王家旭

摘要：為了識(shí)別出影響航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的主要原因，提出一種基于HFACS-AHP的飛行試驗(yàn)人為因素定性分析方法。利用HFACS模型建立航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素分析模型，應(yīng)用AHP方法對(duì)該模型中的飛行試驗(yàn)致因因素進(jìn)行層次分析。從層次分析結(jié)果來(lái)看，影響航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的主要致因因素有協(xié)同管理、監(jiān)督不充分、身體/能力限制、組織氛圍、決策差錯(cuò)及精神狀態(tài)。結(jié)果表明，該HFACS-AHP方法能夠發(fā)現(xiàn)影響航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的關(guān)鍵性致因因素，有助于提出措施改善飛行試驗(yàn)的流程環(huán)節(jié)，從而提升飛行的質(zhì)量和安全。

Abstract： In order to identify the main cause of human error events affecting flight test of avionics test aircraft， a qualitative analysis method of human factors for flight test based on HFACS-AHP was proposed. The HFACS model is used to establish an artificial factor analysis model for avionics test aircraft flight test， and the AHP method is used to carry out hierarchical analysis of the causal factors in the flight test in this model. From the results of the analytic hierarchy process， the main factors affecting human error events in avionics test flights are coordinated management， insufficient supervision， physical/capacity limitations， organizational atmosphere， decision errors， and mental state. The results show that the HFACS-AHP method can discover the key causal factors that affect the occurrence of human error events in avionics test aircraft flight test， and it is helpful to propose measures to improve the flight test process link， thereby improving flight quality and safety.

關(guān)鍵詞：人為因素;HFACS模型;AHP方法;航電試驗(yàn)機(jī);飛行試驗(yàn)

Key words： human factors;HFACS;AHP;avionic test aircraft;flight test

中圖分類號(hào)：V328;X949 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）17-0240-04

0 ?引言

航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)是一類利用滿足相應(yīng)試驗(yàn)條件的飛機(jī)進(jìn)行航空電子產(chǎn)品演示驗(yàn)證的試驗(yàn)方法和手段。在以往飛行試驗(yàn)的過(guò)程中，因人的失誤造成飛行試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效的比例在逐年升高。而航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)是一類有眾多人員參與、各個(gè)狀態(tài)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，給影響飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的主要致因因素的分析和確定帶來(lái)了一定的困難?；诖?，為了減少航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)過(guò)程中人為差錯(cuò)事件發(fā)生的概率，開展飛行試驗(yàn)中的人因分析便具有積極的意義。

國(guó)內(nèi)外在人因分析研究領(lǐng)域出現(xiàn)了許多成熟的人因分析理論。Edwards[1]于1972年首次提出了用于分析飛行任務(wù)中人為因素的SHEL模型，以系統(tǒng)工效的觀點(diǎn)分析眾多人為差錯(cuò)事件。在1990年，Reason[2]在《Human Error》中提出了分析人為差錯(cuò)事件發(fā)生原因的新型理論模型——Reason模型。Wiegmann和Shappell[3]于2001年在Reason模型的基礎(chǔ)之上，提出了具有工程實(shí)踐意義的人因分析模型——HFACS模型。HFACS模型作為人為因素領(lǐng)域內(nèi)鏈?zhǔn)侥Ｐ偷膸p峰之作，成功應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域及各個(gè)國(guó)家。在國(guó)內(nèi)，馬銳等[4]應(yīng)用HFACS模型對(duì)民航運(yùn)輸過(guò)程中人的失誤進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。甘旭升等[5]應(yīng)用FRAM方法對(duì)單例航空事故開展了原因追溯分析。這些方法一方面大多都是統(tǒng)計(jì)性分析結(jié)果，或是針單例差錯(cuò)事件的原因分析，未針對(duì)致因因素的規(guī)律性結(jié)果進(jìn)行算法分析;另一方面，鮮有針對(duì)航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)領(lǐng)域開展人為致因因素分析的研究。

本文針對(duì)航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)領(lǐng)域處于起步階段，缺少最小準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息的現(xiàn)狀，針對(duì)飛行試驗(yàn)人為致因因素狀態(tài)復(fù)雜、難以找出核心因素的特點(diǎn)，利用HFACS-AHP方法從定性角度開展對(duì)飛行試驗(yàn)關(guān)鍵致因因素的確定，挖掘影響人為差錯(cuò)事件發(fā)生的致因因素的規(guī)律性，從而提升航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)的質(zhì)量和安全。

1 ?航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素分析模型

HFACS模型是人為因素研究領(lǐng)域使用最廣泛的一類模型，能從顯現(xiàn)條件出發(fā)，逐層挖掘，找尋影響人為差錯(cuò)事件發(fā)生的深層次隱性因素。航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為致因因素種類繁多、關(guān)系復(fù)雜;而HFACS模型中將各個(gè)層次的致因因素從顯性到隱性分別羅列出來(lái)，在眾多人為因素分析理論中是最適用于飛行航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件及致因因素分析的理論模型之一[3，6-7]。因此，基于HFACS模型建立適用于航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素分析模型，如圖1所示。

2 ?層次分析法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱AHP）是將相關(guān)決策問(wèn)題進(jìn)行層次目標(biāo)分解，綜合定性判斷的一種思維模型評(píng)估方法。通過(guò)定性分析進(jìn)行系統(tǒng)層次建模，以一種簡(jiǎn)潔明了的層次目標(biāo)分析的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。相對(duì)于單純的憑借經(jīng)驗(yàn)去選擇最重要的指標(biāo)因素而言，人們?cè)谥贿M(jìn)行兩兩指標(biāo)的判斷時(shí)往往能做出比較準(zhǔn)確的判斷，這類確定核心指標(biāo)因素的方法更為科學(xué)和準(zhǔn)確。因此，根據(jù)現(xiàn)有人為差錯(cuò)事件的概要分析結(jié)果，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)判斷，分析得出影響人為差錯(cuò)事件發(fā)生的主要致因因素。具體分析步驟如下所示[8，9-10]。

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)框架

層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)框架包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方法層三種，具體層級(jí)關(guān)系如圖2所示。

2.2 層次判斷矩陣一致性檢驗(yàn)

2.2.1 構(gòu)造判斷矩陣

需要明確各個(gè)層級(jí)之間及內(nèi)部的權(quán)重比例關(guān)系，即構(gòu)造與指標(biāo)框架對(duì)應(yīng)的判斷矩陣。判斷矩陣中準(zhǔn)則層Ci之間的權(quán)重為W，方案層Cii之間的權(quán)重為wi。判斷矩陣的指數(shù)標(biāo)度建立準(zhǔn)則如表1所示。

2.2.2 層次單排序及一致性檢驗(yàn)

①判斷矩陣的元素按行相乘，即：

②乘積分別開次方，即：

③歸一化，得到特征向量W及wi，即：

④得到最大特征根λmax，即：

⑤一次性指標(biāo)CI計(jì)算，即：

⑥一致性比例CR計(jì)算，即：

其中，RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，如表2所示，根據(jù)維數(shù)的不同選擇不同的指標(biāo)。

當(dāng)時(shí)CR<0.10，此判斷矩陣的一致性可以接受，否則應(yīng)對(duì)判斷矩陣加以修正。

2.2.3 層次總排序及總一次性檢驗(yàn)

層次總排序需要根據(jù)構(gòu)建的層次從上到下逐層順序進(jìn)行，將層次單排序的結(jié)果進(jìn)行展示。依照層次單排序中的結(jié)果，對(duì)所有判斷矩陣進(jìn)行層次總的一致性檢驗(yàn)。

Cnq層次總的隨機(jī)一致性結(jié)果為：

其中，CI（j）、RI（j）分別為層次單排序中的一致性指標(biāo)。當(dāng)，此總排序結(jié)果的一致性可以接受。

3 ?航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素層次分析

3.1 建立航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)框架

依照?qǐng)D2中的航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素分析模型，進(jìn)行權(quán)重層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)框架的構(gòu)建，如圖3所示。

其中，C層級(jí)即為總體目標(biāo)層，Ci層級(jí)即為準(zhǔn)則層，Cii層級(jí)為最終的實(shí)現(xiàn)方案層。

3.2 航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素層次判斷矩陣一致性檢驗(yàn)

參照?qǐng)D3，結(jié)合第2節(jié)中的具體分析方法，進(jìn)行航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素層次判斷矩陣，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)層次單排序的準(zhǔn)確性。C層次判斷矩陣、C1層次判斷矩陣、C2層次判斷矩陣、C3層次判斷矩陣、C4層次判斷矩陣一致性檢驗(yàn)結(jié)果如表3、表4、表5、表6、表7所示。

3.3 航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為致因因素層次總排序及總一次性檢驗(yàn)

對(duì)C層次、C1層次、C2層次、C3層次、C4層次進(jìn)行總體排序，分析影響人為差錯(cuò)事件發(fā)生的核心致因因素。航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為因素分析模型層次總排序及總一次性檢驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

對(duì)所有層次進(jìn)行總體排序，總體隨機(jī)一致性檢驗(yàn)結(jié)果為：

，此總排序結(jié)果的一致性可以接受。因此，此航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為致因因素層次分析是有效準(zhǔn)確的。

3.4 總結(jié)分析

由上述層次分析結(jié)果可知，從準(zhǔn)則層角度來(lái)看，影響航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的主要層級(jí)為不安全行為的前提條件層級(jí)。該層級(jí)中的致因因素是影響人為差錯(cuò)事件發(fā)生的第一層隱性因素，是人內(nèi)在認(rèn)知心理要素最明顯的體現(xiàn)。

從方案層的角度來(lái)看，進(jìn)行更細(xì)致的分析，影響航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的主要致因因素即為協(xié)同管理、監(jiān)督不充分、身體/能力限制、組織氛圍、決策差錯(cuò)及精神狀態(tài)。從方案層中的眾多致因因素來(lái)看，影響人為差錯(cuò)事件發(fā)生的致因因素中比例最高的層級(jí)是不安全行為的前提條件層級(jí)，從側(cè)面印證了準(zhǔn)則層分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。而監(jiān)督違規(guī)、資源管理、生理狀態(tài)、習(xí)慣性違規(guī)、物理環(huán)境及知覺差錯(cuò)對(duì)人為差錯(cuò)事件發(fā)生概率的影響較小。其他致因因素對(duì)于人為差錯(cuò)事件發(fā)生的概率影響適中。

3.5 飛行試驗(yàn)整體流程改善措施

結(jié)合上述人因差錯(cuò)事件部分和整體分析的結(jié)果，為了降低航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的概率，提出如下改善措施。

①組織多種學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)加強(qiáng)工作人員的試驗(yàn)技能水平，加強(qiáng)培養(yǎng)工作人員謹(jǐn)慎細(xì)致的工作作風(fēng);

②嚴(yán)格要求工作人員遵守試驗(yàn)的規(guī)章制度;

③加強(qiáng)試驗(yàn)環(huán)節(jié)和飛行任務(wù)的協(xié)同管理，減少因溝通不暢現(xiàn)象的發(fā)生;

④嚴(yán)格按照運(yùn)行計(jì)劃進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)程、及時(shí)糾正發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及按章進(jìn)行規(guī)范化的監(jiān)督;

⑤通過(guò)多種努力加強(qiáng)工作人員的責(zé)任心、價(jià)值觀、信仰等文化素養(yǎng);

⑥合適的人力、設(shè)備與資源安排，做到人盡其責(zé)，物盡其用。

4 ?結(jié)論

①基于HFACS模型建立適用于航電試驗(yàn)機(jī)飛行試驗(yàn)領(lǐng)域的人為因素分析模型，為飛行試驗(yàn)差錯(cuò)事件及致因因素的分析提供平臺(tái)支持。

②應(yīng)用AHP方法挖掘影響飛行試驗(yàn)人為差錯(cuò)事件發(fā)生的核心致因因素，解決了致因因素是混合參數(shù)及缺少最小數(shù)據(jù)分析樣本問(wèn)題。

③基于HFACS-AHP分析得出的高發(fā)致因因素分析結(jié)果，實(shí)施針對(duì)性的改善措施，從而提升飛行的質(zhì)量和安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]Edwards， E. Introductory overview[M]// Wiener E. and Nagel D. （Eds.）， Human factors in aviation. San Diego， CA： Academic Press， 1988.

[2]Reason， J. Human Error[M]. New York， NY： Cambridge University Press， 1990.

[3]SHAPPELL S A， WIEGMANN D A. A human error approach to aviation accident analysis： The human factors analysis and classification system [M]. Farnham： Ashgate Publishing， Ltd.， 2012.

[4]馬銳，李敬，袁修干，等.中國(guó)民航1980～2009年間運(yùn)輸飛行事故人的失誤分析[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2011，24（2）：111-115.

[5]甘旭升，崔浩林，吳亞榮.基于功能共振事故模型的航空事故分析[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2013（07）：68-73.

[6]傅貴，索曉，孫世梅.HFACS的細(xì)節(jié)層級(jí)元素在24Model中的對(duì)應(yīng)研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，26（10）.

[7]魏水先.民機(jī)駕駛艙人為差錯(cuò)及工作負(fù)荷評(píng)價(jià)方法研究[D].南京航空航天大學(xué)，2014.

[8]馬亞龍.評(píng)估理論和方法及其軍事應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2013.

[9]蘭建義.煤礦人因失誤事故分析的關(guān)鍵影響因素危險(xiǎn)識(shí)別研究[D].河南理工大學(xué)，2015.

[10]Vidal L A ， Marle F ， Bocquet J C . Using a delphi process and the analytic hierarchy process （AHP） to evaluate the complexity of projects[M]. Pergamon Press， Inc. 2011.