基于HFACS系統開展的沖壓渦輪葉片人為損傷分析

摘要：而運輸類航空器總裝生產中因結構復雜、年產量較低，仍然依靠人作為產品總裝的重要組成部分，但由人開展工作，且開展的工作為非重復性的勞動工作，因此人為因素不得不考慮，以進一步降低現有產品中人為因素質量問題占比較高的現狀。本報告將從復雜裝配制造的質量問題數據，分析闡述航空器總裝制造環節所具有的一系列特點。并根據這些特點，利用HFACS（The Human Factors Analysis and Classification System）框架模型分析并形成總裝制造環節電氣裝配人為因素質量問題的原因代碼，作為HFACS框架模型的改進模型。運用具體質量案例結合改進后的HFACS框架模型對人為因素質量問題實際案例進行剖析。

關鍵詞：微課;初中數學;應用

一、HFACS理論框架模型及其適應性調整

1997年，Shappell和Wiegman應美國海軍的邀請，完成了人為因素的相關研究，也就是HFACS（The Human Factors Analysis and Classification System）系統模型。HFACS系統模型分析了4個層次的因素，其中包括人的不安全行為、不安全行為的前提條件、不安全的監督以及組織影響。HFACS相關研究證明，HFACS適合用于各種外部因素復雜多變、極度依賴于人進行準確判斷及操作的事故分析模型。基于各種原因，HFACS模型有一定的局限性，某型產品的總裝過程需要結合HFACS的問題思考方向，為普通的偏離項目建立一套適用某型產品的人為因素代碼系統，利于總結人為因素過程中發生的問題并開展改進工作。

按產品總裝特點，重新對HFACS理論框架模型進行適應性的調整，調整后的框架模型擬稱為HFACSSAMC（The Human Factors Analysis and Classification System for Shanghai Aircraft Manufacturing Co.），重新調整后的HFACSSAMC如下表所示。在開展原因分析時，同時建立的不合格代碼便于對不同問題的原因進行統計。

二、利用HFACS模型開展沖壓空氣渦輪葉片損壞問題

沖壓空氣渦輪（英語：Ram Air Turbine，縮寫：沖壓空氣渦輪）是航空器在發動機停車、輔助動力系統（APU）完全失效時使用的應急渦輪發電機組。因其英文縮寫，它也被稱為“老鼠”。它由航空器飛行時產生的沖壓力驅動，為駕駛艙和飛行控制系統（電傳操縱系統）提供有限的電力。機務在大場停機坪進行某型航空器飛行前的預先準備工作，機務按照任務單和工卡要求手動釋放沖壓空氣渦輪。在進行地面沖壓空氣渦輪釋放后，現場檢查發現沖壓空氣渦輪頂端右邊有長11mm，寬11mm的翹起損傷。

（一）沖壓空氣渦輪葉片損傷問題定位

經檢查沖壓空氣渦輪艙門框內側前部與葉片損傷相對應位置有接觸痕跡，該接觸痕跡反映出葉片的損傷是由于在沖壓空氣渦輪釋放過程中葉片與門框相接觸而產生的變形。

復查機上結構，滿足航空器通用要求：運動件之間>25.4mm，運動件與固定結構>12.7mm，實際結果均>25.4mm，實際當確保葉片鎖定后，釋放環節也不存在其他方向多余震動。可以確定在當時事件發生時，是由于葉片未被提前鎖定導致釋放環節葉片提前發生轉動，與結構發生干涉后發生葉片彎曲現象。

（二）沖壓空氣渦輪葉片未能鎖定的人為因素分析

我們要求操作人員按照此前的操作步驟重新復現現場的操作步驟。其忽略了沖壓空氣渦輪渦輪上有警示標牌（警示：回收時確保葉片被鎖定）及箭頭，沖壓空氣渦輪發電機殼體上有警示標牌（警示：回收前箭頭對齊）及箭頭中要確保葉片被鎖定的要求。

如沒有確保其鎖定機構起到效果，則該葉片會提前在沖壓氣流帶動下發生旋轉導致損傷。

1.從不安全行為方向開展分析

按照產品的設計，箭頭對齊與葉片被鎖銷在鎖槽內被鎖定是互為等效關系，葉片實際未鎖定代表了實際上箭頭并未對齊。而通過現場問題的復現，證明了操作人員是知曉箭頭對齊的相關要求并且根據操作要求執行的。實際沖壓空氣渦輪本體上的兩處箭頭之間距離較遠，不易判斷箭頭是否對準，為此，我們隨機抽選了52名操作人員，對兩處箭頭是否對齊進行目視判斷。接近10%的員工會因視覺誤差產生錯覺，進而無法按要求完成裝配工作。

且此設備上本應引起重視的紅色警示標牌卻未能引起實際操作者的注意，致使操作人員沒能將葉片的鎖定情況進行確認，缺失了相當重要的工序。該行為也直接導致沒有采取手段對已完成的重要工作進行檢查和復驗。這是典型的技能差錯，操作過程不存在違規的情況。

因此不安全行為被判斷為技能差錯、知覺差錯。

2.不安全行為前提的分析

（1）葉片處的箭頭有2處，任意一處箭頭與殼體箭頭對齊即可完成回收工作，“確保葉片鎖定”的要求僅標識在一處箭頭處，這即存在50%的可能導致操作人員沒有看到其警示標識，設計人員沒有被充分的培訓“只要可能發生的事它就一定會發生”，更何況該處的概率高達了50%。

（2）操作人員并不具備對應的知識儲備，其作為對于學歷及英語要求并不高的操作員工，并不十分熟知紅色警示標牌上的所述英語內容所代表的含義，從設計和工藝的角度沒有考慮到操作人員所具備的知識儲備，采用了超過知識局限的方式。

（3）紅色警示作為航空行業運作多年采用的視覺識別系統，紅色屬于最高級別應予以警示的方式，而現場的操作人員未被培訓，而導致缺乏這方面的意識。

（4）操作工人直接執行的工藝文件中并未提及操作過程中應按照紅色警示標牌中所述英文內容進行操作，僅提及了應按照箭頭對齊后的操作方式執行。文件信息不充分的問題直接導致了操作步驟缺失。

因此，不安全行為的前提被分析為對技能（英語閱讀能力以及目視檢查整齊的能力）要求過高、警示意識方面培訓不充分、文件信息不充分。

3.在監督方面存在不足的分析

復查該工藝文件，監督的方式是采用工序檢驗的方式，即工序完成后由檢驗人員對完成情況進行檢查。顯然該檢查方式不能檢查到該工序的所有關鍵要素，對于是否鎖止的關鍵要素，在完成沖壓空氣渦輪的回收工作后則不能再確認。

因此，不安全的監督方面被確定為監督計劃不完善，沒有采取過程監督的方式。

（三）改進策略

從監督角度著手，將充分條件甚至充要條件作為評價工序合格的重要指標，而不是此次事故中的必要條件，顯而易見的是操作員工認為的“對準箭頭”并不一定是真正的起到了鎖止的作用。

在制造環節充分考慮工作語言的重要性，將操作人員需閱讀、使用的文件用中文的形式予以體現。

從產品設計、文件編制環節充分考慮墨菲定律的重要性，要將可以預見的可能性采取充分的手段予以避免，對重要工序必須執行DFMEA及PFMEA。將操作員工作為機器延伸的一部分這個理念相對來說極其重要。也有部分人始終認為人是有自主意識，能夠運用一些小技巧來完成工作，而這并不太適用于批量化生產。

將紅色警示作為重要工作意識的培訓對全員開展培訓，以對紅色部分引起警覺，嚴禁對紅色警示置若罔聞。

某型航空器安裝的沖壓空氣渦輪沒有回收保護功能。而其它公司機型如空客A320航空器和波音777等航空器也有相似功能。沖壓空氣渦輪在回收的過程中，如果葉片沒有正確鎖定，沖壓空氣渦輪回收到一定角度后，控制盒會停止沖壓空氣渦輪回收，防止沖壓空氣渦輪收上造成損壞。某型航空器所安裝的沖壓空氣渦輪沒有類似功能，在葉片沒有鎖定的情況下可以繼續回收。因此，改進該沖壓空氣渦輪的回收保護功能也是可預見的有效防錯措施之一。

作者簡介：王家杰（1987），男，漢族，浙江人，碩士，工程師，研究方向：質量改進。