大型客機安全性人為因素分析

蔡蔚榮

摘 要

人為因素風險是航空飛行全的最大隱患，通過安全性人為因素分析可顯著提高大型客機安全性水平。本文基于SHEL模型，提出大型客機安全性人為因素分析步驟，重點說明了人為因素風險識別和評估方法，其目的是在設計過程采取降低人為因素風險的措施。

關鍵詞

大型客機;安全性;人為因素

中圖分類號： V328 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 60

0 引言

隨著科技的進步，航空航天技術的發展以及新技術新材料的應用，飛機自身和運行環境軟、硬件的安全性、可靠性和經濟性都日趨完善，由飛機設備故障引起的飛行事故概率大幅下降。目前大部分的航空事故都是由于人為差錯引起。國際航空運輸協會（IATA）的統計資料顯示，所有飛行事故的80%都與人的不安全行為有關。所以，人為因素是當今航空飛行全的最大隱患，同時也是提高飛行安全水平最有效的手段。

在C919飛機的適航符合性驗證過程中，CCAR25.1309條（c）款明確提出“系統、控制器件和有關的監控與警告裝置的設計必須盡量減少可能增加危險的機組失誤”[1]，這就要求在大型客機系統設計過程中，必須開展人為因素分析，提出人為差錯預防措施，反饋和指導設計，將可能會造成額外危險的機組差錯降至最小，以滿足CCAR25.1309條款的要求。

1 安全性人為因素分析模型

SHEL模型是在航空人為因素研究領域使用最為普遍的模型，最初由愛德華教授提出，1975年霍金斯提出修改框圖。該模型認為航空系統由軟件（Software）、硬件（Hardware）、環境（Environment）和人（Liveware）四個要素組成[2]，各要素的界面必須謹慎匹配，不匹配可能成為人為差錯的根源。也就是說，如果處于中心地位的操作人員與其他四個界面匹配程度不夠，系統內的應力就會過高，最終引起事故。因此減少人為差錯要從增加四個界面的匹配入手。

飛機機組的不安全行為大致可以分為兩類：差錯和違規。通常，差錯代表的是個人導致的沒有達到預期結果的精神和身體的活動。差錯不是操作人員有意為之的，而違規是操作人員故意違反相關操作程序有意為之的。本文論述不包括操作人員違規導致的人為差錯和組織管理缺陷導致的人為差錯，而是重點分析和識別人-硬件，人-軟件以及人-環境界面存在的可能導致操作人員產生人為差錯的設計失誤或者設計缺陷，通過飛機的設計改進和設計優化，盡可能減少機組或者維護人員的不安全行為前提和不安全行為，從而到達盡量減少人為差錯的目的。

2 安全性人為因素分析步驟

飛機設計中人為因素分析流程可按照以下步驟進行：

（a）界面識別，識別飛機各系統與人（機組、維修人員等）存在交互的界面;

（b）界面分類，根據SHEL模型對界面進行分類，包括人-硬件界面、人-軟件界面和人-環境界面（注：人-人界面不屬于本文研究范圍，本文研究的人—環境界面指人員操作環境或系統運行環境，不包括人文社會環境）;

（c）人為因素風險分析，識別界面不匹配之處，分析界面存在的可能導致人為差錯的風險;

（d）人為因素風險評估，評估人為差錯風險后果及發生的可能性，判斷可能發生的人為差錯是否是可接受的;

（e）進行設計優化，對于不可接受的人為因素風險，采取設計優化進行避免;

（f）驗證設計優化措施，通過分析或者試驗驗證設計措施是否可以有效地避免人為差錯。如果可行，則形成正式的分析報告以供審查方評審。如果無效，則重新設計優化并驗證。

3 人為因素分析方法

3.1 人為因素風險識別

人為因素風險識別可根據L-H（人-硬件）、L-S（人-軟件）、L-E（人-環境）以及L-L（人-人）四種界面類型識別所有可能存在或者會發生的人為差錯的形式。例如：人與系統操縱桿可能存在的人為差錯包括操作動作超限、操縱桿操作至錯誤的位置、非指令操縱等。表1為L-H界面人為因素風險識別示例。

3.2 人為因素風險評估

在識別人為因素識別的基礎上，對每種人為因素的風險進行評估，包括人為因素風險危害等級和人為因素風險發生可能性的評估。

人為因素風險危害等級評估即是分析該形式的人為因素風險可能對飛機或者系統造成后果的嚴重程度，該評估應根據飛機系統的構架和運行原理、系統級/飛機級功能危險性分析（SFHA和AFHA）、系統級/飛機級故障樹分析（SFTA和AFTA）等進行，如有必要也可根據專家或者飛行員意見評估。根據后果的危害程度大小，一般地可分為如下五類影響等級：災難性的、危險的、較大的、較小的以及沒有安全影響的。

人為因素風險發生可能性的評估是評估該形式的人為因素風險發生的概率大小。由于人為因素風險發生的不確定性和隨意性，精確計算其發生的概率是不可能的。因此需根據模糊評估的方法，以及借鑒飛行員經驗、專家意見或者事故統計數據資料進行綜合評估。對人為差錯的概率要求可分為五類：極不可能、極小的、微小的、可能的以及沒有概率要求的。影響等級與概率要求的關系如圖1所示。

3.3 減低人為因素風險的設計措施

對于不可接受的人為因素風險須采取設計措施進行防范，確保人員操作時“錯不了”或者“不怕錯”。“錯不了”是指降低人為因素風險發生的可能性，即設計上采取措施使人員不會執行錯誤操作。“不怕錯”是降低人為差錯的影響等級，即設計上有一定的容錯能力即使出現錯誤操作也不會造成嚴重后果。常用的降低人為因素風險的設計措施如表2所示。

4 總結

本文根據SHEL模型，提出了大型客機安全性人為因素分析的步驟，重點論述了人為因素風險識別和評估方法，通過案例說明了降低人為因素風險的措施，為大型客機人機人為因素的分析和設計提供參考。

參考文獻

[1]CCAR-25R4，中國民用航空規章第25部運輸類飛機適航標準.2009：129.

[2]ICAO DOC9859， Safety Management Manual.