基于HFACS模型的試驗(yàn)機(jī)試飛人為因素分析研究

■ 段亞/中國飛行試驗(yàn)研究院

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，航空業(yè)快速發(fā)展，航空安全愈發(fā)顯得重要。早在20世紀(jì)70年代中期，人們就逐漸注意到由機(jī)械、電子等設(shè)備故障所引起的飛行事故的概率已有了明顯的下降，而由于機(jī)組人為差錯(cuò)所導(dǎo)致的飛行事故或事故征候卻在逐年增加，占到事故成因總體的60%～80%[1]。因此，如何有效地開展人因差錯(cuò)事件的分析，進(jìn)而開展針對性的預(yù)防成了必須要面對的問題。

為了減少人因差錯(cuò)事件發(fā)生的概率，學(xué)術(shù)研究者對人為差錯(cuò)問題開展了一系列的研究工作。眾多人為因素分析理論模型相繼出現(xiàn)，包括多米諾模型[2]、Reason模型[3]、SHEL 模型[4]、HFACS模型[5-7]、STAMP模型[8]及 FRAM 模型等。國內(nèi)外眾多學(xué)者應(yīng)用上述理論進(jìn)行了大量研究，在航空領(lǐng)域特別是民航領(lǐng)域取得了一定的突破，但鮮有針對試驗(yàn)機(jī)試飛過程中出現(xiàn)的人因差錯(cuò)事件進(jìn)行的理論分析和研究。

試驗(yàn)機(jī)試飛是指利用現(xiàn)有飛機(jī)平臺，進(jìn)行關(guān)于眾多航空電子設(shè)備的演示驗(yàn)證航空類飛行試驗(yàn)項(xiàng)目。由于試驗(yàn)機(jī)試飛過程是一項(xiàng)有人參與、涉及流程眾多、系統(tǒng)工程性強(qiáng)的試驗(yàn)，如何減少在試驗(yàn)機(jī)試飛過程中出現(xiàn)的人因差錯(cuò)事件就成了飛行試驗(yàn)環(huán)節(jié)中的重要任務(wù)。

為了減少試驗(yàn)機(jī)試飛過程中出現(xiàn)的人因差錯(cuò)事件，本文在HFACS理論模型基礎(chǔ)上，結(jié)合試驗(yàn)機(jī)試飛過程特點(diǎn)，提出一套適用于試驗(yàn)機(jī)試飛過程中的人因差錯(cuò)事件分析方法，并將該方法進(jìn)行了系統(tǒng)集成化，以通過技術(shù)的手段減少人因差錯(cuò)事件的發(fā)生。

1 試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架

航空界從20世紀(jì)70年代開始便對人為因素進(jìn)行了大量理論研究。形成了SHEL模型理論、FTA模型理論、Reason模型理論和HFCAS模型理論等不同理論。HFACS模型是在Reason模型基礎(chǔ)上提出的，它可以從影響人因差錯(cuò)事件發(fā)生的顯現(xiàn)條件到隱性條件、宏觀角度到微觀角度逐層進(jìn)行細(xì)致的剖析。SHEL模型可以很好地分析人與系統(tǒng)中硬件、環(huán)境等界面間的關(guān)系和存在的缺陷，但對人的認(rèn)知機(jī)理原因分析有局限性，常用于事故調(diào)查。FTA模型直觀明了、邏輯性強(qiáng)，可用于定性和定量分析，但很難分析組織因素等深層次原因。

試驗(yàn)機(jī)試飛過程中的人因差錯(cuò)事件涉及的致因因素種類繁多，試飛工程師們觀察到的是最基礎(chǔ)的顯性致因因素，難以對隱性致因因素進(jìn)行詳細(xì)歸類系統(tǒng)分析，會忽略隱性的核心致因因素，造成人因差錯(cuò)事件不斷重復(fù)發(fā)生。HFCAS模型可挖掘出組織層面的差錯(cuò)誘因，可以找出人為差錯(cuò)最深層、最隱形和微觀的因素，較適用于試驗(yàn)機(jī)試飛人為因素分析。結(jié)合試驗(yàn)機(jī)試飛過程的特點(diǎn)，利用HFACS模型挖掘深層次人為致因因素的優(yōu)點(diǎn)，建立適用于試驗(yàn)機(jī)試飛領(lǐng)域的專業(yè)性人為因素分析框架，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架圖

2 試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件系統(tǒng)解析與控制

試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件系統(tǒng)解析與控制流程分為人因差錯(cuò)事件概述、尋找人因差錯(cuò)事件發(fā)生的顯性原因、形成人為致因因素展示鏈、總結(jié)分析四個(gè)環(huán)節(jié)。

1）人因差錯(cuò)事件概述

對試驗(yàn)機(jī)試飛過程中發(fā)生的人因差錯(cuò)事件進(jìn)行大致的描述，確定當(dāng)日飛行的相關(guān)狀態(tài)，排除影響人因差錯(cuò)事件發(fā)生的干擾因素。

2）尋找人因差錯(cuò)事件發(fā)生的顯性原因

面對復(fù)雜的工作流程，應(yīng)用試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架，結(jié)合流程分析法，找出影響人因差錯(cuò)事件發(fā)生的顯現(xiàn)因素，即不安全行為子層級。

3）形成人為致因因素展示鏈

應(yīng)用試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架，結(jié)合現(xiàn)有試驗(yàn)機(jī)試飛的工作流程，逐層剖析，挖掘出影響人因差錯(cuò)事件發(fā)生的眾多隱性因素，即不安全行為的前提條件子層級、不安全的監(jiān)督子層級、組織影響子層級三個(gè)方面；依次挖掘，探求出最核心、最隱性的條件。將導(dǎo)致人因差錯(cuò)事件發(fā)生的眾多致因因素在試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人因事件展示圖中展現(xiàn)。同時(shí)，將人為致因因素以表格形式進(jìn)行相應(yīng)的展示，以清晰的脈絡(luò)展現(xiàn)影響人因差錯(cuò)事件發(fā)生的流程。

4）總結(jié)分析

對上述分析過程進(jìn)行總結(jié)分析，為人因差錯(cuò)事件的預(yù)防做準(zhǔn)備。

3 試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件具體分析

運(yùn)用試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架對2017年10月及2018年4月發(fā)生的兩起試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件分別進(jìn)行具體分析。

3.1 某型探測系統(tǒng)試飛人因差錯(cuò)事件

1）人因差錯(cuò)事件概述

2017年10月，一架小型運(yùn)輸機(jī)于當(dāng)日上午執(zhí)行某探測系統(tǒng)試飛任務(wù)。全程試飛任務(wù)共計(jì)1小時(shí)10分鐘。整體試驗(yàn)機(jī)試飛過程中天氣狀況良好。飛行中某一時(shí)刻，空中機(jī)械師發(fā)現(xiàn)飛機(jī)出現(xiàn)異常振動現(xiàn)象，引發(fā)飛行風(fēng)險(xiǎn)，飛機(jī)返航；同時(shí)，空中機(jī)械師要求試飛工程師立即關(guān)掉與被試探測設(shè)備直接相關(guān)的所有后艙航電設(shè)備，試飛工程師誤將某配試導(dǎo)航設(shè)備也一同關(guān)閉，造成該設(shè)備核心器件受損。事后調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)機(jī)頭安裝結(jié)構(gòu)件與被試探測系統(tǒng)機(jī)掃頻率在同一區(qū)間范圍內(nèi)，因而引起飛機(jī)異常振動。因飛機(jī)出現(xiàn)異常振動，導(dǎo)致飛機(jī)緊急返回，造成試驗(yàn)未能完全開展；由于本次試驗(yàn)機(jī)試飛任務(wù)未獲取完整數(shù)據(jù)，因而試飛工程師不能完成試飛報(bào)告，造成架次浪費(fèi)。

氣象條件：能見度大于5km，風(fēng)速5m/s，風(fēng)向40°，氣溫13.5℃。

飛行員及工程師狀態(tài)：該型運(yùn)輸機(jī)空勤人員狀態(tài)均良好，上機(jī)工程師證件齊全。

飛機(jī)基本狀態(tài)：飛機(jī)狀態(tài)良好，滿足當(dāng)日飛行要求。

2）顯性原因挖掘

影響本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件發(fā)生的顯性原因共有兩類，如下所示。

a.由于試飛工程師對本次試驗(yàn)機(jī)試飛的相關(guān)知識了解不夠深入，安全防范意識不強(qiáng)，未能做好安全合理的試飛前期準(zhǔn)備工作，試飛過程中選取被試探測系統(tǒng)工作頻率時(shí)，未考慮到可能與原機(jī)產(chǎn)生共振，是造成本次人因差錯(cuò)事件發(fā)生的一個(gè)直接顯性原因，即決策差錯(cuò)（選擇不當(dāng)）/技能差錯(cuò)（注意不當(dāng)）。

b.飛機(jī)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象后，試飛工程師由于緊張等原因，誤將需獨(dú)立供電的某配試導(dǎo)航設(shè)備一同關(guān)閉，導(dǎo)致該設(shè)備核心慣性陀螺受損，造成一定損失。試飛工程師在緊急情況下的錯(cuò)誤選擇是本次人因差錯(cuò)事件的一個(gè)直接顯性原因，即決策差錯(cuò)（選擇不當(dāng)）。

3）形成人因差錯(cuò)事件致因因素展示鏈

結(jié)合本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件的經(jīng)過歷程，應(yīng)用試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架，在顯性原因挖掘清晰的基礎(chǔ)之上，對影響人因差錯(cuò)事件發(fā)生的深層次隱性原因進(jìn)行了細(xì)致的剖析，形成兩條人為致因因素展示鏈，如表1所示。

4）總結(jié)分析

本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件共有兩條致因因素展示鏈，每條致因因素展示鏈包含試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架中的若干人為致因因素。

本次人因差錯(cuò)事件不安全行為層級中涉及的人為致因因素主要有決策差錯(cuò)及技能差錯(cuò)；不安全行為的前提條件層級中涉及的人為致因因素主要有合作資源管理、身體[精神]限制、個(gè)人的準(zhǔn)備狀態(tài)；不安全的監(jiān)督層級中涉及的人為致因因素主要為監(jiān)督不充分；組織影響層級中涉及的人為致因因素為組織過程。

由于試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架為鏈?zhǔn)椒治隹蚣?，只要消除兩條致因因素展示鏈4個(gè)層級中的某1個(gè)層級中的全部致因因素，該致因因素展示鏈就不會發(fā)生。如果兩條致因因素展示鏈都沒有發(fā)生，那么本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件也就不會發(fā)生。

3.2 某型導(dǎo)航系統(tǒng)試飛人因差錯(cuò)事件

1）人因差錯(cuò)事件概述

2018年4月，一架中型運(yùn)輸機(jī)于當(dāng)日上午執(zhí)行某導(dǎo)航系統(tǒng)試飛任務(wù)。全程試飛任務(wù)共計(jì)4小時(shí)10分鐘。整體試驗(yàn)機(jī)試飛過程中天氣狀況良好。因本次試驗(yàn)機(jī)任務(wù)緊急，上機(jī)試飛工程師未按照流程要求對相應(yīng)的測試設(shè)備進(jìn)行檢查，飛行過程中某總線采集記錄器和GPS記錄設(shè)備指示燈均未亮，該試飛工程師憑印象認(rèn)為上一次執(zhí)行任務(wù)設(shè)備工作正常，本次可能是設(shè)備指示燈有故障，沒有想到試飛數(shù)據(jù)因此記錄失敗，飛行結(jié)束后進(jìn)行試飛數(shù)據(jù)分析時(shí)才發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)未記錄。經(jīng)過排查，確認(rèn)是儀器設(shè)備供電模塊長期工作后出現(xiàn)問題而導(dǎo)致數(shù)據(jù)記錄失敗。由于本次試驗(yàn)機(jī)試飛任務(wù)未獲取到數(shù)據(jù)，因而試飛工程師不能完成試飛報(bào)告，造成架次浪費(fèi)。

氣象條件：氣象條件符合飛行任務(wù)的要求。

飛行員及工程師狀態(tài)：該型運(yùn)輸機(jī)空勤人員狀態(tài)均良好，上機(jī)工程師證件齊全。

飛機(jī)基本狀態(tài)：飛機(jī)狀態(tài)良好，滿足當(dāng)日飛行要求。

2）顯性原因挖掘

影響本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件發(fā)生的顯性原因共1類，如下所示。

該試飛工程師未在飛行前對測試系統(tǒng)進(jìn)行檢查試驗(yàn)，未能發(fā)現(xiàn)儀器設(shè)備供電情況異常，隨后的試飛中，又冒險(xiǎn)、大膽地認(rèn)為是儀器指示燈故障而并不是設(shè)備采集功能故障，是造成本次人因差錯(cuò)事件發(fā)生的一個(gè)顯性原因，即技能差錯(cuò)（注意不當(dāng)）/偶然性違規(guī)（冒險(xiǎn)違規(guī)、孤立性違規(guī)）。

3）形成人因差錯(cuò)事件致因因素展示鏈

結(jié)合本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件的經(jīng)過歷程，應(yīng)用試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架，在顯性原因挖掘清晰的基礎(chǔ)之上，對影響人因差錯(cuò)事件發(fā)生的深層次隱性原因進(jìn)行剖析，形成1條人為致因因素展示鏈，如表2所示。

4）總結(jié)分析

本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件共有1條致因因素展示鏈，該致因因素展示鏈包含試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架中的若干人為致因因素。

本次人因差錯(cuò)事件中不安全行為層級中涉及的人為致因因素主要有技能差錯(cuò)和偶然性違規(guī)；不安全行為的前提條件層級中涉及的人為致因因素主要有技術(shù)環(huán)境、精神狀態(tài)、合作資源管理及個(gè)人的準(zhǔn)備狀態(tài)；不安全的監(jiān)督層級中涉及的人為致因因素主要為監(jiān)督不充分和運(yùn)行計(jì)劃不適當(dāng)；組織影響層級中涉及的人為致因因素主要為組織過程。

由試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架為鏈?zhǔn)椒治隹蚣芸芍灰摋l致因因素展示鏈中4個(gè)層級中的某1個(gè)層級中的全部致因因素，該致因因素展示鏈就不會發(fā)生。如果該條致因因素展示鏈都沒有發(fā)生，那么本次試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件也就不會發(fā)生了。

表1 2017.10 人因差錯(cuò)事件致因因素展示鏈表

表2 2018.4 人因差錯(cuò)事件致因因素展示鏈表

4 結(jié)束語

本文在HFACS模型的基礎(chǔ)之上，結(jié)合試驗(yàn)機(jī)試飛的特點(diǎn)，提出了試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架。結(jié)果表明，試飛工程師應(yīng)用試驗(yàn)機(jī)試飛專業(yè)性人為因素分析框架，可以有效、準(zhǔn)確地辨識出影響試驗(yàn)機(jī)試飛人因差錯(cuò)事件發(fā)生的致因因素，并能準(zhǔn)確描述人因差錯(cuò)事件的形成過程。該人為因素分析框架的成功應(yīng)用，有助于降低人因差錯(cuò)事件發(fā)生的概率，提升試驗(yàn)機(jī)試飛的安全。