人因事故分析与预防.ppt

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1、第一节 人因对系统安全的作用和影响 第二节 人因事故分析的基本方法 第三节 人因事故的预防 第四节 人因事故分析面临的新问题与发展趋势,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,第一节 人因对系统安全的作用和影响,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,自20世纪60年代到90年代，在所有工业事故中包含人因失误的事故从20%扩大到80%以上。美国、日本、法国、德国、瑞典、瑞士6国的联合调查统计资料显示，核电站中的人因事

2、故的比例，6国的平均值超过60%，最高的达85%，特别是许多重大事故的原因几乎均源于人的因素，国内外大量的统计表明，有近80的事故是由于人为失误发生的。如切尔诺贝利核电站事故、博帕尔化工厂事故、深圳危险品仓库大爆炸、克拉玛依大火灾等。这些事故不仅造成人类生命财产、生存环境的巨大灾难，而且给社会发展带来了极大的负面影响。 因此，应研究产生事故的各种人的因素、人的操作失误分析与预防措施等。,切尔诺贝利核电站爆炸,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,切尔诺贝利核电站爆炸1986年4月26日凌晨，位于苏联乌克

3、兰加盟共和国首府基辅以北130公里处的切尔诺贝利核电站发生猛烈爆炸，反应堆机房的建筑遭到毁坏，同时发生了火灾，反应堆内的放射物质大量外泄，周围环境受到严重污染，造成了核电史上迄今为止最严重的事故。 该事故主要是由两个因素共同造成的: 一是其反应堆设计不完善; 更为重要的是严重的人因错误和管理缺陷, 即运行人员多次严重而粗暴地违反安全条例和操作规程并进行一系列错误的操作和处理。 Discovery.Channel.切尔诺贝利事故发生经过01.013e帝国Discovery.Channel.切尔诺贝利事故发生经过01.013e帝国.rmvb,安徽工业大学 Anhui University of T

4、echnology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,史无前例的博帕尔大灾难,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,史无前例的博帕尔大灾难 印度博帕尔(Bhopal)灾难是历史上最严重的工业化学意外，死伤者数以十万计，对环境更造成难以补救的破坏。1984年12月3日晚上，联合碳化公司(Union Carbide)在印度博帕尔的化工厂发生毒气泄漏事件，估计导致3,500至7,500人实时死亡。当晚约40吨致命气体(主要是用来生产杀虫剂的中间产物)从工厂泄漏，6个防漏保险装置不是发生故障就是被关闭，加上警报器没有开启，附近居民根本无从得悉意外的发生。结果导致很多

5、居民在睡梦中死去，其它则勉强蹒跚到街上等待救援。吸入有毒气体的最初反应包括呕吐，眼鼻喉被毒气灼伤引致剧烈的刺痛，大多数受害者的死因是由于呼吸困难窒息致死。意外导致16,000人死亡，另外有几十万名居民的健康受到不同程度的影响,他们除了肺部功能受到损害，神经、肠胃、生殖及免疫系统亦受到伤害。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,美军核潜艇“格林维尔”撞沉日本渔船“爱媛”号事件,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,美军核潜艇“格林维尔”撞沉日本渔船“爱媛”号事件 美核潜艇艇长鲁莽指挥致渔

6、船被撞沉事件的发生是由于当天核潜艇上出现了一连串人因失误：午餐时间过长延误了“紧急上浮”演习的时间、演习时间紧迫导致潜艇官员忽略正常程序开始上浮、火控人员没有及时通知艇长“爱媛”号就在附近等等。正是这一系列失误，直接导致了撞船惨剧的发生。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,美军“格林维尔”号核潜艇,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,日本渔船“爱媛”号,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,1993年深圳大爆炸,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,

7、1993年深圳大爆炸 1993年深圳大爆炸死伤近800人。清水河的干杂仓库被违章改作化学危险品仓库及仓内化学危险品存入严重违章是事故的主要原因。干杂仓库4号仓内混存的氧化剂与还原剂接触是事故的直接原因。,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,表1 各行业中人因事故所占比例,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,一、人因事故的危害性和严重性 大规模、现代化的人机系统为我们带来了巨大的经济效益，但是相当多这样的系统，一旦发生安全事故，则可

8、能导致社会的巨大灾难。 随着科技的进步，系统设备可靠性不断提高，运行环境得到极大改善，但是归根结底，还是要由人来操作、设计、制造、组织、控制和决策，因此人在系统中的作用是愈加重要和突出了。特别是从安全性来看，由人因而诱发的事故已成为系统最主要的事故源。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,二、大规模复杂系统中人因事故产生的主要原因 人始终是系统的中心和主宰者 人的内在弱点：机体的生理界限和主体的意识界限 复杂社会技术系统的特征

9、及对人因的影响 安全防护设施如何适应人的各种使用要求,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,人始终是系统的中心和主宰者 人的作用的不可替代性。 系统自动化程度的提高带来了人因失误的迁移由运行中操作型的直接人误转变为对自动化系统设计、维护、测试、检测、管理等间接人误。 系统智能化程度的提高导致失误类型由疏忽等较低层次的认知失误向诊断、判断、决策等较高层次的认知失误类型转变。 安全防护设施如何适应人的各种使用要求,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui Univers

10、ity of Technology,人的内在弱点：机体的生理界限和主体的意识界限 机体生理界 体力界限、反应速度界限、精度界限、生物节律界限和对外部环境变化的容许界限等。 主体的意识界限 人生理、心理、社会、精神等特性的并存，导致了人的复杂性、灵活性、适应性和可塑性，也决定了人在不同条件下行为的难以控制性、不确定性和随机性，并且其失误机理的复杂性远远超过了机械、电子设备，使得对人因失误的辨识和预防比硬件要困难的多。,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,复杂社会技术系统的特征及对人因的影响 系统更加自动

11、化 操作人员的工作由过去以“操作”为主变为监视决策控制。人因失误发生的可能性、尤其是后果及影响变得更大了。 系统更加复杂和危险 大量地使用计算机使得系统间相互作用更加复杂、耦合更加紧密，同时使得大量的潜在危险集中在较少几人身上（如中央控制人员）。,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,系统具有更多的防御装置 多重、多样专设安全装置大大提高了系统的安全性。但另一方面，对这些安全装置的依赖性又降低了操作人员对系统危险性的警觉性。同时，这些安全装置仍可能由于人因失误而失效如切尔诺贝利核电站事故（实验过程中关闭

12、安全保护装置），因而它们也就是系统最大的薄弱环节。 系统更加不透明 系统的高度复杂性、耦合性和大量的防御装置增加了系统内部行为的模糊性，管理人员、维护人员、操作人员经常不知道系统内正在发生什么，也不理解系统可以做什么。,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,三、 人因对系统安全的正面作用 现代社会，系统发生的任何问题在某种程度上都来源于人的错误，但另一方面，人的才智在查出和消除潜在问题方面又是十分有效的。 因此，我们可以通过提高人的可靠性，包括组织的可靠性来增强系统的安全性，减少人为失误、事故，弱化其作用与影响，使其不能发展成为安全事故。,安徽工业大学 Anhui Univer

13、sity of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,第二节 人因事故分析的基本方法 一、基本概念 人因可靠性：人对于系统的可靠性所必须完成的活动的成功概率。 人因失误(human error)：人未能精确地、恰当地、充分地、 可接受地完成所规定的绩效标准范围内的任务。 人因可靠性分析（HRA：Human Reliability Analysis): 以人因工程、系统分析、认知科学、概率统计、行为科学等学科为理论基础，以对人的可靠性进行定性与定量分析和评价为中心内容，以分析、预测、减少与预防人的失误为研究目标。,安徽工业大学 Anhui Universit

14、y of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,人的失误特点 人的失误的重复性； 人引发的失效的潜在性和不可逆转性； 人的失误行为往往是情景环境（Context）驱使的； 人的行为的固有可变性； 人的失误的可修复性。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,人的行为类型 技能型行为(Skill-based behavior)：只依赖于人员的实践水平和完成该项任务的经验，是个体对外界刺激或需求的一种条件反射式、下意识的反应。 规则型行为(Rule-based behav

15、ior)：人的行为由一组规则或协议所控制、所支配。 知识型行为(Knowledge-based behavior)：当遇到新鲜情景，没有现成可用的规程，操作人员必须依靠自己的知识和经验进行分析诊断及处理。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,二、大规模复杂人机系统运行控制特征及人因失误分类与产生机制分析 1、大规模复杂人-机系统运行控制特征： 监视确认决策控制 2、大规模复杂人机系统人因失误分类与产生机制： 基于人的认知行为意

16、图，将人因失误分为偏离（意图正确但行动时失误）和弄错（在行为意图形成阶段的失误）两大类。,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,表2-1 3种失误类型的特征,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,三、 诱发人因事故的主要因素 操作人员个体的原因 设计上的原因 作业上的原因 运行程序上的原因 教育培训上的原因 信息沟通方面的原因 组织管理因素,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,表62 紧急状态下

17、人的行为,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,四、 人因失误结构与成因模型,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,图2-2 人因事故成因模型,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,五、人因事故根原因分析方法 事故根原因：引发人因事故最基本的原因，如果该原因（或该组原因）被修正，则可有效防止此类事故再度发生。 事故根原因分析技术：从事故的现象出发，追溯引发人因事故的根原因。 人因事故根原因分析方法的步骤：人因事故的调查和确定 故障模式确定与后果分析 屏障分析 根原因分析 改进措施和建议,安徽工业大学 Anhui University of Tec

18、hnology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,1、人因事故调查技术 事故调查与资料收集 事件时序图,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,2、 故障模式分析技术 人因失误的基本故障模式 ： a.不注意细节 b.判断错误 c.承诺的任务没有执行（完成） d.技能或知识不够 e.精神状态不适合完成工作任务,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,3、 屏障分析技术 屏障是防范事故发生的手段：实体保护，行政管理防范。 防护屏障的失效，导致事故的发生。 屏障分析可找出防范体

19、系的缺陷或漏洞，从而提出有效的改进方案。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,典型的屏障： 物理屏障：声、光报警信号；各种安全保护设备；各种警示性标牌；安全门、锁；各类应急设备等。 管理屏障：运行及维修工作规程；人员培训与教育；资格认定及人员任命；管理条例；工作人员的交流方式；人员授权；人员的相互监管等。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,4、原因因素分析技术 原因因素图,图2-4 事故与原因因素图,第二篇

20、 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,原因因素分析 基本人因事故根原因因素 心理因素 生理因素 个体因素 环境条件因素 作业因素 运行规程因素 教育培训因素 通讯因素 管理因素,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,六、 人因事故定量评价方法 人因失误率预测法（THERP）：,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,人员作业成功概

21、率: Pr(S)=a (b/a) 失败概率: Pr(F)=a(B/a)+A(b/A)+A(B/A),第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,七、组织管理因素对人因事故的作用和影响 组织管理失效四种主要模式： 组织规范失效 组织沟通失效 组织功能失效 组织文化失效 防范组织失效基本对策： 建立行政管理屏障 拓宽组织沟通渠道，增强组织效能 建立安全文化体系,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,第三节 人因事故的预防 一、人因事故纵深防御系统 “技术手段组织手段文化手段”的主动型人因事故纵深防

22、御系统 。 1、确定失误管理方针 2、技术预测分析 3、管理支持系统 4、组织预测分析 5、失误减少策略 6、反馈,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,图2-6 管理支持系统,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,二、人因事故预防与减少基础体系 现代工业社会的特性，决定了对事故的预防和减少必须采取纵深防御的战略思想才可能奏效，即必须国家、社会、企业和个人相互支持与配合，在一个广泛的基础上构成事故预防与减少综合体

23、系才可能实现。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,安徽工业大学 Anhui University of Technology,图2-7 人因事故预防与减少基础体系,汽车制造公司作业工位改善,典型人机问题 前纵梁总成工序总体分析 装配生产线上操作者身体姿势问题 前盖装配工位的人工搬运问题 手工工具的问题 总体工作负荷的评定问题,前纵梁总成工序 工序描述 取部件1，搬运到工作台上：时间为0-6s 取部件2，搬运到工作台上：时间为7-15s 取部件3，搬运到工作台上：时间为16-25s 夹紧（包括操作夹具

24、1与夹具2）：时间为26-30s 取吊具：时间为31-36s； 焊接：时间为37-55s； 放回吊具：时间为56-58s.,前纵梁总成工序 分析 该工序问题主要集中在“人工搬运”和“身体姿势”上。 车身车间岗位的典型操作为：上料焊接下料，在上下料的操作过程中，容易出现“人工搬运”的问题；在焊接过程中则容易产生“身体姿势”的问题。,工人疲劳度较高的原因： 手工上料前纵梁部件过重，如部件1重17.3KG，超过国家规定的单次搬运重量限值（15KG）；而且此道工序搬运距离较长，要求工人进行搬运的动作比较频繁； 焊接时躯干姿势，焊接时工作台的工作面高度约为70cm，这个高度使得工人操作时身体弯曲幅度较大

25、。,前纵梁总成工序仿真结果分析 发现本工序的人机工程问题主要有： 取部件3和焊接时的身体姿势问题，建议尽快改善； 搬运部件1时工人身体各部位（肩、肘、腕和脊骨等）所受力矩较大。,善方案,轮班制 增加吊具 搁架高度的改善 改变焊接工作台的高度 改变工作场景布局 改善前后比较分析,装配生产线上操作者的身体姿势问题,改善方案 方案一：设置自动升降平台。 此方案从理论上是可行的，当操作者较低作业时，升降平台降于底部，使得操作者不必弯腰即可进行操作；当进行较高作业 时，将升降台升于与地面等高，使得操作者可以舒适的姿势进 行操作。但是此方案中的升降平台造价高，而且对空间需求较 大，不具备可行性；, 方案二

26、：在地面设置双层操作平台 在操作者站立位置设计一个双层操作平台。操作者进行较低作业站立于平台底层进行操作，底层深度以操作者不必弯腰即可 进行操作为宜。进行较高作业时，站立于平台上层进行操作， 平台上层与地面等高。此方案设计简单，便于装配，可行度高 。另外，此方案对流水线上的其他工序也有借鉴价值，具有一 定的通用性。,双层操作平台示意图,装配生产线上操作者的身体姿势问题改前后对比,改善前,改善后,前盖装配工位人工搬运的改善,问题描述 前盖重量约为14kg，放置前盖的架子距离地面为 32cm，此工位操作者为2人，平均身高为174cm。操作者站立于地面时，手掌心距离地面平均为78cm。,改善方案：,

27、将架子增高到操作者适宜的高度，使得操作者搬运时不必扭腰。 因为操作者站立于地面时，手掌心距离地面平均为78cm，故只需将前盖搁置位置提高至80cm，而搁架本身不用改变，使得操作者可以舒适的姿势搬运前盖。,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,第四节 人因事故分析面临的新问题与发展趋势 一、人因分析面临的问题 1、人因分析的难度 人的特性（生理、心理、社会、文化）变化多样和复杂； 不仅需研究行为者本身，还需研究行为者与系统中其他元素的关系； 人与人之间的个体差异致使研究结果具有不确定性, 或难以有准确性； 对控制人行为、特别是认知行为的大脑机能，至今尚未完全弄清； 人因失误的突发

28、性和无序性，使得其数据收集和掌握规律很困难, 所以人因数据库建设多年进展缓慢； 人员失误构成潜在的失效，致使大量人因信息丢失。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,2、对人因的再认识 人适机 机宜人 人机匹配 以人为中心。 从个体到“系统中、组织中的人”，人的社会属性和精神属性，组织管理对人员可靠性的作用。 组织也可能犯错误，组织错误归根到底也是一种人因错误，且对复杂系统而言，组织错误是对其安全性最大的潜在威胁。 典型的组织错误包括管理制度缺陷、不充分的培训、 管理者的错误决策等。 由于个体失误和组织

29、失误的并存，人因失误只能通过不断加强管理、改善管理来减少或弱化它的影响。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,3、环境与人行为的关系 环境是围绕主体，并对主体行为产生影响的外界事物。 人通过各种感觉通道从环境中获得关于行为意义的信息，并运用这一信息，建立支配某种心理过程的动机和决定行为的方式，进而通过行为的实施来适应与改造环境。 在相对稳定的条件下，人力图适应环境，以降低自身的损耗，同时又力图改造环境，以满足自身更高的需求。 人类自然属性与社会属性的并存，使得在一定界限内，人与环境保持着一种相互协调、

30、相互适应的动态平衡。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,4、人的可靠性分析（HRA）方法问题 迄今为止，HRA已有数十种方法。这些方法对HRA的发展和应用起了良好的推动作用，但正如许多HRA专家所评论的那样，它们在功能的完备性、方法的有效性和可靠性、实用性等方面均尚存在诸多不足。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,5、 人的失误机理问题 有关人的失误机理方面的研究，无论从理论上还是实践上都尚未达到令人满意

31、的程度。 6、人因分析的客观性与一致性问题 源于实际的HRA数据缺乏且可用性差 PSFs（人员行为形成因子）的分析与量化：非结构化，极度依赖使用者的判断,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,7 、人因分析数据的可用性 三方面的问题尚待解决 数据的可靠性 数据的普适性，不同领域的认知结构和信息处理机制的差异 他国数据的可引用性 8、 人因分析中的文化因素 科学素养、道德水准、心理素质、工作态度、 思维习惯和工作作风、安全文化,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第

32、二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,9、 组织管理层的人因分析 不足方面： 适用技术缺乏 定性分析多，定量分析少 考虑常规的组织结构、管理过程的多， 涉及管理决策层次少,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,二、 人因分析研究的发展趋势 人因分析研究方法的特点： 涉及大量不同的技术方法 定性定量相结合 前者反映出人因分析的应用复杂性及理论不成熟性，而后者为人因分析的研究对象所确定。,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,1、人因分析基础研究 人的行为（失误）机理研究 定量模型和结构化的定性-定量模型 人因数据库 2、 人-机系统设计指导 人-机功能分配、人-机交互关系、操作人员监督功能 人因分析的理论、方法及技术工程化、标准化 转化方式的可行性、有效性和可用性,安徽工业大学 Anhui University of Technology,第二篇 安全人机工程 第二章 人因失误事故分析与预防,3、 安全评价与事故防范 安全评价 人因事故分析,安徽工业大学 Anhui University of Technology,