基于HFACS模型的試驗機試飛人為因素分析研究

■ 段亞/中國飛行試驗研究院

0 引言

進入21世紀，航空業快速發展，航空安全愈發顯得重要。早在20世紀70年代中期，人們就逐漸注意到由機械、電子等設備故障所引起的飛行事故的概率已有了明顯的下降，而由于機組人為差錯所導致的飛行事故或事故征候卻在逐年增加，占到事故成因總體的60%～80%[1]。因此，如何有效地開展人因差錯事件的分析，進而開展針對性的預防成了必須要面對的問題。

為了減少人因差錯事件發生的概率，學術研究者對人為差錯問題開展了一系列的研究工作。眾多人為因素分析理論模型相繼出現，包括多米諾模型[2]、Reason模型[3]、SHEL 模型[4]、HFACS模型[5-7]、STAMP模型[8]及 FRAM 模型等。國內外眾多學者應用上述理論進行了大量研究，在航空領域特別是民航領域取得了一定的突破，但鮮有針對試驗機試飛過程中出現的人因差錯事件進行的理論分析和研究。

試驗機試飛是指利用現有飛機平臺，進行關于眾多航空電子設備的演示驗證航空類飛行試驗項目。由于試驗機試飛過程是一項有人參與、涉及流程眾多、系統工程性強的試驗，如何減少在試驗機試飛過程中出現的人因差錯事件就成了飛行試驗環節中的重要任務。

為了減少試驗機試飛過程中出現的人因差錯事件，本文在HFACS理論模型基礎上，結合試驗機試飛過程特點，提出一套適用于試驗機試飛過程中的人因差錯事件分析方法，并將該方法進行了系統集成化，以通過技術的手段減少人因差錯事件的發生。

1 試驗機試飛專業性人為因素分析框架

航空界從20世紀70年代開始便對人為因素進行了大量理論研究。形成了SHEL模型理論、FTA模型理論、Reason模型理論和HFCAS模型理論等不同理論。HFACS模型是在Reason模型基礎上提出的，它可以從影響人因差錯事件發生的顯現條件到隱性條件、宏觀角度到微觀角度逐層進行細致的剖析。SHEL模型可以很好地分析人與系統中硬件、環境等界面間的關系和存在的缺陷，但對人的認知機理原因分析有局限性，常用于事故調查。FTA模型直觀明了、邏輯性強，可用于定性和定量分析，但很難分析組織因素等深層次原因。

試驗機試飛過程中的人因差錯事件涉及的致因因素種類繁多，試飛工程師們觀察到的是最基礎的顯性致因因素，難以對隱性致因因素進行詳細歸類系統分析，會忽略隱性的核心致因因素，造成人因差錯事件不斷重復發生。HFCAS模型可挖掘出組織層面的差錯誘因，可以找出人為差錯最深層、最隱形和微觀的因素，較適用于試驗機試飛人為因素分析。結合試驗機試飛過程的特點，利用HFACS模型挖掘深層次人為致因因素的優點，建立適用于試驗機試飛領域的專業性人為因素分析框架，如圖1所示。

圖1 試驗機試飛專業性人為因素分析框架圖

2 試驗機試飛人因差錯事件系統解析與控制

試驗機試飛人因差錯事件系統解析與控制流程分為人因差錯事件概述、尋找人因差錯事件發生的顯性原因、形成人為致因因素展示鏈、總結分析四個環節。

1）人因差錯事件概述

對試驗機試飛過程中發生的人因差錯事件進行大致的描述，確定當日飛行的相關狀態，排除影響人因差錯事件發生的干擾因素。

2）尋找人因差錯事件發生的顯性原因

面對復雜的工作流程，應用試驗機試飛專業性人為因素分析框架，結合流程分析法，找出影響人因差錯事件發生的顯現因素，即不安全行為子層級。

3）形成人為致因因素展示鏈

應用試驗機試飛專業性人為因素分析框架，結合現有試驗機試飛的工作流程，逐層剖析，挖掘出影響人因差錯事件發生的眾多隱性因素，即不安全行為的前提條件子層級、不安全的監督子層級、組織影響子層級三個方面；依次挖掘，探求出最核心、最隱性的條件。將導致人因差錯事件發生的眾多致因因素在試驗機試飛專業性人因事件展示圖中展現。同時，將人為致因因素以表格形式進行相應的展示，以清晰的脈絡展現影響人因差錯事件發生的流程。

4）總結分析

對上述分析過程進行總結分析，為人因差錯事件的預防做準備。

3 試驗機試飛人因差錯事件具體分析

運用試驗機試飛專業性人為因素分析框架對2017年10月及2018年4月發生的兩起試驗機試飛人因差錯事件分別進行具體分析。

3.1 某型探測系統試飛人因差錯事件

1）人因差錯事件概述

2017年10月，一架小型運輸機于當日上午執行某探測系統試飛任務。全程試飛任務共計1小時10分鐘。整體試驗機試飛過程中天氣狀況良好。飛行中某一時刻，空中機械師發現飛機出現異常振動現象，引發飛行風險，飛機返航；同時，空中機械師要求試飛工程師立即關掉與被試探測設備直接相關的所有后艙航電設備，試飛工程師誤將某配試導航設備也一同關閉，造成該設備核心器件受損。事后調查分析發現，飛機機頭安裝結構件與被試探測系統機掃頻率在同一區間范圍內，因而引起飛機異常振動。因飛機出現異常振動，導致飛機緊急返回，造成試驗未能完全開展；由于本次試驗機試飛任務未獲取完整數據，因而試飛工程師不能完成試飛報告，造成架次浪費。

氣象條件：能見度大于5km，風速5m/s，風向40°，氣溫13.5℃。

飛行員及工程師狀態：該型運輸機空勤人員狀態均良好，上機工程師證件齊全。

飛機基本狀態：飛機狀態良好，滿足當日飛行要求。

2）顯性原因挖掘

影響本次試驗機試飛人因差錯事件發生的顯性原因共有兩類，如下所示。

a.由于試飛工程師對本次試驗機試飛的相關知識了解不夠深入，安全防范意識不強，未能做好安全合理的試飛前期準備工作，試飛過程中選取被試探測系統工作頻率時，未考慮到可能與原機產生共振，是造成本次人因差錯事件發生的一個直接顯性原因，即決策差錯（選擇不當）/技能差錯（注意不當）。

b.飛機出現異常現象后，試飛工程師由于緊張等原因，誤將需獨立供電的某配試導航設備一同關閉，導致該設備核心慣性陀螺受損，造成一定損失。試飛工程師在緊急情況下的錯誤選擇是本次人因差錯事件的一個直接顯性原因，即決策差錯（選擇不當）。

3）形成人因差錯事件致因因素展示鏈

結合本次試驗機試飛人因差錯事件的經過歷程，應用試驗機試飛專業性人為因素分析框架，在顯性原因挖掘清晰的基礎之上，對影響人因差錯事件發生的深層次隱性原因進行了細致的剖析，形成兩條人為致因因素展示鏈，如表1所示。

4）總結分析

本次試驗機試飛人因差錯事件共有兩條致因因素展示鏈，每條致因因素展示鏈包含試驗機試飛專業性人為因素分析框架中的若干人為致因因素。

本次人因差錯事件不安全行為層級中涉及的人為致因因素主要有決策差錯及技能差錯；不安全行為的前提條件層級中涉及的人為致因因素主要有合作資源管理、身體[精神]限制、個人的準備狀態；不安全的監督層級中涉及的人為致因因素主要為監督不充分；組織影響層級中涉及的人為致因因素為組織過程。

由于試驗機試飛專業性人為因素分析框架為鏈式分析框架，只要消除兩條致因因素展示鏈4個層級中的某1個層級中的全部致因因素，該致因因素展示鏈就不會發生。如果兩條致因因素展示鏈都沒有發生，那么本次試驗機試飛人因差錯事件也就不會發生。

3.2 某型導航系統試飛人因差錯事件

1）人因差錯事件概述

2018年4月，一架中型運輸機于當日上午執行某導航系統試飛任務。全程試飛任務共計4小時10分鐘。整體試驗機試飛過程中天氣狀況良好。因本次試驗機任務緊急，上機試飛工程師未按照流程要求對相應的測試設備進行檢查，飛行過程中某總線采集記錄器和GPS記錄設備指示燈均未亮，該試飛工程師憑印象認為上一次執行任務設備工作正常，本次可能是設備指示燈有故障，沒有想到試飛數據因此記錄失敗，飛行結束后進行試飛數據分析時才發現數據未記錄。經過排查，確認是儀器設備供電模塊長期工作后出現問題而導致數據記錄失敗。由于本次試驗機試飛任務未獲取到數據，因而試飛工程師不能完成試飛報告，造成架次浪費。

氣象條件：氣象條件符合飛行任務的要求。

飛行員及工程師狀態：該型運輸機空勤人員狀態均良好，上機工程師證件齊全。

飛機基本狀態：飛機狀態良好，滿足當日飛行要求。

2）顯性原因挖掘

影響本次試驗機試飛人因差錯事件發生的顯性原因共1類，如下所示。

該試飛工程師未在飛行前對測試系統進行檢查試驗，未能發現儀器設備供電情況異常，隨后的試飛中，又冒險、大膽地認為是儀器指示燈故障而并不是設備采集功能故障，是造成本次人因差錯事件發生的一個顯性原因，即技能差錯（注意不當）/偶然性違規（冒險違規、孤立性違規）。

3）形成人因差錯事件致因因素展示鏈

結合本次試驗機試飛人因差錯事件的經過歷程，應用試驗機試飛專業性人為因素分析框架，在顯性原因挖掘清晰的基礎之上，對影響人因差錯事件發生的深層次隱性原因進行剖析，形成1條人為致因因素展示鏈，如表2所示。

4）總結分析

本次試驗機試飛人因差錯事件共有1條致因因素展示鏈，該致因因素展示鏈包含試驗機試飛專業性人為因素分析框架中的若干人為致因因素。

本次人因差錯事件中不安全行為層級中涉及的人為致因因素主要有技能差錯和偶然性違規；不安全行為的前提條件層級中涉及的人為致因因素主要有技術環境、精神狀態、合作資源管理及個人的準備狀態；不安全的監督層級中涉及的人為致因因素主要為監督不充分和運行計劃不適當；組織影響層級中涉及的人為致因因素主要為組織過程。

由試驗機試飛專業性人為因素分析框架為鏈式分析框架可知，只要消除該條致因因素展示鏈中4個層級中的某1個層級中的全部致因因素，該致因因素展示鏈就不會發生。如果該條致因因素展示鏈都沒有發生，那么本次試驗機試飛人因差錯事件也就不會發生了。

表1 2017.10 人因差錯事件致因因素展示鏈表

表2 2018.4 人因差錯事件致因因素展示鏈表

4 結束語

本文在HFACS模型的基礎之上，結合試驗機試飛的特點，提出了試驗機試飛專業性人為因素分析框架。結果表明，試飛工程師應用試驗機試飛專業性人為因素分析框架，可以有效、準確地辨識出影響試驗機試飛人因差錯事件發生的致因因素，并能準確描述人因差錯事件的形成過程。該人為因素分析框架的成功應用，有助于降低人因差錯事件發生的概率，提升試驗機試飛的安全。