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1、人因可靠性分析方法第1页，共18页，编辑于2022年，星期四人因可靠性 1.21.2复杂人机系统中人因失误的定义机系统中人因失误的定义人因失误是指在没有超越人是指在没有超越人机系统设计功能的条件下，机系统设计功能的条件下，人为了完成其任务而进行的有计划行动的失败。它包括个人为了完成其任务而进行的有计划行动的失败。它包括个体的、群体的和组织的失误。体的、群体的和组织的失误。主要形式主要形式：未能完成必要的功能；实践了不应该完成的任务；对意外未作出及时的反应；未意识到危险情境；对复杂的认知反应作出了不正确的决策。第2页，共18页，编辑于2022年，星期四人因可靠性分析方法人因可靠性分析方法2.人因
2、可靠性分析方法 2.1人因失误概率预测法(THERP)适用条件:人员工作能够划分为一系列如读数、操作等动作单元。基本方法：基本方法：通过人因可靠性事件树模型对人因事件涉及的所有人员行为按事件发展的过程进行分析，并在事件树中确定失效途径后进行定量计算。第3页，共18页，编辑于2022年，星期四Technique for Human Error Rate Predictionn nHRA 事件树描述人员进行操作过程中一系列操作事件序列，它按时间为序，因而某作业过程的HRA 事件树便可以描述出该作业过程中一切可能出现的人因失误模式及其效果。对树的每个分枝赋予其发生的概率，则可最终导出作业成功或失败的
3、概率。aAb/aB/ab/AB/AFFFS图1 简单的HRA事件树第4页，共18页，编辑于2022年，星期四Technique for Human Error Rate Predictionn n图1中人员作业成功的概率中人员作业成功的概率P P（S）和失败的概率）和失败的概率P（F）可由下式求得：P（S S）=ab/a=ab/aP P（F）=a(B/a)+A(b/A)+A(B/A)=a(B/a)+A(b/A)+A(B/A)n n在HRA HRA 事件树中，某一项子任务成功或失败概率由基事件树中，某一项子任务成功或失败概率由基本本HEP（BHEP）表示，它可依据该项子任务的动作类型，）表示，它
4、可依据该项子任务的动作类型，由相关的由相关的THERP 表格查找而得。表格查找而得。第5页，共18页，编辑于2022年，星期四Technique for Human Error Rate Prediction操作描述HEP1读图表记录仪显示读图表不正确判读指示灯指示将控制旋钮拧错方向阀门关闭不当拧上插接件读模拟仪表读数0.00620.0130.00140.550.00260.0170.003表1 部分操作人为差错概率第6页，共18页，编辑于2022年，星期四Technique for Human Error Rate Predictionn n由于在由于在HRA HRA 事件树中，人的失误概率
5、因人员素质、事件背景等方面事件树中，人的失误概率因人员素质、事件背景等方面的差异存在很大差别，因此为了得到在的差异存在很大差别，因此为了得到在HRA HRA 事件树中子任务的实事件树中子任务的实际概率际概率HEPHEP，必须用行为形成因子（，必须用行为形成因子（PSFPSF）进行修正。）进行修正。应力水平应力水平PSFPSF修正值修正值不确定边界不确定边界极低应力水平极低应力水平2HEP2HEP2 2倍范围倍范围最佳应力水平最佳应力水平1HEP1HEP1 1倍范围倍范围中等应力水平中等应力水平2HEP2HEP2 2倍范围倍范围极高应力水平极高应力水平HEP=0.25HEP=0.250.030.
6、03到到0.750.75表2 各种应力水平的PSF值第7页，共18页，编辑于2022年，星期四Technique for Human Error Rate Predictionn n行为形成因子(PSF)(PSF)修正:在进行人员可靠性分析的过在进行人员可靠性分析的过程中，一般要根据操作内容、环境等因素进行程中，一般要根据操作内容、环境等因素进行PSF的修的修正，而正，而PSFPSF的值目前还没有详细数据，其值一般很难确定，的值目前还没有详细数据，其值一般很难确定，目前决定这些修正值时带有很大的经验性和专家的判断目前决定这些修正值时带有很大的经验性和专家的判断。n n一般而言修正可用如下通式表
7、示：HEP=BHEP(PSF)(PSF)1(PSF)(PSF)2 2第8页，共18页，编辑于2022年，星期四Technique for Human Error Rate Predictionn n相关性修正相关性修正:由于人员动作之间往往有关联，所以还需考虑动作间以及工作小组内人员之间的相关性，否则将严重低估人员失误概率。动作（或事件）A A、B B 间间之相关程度定义为之相关程度定义为P（B|AB|A），即），即A 动作（事件）失败下B 动作（事件）失败的可能性，其共分为五级动作（事件）失败的可能性，其共分为五级:完全相完全相关（关（CD），高相关（HDHD），中相关（MD），低相关），低
8、相关（LDLD），以及零相关（ZD）。）。第9页，共18页，编辑于2022年，星期四Technique for Human Error Rate Predictionn n相关系数的计算公式如下：相关系数的计算公式如下：1CD，P(B/A)=12 2HDHD，P(B/A)=P(B/A)=1+P(B)/21+P(B)/23.MD，P(B/A)=1+6P(B)/74.LD4.LD，P(B/A)=1+19P(B)/20P(B/A)=1+19P(B)/205.ZD，P(B/A)=P(B)第10页，共18页，编辑于2022年，星期四Human Cognitive Reliability 2.2人的认知可
9、靠性预测法（人的认知可靠性预测法（HCR）n nHCR方法的两个假定：方法的两个假定：1.1.认为所有人员动作行为类型均可以分为技能型、规则形认为所有人员动作行为类型均可以分为技能型、规则形和知识型三类；和知识型三类；2.2.每一行为类型的失误概率仅与允许时间每一行为类型的失误概率仅与允许时间t t和执行时间和执行时间T T1/21/2有关，有关，且遵从三参数的威布尔分布：且遵从三参数的威布尔分布：第11页，共18页，编辑于2022年，星期四Human Cognitive Reliabilityn nHCRHCR是考虑对时间变量进行规范化后，规范化的时间与人员不能响应的概率之间的关系，在上式中
10、：1.1.t t允许操纵员进行响应的时间；允许操纵员进行响应的时间；2.2.T T1/2 1/2=T=T1/21/2，n n（1+K1+K1 1）（1+K1+K2 2）（1+K1+K3 3）为完）为完成该项操作所需时间的中值，成该项操作所需时间的中值，T T1/21/2 还考虑到了人员还考虑到了人员操作时的应力和环境条件，操作时的应力和环境条件，K K1 1操作员操作经验，操作员操作经验，K K2 2操作员心理压力，操作员心理压力，K K3 3人机界面；一般状况的人机界面；一般状况的执行时间执行时间T T1/21/2，n n的获得来自培训模拟机或专家的决的获得来自培训模拟机或专家的决定；定；3
11、.3.、为操作人员行为类型参数；为操作人员行为类型参数；第12页，共18页，编辑于2022年，星期四Human Cognitive Reliabilityn n人的行为类型人的行为类型人的行为类型人的行为类型 ：技能型：技能型、规则型、知识型 技能型行为技能型行为(Skill-based behavior)(Skill-based behavior)只依赖于人员的实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求的一种条件反射式、下意识的反应 规则型行为规则型行为规则型行为规则型行为(Rule-based behavio
12、r)(Rule-based behavior)人的行为由一组规则人的行为由一组规则或协议所控制、所支配或协议所控制、所支配 知识型行为知识型行为(Knowledge-based behavior)(Knowledge-based behavior)当遇到新鲜情当遇到新鲜情景，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和经验进行分析诊断及处理第13页，共18页，编辑于2022年，星期四Human Cognitive Reliability行为类型行为类型技术型技术型0.4070.4071.21.20.70.7规则型规则型0.6010
13、.6010.90.90.60.6知识型知识型0.7910.7910.80.80.50.5表3 参数参数参数参数 、选取表选取表选取表选取表 第14页，共18页，编辑于2022年，星期四Human Cognitive Reliability 操作员经验操作员经验(K1)1.专家，受过很好训练 -0.22 2.平均训练水平 0.00 3.新手，最小训练水平 0.44心理压力心理压力(K2)1.严重应激情景 0.44 2.潜在应激情景/高工作负荷 0.28 3.最佳应激情况/正常 0.00 4.低度应激/放松情况 0.28人机界面（人机界面（K3）1.优秀 -0.22 2.良好 0.00 3.中等（
14、一般）0.44 4.较差 0.78 5.极差 0.92表4 HCRHCR模型的行为形成因子及其取值模型的行为形成因子及其取值模型的行为形成因子及其取值模型的行为形成因子及其取值第15页，共18页，编辑于2022年，星期四THERP与HCRn nTHERP THERP 主要针对与时间无关的序列动作，利用人因事件树对人因事件中涉及的所有人员行为按事件发展的过程进行分析，并在事件树确定失效途径后进行定量的计算，可较好分析人员可较好分析人员可较好分析人员可较好分析人员操作操作可靠性可靠性。n n而HCR 的着眼点恰恰在与时间密切相关的认知行为上，即认为对于一个人因事件中的一个人员行为，特别是对事故后的
15、诊断行为，允许操纵员进行响应的时间以及操纵员平均所需执行时间之比决定了人因失效的概率，主要适用于与时间有关的主要适用于与时间有关的诊断诊断可靠性可靠性可靠性可靠性。第16页，共18页，编辑于2022年，星期四THERP+HCR 2.3 THERP+HCR2.3 THERP+HCR模式模式由前所述两种方法的特点，由前所述两种方法的特点，THERPTHERP提供了大量可确定的人员操作失提供了大量可确定的人员操作失效的数据，而效的数据，而HCRHCR的着眼点在时间上，认为在一人因事件中一个的着眼点在时间上，认为在一人因事件中一个人员的行为，特别是对事故后的诊断行为，允许操作员进行响应人员的行为，特别
16、是对事故后的诊断行为，允许操作员进行响应的时间以及操作员平均所需执行时间之比决定了人因失效的概率。的时间以及操作员平均所需执行时间之比决定了人因失效的概率。HCRHCR对确定事故后操纵员进行事故诊断过程中可能的人因失对确定事故后操纵员进行事故诊断过程中可能的人因失效比较好，效比较好，THERPTHERP用于评价人员的具体失效操作比较好。因此可用于评价人员的具体失效操作比较好。因此可以结合这两种方法，在事故诊断阶段，用以结合这两种方法，在事故诊断阶段，用HCRHCR对可能的人因响应对可能的人因响应失效概率进行评价，用失效概率进行评价，用THERP THERP 和相关数据对在具体的干预操作行和相关
17、数据对在具体的干预操作行为中可能的失误进行评价。为中可能的失误进行评价。第17页，共18页，编辑于2022年，星期四人因可靠性分析方法人因可靠性分析方法 2.4现有现有HRAHRA方法的不足之处方法的不足之处1.1.使用使用HRAHRA事件树的两分法逻辑事件树的两分法逻辑(成功与失败成功与失败)不能真实、全面不能真实、全面的描述人的行为现象。的描述人的行为现象。2.2.缺乏充分的数据。人因可靠性数据的缺乏是一个严重的问缺乏充分的数据。人因可靠性数据的缺乏是一个严重的问题，这与数据收集方式和人因心理状态有很大关系。题，这与数据收集方式和人因心理状态有很大关系。3.3.过多依赖专家的判断。过多依赖专家的判断。4.4.HRA HRA 众多方法的正确性与准确性难以验证。众多方法的正确性与准确性难以验证。HRA HRA 的各种方法的各种方法对真实环境下人因可靠性预测的正确性几乎无法证明。对真实环境下人因可靠性预测的正确性几乎无法证明。5.5.HRA HRA 方法缺乏心理学基础方法缺乏心理学基础。6.6.缺乏对重要绩效形成因子的恰当考虑和处理。缺乏对重要绩效形成因子的恰当考虑和处理。第18页，共18页，编辑于2022年，星期四