事故樹分析法在農機事故原因分析中的應用

曹蕾　郭云輝

摘要 隨著農業機械在農業生產中占據越來越重要的地位，農機事故的居高不下勢必會對農業生產和農村社會產生深遠影響，采取有效措施預防事故、控制事故率十分有必要。基于傳統的事故致因理論，引入事故樹分析法試圖深入研究農機事故的成因，并從中找出重要因素，為提出有針對性的預防措施提供參考。

關鍵詞 事故樹分析法;農機事故;事故致因

中圖分類號 S232.4文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）21-0257-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.077

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application of Fault Tree Analysis in Causes Analysis of Agricultural Machinery Accidents

CAO Lei1，GUO Yunhui2

（1.Nanjing Institute of Agricultural Mechanization， Ministry of Agriculture and Rural Science， Nanjing，Jiangsu 210014; 2. Audit Office of China Postal Savings Bank， Shanghai 200082）

Abstract With agricultural machinery occupying an increasingly important position in agricultural production， the high level of agricultural machinery accidents will inevitably have a farreaching impact on agricultural production and rural society. It is necessary to take effective measures to prevent accidents and control the accident rate. Therefore， based on the traditional accidentcausing theory， this paper introduces the fault tree analysis method to study the causes of agricultural machinery accidents in depth， and find out the important factors， so as to provide reference for putting forward targeted preventive measures.

Key words FTA;Agricultural machinery accident;Causes of accident

作者簡介 曹蕾（1986—），女，江蘇如東人，助理研究員，碩士，從事中國農業機械化政策研究。

收稿日期 2019-07-09

自2004年我國實施農機購置補貼政策以來，中央財政累計投入逾2 000億元，極大地帶動了農業生產經營者購買農業機械的熱情。十多年來農機總動力年均增幅超8%，至2017年已達到9.88億kW。伴隨著農業機械化的快速發展，農機事故頻發的問題隨之而來。公開資料顯示，2017年共發生農機事故2 683起，造成917人死亡，1 957人受傷，直接經濟損失2 064.64萬元，平均每起事故損失0.77萬元。其中，發生在國家等級公路以外的農機事故平均每起直接經濟損失更是達到1.68萬元。而當年農村居民人均純收入僅1.34萬元，損失收入比為1.25∶1。農機事故的發生會讓事故雙方家庭均遭受極大的經濟和心理打擊，事故率居高不下必將影響農業生產信心。然而一直以來，人們對農機事故原因的分析比較淺顯，政策指導意義不夠。因此，采用科學的方法，深入分析農機事故成因，從而采取更有針對性的預防措施顯得十分有必要。

1 傳統的事故致因理論在應用中存在的不足

1.1 幾種典型的事故致因理論簡介

事故致因理論是從大量典型事故本質原因的分析中所歸納出的事故機理和事故模型[1]。這些機理和模型反映了事故發生的規律性，能夠為事故原因的定性定量分析和事故的預測預防。隨著科學技術和生產方式的轉變，人們對事故原因的認識也不斷深入，因此先后出現了十幾種具有代表性的事故致因理論，其中比較有代表性的有事故因果連鎖理論、動態變化理論、軌跡交叉論等[2]。

1.1.1

事故因果連鎖理論。該理論最早由海因里希提出的，此后又有博德、亞當斯等多位學者基于不同因素提出了相應的因果連鎖模型。其核心思想是：傷亡事故的發生不是一個孤立的事件，而是一系列原因事件相繼發生的結果，即傷害結果與各原因之間具有連鎖關系。如海因里希認為導致事故傷害的因素有5種：遺傳及社會環境（M）、人的缺點（P）、人的不安全行為或物的不安全狀態（H）、事故（D）、傷害（A），M—P—H—D—A構成了事故因果連鎖關系[3]。

1.1.2

動態變化理論。該理論分為2種，一是擾動起源事故理論，二是變化-失誤理論。前者認為事件的發生必然是由某人或某物引起的，如果把引起事件的人或物稱為“行為者”，而其動作或運動稱為“行為”，生產系統的外界影響是經常變化的，可能偏離正常或預期的情況，外界影響的變化為“擾動”，擾動作用于行為者，產生擾動的事件則稱為起源[4]。當行為者不能適應這種擾動，則自動平衡過程被破壞，形成事故過程。而變化-失誤理論則是認為事故是由意外的能量釋放引起的，這種能量釋放的發生是由于管理者或操作者沒有適應生產過程中物的或人的因素的變化，產生了計劃錯誤或人為失誤，從而導致不安全行為或不安全狀態，破壞了對能量的屏蔽或控制，即發生了事故[5]。

1.1.3

軌跡交叉論。其基本思想是：傷害事故是許多相互聯系的事件順序發展的結果。這些事件概括起來不外乎人和物（包括環境）兩大發展系列。當人的不安全行為和物的不安全狀態在各自發展過程中（軌跡），在一定時間、空間上發生了接觸（交叉），能量轉移于人體時，傷害事故就會發生。而人的不安全行為和物的不安全狀態之所以產生和發展，又是受多種因素作用的結果[6-7]。

1.2 事故致因理論對農機事故原因分析的啟示

這些事故致因理論為分析農機事故原因提供了很好的借鑒和啟示：第一，事故的發生是偶然的、隨機的現象，但是又有其必然的統計規律性，從而可以科學地統計分析，發現農機事故發生的規律和原因，從而通過采取預防措施，實現控制和減少農機事故、保障安全生產的目的;第二，事故原因不能簡單歸咎為“違章”，導致事故發生的因素是錯綜復雜的，但其中人（農機安全生產中，即為農機駕駛操作人員）和物（農機安全生產中，即為農業機械）是核心要素，而導致人的不安全行為和物的不安全狀態的因素又有很多，必須追蹤到各個深層次，找到本質原因;第三，人和物往往都受到管理因素的支配，可以通過科學的管理方法和手段來一定程度上控制人的不安全行為和物的不安全狀態，從而有效預防事故的發生。

1.3 傳統的事故致因理論在實際應用中的不足

但用上述事故致因理論來實際分析農機事故成因時又發現一些不足：第一，事故因果連鎖理論如多米諾骨牌效應，強調只有第一塊骨牌倒下，才能導致后續事件的相繼發生，但有些時候農機事故是由中間因素引發的，如機械的突發性故障導致傷害的發生，與之前的因素并無直接關系;第二，上述理論都特別強調了人的不安全行為和物的不安全狀態，較少強調環境因素或將環境作為影響人和物的次級因素來看待，而農機事故的發生與其所處的環境存在密切關聯，事實上現在很多學者也將農機事故的原因主要歸為人、物和環境3類，將環境因素放至與人和物相當的位置來看待;第三，上述理論基本只從宏觀層面上概述了影響人的不安全行為和物的不安全狀態的深層次因素，如社會、經濟、文化、習慣、法律等等，但不夠具體，對深入研究農機事故成因從而制定出針對性較強的方針政策的指導性意義不夠。因此，該研究引入事故樹分析法，來深入、全面地探究引發農機事故的深層次原因。

2 基于FTA的農機事故樹構建

2.1 事故樹分析法

事故樹分析法（FTA）是一種對事故進行從結果到原因的演繹推理方法，其根據系統可能發生的事故或已經發生的事故所提供的信息，去尋找同類事故發生有關的原因，從而采取有效的防范措施，防止同類事故再次發生[8]。該方法是1961年由美國貝爾電話研究所的沃森在研究民兵式導彈發射控制系統的安全性評價時首先提出，之后多位學者對該方法進行了改進，1974年美國原子能委員會應用FTA對商用核電站的災害危險性進行評價，發表了拉斯馬森報告（Rasmussen Report），引起了世界各國的關注。此后，事故樹分析法被廣泛應用于工業生產安全系統的評價與分析[9-11]。實踐證明，FTA是一種具有廣闊的應用范圍和發展前途的系統安全分析方法。

事故樹，顧名思義，形似倒立著的樹。樹的“根部”頂點節點表示系統的某一個事故，樹的“梢”底部節點表示事故發生的基本原因，樹的“枝杈”中間節點表示由基本原因促成的事故結果，又是系統事故的中間原因。事故因果關系的不同性質用不同的邏輯門表示。這樣畫成的一個“樹”用來描述某種事故發生的因果關系，稱之為事故樹[12]。

2.2 農機事故樹

該研究將事故樹分析法引入農機事故原因分析，并基于事故致因理論，認為導致農機事故的核心原因在于人的不安全行為、物的不安全狀態以及環境的惡劣，基于此構建農機事故樹，如圖1。

由圖1分析可知，引發農機事故的基本事件有超速、超載、疲勞駕駛、機械設計缺陷、質量問題、高溫、雨天等，見表1。

該事故樹的結構函數為：T=H+M+L=H1+H2+H3+M1+M2+L1+L2 =（H3+H4+H5）+X1+（X16+M3）+（X16·X12·X15）+（X18+X14）+（X19+X20）=[（X2·X3）+（X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10）+（X11+X4+X5+X12+X13+X14+X15）]+X1+（X16+X17+X2+X12）+（X16·X12·X15）+（X18+X14）+（X19+X20）

3 將FTA引入農機事故原因分析的重要意義

首先，事故樹是分析事故原因的有利武器，它既能找到事故的真實原因，又能找到包括潛在因素在內所有事故原因。并能顯示出它們與頂上事件的邏輯關系，如有些基本事件單獨發生了就可以導致頂上事件發生（如X4發生則H4便會發生），有些基本事件必須與另外一個基本事件同時發生才能導致頂上事件發生（如X2和X3同時發生才會導致H3發生），從而有助于定性分析某類事故發生的規律及特點，從而找出控制該類事故的可行方案。

第二，可以從事故樹結構上分析導致農機事件發生的基本事件集合（如{X2}、{X2，X3}、{X12}、{X12，X15，X16}等），通過基本事件出現的頻次和某集合中基本事件的個數，定性判斷各基本原因事件的重要程度[13]，以便按輕重緩急分別采取對策，從而達到經濟、有效、安全的目的。也可以作為制定安全檢查表、找出日常管理和控制要點的依據。

第三，借助事故樹可以定量分析某類事故發生的概率。如基于大量的統計數據可以計算各基本事件發生的概率，通過邏輯門中的加（“+”）或乘（“·”）計算頂上事件發生的概率，從而依此為依據，綜合考慮事故（頂上事件）的損失嚴重程度，與預定的目標進行比較，如果得到的結果超過了允許目標，則采取相應的改進措施，使其降至允許值以下，達到控制事故率處于某一數值之下的目的[14]。

4 結語

事故樹分析法已在工業生產系統安全性評估中得到廣泛應用，并受到安全生產管理者的高度評價，但在農機安全生產中鮮少運用。該研究認為可以在傳統事故致因理論的基礎上，用FTA分析法分析農機事故原因。從導致農機事故的人、物（即農業機械）和環境3個核心因素入手，深入分析深層次原因，最終得到超速、超載、疲勞駕駛、機械設計缺陷、質量問題、高溫、雨天等20項基本事件，如果可以通過大數據分析獲得這些基本事件的發生概率，則可以預測頂上事件發生的概率，從而方便采取有效的預防和控制措施，降低事故率。該研究是運用事故樹分析法研究農機事故原因的初步嘗試，研究深度還遠遠不夠，如其他人員責任、產品質量缺陷等未做進一步挖掘和展開，有待后續深入研究。

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