基于改進HFACS的飛機維護維修人為因素分析

武耀罡 ，徐建新，馬 超 ，郝 銳

（1.中國民航大學航空工程學院，天津 300300；2.中國航空運輸協(xié)會通用航空分會，天津 300300）

1972年，著名的SHEL模型首次被提出[1-2]，1975年，為研究民用航空的人為因素問題，國際航空運輸協(xié)會組建了人為因素委員會。1979年，美國飛行安全委員會首次提出駕駛艙資源管理系統(tǒng)，后被稱為機組資源管理[3]，用于對駕駛艙內(nèi)人為因素問題進行分析。1990年，Reason[4]提出了著名的Reason模型。由歐盟第五框架科技發(fā)展計劃（FP5）項目開發(fā)的航空器簽派和維修安全中的人為因素、航空器維修程序優(yōu)化系統(tǒng)（AMPOS）和ADAMS-2等進行研究[5]。近些年，國際民航組織（ICAO）在人員執(zhí)照問題、航空器運行過程、航空電訊行為、空中交通服務、航空器失事調(diào)查中均考慮了人為因素，在國際航空運行標準中加入人為因素的內(nèi)容，并起草相關公約[6]以保證參與國的執(zhí)行。在2005—2009年歐盟第六框架科技發(fā)展計劃（FP6）中重點資助了人為因素研究課題（HILAS，human integration into lifecycle of aviation systems）[7]。國內(nèi)民航對人為因素的研究起步較晚，1992年，中國民用航空總局（以下簡稱總局）對維修中存在的人為差錯問題進行了統(tǒng)計[8]。1998年，“民航人為因素問題研究”課題獲批，促進了維修人為因素問題的分析與研究[9]。2000年4月3日，民航總局在《關于開展人為因素研究工作的通知》中提到，將“人為因素研究及其應用”列為一項重要的科研項目，中國民航總局安全技術中心也組織開展了《民航人為因素研究及應用》課題研究[10]。2001年，總局建立了“民航人為因素”課題組，并在科技部立項。2002年5月1日，民航總局飛行標準司下發(fā)咨詢通告《民航人員的維修差錯管理》（AC-121-007）。2008年，“人為因素研究及其應用”形成了資料匯編[11]。中國在HILAS項目中的參與使得國內(nèi)針對人為因素的研究更加廣泛，為國內(nèi)民航安全水平的提高提供了保證。2005年至今，中國礦業(yè)大學（北京）安全管理研究所利用其自建的24model模型[12]與HFACS模型進行對比，為飛機維修領域人為因素的研究提出了新的方法和改進的基礎。

當今，航運市場競爭日趨激烈，飛機維護維修成本直接影響公司盈利情況，而不斷控制成本則易導致人為因素事故的增加。通過研究飛機維護維修（MRO）中存在的人為因素問題，對統(tǒng)計的人為因素事件進行分析，給出當前飛機維護維修人為因素中存在的問題及原因，利用卡方檢驗分析某公司飛機維護維修人為因素事件，從而確定其主要影響因素，為進一步降低飛機人為因素引起的事故數(shù)量提供理論參考。

1 改進的HFACS模型

人為因素分析及分類系統(tǒng)（HFACS,human factors analysis and classification system）對不安全行為及其誘發(fā)因素提出了較為詳細的編碼構(gòu)想[13]。近些年，該模型在民用航空系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。HFACS主要分為4個層次[14]：不安全行為、不安全行為的先兆、不安全的監(jiān)督、組織因素，與Reason模型相符[15]。結(jié)合飛機維修人為因素問題，在原有HFACS模型基礎上進行了細化，從而得到了17個子類的改進HFACS模型，如圖1所示。

改進的HFACS模型得到了很好的利用，根據(jù)中國飛機維護維修現(xiàn)狀，對不安全行為、不安全行為的先兆、不安全的監(jiān)督、組織因素4個層次有了進一步分析，明確了原HFACS模型中存在的問題，有利于維修人員更快速而有效地實施管理、找出漏洞，解決維修中存在的人為因素差錯。

2 MRO人為因素差錯現(xiàn)狀

以國內(nèi)3家典型MRO公司的飛機維修人為因素事故報告為基礎，對MRO人為因素差錯現(xiàn)狀進行分析，其中A公司和B公司成立多年，具有很強的維修能力；C公司近幾年剛成立，但理念和設施相對較新，對這3家公司人為因素差錯事件的統(tǒng)計如表1～表3所示。

對比表1～表3可知，C公司設施較新，機隊數(shù)量較少，人為因素差錯的種類和數(shù)量相對較少。隨著維修公司規(guī)模不斷擴大，運營時間不斷增加，不可避免地會出現(xiàn)各類維修人為差錯，而不斷擴大的機隊數(shù)量和不斷減少的維修停場時間給組織管理者和一線維修人員帶來很多新的困難和挑戰(zhàn)，具體如下。

1）隨著時間的推移，飛機的老齡化問題越來越嚴重，維修的工作量也將不斷增加，而老齡飛機存在的故障和缺陷又相對隱蔽，需要機務人員投入更多精力。

2）隨著航空運輸業(yè)競爭日益激烈，為降低成本、提高飛機利用率，航空營運人要求減少維修停場時間。因此，維修人員在高度復雜的航空系統(tǒng)中要承受巨大的時間壓力，經(jīng)常要夜晚加班。工作負荷大大增加，直接導致MRO人為差錯的不斷出現(xiàn)。

3）機隊的擴充意味著需要更多一線人員參與到維修工作中。培訓周期和維修水平的提高程度并不同步，即經(jīng)過培訓的維修水平不能完全滿足當前維修的需求。在提高飛機利用率的前提下，維修的監(jiān)督也難免出現(xiàn)狀況，合理搭配完成工作難度較大。

4）維修人員自身的問題也不斷凸顯。每個維修人員對故障的理解能力不同，且不能保證每個維修人員都具備良好的學習能力，大部分新進維修人員的工作能力亟待提高。對國內(nèi)某維修公司2015—2016年質(zhì)量偏差事件的分析顯示，工作不滿3年的新員工違章量分別約占當年違章量的18%和36%，且該比例仍在逐年上升。

表1 A公司維修人為因素差錯事件統(tǒng)計Tab.1 Human error MRO events of Company A

表2 B公司維修人為因素差錯事件統(tǒng)計Tab.2 Human error MRO events of Company B

表3 C公司維修人為因素差錯事件統(tǒng)計Tab.3 Human error MRO events of Company C

MRO人為因素差錯的現(xiàn)狀突出反映了人為因素給飛機維修業(yè)帶來的巨大沖擊，即使解決人員配比問題、提高培訓效率、增加設施，也只能暫時減少MRO人為差錯。只有從根本上認識MRO人為差錯，才能實現(xiàn)更有效的控制和管理，利用改進的HFACS模型及卡方檢驗獲得的分析結(jié)果，為飛機維護維修中存在的人為因素問題提供解決思路。

3 A公司維修事故原因分析

3.1 改進HFACS框架下的事故原因分類

以A公司101起維修事故調(diào)查報告為樣本，運用改進的HFACS框架，從人因角度，對每起事件按改進的HFACS原因因素進行統(tǒng)計，并根據(jù)統(tǒng)計的事件類型影響因素對每一條件下的事件進行二次分類，結(jié)果如表4所示，分析可知：

1）在HFACS框架的條件1中，38.6%的事故與組織文化相關；在條件2中，32.7%的事故與計劃不恰當相關；在條件3中，40.6%的事故與個人準備不足有關；在條件4中，55.4%的事故與決策差錯有關。為每一條件下的子條件進行編號，如1a、1b、1c等。同時給出上一條件的子條件與下一條件子條件的相關事件數(shù)量，如條件1中1a與條件2中4個子條件相關事件的數(shù)量分別為3、28、4、3件，為卡方分析打下基礎。

2）根據(jù)表4中兩條件下相關事件數(shù)量可得以下結(jié)果。①條件1和條件2存在4組因果關系：資源管理與計劃不恰當構(gòu)成1組因果關系；組織文化與監(jiān)督不充分構(gòu)成1組因果關系；運行過程與問題未解決、監(jiān)督違規(guī)構(gòu)成2組因果關系。②條件2和條件3構(gòu)成3組因果關系：監(jiān)督不充分與個人準備不足構(gòu)成1組因果關系；計劃不恰當與機組資源管理不善構(gòu)成1組因果關系；監(jiān)督違規(guī)與個人準備不足構(gòu)成1組因果關系。③條件3和條件4構(gòu)成5組因果關系：精神狀態(tài)差與決策差錯構(gòu)成1組因果關系；身體/精神狀態(tài)的限制與感知差錯構(gòu)成1組因果關系；機組資源管理不善與決策差錯構(gòu)成1組因果關系；個人準備不足與決策差錯、技能差錯構(gòu)成2組因果關系。

表4 基于改進HFACS的A公司維修事故案例數(shù)據(jù)量及相關事件比例Tab.4 Number of MRO events and related events’percentage of Company A based on improved HFACS

3.2 卡方檢驗與讓步比分析

卡方檢驗是以卡方分布為基礎的一種常用假設檢驗方法，主要用于變量分類，HFACS是分類模型，此處適用。首先假設H0∶HFACS上下水平之間沒有顯著的因果關系成立，H1∶HFACS上下水平之間存在顯著的因果關系。根據(jù)卡方分布、卡方統(tǒng)計量和自由度，確定在H0成立的情況下獲得當前統(tǒng)計量和極端情況的概率P。僅當P＜0.05時，拒絕原假設H0，接受H1，即HFACS上下水平之間存在顯著的因果關系。讓步比（OR，odd ratio）是一個用來評估特定結(jié)果的風險統(tǒng)計，OR＞1表示上層水平的缺失會增加下層水平發(fā)生的風險，OR＜1表示上層水平的缺失不會增加下層水平發(fā)生的風險[16]。利用SPSS對A公司101起維修事故進行卡方檢驗和讓步比分析，統(tǒng)計結(jié)果如表5所示（P＜0.05，OR＞1）。

表5 HFACS條件1與條件2相互聯(lián)系的卡方檢驗（P＜0.05）驗和OR值Tab.5 Chi-square test（P ＜ 0.05）and OR value of HFACS Condition One&Two

根據(jù)表5中不同組的P值和OR值可以確認表4結(jié)論的正確性：表5中的相關性卡方概率P均小于0.05且讓步比OR值均大于1，說明在給定初始判據(jù)“初始是否相關”的條件下，得到的卡方概率和讓步比均有效驗證了不同條件下事件的相關性，從而確定了HFACS模型對于飛機維護維修人為因素分析流程的正確性，同時發(fā)現(xiàn)了飛機維修事故中上下層次之間存在的顯著因果關系，為制定相關措施提供理論參考。

4 結(jié)語

1）以國內(nèi)A公司典型飛機維修事故報告為基礎，基于傳統(tǒng)的HFACS模型，借鑒HFACS研究成果，結(jié)合飛機維護維修實際情況，構(gòu)建適用于飛機MRO的改進HFACS模型。利用改進的HFACS模型能夠更系統(tǒng)地分析飛機MRO中的人為因素問題，為降低人為因素事故的發(fā)生率提供幫助。

2）利用SPSS卡方檢驗和讓步比，基于改進的HFACS模型，對國內(nèi)A公司的飛機維修人為因素案例進行了分析，確定了組織影響對于飛機維修人為因素的重要性，同時也驗證了HFACS模型中組織影響、不安全的監(jiān)督、不安全行為的先兆、不安全行為之間存在顯著的因果關系，在飛機維修人為因素研究中要多關注各個層次之間的相互影響，從源頭遏制人為因素的發(fā)生，從而降低風險。