基于CREAM方法的人因失效概率预测模型研究

认知可靠性与差错分析方法(CREAM)是第二代人因可靠性分析方法中的代表方法之一,通过对任务环境进行分析从而直接确定人为差错发生概率。本文分析了该方法及其后续研究在人因可靠度评估时存在的主要问题,并以CREAM方法为基础建立新的人因失效概率预测模型。模型首先要求有针对性的对具体任务环境确定通用性能影响因子(CPC)权重,然后通过对CPC进行打分对任务环境进行量化,通过加权求和的方式分别计算出CPC的改进总分值G和降低总分值J,最后运用新建的预测模型计算出人因失效概率。新模型提出了三点改进:第一将任务环境设定为连续的空间;第二提出了不同的工作环境(任务环境)应该有其对应的CPC因子权重;第三考虑正影响CPC因子和负影响CPC因子的双重影响,建立双变量预测模型,预测结果更加合理。     

飞行员人因可靠性定量预测

为有效预测飞行员的人因可靠性,以保障飞行安全,基于认知可靠性与失误分析法(CREAM)的扩展法,建立飞行员人因可靠性定量预测模型。依据飞行员的任务特点,调整认知行为及认知功能。通过优化共同绩效条件(CPC)因子水平等级,并增加新的因子,改进CPC因子依赖规则,用于修正因子的初始评估结果,解决扩展法未考虑因子间关系的问题,从而完成模型的建立。利用回看分析法验证模型的有效性,采用所建立的模型和扩展法分别对已发生的飞行案例进行预测,并与实际发生结果对比分析。结果表明,与扩展法相比,采用飞行员定量预测模型得到的预测结果与案例发生结果所反映的控制模式更为匹配。     

基于CREAM和贝叶斯网络的航空维修人为差错概率预测

航空维修差错不仅严重威胁着飞行安全,同时也会增加航空公司的维修成本。针对航空维修人员发生差错成因的复杂性以及历史事故数据缺乏的情况下,将人因可靠性与失误分析方法（CREAM）和贝叶斯网络（BN）相结合,提出一种改进的维修差错分析模型。根据维修任务构建相应的贝叶斯网络模型,为各子节点设置条件概率表（CPT）;基于维修基地的实际维修环境,对行为形成因子（PSFs）进行评估,得到共同绩效条件（CPCs）的水平;利用各CPC因子下各个行为功能失效模式的权重因子,对各认知活动进行失效概率的修正;将修正概率作为贝叶斯网络根节点的输入,利用推理机制,得到差错发生概率。通过案例分析和计算,验证了所述方法的可行性和有效性。     

基于模糊理论和AHP的CREAM扩展法的改进

为提高人因可靠性定量预测的准确性,利用模糊理论和层次分析法(AHP)改进认知可靠性与失误分析方法(CREAM)中的扩展法,建立一种对共同绩效条件(CPC)权重及其所属水平等级量化的新方法。基于建立的CPC模糊因素集,利用AHP得到CPC模糊权重集;构造CPC模糊评价集,进而获得CPC因子所属水平等级,完成方法的改进;采用改进前后的CREAM扩展法,分析某煤矿人误事件中煤矿安全检查人员的可靠性,并与实际发生结果对比。对比结果显示,采用改进后的CREAM扩展法得到的预测结果更能凸显和衡量人因失误对事故的影响度。     

基于贝叶斯网络的人因可靠性评价

提出一种贝叶斯网络的人因可靠性评价(HRABN)方法,其中的每个因子对应于贝叶斯网络中的节点,该方法可对人因可靠性作定量分析和定性分析。在定性分析上,节点的因果关系(HRA中的因子关系)及需要改进的薄弱节点都直观地显示在层次图中;在定量分析方面,对节点因子后验概率的推断通过HRA中的先验信息(包含仿真数据、现场操作及专家知识等)和最新信息得到。如果人因可靠性贝叶斯网络中的每个节点的先验概率分布和后验概率分布都已知,模型的可信性就可通过贝叶斯因子进行定量验证。贝叶斯网络扩展性好,当有新的节点因子需要考虑时,只需要补充对应的节点;笔者的方法也能很好地应用在不同行业的HRA。     

基于STPA和模糊BN的AIDC移交人误研究

为评估因空管自动化系统功能不完备而潜在的管制移交人因风险,首先,采用系统理论过程分析(STPA)方法,构建空中交通服务设施间数据通信(AIDC)移交过程的安全控制结构图,识别出AIDC移交时的关键人误;然后,结合空管人误分类模型(HERA-JANUS)构建基于贝叶斯网络(BN)的人误分析模型,利用专家经验和模糊集理论量化各节点的先验概率;最后,通过Ge NIe软件训练数据,可视化诊断模糊BN,得到目标事件的发生概率,分析出关键人误。结果表明:STPA方法驱动下的模糊BN能够全面地识别AIDC移交过程中的关键人误致因,其中AIDC移交失败时系统无告警是管制移交过程中的重要人误风险源;当目标事件发生时,管制员"注意力分散"、"忘记监控"、"注意力不集中"和"警觉性降低"4种差错行为发生的概率占比较高,是造成管制移交时航空器小于安全间隔的关键差错行为。     

CREAM失误概率预测法在驾驶舱机组判断与决策过程中的应用

CREAM强调人在生产活动中的绩效输出不是孤立的随机性行为,而是依赖于人完成任务时所处的环境或工作条件,它通过影响人的认知控制模式和其在不同认知活动中的效应,最终决定人的响应行为。在驾驶舱内,机组的绩效输出不仅仅是人的自身行为,还依赖于其完成任务时所处的情景环境,所以CREAM方法能够结合驾驶舱环境对机组的认知差错进行分析。在飞行中,驾驶舱内机组非常重要的一个环节是判断与决策过程,这一过程中包括询问、讨论、确定方案、执行、反馈五个环节。本文将通过分析这五个环节的相互关系及影响,以明确这种讨论过程是减少机组人为差错发生的一种有益方式,然后应用CREAM的预测法对这五个环节进行定量化分析,得出机组判断与决策过程的失误概率,完成对机组认知行为的客观评价,并为以后能够定量化研究驾驶舱内飞行员认知差错提供方法的借鉴。     

认知控制模式下的CREAM方法概率量化

研究了人因可靠性分析(Human Reliability Analysis,HRA)中人为差错概率的量化.首先,介绍了认知可靠性与差错分析方法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method,CREAM)中基本法的基本理论,讨论了两种概率化认知控制模式的确定方法——贝叶斯网络法和模糊逻辑法,强调了概率化认知控制模式下量化人为差错概率的必要性.然后,在分析认知模式下人为差错概率分布的基础上,通过理论推导,构建了概率化认知控制模式下人为差错概率的量化方法.为了提高计算效率,提供了人为差错概率的蒙特卡洛仿真算法.最后,通过实例,演示了方法的使用过程,并证明了方法的有效性.     

空中交通管制员人因可靠性分析方法

为有效评价空中交通管制员作业可靠性,以人为差错评价和规避方法(HEART)为基础,开发面向管制员的人因可靠性分析(HRA)方法。首先分析管制员的工作任务,确定管制员通用任务场景(GTT);然后采用几何平均法、采样法对多源的基本人为差错概率(NHEP)进行融合;按照人-机-环-管的思路,结合已有方法的差错诱发条件(EPC)或绩效形成因子(PSF),综合确定管制员EPC,并结合德尔菲法,利用贝叶斯网络(BN)计算得到EPC的最大影响值;最后以管制员调配飞行冲突为例,运用文中所提方法计算人为差错概率(HEP)。结果表明:与传统单纯使用HEART方法和认知可靠性差错分析方法(CREAM)的计算结果相比,文中所提计算结果更为合理。     

高铁列车调度员人因失误概率量化方法研究

为评估高铁列车调度员操作可靠性及其对列车调度系统风险的影响,建立改进的高铁列车调度人因失误概率量化方法。首先根据高铁列车调度指挥认知行为模型划分列车调度任务类型,对各任务类型下的人因失误分别构造贝叶斯网络(BN)模型。然后,基于证据理论(D-S)合成专家多源信息,以确定节点变量状态先验概率和条件概率。最后,通过贝叶斯推理计算成功似然指数(SLI),并依据成功似然指数法(SLIM)将其转化为人因失误概率。以列车临时限速为例进行应用分析。研究结果表明,在给定边界概率的基础上,用该方法能获得列车调度员不同任务类型和不同行为影响因子下的人因失误概率。列车调度员发布限速调度命令时总的人因失误概率为0.002 24。     

空中交通管制中人的可靠性模糊综合评价研究

人是空中交通管制系统中最灵活、最具适应性和最有价值的因素 ,而其行为也是最易受到不利影响的。由于空中交通管制中产生的人为失误 ,往往会导致航空器空中危险接近 ,严重的后果甚至会酿成空难。笔者从人 -机 -环境系统工程的观点出发 ,提出了空中交通管制中人的可靠性评价的指标体系结构模型。从人自身因素、软件、硬件、环境等方面指出了影响空中交通管制中人的可靠性的心理、空中环境等 17个子因素。运用模糊数学的方法 ,建立空中交通管制中人的可靠性定量评价模型 ,并用实例进行了验证。研究表明 ,该方法应用于空中交通管制中人的可靠性评价是一种新的尝试 ,其评价结果可为各级领导机构提供航空安全管理的决策依据。     

Issues of the Human Reliability Analysis in the Context of Probabilistic Safety Studies

This article addresses methodological issues of the human reliability analysis (HRA) in the context of probabilistic safety studies. Several conventional HRA techniques, more often used for the evaluation of the human error probabilities (HEPs), have been classified. A taxonomy of human actions, failure events, and related factors is outlined in order to distinguish action phases, human behavior types and incorrect outputs (errors of omission or commission), error types (slips, lapses, and mistakes), and performance-shaping factors (PSFs) influencing the human performance. A tree is proposed to facilitate the selection of a specific method for the evaluation of human reliability with regard to attributes of the situation analyzed. A software system based on the expert system technology to facilitate and document PSA and HRA is outlined. At the end of the article some research challenges in the domain are discussed.     

基于DEMATEL方法的海运行为形成因子影响关系分析

为揭示并量化海运人因可靠性分析(HRA)中行为形成因子(PSF)间复杂的影响关系,采用DEMATEL方法对航海人员值班任务中9个PSF的依赖关系进行建模和分析,并验证该方法的有效性。结果表明:船上组织的完善程度、驾驶台班组成员的合作质量、可用时间等PSF在系统中的作用大;船上组织的完善程度、人机界面(MMI)与运行支持的完善性、值班区间以及培训和准备的充分性4个PSF为原因因素,驾驶台班组成员的合作质量、同时出现的目标任务数量、可用时间、船上工作及船舶航行条件和操作规程/计划的可用性5个PSF为结果因素。安全管理人员应针对作用大或原因因素中的PSF制定安全管理措施,改善情景环境,提高人因可靠性。     

复杂工业系统中班组人因失误分析

在复杂工业系统中 ,人因可靠性分析 (HRA)是预防和减少人因失误的有效方法。人在复杂工业系统中的生产活动 ,往往是由组织中班组成员集体完成的 ,完整的HRA必须充分考虑班组人误的产生。班组人误的产生有其自身的规律 ,如何合理地定义人员行为形成因子 (PSFs)是班组人因失误分析的难点 ,也是班组人因失误分析的重要手段 ,被广泛应用在核电厂 ,航空和造船工业领域的事故分析中。笔者详细分析和探讨了班组人因失误的定义、产生过程及相关的人的行为形成因子 ,以期能使大规模工业系统中的人因失误分析更加合理和完善。     

CREAM方法中控制模式分类的模糊方法

认知可靠性与差错分析方法(CREAM)通过对任务环境进行分析从而直接确定人为差错发生概率。该方法提出控制模式的概念,认定不同的任务环境下可能对应不同的控制模式,而人为差错概率直接由控制模式确定。因此,确定控制模式是其中的关键环节。针对该问题,笔者提出了一种模糊方法。通过对性能影响因子进行打分对任务环境进行量化,利用专家打分的方式确定性能影响因子分值对于控制模式的隶属度;通过拟合分析确定性能影响因子的分值对控制模式的隶属函数,得到控制模式与分值之间的对应关系;将该方法应用到两个示例中,其结果与原有方法的结果基本一致。     

考虑人因可靠性的安全仪表功能SIL验证方法研究

油气站场一般设置有紧急停车系统（ESD）等存在操作员介入的非常规安全仪表功能（SIF），为解决已有的安全完整性等级（SIL）评估方法不能针对此类SIF进行功能安全评价的情况。对存在操作员介入的非常规SIF进行研究，将其中的人为因素细分为观察、决策和执行3个阶段；根据各类人因可靠性分析方法优缺点，筛选CREAM和HCR方法分别分析紧急情景环境和应急响应时间对非常规SIF人因失效概率的影响，建立考虑人因可靠性的SIL验证模型；基于此模型选取某输油站典型SIF开展SIL评估，分析人因失效对SIF整体可靠性的影响水平，并提出改善措施。结果表明:将操作员应急响应过程中的人因失效概率引入传统的SIL验证模型中，可实现对非常规SIF的功能安全评价；人因失效对非常规SIF具有显著影响，筛选的人因可靠性模型可准确计算人因失效概率。     

船舶溢油应急反应人的可靠性分析研究

为减小船舶溢油事故应急反应人员失误概率,提升应急处置效果,在对应急人员可靠性主要影响因素识别的基础上,利用模糊贝叶斯网络(BN)建立船舶溢油应急人的可靠性分析(HRA)模型,将应急反应流程抽象为可进行概率推算的BN,实现单个应急任务和全过程人的可靠性的量化评估,并依据该模型对一起船舶溢油事故进行实例研究。结果表明,首先模糊集值专家评估较好地解决应急人员可靠性情境依赖性强,难以量化评估的问题;其次,BN卓越的概率推理性能实现由单个应急任务向全过程人的可靠性的推算;最后得到应急反应人的可靠性主要取决于关键应急任务的完成情况和相关情境因素的影响。     

基于BN-CREAM的深水井控压井作业风险诱因研究

深水井控压井作业是有效控制溢流演化为井喷事故的二级井控工艺屏障。为提高深水井控压井作业可靠性,采用 BN-CREAM方法对其风险诱因进行研究。结合深水井控压井作业特点,考虑共因失效等因素,采用贝叶斯网络方法建立深 水井控压井作业风险演化模型。应用人因可靠性分析CREAM法计算深水压井人因失误先验概率,参考海洋可靠性数据手 册OREDA确定深水井控设备失效先验概率。依托贝叶斯网络的逆向推理能力辨识压井作业的主要风险节点,从而实现对 深水井控压井作业风险诱因的有效预测和评估。研究表明:深水井控压井作业共包含6个关键风险根节点,且压井作业人 因可靠性要低于设备可靠性;3级子节点“压井方法选择不合理”对深水压井作业的成功起到至关重要的作用,需进一 步开展风险分析研究。     

人因可靠性数据库基础架构研究

针对人因可靠性分析中的数据匮乏问题,在技能-规则-知识(SRK)模型的基础上建立层次化的人因可靠性数据分类体系,其中包括人因失误模式和人因失误影响因素。结合对一些实际人因失误数据的考察,以及可控实验,确定人因可靠性数据库中基准人因失误概率。在人因数据外推系统中,使用层次分析法(AHP)来定量评价人因失误所处的情境的等级,并使用概率方法将基准人因失误概率与情境进行叠加,从而得到人因失误概率。人因数据库有助于人因可靠性数据的搜集和分析,形式化的外推方法减少了对主观因素的依赖。