基于信息處理與事故鏈的礦工行為失誤模型

譚玉琴 謝雄剛 解镕嘉 殷濤

摘 要：為揭示礦工行為失誤機(jī)理，通過對礦工行為失誤進(jìn)行系統(tǒng)分析，根據(jù)礦工對信息認(rèn)知的理論基礎(chǔ)，構(gòu)建礦工信息認(rèn)知處理模型，將礦工信息認(rèn)知處理分為3個模塊并分析其特點(diǎn)，在其基礎(chǔ)上，結(jié)合事故鏈原理，從宏觀和微觀兩個層面建立一種礦工行為失誤模型。對模型中影響礦工行為失誤的因素進(jìn)行重點(diǎn)闡述?；谒鶚?gòu)建的礦工行為失誤模型，運(yùn)用回溯分析方法，提出礦工行為失誤分析與預(yù)防方法以及具體步驟含義。研究發(fā)現(xiàn)：礦工信息認(rèn)知模型是礦工處理信息的主體過程， 其可闡明礦工認(rèn)知資源對礦工信息處理的影響機(jī)理，基于信息處理和事故鏈原理的礦工行為失誤模型可闡明宏觀和微觀兩層面的礦工行為失誤作用機(jī)理，根據(jù)該模型得出礦工行為失誤分析及預(yù)防方法。

關(guān)鍵詞：煤礦;信息;事故鏈;礦工行為失誤;信息認(rèn)知處理

中圖分類號：X91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在復(fù)雜的人-機(jī)-環(huán)系統(tǒng)中，人是社會-技術(shù)系統(tǒng)的核心。在強(qiáng)調(diào)以人為中心的時代，保證人的行為安全是整個系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計，人因事故占我國煤礦事故總數(shù)的90%以上[1]，人的不安全行為是最主要的致因因素。人的失誤是其對信息認(rèn)知錯誤的外在表現(xiàn)，人的行為實(shí)質(zhì)是對信息處理的結(jié)果，人對信息處理的過程是基于人的心理活動。煤礦行業(yè)是高危行業(yè)，并由于其潮濕、黑暗的艱苦作業(yè)環(huán)境，工作時間長、事故突發(fā)率極高等因素，導(dǎo)致曠工心理緊張、恐懼等應(yīng)激現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了曠工的心理健康，容易產(chǎn)生礦工行為失誤，為煤礦事故突發(fā)埋下了禍根。由此，在眾多煤礦事故安全預(yù)防過程中，探究礦工信息認(rèn)知人因失誤對煤礦事故預(yù)防具有重大意義。

國內(nèi)外學(xué)者對礦工的不安全行為進(jìn)行了大量研究。PAUL P S等[2]主要分析了影響礦工行為失誤的因素，認(rèn)為礦工年齡、學(xué)歷、經(jīng)歷、工作態(tài)度等因素間有一定關(guān)系并會增加事故的發(fā)生率。KUNAR等[3]研究了煤礦工作惡劣環(huán)境、礦工知識背景、培訓(xùn)教育程度以及冒險行為皆與工傷事故有一定關(guān)系。田水承等[4-7]定義了不安全行為，采用問卷調(diào)查方式研究了礦工不安全行為的影響因素，包括情緒、噪聲等多方面，研究還發(fā)現(xiàn)井下工作環(huán)境是導(dǎo)致礦工出現(xiàn)不安全行為的最關(guān)鍵因素。曹慶仁等[8]從組織管理入手，構(gòu)建了煤礦員工不安全行為“知-能-行”模式模型，分析煤礦員工不安全行為致因因素。王家坤等[9]運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型分析了礦工工作滿意度與不安全行為的關(guān)系，驗證得出礦工個性特征（文化背景和月收入水平）顯著負(fù)相關(guān)于礦工不安全行為。

總結(jié)以往學(xué)者對礦工人因失誤或不安全行為的研究得出，煤礦人因事故研究有了一定進(jìn)展，但總體來說處于剛起步階段，對煤礦人因分析不夠詳細(xì)，且大多停留在調(diào)查分析層次，缺乏對礦工人因失誤認(rèn)知機(jī)理方面的研究。鑒于此，筆者在分析現(xiàn)有信息認(rèn)知理論的基礎(chǔ)上，以礦工安全信息為紐帶，構(gòu)建出基于礦工信息處理過程和事故鏈為原理的礦工失誤結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)而得出一種礦工行為失誤分析模型，以期能為現(xiàn)代煤礦安全管理提出新思路和新方法。

1 礦工信息處理模型

1.1 礦工的信息處理理論基礎(chǔ)

礦工對信息認(rèn)知是指在信息的傳遞過程中，礦工對信息的接受、處理、轉(zhuǎn)換和做出行為反應(yīng)的整體認(rèn)知過程。根據(jù)吳超的安全信息認(rèn)知通用模型[10-11]，認(rèn)知過程被分為真信源、信源載體、信噪、安全感知信息、安全認(rèn)知信息、安全響應(yīng)動作和安全動作結(jié)果，礦工安全信息認(rèn)知過程涉及的影響因子主要包括礦工心理因素、生理因素和外界因素。本文中模型的認(rèn)知理論指心理因素中的感知覺、注意力、記憶3個方面。

1.2 模型構(gòu)建

礦山安全信息從信息獲取到行為響應(yīng)，要經(jīng)歷復(fù)雜的心理和生理變化過程，根據(jù)文獻(xiàn)[12-13]提出的安全理論建模方法，基于煤礦井下大環(huán)境，從信息流和思維流角度，即以安全信息感知、安全信息決策、安全信息執(zhí)行為主線，結(jié)合人因可靠性理論，構(gòu)建礦工安全信息認(rèn)知處理模型。如圖1所示。

1.3 模型解析

任何事故的發(fā)生都在系統(tǒng)中，因此需將事故置于某一系統(tǒng)，具體問題具體分析其人為原因，本文中該模型選用煤礦井下為具體研究對象。而煤礦井下屬于復(fù)雜安全系統(tǒng)，包含人、機(jī)、物、環(huán)等多要素，安全信息是這些要素的共同紐帶，本文選用安全信息為切入點(diǎn)，建立系統(tǒng)要素間的聯(lián)系。

該模型認(rèn)知信息系統(tǒng)有4個模塊組成，分別為安全信息刺激模塊、安全信息感知模塊、安全信息決策模塊、安全信息執(zhí)行模塊。

（1）安全信息刺激模塊：在該模塊中，安全信息刺激包含內(nèi)部安全信息刺激和外部安全信息刺激。內(nèi)部安全信息刺激指安全信息接受者（礦工）自身內(nèi)部直接傳達(dá)到安全信息決策模塊的安全信息，如：礦工個體疲勞信息、組織管理人工作狀態(tài)不佳等信息;除內(nèi)部信息刺激之外的即為外部安全信息刺激，安全信息首先需要通過礦工的感知模塊，經(jīng)其處理后，再往下一模塊傳達(dá)。

（2）安全信息感知模塊：這一模塊主要負(fù)責(zé)將外界信息輸入感知記憶。煤礦井下信息復(fù)雜多樣，在感覺閾值范圍內(nèi)的系統(tǒng)信息被感官感知，然后這些被感知的信息短暫（時間大概是1 s）地儲存在感覺記憶中。生產(chǎn)過程中，煤礦井下礦工為實(shí)現(xiàn)情景認(rèn)知，需要對井下相關(guān)環(huán)境做出判斷，即要選擇和過濾一些無關(guān)信息，保留與工作相關(guān)的信息。這一過程中要注意礦工可能出現(xiàn)感知失真或不對稱、以及感知錯覺，從而影響安全信息決策和安全信息利用。

（3）安全信息決策模塊：這一模塊是信息認(rèn)知系統(tǒng)的核心部分，主要任務(wù)是將感知信息進(jìn)行精加工處理，涉及多種心理因素（注意力、記憶、情緒、性格等）。感知記憶中的信息（有效信息和失真信息）經(jīng)注意機(jī)制進(jìn)行篩選、過濾、保留，將有效信息儲存在工作記憶中，隨后礦工根據(jù)自身經(jīng)驗、知識、能力、價值觀等大腦已有的長期記憶（安全信息），選用判斷方法如5W1H方法（何時、何事、何地、何因、何人、何法），分析辨識認(rèn)知信息。由于在任一階段，有效信息會隨傳播過程（大腦對信息的處理）減少，在這一階段，信息通過注意力，記憶力，思維等多個“關(guān)卡”。相比其他模塊，安全信息決策模塊的安全信息失真量增多，能保留下來的有效信息減少。因此，這一決策模塊對行為結(jié)果影響最大，發(fā)生人誤行為的可能性也大。

（4）安全信息執(zhí)行模塊：中樞神經(jīng)系統(tǒng)在安全信息決策模塊得出的有效信息根據(jù)礦工個體的動機(jī)和需要，指揮運(yùn)動器官（手，腳等）產(chǎn)生行動，并得到某一行動結(jié)果。由于外界因素和個體本身因素影響，礦工行動結(jié)果可能是安全行為，也可能是不安全行為;可能對系統(tǒng)無影響，也可能導(dǎo)致事故發(fā)生。同時，行動結(jié)果引起的變化會反饋給感覺器官，從而形成新的信息認(rèn)知動態(tài)過程。

4個模塊緊密相連，有機(jī)結(jié)合。安全信息輸入模塊是安全決策模塊的前提，為安全決策分析提供材料，安全信息執(zhí)行是安全決策的行為結(jié)果。值得注意的是，大量心理學(xué)研究實(shí)驗證明，人體大腦擁有強(qiáng)大的思維轉(zhuǎn)換能力，以上模塊并非一定按序進(jìn)行，根據(jù)個體大腦能力，模型中各階段可并列進(jìn)行。

1.4 模型內(nèi)涵

根據(jù)RASMUSSEN等[14]提出的人的行為三層次模型，礦工信息認(rèn)知處理模型可以分為3條路徑：①基于技能的信息處理模式。這類模式下礦工的行為是技能型的，往往是面對非常熟悉的工作流程，不經(jīng)大腦思考，對信息直接作出的應(yīng)激反應(yīng)，即礦工處理信息時只經(jīng)歷兩個階段，信息感知和信息執(zhí)行，在核心環(huán)節(jié)礦工通常憑借自己的直覺進(jìn)行分析，只依賴于礦工完成任務(wù)的能力水平及以往工作經(jīng)驗。②基于規(guī)則的信息處理模式。這種模式礦工面對的場景較技能型不是特別熟悉，礦工感知到信息后，憑借安全行為操作規(guī)程進(jìn)行信息處理，根據(jù)規(guī)程規(guī)定完成信息執(zhí)行。這種處理模式主要依靠礦工對實(shí)踐的了解程度，并且礦工的行為會受到規(guī)程的支配和控制。③基于知識的信息處理模式。這類模式礦工面對的可能是非常復(fù)雜的、從未見過的任務(wù)場景，因此，也不存在現(xiàn)成的操作規(guī)程指導(dǎo)礦工行為，要求礦工具有豐富的知識源對感知信息進(jìn)行分析和判斷。

3種分析模式根據(jù)不同任務(wù)場景選擇不同的認(rèn)知模塊，對礦工的認(rèn)知資源要求也不同，如注意力、記憶容量等?；诩寄苄偷男畔⑻幚砟Ｊ綄φJ(rèn)知資源要求最低，處理速度最快，但因為其認(rèn)知準(zhǔn)確性最差，礦工采用這種信息處理模式，易導(dǎo)致不安全行為，出現(xiàn)違章操作，進(jìn)而導(dǎo)致煤礦事故;基于知識型的信息處理模式對認(rèn)知資源要求最高，其占用大量的認(rèn)知資源，認(rèn)知速度最慢，但認(rèn)知準(zhǔn)確性最高，礦工選擇這種信息加工路徑，通常會輸出安全行為，發(fā)生事故的概率低。

2 礦工行為失誤模型

由上述模型可知，信息處理過程實(shí)則是一個鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程，主要是由安全信息刺激、安全信息感知、安全信息決策和安全信息執(zhí)行4個模塊形成的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。同時，由事故鏈原理可知，任一人為事故的發(fā)生都是連續(xù)時間內(nèi)安全環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障所導(dǎo)致。換言之，人為不安全事件的發(fā)生不是孤立事件，而是系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)一系列連續(xù)的缺陷所致。因此，針對上文模型的行為要素和事故鏈原理，結(jié)合煤礦井下特殊的生產(chǎn)環(huán)境，構(gòu)建基于安全信息處理與事故鏈原理的礦工行為失誤模型，如圖2所示。

模型的建立主要包括微觀的安全信息處理過程和宏觀的事故鏈原理兩個部分。上半部分主要基于礦工安全信息的認(rèn)知處理模型，將事故的發(fā)生分為安全信息感知失誤，安全信息決策失誤，安全信息執(zhí)行失誤。下半部分主要基于航空領(lǐng)域常用的人因因素分析和分類系統(tǒng)（human factors analysis and classification system，簡稱 HFACS）模型[15]中人的不安全操作行為、不安全行為的前提、不安全監(jiān)管、組織的影響4個層面建立。

2.1 微觀層面分析

由于煤礦環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性，礦工人因事故呈現(xiàn)動態(tài)性和非線性。礦工根據(jù)其所在崗位不同，承受的工作負(fù)荷有很大區(qū)別，并且信息處理的各個階段對大腦認(rèn)知資源要求也不相同。因此，要求我們對安全信息認(rèn)知處理各階段失誤具體情景、具體任務(wù)和具體的礦工意識能力等影響因素進(jìn)行分析。

感知失誤：主要是由于礦工注意力不集中而對信息認(rèn)知出現(xiàn)遺漏、偏差、過失等情況。決策失誤：決策階段礦工可根據(jù)不同任務(wù)和自身經(jīng)驗和知識選擇不同的分析處理路徑，在自身因素和外界環(huán)境影響下，認(rèn)知過程中礦工注意力不集中，精神恍惚，意識不清，記憶能力下降，思維混亂，負(fù)性情緒積累，性格突變等各種心理變化，礦工會下意識選擇決策速度最快、占用認(rèn)知資源最少的技能型處理模式。因此，大大增加了事故發(fā)生概率。執(zhí)行失誤：發(fā)生這類失誤主要有兩方面原因，一是信息是錯誤的，執(zhí)行結(jié)果自然錯誤;二是信息正確，由于個人生理因素（如疲勞、動作遲緩等）所致。信息感知是信息加工的基礎(chǔ)，信息加工很大程度上決定處理結(jié)果。影響信息感知失誤、決策失誤、執(zhí)行失誤的生理和心理因素主要包括礦工的安全素質(zhì)、安全意識、安全技能、安全習(xí)慣、安全動機(jī)幾個方面。

失誤恢復(fù)：在發(fā)生人為失誤時，煤礦井下系統(tǒng)和相應(yīng)程序會有恢復(fù)措施，如果人為失誤中途被阻止，不安全行為沒有產(chǎn)生，則該事故就變成未遂事件;一旦阻止失敗，就直接導(dǎo)致事故發(fā)生。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)逐漸智能化和自動化，人為失誤恢復(fù)措施得到顯著改進(jìn)。如：設(shè)備自動報警系統(tǒng)，信息的交叉檢查，瓦斯視頻管理系統(tǒng)，工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

反饋機(jī)制：包括了對信息認(rèn)知處理過程的反饋和對外界影響因素的反饋。礦工接受反饋結(jié)果，一旦與行為目標(biāo)不一致，礦工將采取措施調(diào)整自己行為。由于人的信息認(rèn)知過程和心理生理等非量化因素相關(guān)聯(lián)，礦工每一天的心理活動都可能有變化，認(rèn)知過程和行為也會受到影響。因此，反饋機(jī)制的存在就變得有意義，反饋信息的監(jiān)測和核查能幫礦工不斷糾錯和改進(jìn)信息認(rèn)知過程。

2.2 宏觀層面分析

模型在宏觀方面主要是利用HFACS的框架進(jìn)行4個層面因素分析。在HFACS模型中，事故的發(fā)生是由于組織多個防御系統(tǒng)同時被破壞導(dǎo)致的。并認(rèn)為事故的發(fā)生是由于顯性因素和隱性因素共同作用結(jié)果，顯性因素即礦工不安全行為，隱性因素即煤礦組織潛在失誤。

組織影響：組織管理者的決策直接影響各級管理人員和一線礦工的狀態(tài)和行為。具體的組織影響因素包括資源管理，組織氣候和組織過程。資源管理在煤礦井下主要指人員設(shè)備，能源以及資金。在人因失誤中，人員分配不當(dāng)，設(shè)備管理混亂，資金投入和使用管理不善或激勵原則不公等，使一線礦工心理產(chǎn)生落差和不平衡感，導(dǎo)致心理波動，從而產(chǎn)生不安全行為，最終出現(xiàn)煤礦事故。組織氣候也叫組織氛圍，是組織中的成員對其所在環(huán)境的共同感受。煤礦井下的組織氛圍主要受管理的文化氛圍、政策和需求結(jié)構(gòu)影響。如：煤礦強(qiáng)調(diào)效益的重要性大于安全，則礦工采取冒險、投機(jī)取巧和僥幸去促進(jìn)生產(chǎn)的可能性增大，從而導(dǎo)致生產(chǎn)過程出現(xiàn)大量潛在的不安全因素。組織過程也叫組織工作流程，是指管理者在做出決策和規(guī)劃后，執(zhí)行者的具體執(zhí)行過程。在執(zhí)行過程中，各執(zhí)行者因外在或自身因素未按標(biāo)準(zhǔn)和條例進(jìn)行，出現(xiàn)執(zhí)行力度薄弱、準(zhǔn)確度不足等現(xiàn)象，導(dǎo)致執(zhí)行結(jié)果與前期預(yù)設(shè)結(jié)果不一致甚至相反。例如，在近10年，國家對煤礦生產(chǎn)安全非常重視，但煤礦企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中，煤礦事故時有發(fā)生，主要就是因為煤礦企業(yè)安全程序簡單化，陽奉陰違，違規(guī)生產(chǎn)等。

不安全領(lǐng)導(dǎo)行為主要包括煤礦監(jiān)管環(huán)節(jié)不充分，監(jiān)督違規(guī)，運(yùn)行計劃不恰當(dāng)，沒有及時糾正問題等方面。不安全領(lǐng)導(dǎo)行為往往與利益的誘惑、個人的動機(jī)需求和組織管理的疏忽相關(guān)。

不安全行為的前提：這是HFACS中的第一層潛在失誤，是人產(chǎn)生不安全行為的征兆，包括工作狀況和人員因素。工作狀況主要指員工工作前后的心理狀態(tài)、生理狀態(tài)及心理和生理的限制。如精神疲勞，帶病工作，安全意識差等。個人的工作準(zhǔn)備對技能差錯有顯著影響。此外，煤礦井下物理環(huán)境和技術(shù)環(huán)境對不安全行為也有一定影響。

2.3 系統(tǒng)層面作用機(jī)理

顯然，模型完整的安全行為事故鏈由宏觀和微觀層面事件鏈共同構(gòu)成。逆向邏輯分析個體行為安全的因素，其根本原因是組織的影響。即導(dǎo)致礦工個體不安全行為產(chǎn)生的根本原因是組織管理缺陷。而組織管理缺陷是由組織人的行為失誤造成的。換言之，模型中組織影響、不安全的領(lǐng)導(dǎo)行為及不安全行為的前提是導(dǎo)致事故發(fā)生的觸發(fā)器，觸發(fā)器作用于微觀安全信息認(rèn)知失誤過程導(dǎo)致觸發(fā)事件，進(jìn)而產(chǎn)生不安全事件。

系統(tǒng)行為安全的核心在于對系統(tǒng)中未發(fā)生、可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的不安全行為進(jìn)行防御和控制，包括對組織人和個體人。個體人主要考慮正在發(fā)生或已發(fā)生情況（即失誤恢復(fù)）;組織人層面是控制人為過失的最后一道防線，主要包括安全文化，安全教育，安全規(guī)章，安全技術(shù)。

此外，整個系統(tǒng)的安全行為除受個體人或組織人的個體特征影響外，還受外部環(huán)境影響（如：政府監(jiān)管部門、社會系統(tǒng)要求等）。這里統(tǒng)稱為外部影響因素，不再詳細(xì)敘述。

3 礦工行為失誤分析及防控措施

基于上述的礦工信息認(rèn)知和事故鏈原理失誤結(jié)構(gòu)圖，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用回溯分析法，對礦工的安全行為失誤進(jìn)行分析。即以礦工行為失誤事件分析為起點(diǎn)，包含8個步驟，如圖3所示。顯然，該模型術(shù)語簡單易懂，結(jié)構(gòu)清晰明了，邏輯清楚，具有可操作性和實(shí)用性。各步驟具體含義見表1所示。

4 結(jié)論

（1）基于礦工信息認(rèn)知理論基礎(chǔ)，結(jié)合HFACS的框架構(gòu)建了礦工信息處理模型，并提出了3個分析模塊，根據(jù)礦工信息處理的3種不同方式，將信息決策模塊進(jìn)行細(xì)化，有效了解不同礦工的信息認(rèn)知處理過程。

（2）構(gòu)建基于安全信息處理和事故鏈原理的礦工行為失誤結(jié)構(gòu)模型，分別從微觀和宏觀兩個方面闡明礦工行為失誤的個體原因和組織原因，并對具體的影響因子進(jìn)行分析。

（3）根據(jù)礦工行為失誤結(jié)構(gòu)模型，提出礦工行為失誤分析結(jié)構(gòu)化框架，包含8個步驟。

（4）模型主要基于礦工的心理及井下環(huán)境，礦工的行為模型是在借鑒大量已有的行為失誤模型基礎(chǔ)上提出的，其僅限于對礦工失誤的定性分析，未進(jìn)行實(shí)驗及數(shù)據(jù)統(tǒng)計的驗證性分析。因此，還有待于后續(xù)研究不斷改善。

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（責(zé)任編輯：曾 晶）

Miners Behavior Error Model Based on the Information

Processing and Accident Chain Principle

TAN Yuqin， XIE Xionggang*， XIE Rongjia， YIN Tao

（School of Mining， Guizhou University， Guiyang 550025， China）

Abstract：

In order to reveal the mechanism of miners behavioral errors， through systematic analysis of miners behavioral errors， according to the miners theoretical basis of information cognition， construct a miners information cognition processing model was constructed， and the miners information cognition processing was divided into three modules and their characteristics were analyzed. On the basis of this， combined with the principle of accident chain， a new miner behavior error model was established from the macro and micro levels. The key factors affecting the behavior of miners in the model are highlighted. At the same time， based on the constructed miners behavior error model， using the backtracking analysis method， the miners behavior error analysis and prevention methods were proposed， and the meaning of the steps was elaborated. The research finds that the miners information cognition model is the main process of miners processing information， which can clarify the influence mechanism of miners cognitive resources on miners information processing. The miners behavior error model based on information processing and accident chain principle can clarify the macro and micro levels. The miners behavioral error mechanism， and according to the model， can be used to analyze the miners behavioral errors and preventive methods.

Key words：

coal mine; information; accident chain principle; miners behavior error; information cognitive processing