r-s-ter模型构建与应用

1、【摘要】借鉴传统人为因素分析reason模型和shel模型，结合ter模型的特点构建航 空不安全事件人为因素分析的r-s-ter模型。分别釆用dijkstra算法和坐标轴方法应用 r-s-ter模型对单个和多个航空不安全事件进行研究，找出各个不安全事件的主要事故链。 运用c语言程序计算出了预防航空不安全事件的最优方案。应用r-s-ter模型可以有效地 达到预防航空不安全人为因素的目的。【关键词】航空安全；人为因素；reason模型；shel模型；r-s-ter模型0引言随着我国民航业快速发展和h益普及，所面临的航空安全形势日益严峻，除了不断改善硬 件条件z外，加强民航日常安全管理工作尤为重要，

2、特别是对人的因素的管理，据统计大约 80%的航空事故与人为因素有关川，因此，开展这方面研究工作十分必要，对降低民航事故 率，保障民航安全具有重要意义。人为因素分析的理论和方法，近年来快速发展，应用领域涉及航空航天、石油化工卩叫、 交通运输、医疗卫生、核工业等。在航空领域而言，张凤等凶9】釆用hfacs框架分析 方法对飞行安全个体与组织因素进行了研究；王燕青等运用模糊层次分析对某民用机场 安全风险管理进行了评价；开展了航空人为差错预先察觉与识别技术研究建立了以事 故与安全数据为基础的定量分析模型“役经典的shel和reason模型一直得到普遍关注和广泛应用，如霍志勤等通过对reason 模型进行

3、修正，从防御系统失效、不安全行为、不安全行为的条件、管理失效4个层次对空 中交通管制不安全事件进行了研究；谢放冋提出了 reason-shel模型并对其进行了应用。在分析和总结已有分析模型的基础上，从安全经济学角度，笔者提出了一种新的r-s-ter 模型，该模型分析过程可运用计算机编程技术实现数值计算，提高分析可靠性和效率，为人 为因素分析提供了一条新的解决途径。1常见航空人为因素分析模型1.1 shel 模型shel模型(见图1)属典型的系统収向，该图模型由软件(softwares)硬件(hardwareh) 坏境(environmente)和人(livewirel)4 个要素组成。人通常成

4、为“生命件"，人误主要源自操作人员与其他4个界面匹配程度问题，因而减少人 误主要从增加与4个界面的匹配入手。由于shel模型从各个方面对不安全事件进行人为因素分析，所获的人为因素繁多，不利 于提出具体和有针对性的预防措施。1.2 reason 模型reason的“瑞士饼”模型属于典型的组织取向理论模型（见图2）,该模型重点强调组织整体 性的失事预防能力。对reason模型而言：切断任一环节的人为因素，就能避免事故的发生，大大地节省了人 力、物力和财力的投入。但在分析事故人为因素时，往往由于主客观原因，致使分析出的人 为因素不够全而。隐性失效冇限的硝故机会窗打7匸怦组织从 jo l_全

5、的件理 j 一 安全行为的为提 不安全行为防护不够reason模型示意图2人为因素r-s-ter模型研究2.1 ter模型ter（triggers event result）框架结构采用“事故链”概念，即触发器（原因）不安全事件 结果（事故/征侯），如图3所示。用ter模型对事故人为因素进行分析时，可采用逆推方式，即从结杲事件入手，推出导 致结果事件的不安全事件，再用shel模型分析不安全事件的触发人为因素。该模型对特定不安全事件寻找人为因素提供了很大的方便，但在此模型中，不安全事件与 触发因素不是一一对应的，所以在分析过程中会出现结果繁杂，无法系统地提出对策措施。筑发冯triggers岁件e

6、vents給柴 result图3 ter模型示憲图2.2 r-s-ter模型建立笔者以ter模型为原型，在reason模型和shel模型优点的基础上，提出了航空不安全 事件人为因素分析的r-s-ter模型，如图4所示。该模型整体上采用ter模型框架，基于该框架的“事帮链"模式为分析人为因素提供了很 好的思路；采用reason模型作为总的触发器，可把不安全事件的多因素简化，只要控制其 屮任何一个因素就能有效地预防事故发生；接着采用shel模型作为各环节的触发器，找出 各坏节事件的触发因素，并确定其所属的界面。融合reason模型和shel模型的特点，使得r-s-ter模型在对不安全事件

7、人为因素方血 更加全面和准备。认如ruoitk 发:ktriggers图4 r$ter*s!示広图细织1小 gani/3lk influences不安全监傅unsafe supcrx ision不安金行为的询捉 preconditions for unsafe acts l不安金行为 unsafe acuresult2.3 r-s-yer模型组成2.3.1触发器触发器是指诱发不安全事件的因素。r-s-fer模型对ter模型的触发器进行了改进：触 发器主体采用reason模型，即“组织因素一一预防与监督不安全行为的前提不安全 行为”的线路，而对这4个环节的人为因素分析则是参照shel模型进行的，

8、即从人与駛件、 人与软件设计，人与工作物理环境及人与人4方面来分析，在r-s-ter模型中人误事件与 触发因素是相对应的。2.3.2不安全事件不安全事件分为两类：人误与违章。“人误"是指：偏离某种规范或标准的操作人员的无意行为，即人误是操作人员在各种因素 的影响下无意中出现的某种偏离（预定目标、准确性等）。对于操作者有意违反某种规范或标准的行为，称为“违章覽不安全行为指在某一时空屮，行为者的能力低于人机环境系统木质安全化要求时的行为特 征。不安全行为与不安全事件对应，即有意不安全行为等同于违章，无意不安全行为等同于 人误。文中的不安全行为与不安全事件是相对应的，不安全行为的出现就意味

9、着不安全事件的发 生，所以在运用r-s-ter模型对不安全事件进行人为因素分析时，应注意不安全行为层次。2.3.3结杲事件“事故/事故症候”是航空不安全事件导致的结果事件。事故症候是事故的征兆，本身不是 事故，是危及飞行安全的一切反常情况，它反映了事故发生和发展的趋势。笔者在研究航空 不安全事件人为因素时，往往从事故/事故征候出发，分析引起不安全事件的触发因素，然 后制定预防不安全事件触发因素的措施，就能够防止同类不安全事件的再次发生。因此，减 少事故率就要减少事故症候率，减少事故征侯就要减少不安全事件发生率，即减少不安全行 为的发生率。应该注意，各国民航组织对事故与事故征候都有明确而详细的说

10、明，人误分类编码有时会 与事故征候重叠。例如：飞错高度既可作为不安全事件，同吋也属于事故征候，但其两者所 强调的内容不同，作为事故征候的飞错高度强调其已对飞行安全构成严重危害，而作为不安 全事件的飞错高度则体现出是一种人误。因此，调查与分析过程，不安全事件与事故征候出 现重叠没有关系。3应用r-s-ter模型研究单个不安全事件单个不安全事件是指一起不安全事件，在应用r-s-ter模型分析单个不安全事件时，可 将其分析结果转化成一个有向带权图，求解出不安全事件最可能发生的路径，即单源最短路 径。dijkstra算法是解决单源最短路径的普遍方法，因此，笔者采用该算法来分析单个不 安全事件的人为因素

11、。以b2141航班飞机的乌鲁木齐机场进近着陆事故为例，造成这次事故的直接原因是左 座调错了髙度表，把修正海压当作场压，没有按盲降指引飞行，盲目下降高度，加z机组目 视条件差，发现高度低后复飞时已晚，机组乂听不懂近地语音警告，导致飞机失速坠地。3.1致因因素分析1）通过rster模型分析出触发器各环节的致因因素，如表1所示，表屮各致因因素视 为随机变量。表1致因因素分类表环w聽件变fit致因因索不安全行为x、高度下降过低屁e机失速不安金行为 的前提x,岛度衣拨正值错谋兀警告信号听不懂xs机组复飞未加油门组织的预防 崎监ff兀没竹注盘到his的指示&教负对于机组的错谋操作未"以纠

12、正x.没右空握e机操作待性x.机组英语考核不严格组织冈索公诃培训不足机组甩合不好.crm失效安全文化欠缺2）根据事故调查专家的意见，绘制出事件链结构图（即有向图），反映出各致因因素之间的 关系，如图5所示。图5致因因素的关系图3）将每个因素发生的可能性按照发生的概率分为5个等级，便于确定有向图每条边的权值 （见表2）0表2可能程度等级表町能程度（）9060-9040-6010-40wi0等级.123454）事故屮各因素相对相邻下一因素发生的可能等级（见表3）,使得每条边的权值得以确定, 形成有向带权图。b2141号机失事事件中各因素发生的可舵等级因隶关系x、-x°xzxzx.-x.x

13、.-x、x7&-x、x人x屁寺级1212123213冈累关条兀-人& 民几 x.x7几-兀xn - x、几-x.屁.x.粤级32232113433.2编程及结果分析采用dijkstra算法求解最短路径，运用c语言编程的方法实现该算法，结果如图6所示。图6等级值和最小的事件链计算结杲表明：最有可能发生的3条事件链:几-xj -x0；xh -x5 -x2 -x0；xl2 -x3 -xj -xo结合表3,从安全经济学角度出发，可对重点事件链进行预防和控制，实现节省安全管理 成本，起到事半功倍的作用。4应用r-s-ter模型研究多个不安全事件在对不安全事件进行研允时，往往不止对单个不安

14、全事件进行分析，需要对多个不安全事 件进行系统分析，因此，开展多个不安全事件人为因素研究具有重要现实意义。由于r-s-ter模型触发因素的分析融合了 reason模型和shel模型的特点，为了形象地 展现两种模型的分析结果及其结果之间的关系，笔者采用坐标轴方法分析进行分析。4.1坐标轴方法应用坐标轴方法分析如图7所示。横坐标轴表示时间，纵坐标轴表示事故所有的人为因素，即 yoz平面继承了 shel模型，能够全面、系统、合理地分析事故的所有人为因素。xoy平 面表示随时间的推移，其继承了 reason模型。为简单起见，将三维图形转化为二维平面模型，则y轴代表了按shel模型对人为因素分 类的平面

15、，列举出了所有可能导致事故的人为因素。从图形上，按纵坐标轴很容易看出l -l, l-e, l-h, l-s哪个界面出现的问题比较多，从而进行重点预防。a i b m七 a-hl) l l u图7 rster模型的坐标轴转化图图中纵删线i, ii, iii, iv分别代表reason模型的4个层次，直线a, 1, b, m, c代表 已发生的5条事故连，直线n穿过3条纵删，未穿过最后的一层，表示事故并未发生，但是 它却构成了一定的威胁。对于图中己发生的5条事故链进行预防的途径有多种，例如：o-a-b,c d-(a/g/.), a g等。因此，在制定具体预防事故措施时，应结合当时具体条件，按照安全

16、、经济的原 则来进行，如图中只要控制a, g两点就能预防事故发生，但这并不代表a-g是预防事故 的最好途径，如a, g两点的漏洞难以控制或成本太高，贝冋选择其他途径(o-a-b, c d (a/g/)來预防事故的发生。4.2触发器的定义及分类根据hfacs模型、基元事件分析法、国际航空运输协会(iata)、美国国家交通安全委员 会(ntab)、波音公司的事故预防措施分类，对r-s-ter模型的触发器进行了定义和分类(见 表4)。r-s-ter发器一人为因索分析编号人为冈虞环紡编号人为冈素<11wa1标准操作程序戒法規不足(l-s)a 全 a 为 的c1身体/桶神mikm(l-l)a2如i

17、：的挑选和培训不(l-l)c2不 cl 的状4k l)a3能理不十行政效华低e(l-s)c3身休不适(l-l)a4应怎系统不»(l-s)c4理不气( s)a5xiie 15( l-s)(3行为受航空器运如人3响(h)a6安全文化欠»(i-e)c6熟练程度/技徒不m(l-h)a7竹*的惯例(l-e)c7不节林e机操纵待性(i.-h)a8缺乏资»(l-e)c8不熟恳环境(l-k)a9班uiik令不十(lijc9不 rwttml(l-s)a10j#业圧力(l-e)不 a 全 a 为di如01bi能制和的不当(i.-s)1)2夜欠处%j6w(l-e)r2机检不力仏7)d3

18、沟通何m(l-l)b3imb4发现何題未及时解决(l-e)1)5wlttttlw(l)b5计划不勺操作(is)1)6决b6潜住火察何m(l-s)m操作不3(l-fi)b7法休不健全(l-s)1)8处不当(ls)1)94.3多个航空案例分析4.3.1案例人为因素分析根据表4的内容，对我国1982-2004年期间发生的19起民航重大事故側的人为因素进 行了分析，结果如表5所示。廉火分析放闪分析11982 年中inlc航-xttrijn 擅山空*a2 - b4 - c6 - 117ii1992仲：|fj方轨空h737剛羁療 111空彥a9 b2-c7 vf221982年中hmm im8广州 事抜a3

19、-b1 -04 -1)5121993年中国东方就空mij82 權州修地jfi外a2-b5-c2-ix731983 年«|«nw航三 机哪故a6-b3 -c9<l»131993勺冲in北方就空md82 4秤木齐降落盘外a9 b4-c6d341985 年'i'hkjft an24 济曲ue昭地空难al h5 -c5 -ik“1 知4 年>i>na北航«tui54 代安空难ai-b2-c5-ij251988年中阿料附氏触11.18 »!iai0b2 06-im151997 <|：|t| aik空 h373 深圳

20、a9-b3-c8-ii261988 年«pnk 打敲冲人外a3 b6 - cs - 1)6162000年虑汉航空y7成汉空媳a3b3 c5-d671988年山西航空ili4蚣机jt外a3-bi -c4 l>5172002年叩国山际航空蓍山 空嬉a9-bi819«9年东力航空an24 & e 盘外a6r3c9l>8182002年中恫北方航空mij82大连心祥a6-b6-u-di91990年换门航空旳机外al -b5-c5 l用192004年屮in东方航空crj200 包失失那a4-r2-c5-ii2101992年通用航空yk42 h e 慰外a7-b2 c

21、7 1)9对照表5中的事故分析数据，结合实施难度对各个因素附上一定的权值，权值范围为14,权重越大，则实施的难度越大；反之，则越小。表6列出了笔者采用的不同因素的权重 值。衰6执行难度权值衰msiw*如1ala2a3a4a5a6a7a8a9a10权(ft3343132141组织的ft!amblb2b3b4rsb6b7防与监权(ft4241331 不安全行项hcl02c3c4c5c6c7c8c9为的眉提权位123344233 不安全琐ii1)11)21)31)51)6in1)8to行为2333243 注:农中所列权也为执行难度求和対hi体何題应根据实际悄况进行鸿金或咨询郴关q家确吐4.3.2软件

22、主界面构成根据r-s-ter模型对多个不安全事件人为因素分析思路，可构建如图8所示的软件分析 系统主界面。图8分析软件系统主界面图屮左上方是所分析的19起重大民航事故，点击框内任何一个事故，图屮右上方则显示 事故发生的原因事件链，其中每个节点表示一个人为因素，例如：“a1标准操作程序或法规 不足(3, 3/19)”中，a1代表“标准操作程序或法规不足”，3表示该因素实施难度，3/19表示 共19起事件中有3起事件与该因素相关。图8中左下方显示的是各个子因素集合所包含的事故序号数及实施难度的权重。例如： al=4, 8, 10), 3；中，a1表示“标准操作程序或法规不足”(ls)因素的集合；4, 8, 14 说明表5中的事故序号数为4, 8, 14的这3个事故原因中包含该因素；3表示该因素实施 难度为3。图8中右下方列出的是事故最佳人为因素控制集合，分别采用reason和shel模型进行 分析。4.3.3分析结果及讨论根据图8中给出的集合数据，求解满足以下两个条件