柳 超

(駐重慶氣體壓縮機廠軍事代表室，重慶 400030)

人因可靠性也稱人的可靠性，目前關(guān)于他的定義有多種［1］。通常來講，人因可靠性一般定義為在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，人無差錯地完成規(guī)定任務(wù)的能力，是指人對于系統(tǒng)可靠性或可用性而言所必須完成的那些活動的成功概率。在人與裝備組成的武器系統(tǒng)中，人是裝備效能的重要組成部分，是戰(zhàn)斗力諸要素中最活躍的因素，也是當前戰(zhàn)斗力生成模式轉(zhuǎn)變中1 個極其重要的內(nèi)容。任何先進的裝備都離不開人去操縱，即使自動化、智能化程度很高的武器系統(tǒng)仍然需要人來使用、維護和管理，系統(tǒng)效能的高低、安全性、可靠性，很大程度上取決于人的工作狀態(tài)和人的可靠程度。人的不可靠必然會導(dǎo)致人的失誤。國內(nèi)外大量調(diào)查統(tǒng)計表明:由于人的不安全行為導(dǎo)致的事故占事故總數(shù)的70%～90%［2］，特別是從安全性的角度來看，由人誘發(fā)的事故已成為系統(tǒng)最重要的事故源之一。如電子裝備若不按規(guī)定順序操作，就可能使系統(tǒng)遭受過電應(yīng)力而損壞;機械系統(tǒng)若不按規(guī)定定期更換磨損件、易損件和潤滑油，忽視故障癥候等行為，就可能導(dǎo)致小故障隱患演變成事故，損傷裝備或人員。一直以來，人們對裝備本身的可靠性研究較多，也具有比較完備的軍用標準做支撐，來規(guī)范、指導(dǎo)裝備全壽命周期中各階段的可靠性工作。然而，對于在人機系統(tǒng)中占有主導(dǎo)地位的人的可靠性研究卻相對滯后，甚至被忽視，主要表現(xiàn)為從人因工程的角度考慮人的因素不夠，涉及不深，要求不明確，使得裝備在使用階段不能做到“機宜人”和“人適機”，降低了裝備的使用可靠性和安全性，造成了經(jīng)濟和軍事?lián)p失。因此，在裝備的使用階段如何預(yù)防和減少人為失誤，提高人的可靠性，保障裝備的安全、可靠使用成為亟待解決的重要課題。

1 裝備使用中人的可靠性分析

人的可靠性分析(HRA)是以分析、預(yù)測、減少與預(yù)防人的失誤為研究核心，以行為科學(xué)、認知科學(xué)、信息處理和系統(tǒng)分析、概率統(tǒng)計等理論為基礎(chǔ)，對人的可靠性進行分析和評價的新興學(xué)科。HRA 既可作為1 種方法，用于定性和定量評價人機系統(tǒng)中關(guān)于人的可能性失誤對系統(tǒng)正常功能的影響，還可以作為1 種設(shè)計、改進或再改進系統(tǒng)的工具，以便將重要的人的失誤概率減少到系統(tǒng)可接受的最低限度。HRA 起源于20 世紀50 年代，由Sandia 國家實驗室數(shù)學(xué)家Herman Williams 以及電子設(shè)備工程師Purdy Meigs 在1952 年發(fā)表的武器系統(tǒng)可行性研究報告中，對復(fù)雜裝備系統(tǒng)的風險分析中首次嘗試評估人員失誤對裝備系統(tǒng)靠性的影響，并評估人誤概率(HEP)。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，已有幾十種HRA 方法，先后經(jīng)歷了靜態(tài)的基于專家判斷與統(tǒng)計分析相結(jié)合的第1 代HRA 方法和著重研究人在應(yīng)急情景下的動態(tài)認知過程的第2 代HRA 方法以及基于仿真動態(tài)的第3 代HRA 方法3個發(fā)展階段［3］。

當前，HRA 方法在核電、化工等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，雖然各領(lǐng)域分析的具體系統(tǒng)不同，但都是針對一定任務(wù)條件或環(huán)境條件驅(qū)動下的“人”，因此，他們對人的可靠性分析方法具有一定的普適性。典型的人的可靠性分析過程包括以下幾個工作階段。

1)任務(wù)分析，確定操作者有待解決的任務(wù)范圍，對任務(wù)進行分析，確定任務(wù)應(yīng)如何被執(zhí)行。

2)人因失誤辨識，識別何種任務(wù)將有可能出錯。

3)人因失誤表征和量化，采用某種邏輯結(jié)構(gòu)對其進行表征并識別出錯的可能性。

4)人因失誤影響評價和失誤減少分析，確定人誤對系統(tǒng)的影響，并確定如何減小這種影響。

1.1 裝備使用中影響人的可靠性的因素

人機工程學(xué)認為，人的失誤是指人未能實現(xiàn)規(guī)定任務(wù)，從而可能導(dǎo)致中斷計劃運行或引起財產(chǎn)和裝備的損壞行為。根據(jù)人行為原理，人的失誤主要表現(xiàn)在人感知環(huán)境信息方面的失誤，人腦處理信息并做出決策的失誤和行為輸出時的失誤等方面。根據(jù)概念法，可將所有人的失誤歸為:偏離、疏忽和錯誤3 類［2］。Swain 將影響人員完成任務(wù)能力的一系列參數(shù)稱為行為形成因子(PSF)，這些參數(shù)的確定主要與6 個因素有關(guān)，即環(huán)境因素、工作任務(wù)說明書、設(shè)備和任務(wù)狀況因素、心理應(yīng)力因素、人員所處的身體條件因素、人員組織和訓(xùn)練情況因素［4］，進一步說明了人行為的不確定性。雖然導(dǎo)致人的失誤發(fā)生的原因多種多樣，但都可以歸納為人為失誤是人、環(huán)境、裝備和管理等諸多因素相互作用的結(jié)果。本文從系統(tǒng)的角度，以人和裝備為研究對象，從人-人接口、人-機接口、人-環(huán)境接口和組織管理4 個方面對影響人的可靠性的因素進行了分析，主要影響因素如表1 所示。

表1 影響人的可靠性的主要因素

1.2 裝備使用中的人的可靠性

裝備使用過程中人的可靠性主要涉及針對正常操作情況下完成裝備操作任務(wù)、裝備運行中出現(xiàn)故障(事故)時采取應(yīng)急措施，防止事故擴大和維護裝備時人的可靠性，差別在于完成的任務(wù)、執(zhí)行的規(guī)則(規(guī)程)、任務(wù)場景等方面的不同，使得具體的分析方法有所側(cè)重。下面對裝備操作過程中人的可靠性進行分析。

1)裝備操作過程描述

操作裝備的過程是1 個人不斷感知，決策，行動的過程。操作者按照一定的規(guī)則與裝備相互交換信息和施加影響。操作者不斷接受裝備工作狀態(tài)信息，了解武器的工作情況和作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，通過大腦進行分析、判斷、決策，以期控制裝備的運轉(zhuǎn)。在這一過程中，由于人的行為形成因子的制約，操作者往往會出現(xiàn)感知差錯、決策差錯和行動差錯，但操作者作為1 個相對高度完美的自適應(yīng)、自學(xué)習反饋系統(tǒng)而具有自我糾正能力，能對出現(xiàn)的差錯進行糾正或部分糾正，從而完成對裝備的操作［5］。裝備操作過程中人的行為模式如圖1 所示。

圖1 操作者行為模式

2)操作者的可靠性計算模型

根據(jù)工程可靠性，一般人在連續(xù)工作條件下的可靠性以RH(t)表示人操作的可靠度，則

式中:e(t)為人的瞬時差錯率;t 為工作時間。

但在實際計算中，由于人的特性和機能非常復(fù)雜，影響因素甚多，隨機性特別強，所以確定RH(t)比較困難，通常利用以下方法進行計算。

由圖1 可知，操作者的基本可靠度RH由感知行為可靠度Rs、判斷決策行為可靠度RO和動作行為可靠度RR3 部分組成，構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)。運用表1 所示影響因素以及人的自我糾正能力對基本可靠度進行修正，即

式中:K 為綜合修正系數(shù)，由行為形成主因子PSFs 和自我糾正能力KR決定。

目前，除了運用上述模型外，還可運用以下2 種方法對人的可靠性進行分析。

一是基于人的失誤率預(yù)測技術(shù)(THERP)的人的可靠性分析。該方法通過THERP 表格，對操作人員的失誤作定量和定性分析。將人的行為預(yù)先分解為一系列由系統(tǒng)功能或規(guī)程所規(guī)定的子任務(wù)或步驟，并作為事件樹的邏輯進程而構(gòu)成人因事件樹，用來描述人員操作過程中的事件序列，然后分別對子任務(wù)給出專家判斷或統(tǒng)計分析得到人誤概率值(HEP)，然后用行為形成因子(PSFs)在不確定范圍內(nèi)對HEP 進行修正，進而計算執(zhí)行整個任務(wù)失敗的概率［4］。

二是基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的人因可靠性分析。在定性分析上，節(jié)點的因果關(guān)系及需要改進的薄弱節(jié)點都直觀地顯示在層次圖中;在定量分析方面，對節(jié)點因子后驗概率的推斷通過HRA 中的先驗信息(包含仿真數(shù)據(jù)、現(xiàn)場操作及專家知識等)和最新信息得到［6］。

不管運用何種方法，人因失誤數(shù)據(jù)始終是進行人的可靠性定量分析的基礎(chǔ)，各計算模型中對操作者可靠性定量計算的準確度都取決于人因失誤數(shù)據(jù)的處理結(jié)果。人因失誤數(shù)據(jù)的缺乏是當前制約開展分析與評估裝備使用過程中人的可靠性的1 個瓶頸，也是難點問題。各模型中人誤概率數(shù)據(jù)主要存在于裝備日常使用中的事件和事故報告、維修報告、操作記錄中，可通過開展系統(tǒng)收集、問卷調(diào)查以及專家判斷等方式進行統(tǒng)計分析，得到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過對裝備使用中人的可靠性進行分析，能夠達到以下目的:①對操作者的操作失誤率進行預(yù)測與評估，既能找出人為失誤模式，又能找出導(dǎo)致人為失誤的根因，為改進組織管理、開展針對性的訓(xùn)練培訓(xùn)、選擇合適的人員操作裝備提供決策支持;②能夠發(fā)現(xiàn)裝備在人機工程設(shè)計中存在的不合理，為改進裝備設(shè)計提供支持;③建立并不斷完善人因數(shù)據(jù)庫，為裝備使用提供經(jīng)驗和數(shù)據(jù)支持;④最終提高裝備使用過程中的可靠性、安全性，提高武器裝備的作戰(zhàn)效能。

2 提高人的可靠性的措施

2.1 營造良好的人-人環(huán)境

1)操作人員要加強思想修養(yǎng)，提高自我學(xué)習的自覺性，不斷增強責任意識，牢固樹立“安全第一，預(yù)防為主”，“保安全就是保戰(zhàn)斗力”的安全發(fā)展理念，努力提高使用裝備的各項技能。

2)要注重人員的心理訓(xùn)練，意志品質(zhì)、性格培養(yǎng)。研究操作人員在完成既定任務(wù)時，如果心理壓力過大，差錯的出現(xiàn)率就急劇上升，可靠性會明顯降低［7］。因此，要特別加強針對戰(zhàn)場實戰(zhàn)環(huán)境的適應(yīng)能力訓(xùn)練，增強應(yīng)急環(huán)境下的心理承受能力。

3)要培養(yǎng)團隊精神，建立和諧良好的人際關(guān)系。

2.2 開展人-環(huán)境可靠性設(shè)計

環(huán)境因素對人的感知、決策和行動可靠性均有影響。因此，要積極為裝備使用提供良好的照明條件以及符合人的生理和心理規(guī)律的識別標志;營造易于人的感受器官的環(huán)境;改善環(huán)境溫度、濕度、減少噪音干擾;防止粉塵、振動等對人體的傷害措施，從而提高人的可靠性。

2.3 重視人-機可靠性設(shè)計

提高人的可靠性是為提高裝備的可靠性、安全性，提高部隊戰(zhàn)斗力服務(wù)的，必能離開具體的裝備單純地強調(diào)人的可靠性。

1)裝備設(shè)計時，要系統(tǒng)地開展裝備可靠性、維修性、保障性、安全性等的設(shè)計，降低對人員可靠性的要求。如電子設(shè)備的容差、降額設(shè)計，機械設(shè)備的概率和損傷容限設(shè)計以及裝備系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控設(shè)計，減小人的工作強度，減少人為判斷失誤，彌補人的技能或可靠性的不足。

2)制定完善的操作規(guī)程。操作規(guī)程設(shè)計的合理性將直接影響操作者的工作效率和操作的可靠性。操作規(guī)程應(yīng)與人機接口和預(yù)期系統(tǒng)響應(yīng)的要求相一致，操作規(guī)程的內(nèi)容要全面。如對裝備所執(zhí)行的全部預(yù)期任務(wù)、功能和對重大事件的處理措施等的規(guī)定，防止裝備使用過程中操作者經(jīng)驗性違章的發(fā)生。

3)裝備承制方和使用方要加強聯(lián)系，實現(xiàn)可靠性數(shù)據(jù)的交流與共享。使用方要及時向承制方反饋質(zhì)量問題、事故、事故征候等，承制方根據(jù)使用方提供的信息，進行事故分析，必要時修改設(shè)計，對技術(shù)資料進行更新，并指導(dǎo)使用方進行技術(shù)培訓(xùn)。

2.4 完善組織管理

1)建立健全各項規(guī)章制度和標準操作程序，充分利用工作程序和檢查工作等控制手段，防止人為差錯的發(fā)生，并在實踐中狠抓落實。

2)加強對人員的系統(tǒng)培訓(xùn)，定期對操作使用裝備情況進行檢查、分析、評估，以驗證裝備原設(shè)計和使用、維修以及操作規(guī)程是否恰當，把合適的人選擇到適合的崗位上。

3)加強裝備使用單位的組織凝聚力建設(shè)，增強操作者對群體的“歸屬認同”感，不斷發(fā)揮人的主動性、積極性和創(chuàng)造性。

2.5 構(gòu)建人員可靠性綜合管理系統(tǒng)

將可靠性技術(shù)手段與組織管理手段相結(jié)合，運用組織行為學(xué)、管理心理學(xué)與可靠性工程相關(guān)理論、方法，構(gòu)建人員可靠性綜合管理系統(tǒng)，對人為失誤問題提供廣泛和完善的管理模式。這個系統(tǒng)的精髓是強調(diào)人的社會屬性和精神屬性，強調(diào)組織管理對減少人為失誤、提高系統(tǒng)可靠性的貢獻。

3 結(jié)束語

人始終是決定戰(zhàn)爭勝負的關(guān)鍵因素，要想最大限度地發(fā)揮高技術(shù)武器的效能，就必須在裝備的全壽命周期內(nèi)考慮人機系統(tǒng)中人的因素，要特別加強裝備使用過程中人的可靠性研究，不斷探索人為失誤機理，減少人為差錯的發(fā)生。

由于人本身所具有的特性，加上人的生理因素、心理因素和社會因素，以及與裝備和周圍環(huán)境的相關(guān)性，使得人的行為在某種程度上具有很大的不確定性，加之目前由于裝備使用中人因數(shù)據(jù)的缺乏，對人的可靠性分析語評估還難以做到定量化描述。因此，裝備使用部門要對日常裝備使用中出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行詳細的記錄、分類和整理，建立裝備使用過程中的人因數(shù)據(jù)庫，不斷提高人的可靠性分析與評估的實用性。

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