安全人机工程学第六章

安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系2019/8/9第1页第六章人因事故分析与预防第一节人因对系统安全的作用与影响一、人因事故的危害性和严重性据E.Hollnagel1998年统计，从20世纪60年代到20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，而且给社会发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。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系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HumanErrorinRoadAccidents.GreenM.,JohnW.Senders石油化工60%以上日本，1991核电60%以上HollnagelE.CREAM.2-3.ElsevierScienceLtd.1998矿山85％中国，1996钢铁冶金90％中国，1996安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系人因事故：人机系统70％－90％(21世纪初）核电站国际55％－85％国内70％安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系近年来公众熟知的一些重大人因事故时间事件名称1979/3/28美国三哩岛核电站事故1986/1/28美国挑战者号航天飞机失事1986/4/26前苏联切尔诺贝利核电站事故1988前苏联Phobos!号火星探测卫星失事1993/8/5深圳危险品仓库大爆炸1994/12/8克拉玛依剧院大火灾1999/9/30日本茨城县东海村的JCO核原料加工厂临界事故1999/11/10美国火星气象卫星坠毁2001/3/8美军核潜艇“格林维尔”号撞沉日本渔船“爱媛”号事件2000/8/12俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇沉没事件2001/7/5俄罗斯一架图154客机在伊尔库茨克机场突然坠毁事件2002/7/1俄罗斯一架图154飞机和一架波音757飞机在德国瑞士边境附近的康士坦茨湖上空约35400英尺高度相撞事件安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第一章︶湖南工学院安工系压水堆原理示意图安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第一章︶湖南工学院安工系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系二、大规模复杂系统中人因事故产生的主要原因1、人始终是系统的中心和主宰者2、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安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系1、人仍是系统的中心和主宰者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控制操作，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。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、检测、管理等间接人误。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、决策等较高层次的认知失误类型转变。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系2）人的内在弱点两大方面机体生理界限体力界限、反应速度界限、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。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系2019/8/9第40页四、人机工程学的研究目的•设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的各种因素---生理的和心理的及人体测量参数、生物力学的需要与可能；•使人操作简便、省力、快速而准确；•使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适；•最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系主体的意识界限主体内部意识和动机、期望，实践基础上的感知，在环境条件下的情感，对感知的提炼和把握规律性的能力，以及对自我行为的规划能力等。人作为一种现实的反映意识体，它与机体的生理界限和客观事物的真实性具有相当程度的镶嵌性和背离性，认识上的弱点总是客观的。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系人生理、心理、社会、精神等特性的并存，导致了人的复杂性、灵活性、适应性和可塑性，也决定了人在不同条件下行为的难以控制性、不确定性和随机性，并且其失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要困难的多。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系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安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系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安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系复杂社会技术系统的特征（Reason,1990)系统更加自动化系统更加复杂和危险系统具有更多的防御装置系统更加不透明安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系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—控制。人因失误发生的可能性、尤其是后果及影响变得更大了。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系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（如中央控制人员）。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系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安全的威胁，普遍采用了多重、多样专设安全装置。这些装置大大提高了系统的安全性。但另一方面，对这些安全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，这些安全装置仍可能由于人误而失效—如切尔诺贝利核电站事故（实验过程中关闭安全保护装置），因而它们也就是系统最大的薄弱环节。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系系统更加不透明系统的高度复杂性、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什么。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系三、人因对系统安全的正面作用人的才智在查出和消除潜在的问题方面是十分有效的。提高人的可靠性、包括组织的可靠性是增强系统安全性的重要途径。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系一、基本概念•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(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（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基础，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。第二节人因事故分析的基本方法安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系•人的失误与人的非安全行为非意向行为意向行为不安全行为疏忽遗忘错误违章注意失效　打扰　疏忽　次序错　时间错记忆失效　遗掉一项任务　忘记意向目标　规则型错误　规则错用　规则不良　知识型失误违章　罢工安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系2019/8/9第53页3、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。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系2019/8/9第54页4、人-系统的交互作用人-系统交互作用（Human-SystemInteractions,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。如核电厂控制室里的HIs是指运行班组/操纵员对于症状信号的响应。症状信号包括报警器、参数显示器等，人员响应包括控制操作、通讯交流和规程选择等。HIs分类是人因可靠性分析（HumanReliabilityAnalysis,HRA）的基础。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系•5、人的行为类型技能型行为(Skill-basedbehavior)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、下意识的反应规则型行为(Rule-basedbehavior)人的行为由一组规则或协议所控制、所支配知识型行为(Knowledge-basedbehavior)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安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系2019/8/9第56页6、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（PerformanceShapingFactors,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。安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系二、大规模复杂人—机系统运行控制特征及人因失误分类与产生机制分析•1、大规模复杂人-机系统运行控制特征其特征为：监视－确认－决策－控制•2、大规模复杂人－机系统人因失误分类与产生机制（见图6－2）安全人机工程学︵第六章︶湖南工学院安全工程系识别确认（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）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