基于ISM的民航飛行事故分析

周長(zhǎng)春 ZHOU Chang-chun；謝榮超 XIE Rong-chao

（中國(guó)民航飛行學(xué)院，廣漢 618307）

（Civil Aviation Flight University of China，Guanghan 618307，China）

基于ISM的民航飛行事故分析

周長(zhǎng)春 ZHOU Chang-chun；謝榮超 XIE Rong-chao

（中國(guó)民航飛行學(xué)院，廣漢 618307）

（Civil Aviation Flight University of China，Guanghan 618307，China）

飛行事故的分析是航空安全的重要組成部分，只有對(duì)事故原因宏觀及微觀的剖析，才能促進(jìn)航空業(yè)安全的發(fā)展。對(duì)過去的飛行事故誘因的分析，可有效的避免未來飛行事故，保障航空安全。本文從系統(tǒng)觀角度，利用系統(tǒng)模型中的解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM），宏觀分析導(dǎo)致飛行事故的誘因。結(jié)合案例證明ISM在飛行事故分析中的有效適用性，并且可得出人為因素導(dǎo)致飛行事故的各誘因?qū)哟侮P(guān)系，提出相關(guān)的安全建議。

飛行事故；ISM；人為因素

0 引言

縱觀民航發(fā)展史，世界民航的安全管理模式是：運(yùn)行，發(fā)生事故，原因調(diào)查，提出安全建議，實(shí)施改進(jìn)措施，繼續(xù)運(yùn)行直到下一次發(fā)生事故，如此往復(fù)。此安全管理模式著眼于事后安全，推進(jìn)著航空安全的發(fā)展。因?yàn)楹娇帐鹿什豢赡芙^對(duì)避免，一旦發(fā)生事故，只有查明事故原因，才能提出具有針對(duì)性安全建議，預(yù)防事故再次發(fā)生。因此，事故調(diào)查既是亡羊之后的補(bǔ)牢，又是事故防范的開端，是一種事后安全。航空事故調(diào)查作為典型、有效地航空安全管理手段，對(duì)改進(jìn)系統(tǒng)安全發(fā)揮巨大作用。

由航空事故調(diào)查的理念可知，分析事故原因是完成事故調(diào)查，完善航空安全體系的重要步驟。ISM（解釋結(jié)構(gòu)模型）使事故原因上升到宏觀分析層面，從系統(tǒng)觀的角度分析事故原因之間的層次關(guān)系，這在著名的REASON模型中體現(xiàn)在對(duì)各不安全行為之間關(guān)系的研究。系統(tǒng)是由相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互作用的若干部分（元素）組成的具有特定功能的有機(jī)整體。航空事故誘因所組成的集合可以看做一個(gè)系統(tǒng)，可用系統(tǒng)觀的方法解決相應(yīng)問題。航空事故誘因組成一個(gè)因素之間有某種關(guān)系的集合，其集合的每個(gè)元素都能導(dǎo)致航空事故的發(fā)生，目的性強(qiáng)且原因之間存在著某種層次關(guān)系。本文結(jié)合案例對(duì)航空事故誘因中人為因素，結(jié)合系統(tǒng)工程學(xué)中的解釋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行宏觀分析，總結(jié)出在人為因素方面的原因級(jí)別，提出完善航空安全中人為因素的建議。

1 ISM簡(jiǎn)介

ISM（解釋結(jié)構(gòu)模型）是定性表示系統(tǒng)構(gòu)成要素以及他們之間存在著的本質(zhì)上相互依賴、相互制約和關(guān)聯(lián)情況的模型。結(jié)構(gòu)模型就是把構(gòu)成系統(tǒng)的要素看成集合中的元素，借助集合、有向圖和矩陣三種相互對(duì)應(yīng)的方式表達(dá)系統(tǒng)的某種結(jié)構(gòu)。

若用集合 S={S1，S2，…，Sn}表示實(shí)體集合，Si表示實(shí)體集合中的元素（即實(shí)體），R={＜x，y＞|W（x，y）}表示在某種關(guān)系下各實(shí)體間關(guān)系值（是否存在關(guān)系W，可用0，1表示）的集合，那么集合S和定義在S上的元素關(guān)系R就表示了系統(tǒng)在關(guān)系W下的結(jié)構(gòu)模型，記為{S，R}。結(jié)構(gòu)模型還可以用矩陣形式來描述。矩陣可以進(jìn)行邏輯演算，用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理。因此，如果進(jìn)一步研究各元素之間的關(guān)系，通過矩陣形式的演算，可使定性分析和定量分析相結(jié)合。

結(jié)構(gòu)模型可用鄰接矩陣來表示。結(jié)構(gòu)模型{S，R}的鄰接矩陣 A 可定義為：設(shè)系統(tǒng)實(shí)體集合 S={S1，S2，…，Sn}，則n×n矩陣A的元素aij為：

可達(dá)矩陣是用矩陣形式來描述有向連接圖各節(jié)點(diǎn)間經(jīng)過一定長(zhǎng)度的通路后可達(dá)到的程度。在有向圖中，對(duì)于Si，Sj∈S，如果從 Si到 Sj有任何一條通路存在，則稱 Si可達(dá)Sj?？蛇_(dá)矩陣M可定義為：設(shè)系統(tǒng)實(shí)體集合S={S1，S2，…，Sn}，則 n×n 矩陣 M 的元素 mij為：

可達(dá)矩陣計(jì)算步驟為：計(jì)算（A∪I）的偶次冪（A∪I）2，（A∪I）4，（A∪I）8，…

利用可達(dá)矩陣還可判斷是否存在回路和構(gòu)成回路的元素。在可達(dá)矩陣中，如果不同元素對(duì)應(yīng)的矩陣行和列都相同，則其有向圖中的這些元素構(gòu)成回路。

Si的可達(dá)集R（Si）定義為：在有向圖中，Si可到達(dá)的元素匯集成的集合，即為可達(dá)矩陣中Si對(duì)應(yīng)行中所有矩陣元素為1的列所對(duì)應(yīng)的元素集合。Si的前因集A（Si）是所有可能到達(dá)Si的元素匯集成的集合，即為可達(dá)矩陣中Si對(duì)應(yīng)列中所有矩陣元素為1的行所對(duì)應(yīng)的元素集合。即：R（Si）={Sj∈S｜mij=1}，A（Si）={Sj∈S｜mij=1}。

其中S為全體元素的集合，mij為可達(dá)矩陣中的元素。

最高級(jí)元素的可達(dá)集R（Si）只能是其本身，前因集則包含其本身及它的下級(jí)元素，故元素Si為最高級(jí)元素的充要條件是：R（Si）=R（Si）∩A（Si）。

得到最高級(jí)元素后，暫時(shí)劃去可達(dá)矩陣中最高級(jí)元素對(duì)應(yīng)的行和列，繼續(xù)尋找次高級(jí)元素，以此類推。層次級(jí)別劃分后，依據(jù)元素的優(yōu)先級(jí)，建立結(jié)構(gòu)模型圖，再轉(zhuǎn)化為ISM模型。

2 飛行事故的ISM建模及分析

ISM可對(duì)飛行事故的誘因作定量和定性的分析。本文就1991-1995年某國(guó)直升機(jī)發(fā)生的62起事故原因中飛行員的人為因素為基礎(chǔ)，以主要的可能原因?yàn)橐亟SM，找出主要導(dǎo)致直升機(jī)事故的人為因素的誘因及提出相關(guān)建議措施。結(jié)合1991-1995年某國(guó)直升機(jī)事故調(diào)查方面的研究、事故調(diào)查報(bào)告及師生廣泛討論，總結(jié)出導(dǎo)致這個(gè)階段直升機(jī)事故的人為因素的誘因，考慮如下10個(gè)因素：

①?zèng)]有充分掌握直升機(jī)性能；

②直升機(jī)發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)不適當(dāng)?shù)嘏袛嗯c操作；

③氣象信息掌握不充分；

④氣象判斷錯(cuò)誤；

⑤不遵守規(guī)章制度；

⑥發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤操作；

⑦不遵守其他有關(guān)安全飛行的基本事項(xiàng)；

⑧飛行員的培訓(xùn)教育不充分；

⑨飛行員的安全意識(shí)不強(qiáng)；

⑩忽視安全，不調(diào)查，不做障礙物標(biāo)記。

本文只對(duì)此案例中飛行事故的誘因作為分析系統(tǒng)，依據(jù)事故調(diào)查報(bào)告所闡明的誘因，確定上述10個(gè)因素的關(guān)系。在此階段飛行事故中，事故調(diào)查中的每條原因包含的因素關(guān)系認(rèn)為影響關(guān)系。如某次飛行事故中，其事故調(diào)查簡(jiǎn)述原因?yàn)椋河捎诓蛔袷匾?guī)章制度而撞在索道上墜毀，3人全部死亡。就此飛行事故原因之間的關(guān)系有，因素⑨影響因素⑤，因素⑧影響因素⑤，因素⑤影響因素⑩。即本文只根據(jù)事故調(diào)查報(bào)告對(duì)飛行事故的原因確定上述10因素關(guān)系。經(jīng)廣泛討論，確定上述10因素的關(guān)系如表1。S1…S10分別代表因素①…⑩。

其中α表示Si影響其他元素，θ表示其他元素影響Si元素。αθ表示Si同其他元素互為影響。

則依據(jù)以上分析中因素相互影響關(guān)系，可得其鄰接矩陣：

鄰接矩陣A的元素按S1，S2，…S10的順序安排影響關(guān)系的取值。

表1

根據(jù)鄰接矩陣A可求可達(dá)矩陣M。

由可達(dá)矩陣可得可達(dá)集R（Si）、前因集A（Si）及R（Si）與A（Si）的交集。表2表示S1…S10的可達(dá)集R（Si）、前因集A（Si）及R（Si）與A（Si）的交集。由結(jié)構(gòu)模型相關(guān)知識(shí)可知，對(duì)于因素Si，當(dāng)R（Si）=A（Si）∩R（Si）時(shí)，因素Si為層次結(jié)構(gòu)模型的最高級(jí)。則由表2可知，因素2，4，6，10為此結(jié)構(gòu)模型的最高級(jí)，去掉最高級(jí)因素得新的可達(dá)集和前因集的關(guān)系表，如表3。

表2

形成新的可達(dá)集和前因集關(guān)系表（表3）。

表3

同理可得到次高級(jí)因素1，3，5，再形成新的可達(dá)集和前因集，如表4。同理有表5。

表4

表5

由表可以得出因素優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋▋?yōu)先級(jí)別依次減?。﹞2，4，6，10}、{1，3，5}、{7}、{9}、{8}。按層次劃分為 L1、L2、L3、L4、L5順序，重新排列可達(dá)矩陣為：

則依據(jù)重新排列的可達(dá)矩陣建立可得ISM，如圖1所示。

3 結(jié)論

①人的因素一直是影響飛行事故的重要方面，通過案例可知，在人的不安全行為中，最主要的因素為對(duì)飛行員的安全教育不夠，這影響著飛行員安全意識(shí)及可能導(dǎo)致飛行事故的差錯(cuò)和違章。

圖1

②ISM對(duì)民航飛行事故的研究是有效可行的，其對(duì)飛行事故原因進(jìn)行宏觀分析，找出原因之間內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而確定出原因之間的層次關(guān)系，使航空公司更關(guān)注ISM模型各層次的因素，有力保障航空安全。

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Civil Aviation Flight Accident Analysis Based on ISM

Analysis of air accidents is an important part of aviation safety,only through macro and micro analysis for accidents factors,the development of the aviation industry safety will be promoted.Analyzing the incentives of past flight accident can effectively avoid future flight accidents and ensure aviation security.From the perspective of the system concept,this paper uses the interpretation structure model(ISM)of system mode to macroscopically analyze the incentives of flight accidents,and combined with case to demonstrates the applicability of ISM in flight accident analysis,derives the hierarchical relationships of various incentives caused by human factors,then proposes relevant safety recommendations.

flight accidents；ISM；human factors

周長(zhǎng)春（1972-），男，重慶人，副教授，研究方向?yàn)榘踩こ蹋娇瞻踩?，適航管理；謝榮超（1987-），男，河南焦作人，研究生，研究方向?yàn)榘踩こ?，航空安全，適航管理。

V328.2

A

1006-4311（2014）10-0302-03