大降低工

17、作量与维修费用（4）基于状态的维修，事实上大量故障不会突然发生，它一般会发展一段时间，需提前安排人员检测维护（5）基于故障的维修，是等到故障发生后的措施，不属于预防性措施，但本质上是让部件恢复到规定的技术状态，预防二次损伤。每一个环节都需要考虑维修中的人为因素，需要明确各种策略的优劣，针对航空部件安排合理的维修策略，提高安全性与维修效率。2.2 维修思想不论是维修理论还是维修思想，在飞机诞生以来经历了一系列变化，飞机的制造技术越来越复杂，维修手段不断进步。通过吸取几十年的维修经验，现代航空业的维修观念发生着巨大的变化。传统上认为预防维修越多，安全性越高，飞机的可靠性直接与使用时间、定期检查、定

18、期维护翻修有关，这种预防性维修思想体现在频繁的定期全面维修上，这种思想一直持续到50年代末。如今，维修理念中心是可靠性。通过对飞机可靠性的综合分析，针对不同的部件和不同的损伤采取不同的维修方法和策略，是一种现代科学维修的思想，力求以最少的资源保持装备的可靠性。现在引入了（1）主动维修思路，在故障发生前去检修，而不是等待周期性检查，是现代维修思路的一个新概念，随着科技进步，出现了大量先进的检测技术使主动维修成为可能（2）现代信息化维修思路，将各种维修信息通过数字化转变，能够实时传递维修信息，实现监控、决策、统筹、通信高度一体化。目标依然是经过预防与维护使航空器保持要求的可靠性。3 人为因素分类“

19、人”就是影响安全生产的人为因素的核心。人的因素研究的是“人”在“人与机器”、“人与环境”、“人与人”的系统中的影响和作用。这里参考了一些现有对错误模式、种类、分析的研究资料，按照错误的性质，将人为因素分别分为基于知识，技能，法规的错误。3.1 定义人为因素是关于人的科学，关于工作和生活环境中的人，人与设备，人与人，人与周围环境之间的关系。研究“人”要涉及航空系统中人的所有特性，也涉及心理学、生理学、医学、社会学、统计学、人体测量学、工程学七个学科。它经常利用系统工程学框架，通过系统地应用人的科学，以寻求人的最佳表现。最终的目标是安全和效率。3.2 人为因素模型研究人为因素的代表性模型SHEL模

20、型。最初由Elwyn Edwards教授在1972年提出，现在使用的是经过修改的SHEL模型（图3-1）。具体形象得展示了现代生产的脆弱环节，在一线以及各个生产组织层次该模型都有普适性，各种因素间的相互关系：硬件（H），主要指机器与设备；软件（S），指程序与符号等；生命件（L），工作人员；环境（E），维修工作时主要的场地环境因素。图3-1 人为因素SHEL模型在该模型中，最容易发生差错的位置是中心界面的人与其他界面的链接处，界面之间的匹配或不匹配与其本身的特征同样重要，人为差错的根源可能是其中的一种或几种界面的不匹配，可对维修中的人为因素进行分析。另外一个出自于书Human error中的re

21、ason模型（图3-2）是由James Reason提出的用于分析人为因素的代表性模型，ICAO也推荐过此模型，使其成为航空事故调查与分析的理论模型之一，也是现行工业标准。通过该模型我们认为差错导致的事故不是单单由直接操作人引起的，需要用不同的层面把事件组织活动划分成连续几层的整体分级管理，每个层面上漏洞看做是不安全行为，而不安全因素就像一颗子弹刚好穿过每层上的孔洞导致事故。同时看出显性与隐性因素作用的结果。如果能够在任何一个阻断屏障上做好防御就有可能预防事故发生。图3-2事故致因reason模型3.3 分类根据3.3.1 基于知识当维修人员面对一个陌生的复杂问题时，没有参考程序也没有处理经验

22、，会容易出现基于不牢靠的知识的错误。记忆中不全面的或是不准确的知识都会影响维修中人的判断力。对于不熟悉环境，应当要求不断积累经验。基于知识的差错通常会表现为（1）没有按要求完成任务，缺少环节；（2）由于错误处置多做了不应该做的事情。3.3.2 基于技能当维修人员面对一件能熟悉操作的工作时，容易不下意识思考得去完成工作，类似于机器的自动化。主要会出现（1）由于疲劳或精神疏忽，使平常很轻松完成的工作出现差错；（2）没有恰当得完成任务，行动的结果与开始的目的不一致，维修没有完成。3.3.3 基于规则当维修人员面对熟悉的子程序时，会有意识得被法规程序控制。也就是在执行程序时对当前状况进行了错误的判断，

23、采取了错误的法规，错误的操作程序。由于法规是争对各种情况制定的能让人做出相应正确操作的规章制度，在人采取行动前，若是错误判断了状况而应用了错误的法规，就会发生基于法规的人为差错。主要表现为（1）在相应法规程序中，没有完成本该完成的任务；（2）采取错误的法规，为处置错误。（3）规则本身存在问题。3.4 差错的表现从人犯错的心理角度来看，错误能够分为“发现”、“认知”、“目标建立”、“策略”、“行动”、“违反”和“导致错误的因素”等种类。（1）察觉发现错误，如警示情报标识等，错过不易被察觉的关键信息或是错误理解，误听错读一些参数。（2）认知上的错误多和法规与知识两个方面有关，对资料模式的错误理解，

24、综合不全面的资料，误解资料之间的关系。（3）目标建立上的人为差错属于基于知识的差错，建立了错误的目标，目标间相互冲突或是没有成功建立优先目标。（4）策略上的差错也属于基于知识的差错，当遇到能够被解释的故障模式时应用的程序或经验不适当，故为策略差错（5）行动上的人为差错指擅自进行改动的行动。缺乏协调与较差的专业维修技术，以及非故意的不成功行动。（6）通常违反一般能直接导致故障甚至较大的航空事故，不论违反行为的严重与否，对都是航空事故的重要隐患。4 差错分析 4.1 安全评估体系利用事件树进行分析评估，事件树是一种能清楚表示复杂事件发展过程的决策树，能够十分清楚地发现各个环节各个层次的人为因素对航

25、空维修安全的影响。引入主要的人为因素事件树（图4-1）。图4-1 人为因素事件树从图中可看出，每个人为差错都会影响航空安全。对于维修人员来说，他们是最核心的人员，如果他们能减少大部分差错那么航空完全事故就会明显减少，也就达到了安全运行的目的。在航空维修人为差错中包含着数量极多的工作种类，也就可能出现数种不同的差错，如工具遗落在飞机上；润滑没有达到要求；线路老化短路；装错部件；整流罩未固定好等等。根据前面的reason模型来看，在每个工作中都必须尽量消除这些差错。在一定高度上看，事件树表明了不论以下哪个模块出现差错，都可能导致顶端事故的发生。维修人员对于航空安全的责任巨大，必须消除影响，改进措施

26、，防范未然。4.2 事例分析4.2.1 事例11990年6月10日，英国航空5390号班机发生事故。英国航空5390号班机是英国航空一条由伯明翰前往西班牙马洛卡的定期航班，机型是英国航太BAC-111。当日，飞机在爬升至5300米高度时，驾驶舱突然一声巨响，机身立即失压，机长所坐的左前方挡风玻璃脱落，上半部分身体被强大的气流抛出驾驶室，悬空在飞机外。驾驶室门被冲开，机长在低温稀薄的空气冲击下失去意识。副机长开始进行经济着陆，向塔台宣布紧急状态。最后航机安全降落，机长受冻伤割伤以及身体多处骨折，机上87人全部生还，受伤2人。调查人员发现，事故发生前27小时，飞机挡风玻璃被维修人员更换，并由维修部

27、门通过。然而，安装在挡风玻璃上的90个螺钉中，有84个直径为1毫米，比标准螺钉小；另外6个长度为3毫米，比标准螺钉短。调查人员透露，先前更换的挡风玻璃安装了不合格的螺丝。当时维修部门以“尽量相似”为标准，但没有查阅飞机的维修档案。当机舱内外气压不同时，挡风玻璃最终无法承受这种气压，导致爆炸性减压。4.2.2 事例22005年8月14日，太阳神航空522号航班发生事故。该航班是太阳神航空波音737-300客机，机身编号5B-DBY，此架飞机是使用不到十年的新飞机。据报告，当日飞机起飞不久，空调系统便出了问题，接着与地面失去联系。一小时后，希腊空军派出的两架F-16战斗机的飞行员在高度约10300

28、米处发现飞机，看到副飞行员昏迷不醒地躺在驾驶舱的仪表板上，而另一名飞行员没有找到。一个人正在试图控制飞机。无人驾驶飞机最终耗尽燃料坠毁。机尾先着地，机身翻了500多米，然后停了下来。除了机尾和驾驶舱的完整性外，整个飞机都成了碎片。机上115名乘客及6名机员全部罹难。事故调查发现，在客舱增压试验后，机组人员忘记将增压开关从“手动模式”改为“自动模式”，飞行员也没有注意到。当飞机以“自动驾驶模式”爬升到4000米以上时，由于飞机上的增压系统一直处于手动模式，导致机舱空气稀薄，氧气不足，无法自动增压。正常情况下，飞机在高空失压时，应降到含氧量高的空域。然而，由于机长和副驾驶不知道机舱内的压力损失，他

29、们误认为是飞机上的空调坏了，没有戴上氧气面罩，所以很快就失去了知觉，处于昏迷状态，导致无人驾驶飞机，飞机会一直以自动驾驶模式爬升。机长可能已经离开座位，检查驾驶舱后面的空调是否有问题，并因缺氧而晕倒。无人操控下的飞机耗尽燃料后坠毁。4.2.3 利用reason模型分析英航事故的直接原因就是最后更换挡风玻璃的维修操作，但reason模型指出事故的发生是由不安全的组织因素、不安全的航空维修、不安全的预先处理方式和不安全监督等引起。事故背后的深层次原因就是人为的隐性因素。机场管理部门监督不力，飞机挡风玻璃存在设计缺陷。维修部门没有受到约束，没有按照规定的维修程序进行维修，以“相似”作为准则，不考虑维

30、修档案。维修人员也毫无责任心地直接使用不合标准的零件。种种漏洞，使得各层安全防御被突破，发生事故。应当吸取教训，修补在各个层次上出现的安全漏洞，只要任何一环能够采取有效措施防范事故通过，事故就会被消除或制止。针对人为因素的特点加以预防，保障航空安全。太阳神航空522号航班事故的主要因素依然是地面维修人员的操作，机舱加压测试结束后忘记改为“自动模式”，但列出主要影响事故的层次结构（图4-2）发现，事故的主要原因是不完备的维护，计划中的监管不足，此外还和人的记忆失误，认知偏好，交流沟通不足有关。针对分析结果，必须建立优良的安全文化，预防此类事件。图4-2事故层次结构5 解决方法5.1 维修差错预防

31、原则完全杜绝差错是不可能的，墨菲定律解释了关于差错的本质，凡是有可能搞错的地方，一定会有人搞错，当做某件事情，一定会有人做出一种错误做法。一个事件如果有大于零的可能性会发生，那么就不能假定不会发生。但正常情况下，人是不会犯错误的。要减少事故的发生，就需要在维修中不能放任各类不安全事件的发生，也不能放任一般差错事件的发生。应该客观和科学地面对所有差错，采取对策进行有效控制，采用主动手段预防差错。维修差错预防原则是以人为本，犯错是人类的天性，人类的行为会导致犯错，而行为受各方面的影响，可根据马斯洛需求层次理论（图5-1）进行解释。图5-1 马斯洛需求层次金字塔马斯洛需求层次理论从人的角度出发，去解

32、释与研究人的行为。在工作环境中周边环境对维修人员的影响至关重要，不安全的环境，令人不安的环境，没有认同感的环境都能影响人的行为。因此预防差错的原则需要采取（1）人员措施；（2）现场因素与措施；（3）组织措施。分别从个人与团队、子系统层面与系统层面入手。重点解决可能引发差错的工作现场因素与处于工作环境中的人的因素。现场环境因素包含文件的问题、时间的压力、工具的保管、合适的工具和程序上的问题等等。往往出差错的人会有沟通不良、资源不足、分心疲劳、缺乏团队合作、压力过大或盲目自信等等问题。围绕人为因素的基本要素，可对维修人员进行人为因素培训，进行差错管理和人类工程学审查解决。5.2 维修差错管理原则要

33、明确大部分差错是可以控制的。差错的发生一般是由一系列诱因引发，管理差错应从低级事件入手调查，找出所有的诱因，包括内因和外因，接着通过改进管理，完善体系，达到预防差错、降低差错再次发生、降低差错造成的后果与制止事故发生的目的。期间要不断得学习和提高，测量与评估，鼓励主动学习，转换教学环境和宣传企业安全文化等。训练培养优秀的团队去理解人为因素，锻炼沟通技能，培养团队合作精神，理解工作维修体系，规范化，程序化。在管理维修差错上：（1）打破责备怪圈，以科学的方式对待差错，犯错并不可怕（2）采用系统方案来管理差错，面对相似差错时能够部分借鉴（3）差错管理是管理可管理的事务，在能力范围内合理管理(4)意识到十分优秀的人也可能会犯更坏更低级的差错(5)要将表现良好的员工变成表现杰出的员工(6)重点解决重复发生的差错。5.3事故责任追究原则在事故发生后，人为因素造成的差错依然存在，并可能下一次出现并威胁飞机安全。良好的责任追求体系能够有效预防人为差错反复出现，原则上应区分清楚系统因素与个人因素；鼓励主动报告，实施对于主动报告的行为减免责任的政策；区分个人不安全行为的情况，调查人的失误、错误、或违规等不安全行为。找出