张 力 教授
国家自然科学基金资助项目 ( 79870004,70271016)
国防军工技术基础计划项目 ( Z012002A001,Z012005A001)
湖南工学院(筹)安全工程与管理研究所
人因可靠性专题讲座之二
1 引言
2 人因分析面临的问题
3 人因分析研究的发展趋势
4 国内 HRA研究状况简介
5 结论
1 引言
● 人因分析对系统可靠性、安全性
的作用
人因事件:人机系统 70% --90 %
核电站 国际 55%- 85%
国内 70%
预防与减少人因事件的策略和手段基于对
人因事件准确分析与预测
? 人因分析的概念
广义, 分析人在系统中的功能,
作用和影响
狭义,特指人对系统可靠性的影
响, 包括传统 的人因可靠
性分析 ( HRA), 人 -机界
面分析, 人 的特性分析等
2 人因分析面临的问题
2.1 人因分析的难度
(1)人的特性:生理,心理,社会,文化,变化多样性和复
杂性
(2)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
(3)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
(4)对控制人行为、特别是认知行为的大脑机能,至今尚未
完全弄清楚
(5)人因失误的突发性和无序性,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
(6)人员失误构成潜在的失效,致使大量人因信息丢失
2.2 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

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
2.3 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、相互适应的动态
平衡。
2.4 人因可靠性分析( HRA)方法
2.4.1 HRA应达到的三个基本目标
-辨识什么失误可能发生
-确定这些失误发生概率
-如何减少失误及减轻其影响
● 完整的 HRA应包含的项目
-任务分析,描述运行人员应当做什么
- 失误分析,确定什么可能会出错
-表现形式,表达事件逻辑和量化结构
-量化,推算失误的可能性
-失误减少,减少人误对风险的影响
-质量保证和资料编制,有效性, 信息资源
2.4.2 HRA方法的有效性、可用性和可靠性
有效性
可用性
可靠性
有效性,HRA方法能够客观、真实、
准确地测量系统框架中的确可能发
生的人因失效事件。在数学意义上,
有效性(有效度)刻画被该方法测
量的参数与应当被测量对象之间的
关系
可用性,HRA方法能够测量出其
所使用的参数。在数学意义上,
可用性刻画该方法意欲测量的
参数与所测的变量之间的关系可靠性:测量的一致性,其数学
意义是刻画在不同时间或被不同
用户所测得变量之间的关系
有效性
完备性,覆盖所有类型的人员行为;可分析所有类型的人
误;可分析影响行为的所有因素;满足不同精度要求
完整性,定性分析,定量评价
准确性,对人机交互行动准确建模,真实反映现实,包括
任 务、人-机界面、人员水平、相关性、规程等
灵敏性,输入量微小变化能引起输出量变化
可用性
数据可用性,有丰富的、多种可供选择的数据,包括本系
统的原始数据(经验数据)、模拟机数据、实验
数据、专家判断等
程序化,技术规范化、标准化
适用性,适用范围广
易用性,培训成本低
可靠性
一致性,不同的用户或同一用户在不同时间对一项给定的
任务分析所得结论一致
数据可信性,基本数据可信可用
可证明性,所有的假设、模型和数据可证明或可测试
可比较性,分析评价的结论与其它(合格的)方法评价结论一致
有效性, 可用性, 可靠性的涵义
2.4.3 受限于 S-O-R模式
● 基于 S-O-R(刺激 -机体 -反应)模式,预测
,R”,注意力集中,S”
● 作业者被作为“反应器”,而不是“行为者”
● 改进 S-O-R模式,更多的注意放在,O”,建
立以人为中心的模型,强调作业者的特
征和所处环境,特别是强调作业者所遵从
的规则和其文化、态度、目标
2.4.4 人因事件的动态性
? 人与系统相互作用的动态性
? 酝酿、形成及发生的迭代性、交互性
人因事件一般不是在时间的某一特定点
就完成了它的酝酿、形成及发生,而是
迭代的、交互的过程失效。然而现有的
HRA方法几乎不能处理人因事件的动态性。
2.4.5 实用性欠缺
? HRA多为简化模型,距真实系统差距大
? 可供模型使用的数据极为缺乏,常不得不由
专家判断代替
2.4.6 模型间的接口问题
● 模型的专用性:模型特定适用范围
● 人的行为的多样性
导致多个模型组合使用,模型间接口的合理性
受到质疑
如 THERP+HCR接口:时间分割
2.5 人误机理问题
? 认知行为特性
? 行为模型
? 失误类型
? 失误内部机制
? 失误源
? 失误形态
? 失误背景
? 失误结构
? 失误观测
? 控制管理
2.6 人因分析的客观性与一致性问题
● 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
● 源于实际的 HRA数据缺乏且可用性差
2.7 人因分析数据的可用性
人因数据库
? 人员可靠性分析手册
? 美国的 NUCLARR
? 英国的 CORE-DATA
? 日本的 IHF和 HFC库
? 法国电力公司( EDF) M310
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
2.8 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
2.9 组织管理层的人因分析
? 组织管理层人因分析的必要性
? 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
3 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。
3.1 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
3.2 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
3.3 安全评价与事故防范
● 安全评价
● 人因事故分析
4 HRA研究状况简介
? 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。
人的可靠性,人为可靠性,人员可靠性
? 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。
人为失误,人为错误,人的失误,人误
? 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。
4.1 HRA发展历史与 研究动态
? HRA最早工作是 20世纪 50年代美国 Sandia国家试
验室( SNL):采用硬件可靠性分析方法,估计
人员失误对军队系统及装备可靠性的定量影响 。
? 1964年 8月,在美国新墨西哥大学举行第一次
HRA国际学术会议,美国人因学会会刊 HUMAN
FACTORS出版专辑。
HRA学科正式确立。
HRA发展历程的两个阶段
第一阶段,20世纪 60年代到 80年代中 后期
? 主要工作:人的失误理论与分类研究,人的可靠
性数据的收集和整理,发展以专家判断为基础的
人失误概率的统计分析与预测方法。
? 代表,THERP (Technique for Human Error Rate Prediction)
? 特征:以人的输出行为为着眼点,不探究行为的
内在历程。对人的处理方式类似于对机器的处理。
称为静态的基于专家判断与统计分析相结合的第
一代 HRA方法 。
第二阶段, 20世纪 90年代至今
1979年美国三哩岛核电厂事故后,结合认知心
理学、以人的认知可靠性模型为研究热点 ----研
究动态过程中的人的可靠性。
第二代 HRA方法,又称为动态的人的可靠性分析
模型。正在发展,尚未正式用于工程实践 。
人误率预计技术 (THREP),1983
人的认知可靠性模型 (HCR),1984
成功似然指数法 (SLIM),1984
操作员动作树 (OAT),1982
事故引发与进展分析 (AIPA),1975
成对比较法 (PC),1984
人因可靠性社会技术评估法 (STAHR),
1985
系统化的人员行为可靠性分析程序
(SHARP),1984
主要 HRA方法
混淆矩阵法 (CM),1981
维修个人行为模拟模型 (MAPPS),1984
多序贯失效模型 (MSFM),1985
人误评价与减少方法 (HEART),1988
估计人决策失误方法 (INTENT),1992
认知事件树系统 (COGENT),1992
人误分析技术 (ATHEANA), 1996
认知可靠性与失误分析方法 (CREAM),1998
HRA方法年代分布
0
1
2
3
4
5
6
7
1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999
当前国际上 HRA研究三个主流方向
? 继续探讨能合理表征大规模复杂人-机系统
中人的行为特征和规律, 系统特征及人机关
系的人的行为模型和人机关系-行为模型。
? 对原主流方法进行改造与完善,包括模型、
技术、数据等。
? HRA的 工程应用研究,由核能、航天航空扩
大到石油化工、矿山冶金、交通通讯、海洋
工程等领域 。
4.2 国内 HRA研究状况简介
国内对 HRA的研究始于 20世纪 90年代初期
? 清华大学黄祥瑞:
人的失误及人的可靠性分析研究 ( 93年国
家自然科学基金 )
人的认知可靠性模型及应用 ( 97年国家自
然科学基金 )
人的认知失误模型的理论及应用研究 ( 02
年国家自然科学基金 )
? 杨孟琢、赵炳全、方向 核电厂操纵员认知可
靠性模型和模拟机实验研究,建立了基于模糊
数学的操纵员事故响应时间可信性回归模型
? 张炯 核反应堆人误数据统计分析
? 王武宏 行为形成因子与人的差错关系模型
? 罗晓利 中国民航 20年人因事故统计分析研究
? 庞志兵 高炮操作失误类型及原因
报告人
? 国家自然科学基金项目
复杂人 -机系统中人员可靠性研究 (1995)
人因事故分析理论与方法研究 (1998)
人误分析技术及应用研究 (2002)
考虑组织与管理因素的人因可靠性分析
方法及应用研究( 2005)
? 国防军工技术项目
核电站人员可靠性基础研究 (1994)
反应堆系统人因事件分析与预防方法 (2000)
人因可靠性技术( 2002)
人误因素辨识与原因分析技术研究( 2005)
? HRA应用
大亚湾核电站,人因可靠性分析( 1998)
岭澳核电站,人因可靠性分析 (2000)
秦山核电站,人因可靠性分析 (2004)
模拟机实验
PSR中人因安全因素评审
? 获奖
国防科学技术奖二等奖 3项、三等奖 1项
中国核工业总公司、湖南省科技进步奖二、三
等奖 6项
5 结论
● 人因分析对系统的可靠性、安全性有重
要贡献
● 人因分析的理论、方法、技术尚不完备
● 人因分析学科富有生命力、正在蓬勃发展
? 参考文献
张力,人因分析:需要、问题和发展趋势,系统工程理论与实
践,2001,21(6),13-19
朱海,洪亮,论人的可靠性研究的两种策略,人类工效学,
1997,3( 2),12-15
黄祥瑞,沈祖培,高佳,人的动态认知可靠性的理论及应用研
究,政策与管理,2001( 11),53- 53
张力,黄曙东,王以群,等, 反应堆系统人因事件分析与预
防方法及应用,北京:中国核工业音像出版社,2003
张力,许康,人因可靠性分析新方法,工业工程与管理,
2002,7( 5),14- 19