■ 田葵

中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 北京 100190

0 引言

將飛行活動(dòng)作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究飛行安全已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍認(rèn)可[1]。飛行安全系統(tǒng)是一種動(dòng)態(tài)、多變量、人為因素起主導(dǎo)作用的開(kāi)放復(fù)雜巨系統(tǒng)，系統(tǒng)邏輯關(guān)系復(fù)雜。對(duì)飛行安全系統(tǒng)研究主要是基于事故致因理論，即從大量典型事故本質(zhì)原因分析中提煉出事故機(jī)理和事故模型，用來(lái)闡明事故成因、始末過(guò)程和后果,以便對(duì)事故發(fā)生、發(fā)展進(jìn)行明確分析,為事故定性定量分析、預(yù)測(cè)預(yù)防和安全管理改進(jìn)提供理論依據(jù)[2]。事故致因理論主要經(jīng)歷了3 個(gè)階段:以事故頻發(fā)傾向論和因果連鎖論為代表的早期事故致因理論、以能量意外釋放論為主要代表的事故致因理論和現(xiàn)代系統(tǒng)安全理論[3]。

當(dāng)前飛行安全系統(tǒng)研究重點(diǎn)問(wèn)題是如何有效建立事故致因因素分類(lèi)體系，是進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與量化分析的基礎(chǔ)[4]。建立致因因素分類(lèi)體系的方法很多，其中，代表性的理論模型有事故因果連鎖論、能量意外釋放論、軌跡交叉論和危險(xiǎn)源理論等[5]。這些模型雖然誕生于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，不能準(zhǔn)確反映飛行領(lǐng)域的致因機(jī)理，但對(duì)飛行安全系統(tǒng)的研究提供理論指導(dǎo)。以此為基礎(chǔ)，在飛行安全領(lǐng)域不斷提出了墨菲定律、SHELL 模型、REASON模型、層次分析法、基元事件分析法以及HFACS 人為因素模型[6]，對(duì)飛行事故的人、飛機(jī)、環(huán)境和管理等各系統(tǒng)要素之間關(guān)系進(jìn)行了闡述和分析，但沒(méi)有針對(duì)性地反映出軍事飛行事故產(chǎn)生機(jī)理的特殊性。

與民航飛行事故相比，由于軍事飛行在飛行任務(wù)、飛行環(huán)境、飛機(jī)裝備和訓(xùn)練模式等方面的特殊性，軍事飛行事故呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：（1）原因不明的事故多；（2）受環(huán)境影響大；（3）重復(fù)性和集中性事故突出[7]。針對(duì)這些特點(diǎn)，陳東峰等[7]將飛行事故致因因素分為直接原因、間接原因和基本原因3 個(gè)層次，提出了一種軍事飛行事故致因模型。該模型側(cè)重于表達(dá)軍事飛行事故發(fā)生過(guò)程中不安全事件之間邏輯關(guān)系，反映了軍事飛行事故致因特點(diǎn)，但是在多因素間的相關(guān)性上還停留在定性分析階段，無(wú)法擴(kuò)展為定量分析模型。

本研究在分析軍事飛行事故特點(diǎn)基礎(chǔ)上，借鑒現(xiàn)有事故致因理論思想，分析空軍歷年來(lái)嚴(yán)重飛行事故數(shù)據(jù)資料，通過(guò)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)梳理整合，結(jié)合軍事飛行實(shí)際，利用基元事件分析法找出與飛行事故相關(guān)的因素集合，提取引發(fā)飛行事故的因素，建立軍事飛行致因因素分類(lèi)模型，進(jìn)而分析各因素間的相互關(guān)系及對(duì)飛行安全保障的影響，對(duì)有效提高飛行活動(dòng)組織管理和實(shí)施過(guò)程的精細(xì)化、信息化水平，預(yù)防和減少事故發(fā)生有著重要的實(shí)用價(jià)值。

1 基于基元事件的因素分析法

基元事件分析法與其他分析法相比有兩點(diǎn)重要改進(jìn)：一是提出了“基元事件”概念，使“事件鏈”分解規(guī)范化，簡(jiǎn)化了步驟；二是建立了基元事件分層次分析體系，使對(duì)事件本身的分析規(guī)范統(tǒng)一。合理的飛行事故致因因素分類(lèi)體系是數(shù)據(jù)量化建模與分析的基礎(chǔ)。運(yùn)用基元事件方法進(jìn)行分析包括建立事件鏈模型、區(qū)分事件要素類(lèi)型、確定基元事件及其層次關(guān)系等環(huán)節(jié)。

1.1 事件鏈模型

根據(jù)事件鏈理論，將嚴(yán)重飛行事故發(fā)生分為的不安全事件、一般差錯(cuò)、嚴(yán)重差錯(cuò)、事故癥候、飛行事故的錯(cuò)誤累計(jì)模型[8]，如圖1所示。

圖1 飛行事故錯(cuò)誤累計(jì)模型

根據(jù)這個(gè)模型可以將各種不安全事件分解為最簡(jiǎn)單的“基元事件”，基元事件是構(gòu)成事件鏈的基本環(huán)節(jié)，是一個(gè)導(dǎo)致事故的單因素問(wèn)題，阻斷它就可以預(yù)防事故發(fā)生。

1.2 事件要素組成模型

基元事件分析法基于“事故/事故征候-基元事件-基元事件歸類(lèi)”的3層體系結(jié)構(gòu)，每一起嚴(yán)重飛行事故可分解為由“人-機(jī)-環(huán)境-管理”四個(gè)要素所構(gòu)成的系統(tǒng)，飛行事故發(fā)生是由于系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)要素發(fā)生一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤或缺陷的結(jié)果，4個(gè)要素間相互關(guān)系如圖2所示。

圖2 基元事件的“人-機(jī)-環(huán)境-管理”模型

1.3 基元事件模型

按照這種思想，可以把每個(gè)事故分解成若干個(gè)基元事件，各基元事件按其發(fā)生先后呈串聯(lián)形式構(gòu)成事故發(fā)展過(guò)程，形成基元事件“事件鏈”?；录菍?dǎo)致事故的最小基本單元，每個(gè)基元事件對(duì)應(yīng)一個(gè)問(wèn)題，每個(gè)問(wèn)題對(duì)應(yīng)一個(gè)主要原因。如果有一個(gè)基元事件受控未發(fā)生，就可能使事故發(fā)展中止或者至少減少事故損失。如圖3所示，從管理組織角度出發(fā)，為預(yù)防嚴(yán)重飛行事故發(fā)生，需要找到事故原因的一個(gè)基元事件模型。

圖3 基元事件分析法模型

2 事件要素分類(lèi)組成及其相互關(guān)系

基元事件分析法針對(duì)飛行事故因素，按責(zé)任者、行為、原因和改正措施等不同層次對(duì)飛行事故進(jìn)行歸類(lèi)。不同的歸類(lèi)體系是從不同角度看問(wèn)題，較全面概括了對(duì)事故的各種分析，特別是最后歸結(jié)到改正措施，把事故分析引導(dǎo)到預(yù)防，充分體現(xiàn)了“預(yù)防為主”原則，因此，采用基元事件分析方法，可以結(jié)合飛行事故屬性特征對(duì)致因因素按照“人-機(jī)-環(huán)-管”進(jìn)行分類(lèi)。

2.1 人為因素及其組成

人為因素主要是指引發(fā)飛行事故中與人直接相關(guān)的那些因素。它是影響飛行安全的重要組成因素之一[9]。人是飛行活動(dòng)中最活躍的能動(dòng)性因素，也是保證飛行安全的決定性因素。而人的能動(dòng)作用發(fā)揮，又受以下各種因素影響制約[10]。一是知識(shí)。二是技能水平和經(jīng)驗(yàn)。三是工作態(tài)度和責(zé)任心。四是身體素質(zhì)。五是心理品質(zhì)。

2.2 機(jī)械因素及其組成

機(jī)械因素主要是指引發(fā)飛行事故中與飛機(jī)本身直接相關(guān)的那些因素。機(jī)械因素主要包括內(nèi)容：一是飛機(jī)自身屬性安全性狀況。飛機(jī)現(xiàn)實(shí)狀況安全性是影響飛行安全性的主要因素之一。二是飛機(jī)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)質(zhì)量。本研究從組織管理角度分析飛行安全，因此忽略飛機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)缺陷，而考慮飛機(jī)的使用情況，壽命狀況、老舊程度、飛機(jī)各零部件實(shí)際失效性和故障率（或完好率），可能的故障模式及其對(duì)飛機(jī)的影響，平均故障時(shí)間、首翻期和翻修間隔期等。三是機(jī)務(wù)維修狀況。

2.3 環(huán)境因素及其組成

環(huán)境因素主要是指引發(fā)飛行事故中與環(huán)境直接相關(guān)的那些因素。環(huán)境方面影響飛行安全主要有3 個(gè)因素。一是保障環(huán)境。主要是指飛行場(chǎng)所的機(jī)場(chǎng)、航線、通信、導(dǎo)航、燈光、標(biāo)志等保障飛行的各種固定設(shè)施和各種勤務(wù)保障。二是自然環(huán)境。主要是指飛行地帶和空域、航路及其周?chē)貐^(qū)的地形地貌、山川河流以及大氣物理?xiàng)l件。三是生態(tài)環(huán)境。通過(guò)對(duì)飛行事故屬性特征統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，機(jī)場(chǎng)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境對(duì)飛行影響尤其是鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)對(duì)飛行安全的影響近年來(lái)日益深刻。

2.4 管理因素及其組成

通過(guò)對(duì)1950～2015年的飛行事故屬性特征統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，有不少飛行事故都與飛行準(zhǔn)備不充分，飛行計(jì)劃、組織不嚴(yán)密，對(duì)特殊情況預(yù)先估計(jì)不足，沒(méi)有預(yù)案或?qū)︻A(yù)案不熟，遇事驚惶失措有關(guān)。因此，應(yīng)該將安全管理工作單獨(dú)作為一項(xiàng)影響飛行安全的因素提出來(lái)進(jìn)行分析，將“人-機(jī)-環(huán)境”擴(kuò)充為“人-機(jī)-環(huán)-管”。

管理因素主要是指引發(fā)飛行事故中與管理直接相關(guān)的那些因素。安全管理工作包括飛行安全工作指導(dǎo)思想、規(guī)章、制度、安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)、安全管理制度、日常安全管理工作、培訓(xùn)工作、安全教育和安全文化、部隊(duì)的安全記錄和工作質(zhì)量；領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)關(guān)對(duì)安全工作的重視程度；安全教育情況，安全管理機(jī)構(gòu)和制度健全程度；對(duì)上級(jí)機(jī)關(guān)的指示和規(guī)章制度執(zhí)行情況等以及飛行的準(zhǔn)備與組織等。

2.5 因素間的相互關(guān)系

隨著航空事業(yè)發(fā)展，飛機(jī)構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，儀表、設(shè)備也越來(lái)越多，多因素綜合原因造成飛行事故的情況已逐漸占主導(dǎo)地位，研究飛行安全已不能再局限于單因素研究，而要將單因素研究與多因素綜合研究結(jié)合起來(lái)，甚至要以多因素綜合研究為主，這樣才能找準(zhǔn)事故原因，掌握事故本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)事故規(guī)律。

所有因素間相互關(guān)系都是錯(cuò)綜復(fù)雜的。從安全角度上講，這些因素相互制約相互作用，共同影響飛行系統(tǒng)安全。通常情況下，人的因素處于主導(dǎo)地位，引起飛行事故所占比例較大，還有上升趨勢(shì)[11]。機(jī)械因素對(duì)飛行事故影響也不可忽視。不少飛行事故都是由于飛機(jī)突然故障，而時(shí)間不允許改出而發(fā)生。這種情況與飛行員心理或技術(shù)都沒(méi)有太大關(guān)系，有的可能是飛機(jī)自身屬性問(wèn)題，有的則是維修方面問(wèn)題，這類(lèi)飛行事故甚至無(wú)法抗拒。因此，在研究飛行安全時(shí)，我們必須重視飛機(jī)對(duì)“人-環(huán)-管”的制約作用。環(huán)境因素也同樣制約著飛行安全。無(wú)論是飛機(jī)還是人，都在一定環(huán)境中活動(dòng)，受到時(shí)空限制和飛行環(huán)境影響。管理因素并不直接作用于飛行安全，而是通過(guò)掌握控制“人-機(jī)-環(huán)”系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)飛行安全進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，從這個(gè)意義上講，管理因素比其它3個(gè)因素對(duì)飛行安全影響更深刻，也更容易控制。因此，在對(duì)導(dǎo)致飛行事故因素進(jìn)行研究時(shí)，不僅要充分考慮這4個(gè)因素，更要對(duì)因素間相互關(guān)系進(jìn)行分析。

3 事故分析模型的應(yīng)用

利用基元事件分析方法以將嚴(yán)重飛行事故致因因素分為“人-機(jī)-環(huán)-管”4 個(gè)基礎(chǔ)因素并逐一細(xì)化，建立相應(yīng)的實(shí)體關(guān)系模型，依據(jù)對(duì)象關(guān)系映射，將飛行事故元數(shù)據(jù)項(xiàng)的所有屬性映射到數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立各個(gè)基元事件實(shí)體間的層次結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)關(guān)系。以該數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，建立飛行安全管理系統(tǒng)，錄入1950～2015年的飛行事故數(shù)據(jù)，提供不同視點(diǎn)的飛行事故因素故數(shù)據(jù)檢索和統(tǒng)計(jì)功能，活化數(shù)據(jù)資料，確立事故分析應(yīng)用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

飛行安全應(yīng)用管理系統(tǒng)依托飛行事故基元事件歷史數(shù)據(jù)提供致因因素的事故頻度分析、耦合度分析和事故預(yù)測(cè)等功能，為指揮員或飛行員制定防范事故措施提供了量化依據(jù)和決策支持。

3.1 致因因素事故頻度分析

針對(duì)嚴(yán)重飛行事故的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，依據(jù)致因因素直接引發(fā)事故的數(shù)量表現(xiàn)其對(duì)飛行安全的破壞性，研究規(guī)律發(fā)現(xiàn)利用最小二乘法進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)[12]，分析擬合數(shù)據(jù)樣本, 將離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)近似擬合成曲線, 反應(yīng)指引因素與事故之間的變化規(guī)律和趨勢(shì)。致因因素事故頻度分析可以針對(duì)不同的類(lèi)型依次分析，找到致因因素對(duì)事故發(fā)生次數(shù)及類(lèi)型的數(shù)量關(guān)系。

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，空中動(dòng)作引發(fā)的嚴(yán)重飛行事故數(shù)量居高不下。依據(jù)飛行訓(xùn)練課目將空中動(dòng)作歸為特技、空域、編隊(duì)、航行、空戰(zhàn)、攻（截）機(jī)、轟炸、偵查以及其他等9 類(lèi)，并進(jìn)行事故頻度分析。空中動(dòng)作對(duì)飛行事故發(fā)生的頻度排序的結(jié)果如下：

{“特技”、“編隊(duì)”、“攻（截）機(jī)”、“空戰(zhàn)”、“偵查”、“航行”、“空域”、“轟炸”、“其它”}

當(dāng)飛行科目為特技飛行時(shí)，發(fā)生的飛行事故最多，其次是編隊(duì)飛行引發(fā)的飛行事故。這與飛行活動(dòng)技術(shù)難度不斷增大關(guān)系密切。對(duì)特技飛行和編隊(duì)飛行中發(fā)生飛行事故的致因因素進(jìn)行事故頻度分析。

在特技飛行中，致因因素頻度排序?yàn)椋?/p>

{“操作錯(cuò)誤”，“機(jī)械故障”，“注意力分配不當(dāng)”，“錯(cuò)忘漏”，“意外危害”，“環(huán)境惡劣”，“其它”}

在編隊(duì)飛行中，致因因素頻度排序?yàn)椋?/p>

{“注意力分配不當(dāng)”，“操作錯(cuò)誤”，“錯(cuò)忘漏”，“環(huán)境惡劣”，“機(jī)械故障”，“意外危害”，“其它”}因此，進(jìn)行特技的飛行活動(dòng)時(shí)，需要在組織和實(shí)施過(guò)程中重點(diǎn)考慮和把握的問(wèn)題就是“操作錯(cuò)誤”，而進(jìn)行編隊(duì)的飛行活動(dòng)時(shí)，需要在組織和實(shí)施過(guò)程中重點(diǎn)考慮和把握的問(wèn)題就是飛行員的“注意力分配”問(wèn)題。

3.2 致因因素耦合度分析

針對(duì)引起嚴(yán)重飛行事故因素不唯一的特點(diǎn)，建立致因因素耦合度分析模型[13]，反映飛行事故中經(jīng)常伴隨發(fā)生的致因因素及其之間的耦合程度關(guān)系。利用致因因素耦合度分析模型，可以對(duì)嚴(yán)重飛行事故進(jìn)行單因素分析、雙因素分析和多因素分析。

由于人為因素造成的嚴(yán)重飛行事故比重很大，針對(duì)人為因素進(jìn)行致因因素耦合度分析。在人為因素中，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的飛行事故的因素很多，而飛行員的身體健康情況、精神狀態(tài)、身體的局限性、疲勞、注意力的分配、經(jīng)驗(yàn)及應(yīng)對(duì)突變情況的能力、特情處理能力、工作負(fù)荷能力等方面的因素對(duì)飛行事故的發(fā)生影響比較嚴(yán)重，根據(jù)致因因素的頻度排序，將這些因素提取出來(lái)，通過(guò)分析由其轉(zhuǎn)化的致因因素比例矩陣，可提取重要的單項(xiàng)致因因素和兩兩致因因素組合，分析結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1 的結(jié)果可以得知，在導(dǎo)致嚴(yán)重飛行事故的人為因素中，特情處理和經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系是密不可分的，只有在訓(xùn)練中加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)的積累，才能在遇到問(wèn)題時(shí)及時(shí)的處理；而經(jīng)驗(yàn)與注意力分配之間的耦合度則是最低的，注意力的合理分配與飛行員的身體狀況密切相關(guān)，同時(shí)影響飛行員對(duì)特情的處理能力。

表1 嚴(yán)重飛行事故人為因素關(guān)聯(lián)度分析

3.3 致因因素事故預(yù)測(cè)

采用Bootstrap方法[1]預(yù)測(cè)致因因素及其耦合對(duì)嚴(yán)重飛行事故的影響度。盡管?chē)?yán)重飛行事故達(dá)兩千多起，但從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度看，仍屬于小樣本數(shù)據(jù)。而B(niǎo)ootstrap 方法具有樣本容量需求小的特點(diǎn)，能夠充分利用樣本信息，為實(shí)現(xiàn)由致因因素導(dǎo)致飛行事故的預(yù)測(cè)提供了一種有效的方法。應(yīng)用Bootstrap 方法進(jìn)行致因因素引發(fā)飛行事故的預(yù)測(cè)時(shí)，輸入?yún)?shù)主要包括：致因因素矩陣、事故總起數(shù)、事故萬(wàn)時(shí)率均值、抽樣次數(shù)、待仿真的主要因素及模式向量，得到輸出結(jié)果包括：致因因素出現(xiàn)次數(shù)、置信區(qū)間、抽樣分布直方圖，進(jìn)而確定引發(fā)飛行事故的因素及其組合。

將1992～2013年的人因飛行事故歷史數(shù)據(jù)輸入事故預(yù)測(cè)算法，預(yù)測(cè)2014年的17 種事故致因人為因素出現(xiàn)次數(shù)和置信區(qū)間，并與2014年實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作對(duì)比。表2 給出了2007年的事故單因素和兩兩組合的仿真輸出結(jié)果。

表2 嚴(yán)重飛行事故人為因素關(guān)聯(lián)度分析

人因飛行事故的單因素、兩兩組合以及誘發(fā)模式的預(yù)測(cè)仿真結(jié)果與實(shí)際值總體吻合比較好，盡管個(gè)別偏差略大，但考慮到人因飛行事故的隨機(jī)性、不確定性和小概率特點(diǎn)，誤差是可以接受的。

4 結(jié)論

利用1950～2015年的空軍嚴(yán)重飛行事故相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)基元事件模型建立飛行事故致因因素的基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)庫(kù)。從軍事飛行安全組織管理與實(shí)施角度出發(fā)，將飛行安全問(wèn)題聚焦在事故數(shù)據(jù)分析對(duì)比上，從事故原因逆向推理安全保障，分析飛行事故致因因素分類(lèi)組成和相互關(guān)系，進(jìn)而分析各因素對(duì)飛行安全保障的影響，以及對(duì)單因素和多因素導(dǎo)致飛行事故的預(yù)測(cè)仿真驗(yàn)證，由測(cè)試結(jié)果可得出以下結(jié)論：

（1）基于基元事件分析法所行形成的結(jié)構(gòu)化事故數(shù)據(jù)能有效的支撐對(duì)軍事飛行安全因素的定量化分析。

（2）提出的飛行事故致因因素的事故頻度分析方法，通過(guò)分析嚴(yán)重飛行事故發(fā)生的關(guān)鍵因素排序，能發(fā)現(xiàn)飛行事故致因因素間的相關(guān)性，明確飛行活動(dòng)中需要重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)，為飛行安全風(fēng)險(xiǎn)管控提供決策支持。

（3）提出的致因因素耦合度分析方法，通過(guò)有目的地調(diào)整嚴(yán)重飛行事故的因素輸入，觀察和識(shí)別嚴(yán)重飛行事故發(fā)生概率的變化規(guī)律，獲取嚴(yán)重飛行事故致因因素對(duì)飛行事故的影響程度，找到在飛行系統(tǒng)中需要重點(diǎn)訓(xùn)練和防范的要素，為飛行訓(xùn)練安全提供量化依據(jù)。

（4）提出的基于Bootstrap 的致因因素事故預(yù)測(cè)方法，能對(duì)單因素和多因素組合對(duì)嚴(yán)重飛行事故的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，便于飛行安全管理和決策時(shí)抓住主要矛盾和重點(diǎn)，增加了事故防控的針對(duì)性、合理性、科學(xué)性和易操作性。

在研究中還發(fā)現(xiàn)，有些飛行事故中各項(xiàng)因素僅略高于事故發(fā)生的臨界值，仍然導(dǎo)致嚴(yán)重飛行事故的發(fā)生，這種“臨界值因素”有待納入到研究范疇。

綜上所述，軍事飛行活動(dòng)的安全工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、可持續(xù)發(fā)展的任務(wù)，隨著需求的變化、航空裝備技術(shù)的發(fā)展，軍事飛行安全系統(tǒng)需要不斷的完善“人-機(jī)-環(huán)-管”間的相互關(guān)系，充分挖掘基元事件分析方法的潛力，揭示指引因素的內(nèi)在規(guī)律，有助于謀求“人-機(jī)-環(huán)-管”的最佳配合關(guān)系，充分發(fā)揮管理環(huán)節(jié)效能。