耿增顯，趙嶷飛，b，孟令航，謝逸哲

（中國(guó)民航大學(xué)，a.空中交通管理學(xué)院；b.空中交通管理研究基地，天津300300）

基于Reason模型的航空器事故調(diào)查分析軟件設(shè)計(jì)

耿增顯a，趙嶷飛a，b，孟令航a，謝逸哲a

（中國(guó)民航大學(xué)，a.空中交通管理學(xué)院；b.空中交通管理研究基地，天津300300）

通過(guò)對(duì)航空器事故進(jìn)行分析與研究，從而提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，對(duì)于減少飛行事故、保障飛行安全具有重要意義。在現(xiàn)有航空器事故分析的基礎(chǔ)上，提出了基于Reason模型的航空器事故調(diào)查分析軟件設(shè)計(jì)。在分析Reason模型基本概念的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了該軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件的界面和相應(yīng)的操作步驟與方法，并結(jié)合實(shí)際的案例介紹了該軟件在分析航空器事故調(diào)查方面的優(yōu)勢(shì)。該軟件對(duì)于調(diào)查分析民航業(yè)不安全事件中的人為因素具有一定的借鑒作用。

航空器；事故；Reason模型；軟件設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，民航業(yè)也得到了高速發(fā)展。航空業(yè)在給人們生活帶來(lái)方便的同時(shí)，航空事故較高的事故死亡也給人民生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明70％～80％的航空事故是由人為因素造成的[1-2]。因此，開(kāi)展航空事故中人為因素研究具有重要意義。

文獻(xiàn)[3]針對(duì)航空器事故的特征，提出了人為因素分析系統(tǒng)（HFACS）及實(shí)例分析。文獻(xiàn)[4]提出了人為因素分析與分類系統(tǒng)（HFACS）及事故個(gè)例分析。文獻(xiàn)[5]根據(jù)一起空管責(zé)任事故征候，提出了采用Reason模型對(duì)其進(jìn)行分析，以分析其人為因素特征。文獻(xiàn)[6]根據(jù)航空器事故調(diào)查的特征，提出了Reason模型在空中交通管制中的應(yīng)用研究。上述研究結(jié)合人為因素在航空事故調(diào)查中的特征，對(duì)人為因素在航空器事故調(diào)查中的作用和方法進(jìn)行了相關(guān)研究。

本文在分析上述研究成果的基礎(chǔ)上，深入分析航空事故中人為因素的特征，提出基于隱性失效分析的Reason模型的航空器事故調(diào)查分析軟件設(shè)計(jì)。該軟件基于VB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，在介紹Reason模型基本概念的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了該軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件的界面和相應(yīng)的操作步驟與方法，最后結(jié)合實(shí)際的案例介紹了該軟件在分析航空器事故調(diào)查方面的優(yōu)勢(shì)。該軟件對(duì)于調(diào)查分析民航業(yè)不安全事件中的人為因素具有一定的借鑒作用。

1 Reason模型概述

1990年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授詹姆斯里森（James Reason）在吸收眾多研究者的觀點(diǎn)后，在其著名的心理學(xué)專著“Human error”一書中提出了概念模型“瑞士奶酪”模型，即Reason模型，如圖1所示。Reason模型認(rèn)為，孤立的因素并不能導(dǎo)致事故的發(fā)生，事故是系統(tǒng)各層次同時(shí)失效，共同作用的結(jié)果。模型的各個(gè)層次就像一層層的奶酪，上面的孔洞代表每一層的缺陷。事故發(fā)生時(shí)，就像有一條光線穿透了奶酪各層的孔洞，系統(tǒng)失去了多層次的防御保護(hù)，從而引發(fā)事故。

圖1 Reason模型Fig.1Reason model

Reason模型應(yīng)用在在民航不安全事件中，把人為失誤分為4層。第1層是顯性失效因素，即操作者的不安全行為是造成航空器事故的直接原因。第2、3、4層均為隱性失效因素。第2層是不安全行為的前提條件，由操作者的狀態(tài)、環(huán)境因素、相關(guān)人員配合不足等直接導(dǎo)致的不安全行為。第3層是不安全監(jiān)督。造成事故的不安全行為與不安全行為的前提條件，與監(jiān)督的不到位息息相關(guān)。第4層是組織管理因素，是Reason模型的主體，具有最高級(jí)別的影響。它是最難被發(fā)現(xiàn)的部分，對(duì)于增強(qiáng)和提高民航系統(tǒng)的持續(xù)安全也最有幫助。

使用Reason模型用于航空器事故分析時(shí)，應(yīng)采用倒序的方式，即：不安全行為—不安全行為的前提條件—不安全的監(jiān)督—組織管理因素，用這樣的順序進(jìn)行分析，從最接近事故的表層因素逐步深入到隱性影響因素。這種分析方法符合“光線穿透奶酪”的邏輯，可在光線透出處回望來(lái)確定所有層次“奶酪”的“漏洞”。

Reason模型是一個(gè)廣泛、層次分明的模型，強(qiáng)調(diào)組織因素，善于探索根本原因。其缺陷在于沒(méi)有明確定義在航空器事故中奶酪模型“洞”的具體含義。在Reason模型的基礎(chǔ)上，人的因素分析與分類系統(tǒng)HFACS被開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)出來(lái)，以定義這些“洞”所代表的缺陷。

2 基于Reason模型的航空器事故軟件設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

對(duì)于事故的分析可以分為兩個(gè)方面：一方面是對(duì)事故描述和基本信息的記錄，事故描述的記錄是為了再次讀取時(shí)，可以方便地看到這個(gè)事故的簡(jiǎn)介；而基本信息的記錄，是為了對(duì)事故進(jìn)行按條件篩選和統(tǒng)計(jì)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)的基本信息（年份、階段、主要原因、事故類型）存進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)?；赗eason模型的航空器事故調(diào)查分析軟件組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于Reason模型的航空器事故調(diào)查分析軟件組織結(jié)構(gòu)Fig.2Structure of aircraft accidents analysis software based on Reason model

另一方面是對(duì)事故的分析，按照Reason模型+ HFACS系統(tǒng)的分類方式，設(shè)計(jì)一個(gè)直觀的界面，對(duì)每一個(gè)具體因素進(jìn)行記數(shù)。按HFACS設(shè)計(jì)一個(gè)事故分析界面并不夠，因?yàn)槊恳豁?xiàng)因素下又有許多具體的原因，因此為每一項(xiàng)都設(shè)計(jì)一個(gè)第2級(jí)的分析界面，實(shí)現(xiàn)具體因素具體分析，通過(guò)點(diǎn)擊因素名稱來(lái)打開(kāi)。全部分析結(jié)束后，應(yīng)能夠自動(dòng)導(dǎo)出事故分析報(bào)告?；诜治鼋Y(jié)束后需要對(duì)記錄進(jìn)行保存，以便下次讀取、修改和統(tǒng)計(jì)，一方面要滿足對(duì)于事故的維護(hù)（添加、刪除、讀取、查詢），另一方面要滿足用戶對(duì)這些記錄篩選、排列、統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)繪圖等的要求，能夠?qū)Σ煌瑮l件下的人為因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)一個(gè)統(tǒng)計(jì)界面顯示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2.2 軟件界面

該事故調(diào)查分析軟件主要包括5個(gè)界面，即主界面、事故描述界面、事故分析界面、數(shù)據(jù)庫(kù)界面和事故統(tǒng)計(jì)界面。其中主界面為其他界面的基礎(chǔ)，用以進(jìn)入其他各個(gè)頁(yè)面。該軟件的主界面如圖3所示。

圖3 主界面Fig.3Main interface

事故描述界面主要用以記錄事故年份、發(fā)生的階段、主要責(zé)任、事故類型，事故的具體描述報(bào)告，也可以作為一個(gè)界面讀取之前保存過(guò)的記錄。事故描述界面如圖4所示。

圖4 事故描述界面Fig.4Accident describing interface

事故描述界面由4個(gè)列表框，1個(gè)文本框，3個(gè)按鈕組成。列表框負(fù)責(zé)選擇和記錄事件的基本信息，文本框負(fù)責(zé)填寫和記錄事件經(jīng)過(guò)的描述，3個(gè)按鈕分別可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)入事故分析界面、清空文本框重置列表框、回主菜單等功能。

事故分析界面明確HFACS系統(tǒng)的分析思路，設(shè)計(jì)每個(gè)具體因素各自的窗口，從中選擇或輸入每一項(xiàng)的原因，自動(dòng)計(jì)算各項(xiàng)因素的數(shù)目。并擁有保存至數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算等功能，可一鍵生成文本格式的事故報(bào)告。

數(shù)據(jù)庫(kù)界面用以增刪記錄，查看保存的記錄，讀取記錄。能夠按不同項(xiàng)目排序方便分類研究，并進(jìn)入統(tǒng)計(jì)界面。擁有篩選條件的功能，對(duì)錄入的記錄進(jìn)行按條件篩選：事故年份、發(fā)生的階段、主要責(zé)任、事故類型，方便對(duì)各個(gè)條件下的記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

統(tǒng)計(jì)界面對(duì)錄入的所有記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示百分比，并可以自動(dòng)繪制直方圖、餅形圖，輸出直觀的結(jié)果。統(tǒng)計(jì)界面是由一個(gè)雙排的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表格，一個(gè)HFACS按照分類分界的表格，以及3個(gè)按鈕組成。統(tǒng)計(jì)表格統(tǒng)計(jì)了全部錄入數(shù)據(jù)的各個(gè)具體因素的總和（若經(jīng)過(guò)記錄篩選功能，則為按條件分類的因素總和），中間的分界的表格計(jì)算了各個(gè)因素所占百分比，以及平均每次事故中出現(xiàn)的次數(shù)。

3 應(yīng)用研究

3.1 事故簡(jiǎn)介

1993年l1月26日，中國(guó)北方航空公司MD82，注冊(cè)號(hào)：B2141，執(zhí)行CJ6901航班北京—烏魯木齊任務(wù)，在向?yàn)豸斈君R機(jī)場(chǎng)正常進(jìn)近階段撞高壓線后墜地?zé)龤?。機(jī)上共有乘客92人、機(jī)組10人，死亡12人（包括4名機(jī)組成員）。事故簡(jiǎn)介：在向?yàn)豸斈君R機(jī)場(chǎng)正常進(jìn)近階段，機(jī)組誤將塔臺(tái)通報(bào)的高度表?yè)苷?024設(shè)置為高度，飛機(jī)此時(shí)已建立盲降自動(dòng)進(jìn)近中，機(jī)組根據(jù)錯(cuò)誤的高度口令斷開(kāi)自動(dòng)駕駛，下降高度，隨后飛機(jī)近地警告系統(tǒng)發(fā)出2次“低于下滑道”，4次“拉起”報(bào)警，機(jī)組成員均未聽(tīng)懂，當(dāng)機(jī)組發(fā)現(xiàn)高度太低時(shí)，開(kāi)始使用自動(dòng)駕駛開(kāi)始爬升時(shí)，卻忘記加油門，導(dǎo)致飛機(jī)失速，最終飛機(jī)撞上地面高壓線后，在距跑道外2 200 m處墜地?zé)龤А?/p>

3.2 軟件應(yīng)用研究

針對(duì)上述航空器事故，通過(guò)建立相應(yīng)的事故檔案，將事故進(jìn)行存儲(chǔ)。主要通過(guò)點(diǎn)擊“事故描述”進(jìn)入事故描述界面，將上述事件描述粘貼至文本框中，事故年份選擇“1993”，發(fā)生的階段選擇“進(jìn)近”，主要責(zé)任選擇“機(jī)組”，事故類型選擇“空中/地面撞障礙物”。點(diǎn)擊“開(kāi)始分析”進(jìn)入事故分析界面，輸入事故編號(hào)“00001”，然后開(kāi)始按照軟件界面所示人為因素分類，對(duì)事故原因進(jìn)行解析。下面是事故中具體的不安全行為的過(guò)程和步驟：

1）在不安全行為—差錯(cuò)分類下，點(diǎn)擊“技能差錯(cuò)”。由于左座飛行員錯(cuò)調(diào)了高度表，把高度表?yè)苷?024設(shè)置為高度；出現(xiàn)“PULL UP”的語(yǔ)音警告時(shí)，機(jī)組不明白其含義，飛機(jī)在低于下滑道飛行，沒(méi)有重新進(jìn)入盲降，說(shuō)明飛行人員不具備在儀表?xiàng)l件下飛行的能力或者說(shuō)能力不足；沒(méi)有按檢查單程序一一完成，點(diǎn)選漏掉程序中的步驟，遺漏信息。因點(diǎn)選2項(xiàng)原因，在文本框中輸入具體原因，點(diǎn)擊確定后，事故分析界面中該因素的計(jì)數(shù)顯示為“2”。

2）在不安全行為—差錯(cuò)分類下，點(diǎn)擊“認(rèn)知差錯(cuò)”。當(dāng)飛機(jī)危險(xiǎn)接近地面時(shí)，機(jī)組以為是在足夠的高度飛行，在不利的氣象條件下飛行視覺(jué)信息會(huì)相對(duì)減少，從而造成飛行機(jī)組人員處于高度精神緊張狀態(tài)，以致產(chǎn)生認(rèn)知差錯(cuò)。點(diǎn)選視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)。

3）在不安全行為—違規(guī)分類下，點(diǎn)擊“偶然性違規(guī)”。對(duì)于機(jī)長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，因?yàn)樵摍C(jī)長(zhǎng)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)左座的錯(cuò)誤操作而予以糾正，屬于偶然性的違規(guī)，將該原因輸入文本框。

4）在不安全行為的前提條件—環(huán)境因素中，點(diǎn)擊“物理環(huán)境”，當(dāng)時(shí)烏魯木齊機(jī)場(chǎng)能見(jiàn)度1 000 m，有大霧和輕度結(jié)冰，8個(gè)低云，云高150 m，溫度-3℃，露點(diǎn)-3℃，惡劣的外界物理環(huán)境極不利于飛行與進(jìn)近，點(diǎn)選“氣象、惡劣天氣”。

5）在不安全行為的前提條件—操作者狀態(tài)中，點(diǎn)擊“精神狀態(tài)差”，從事故中可以看出左座駕駛員對(duì)于飛行的警惕性較低，才會(huì)將高度表?yè)苷?024設(shè)置為高度，該因素被HFACS歸為精神狀態(tài)差，點(diǎn)選“警覺(jué)度低，麻痹大意”。

6）在不安全行為的前提條件—操作者狀態(tài)中，點(diǎn)擊“身體/精神局限”，左座調(diào)錯(cuò)高度表，顯然缺乏飛行經(jīng)驗(yàn)，訓(xùn)練不夠，點(diǎn)選“缺乏所需能力”；機(jī)組缺乏在惡劣氣象條件下飛行的經(jīng)驗(yàn)，點(diǎn)選“處理復(fù)雜情境經(jīng)驗(yàn)不足”，該因素計(jì)數(shù)為2。

7）在不安全行為的前提條件—人員因素中，點(diǎn)擊“班組資源管理”，見(jiàn)習(xí)副駕駛跟隨機(jī)長(zhǎng)和副駕駛積累飛行經(jīng)驗(yàn)，所指派的機(jī)長(zhǎng)與副駕駛對(duì)該機(jī)型（MD82）的飛行經(jīng)驗(yàn)也不足，機(jī)長(zhǎng)在左座錯(cuò)調(diào)高度表后竟未及時(shí)檢查糾正，說(shuō)明其團(tuán)隊(duì)溝通與合作不暢，機(jī)組配合不好，點(diǎn)選“團(tuán)隊(duì)分工配合不佳”。

8）在不安全監(jiān)督中，點(diǎn)擊“運(yùn)行計(jì)劃不適當(dāng)”。航空公司在飛行任務(wù)中想讓見(jiàn)習(xí)副駕駛跟隨機(jī)長(zhǎng)和副駕駛積累飛行經(jīng)驗(yàn)，而所指派的機(jī)長(zhǎng)與副駕駛對(duì)該機(jī)型（MD82）的飛行經(jīng)驗(yàn)也不足，以致出現(xiàn)聽(tīng)不懂下滑道飛行的語(yǔ)音警告，因而指派這樣的機(jī)組執(zhí)行當(dāng)天的飛行任務(wù)屬于不安全的監(jiān)督，確切地說(shuō)是運(yùn)行計(jì)劃不適當(dāng)。

9）在不安全監(jiān)督中，點(diǎn)擊“沒(méi)有糾正問(wèn)題”，機(jī)長(zhǎng)沒(méi)有糾正左座高度表調(diào)錯(cuò)、錯(cuò)誤判斷高度、未按檢查單檢查等問(wèn)題，點(diǎn)選“沒(méi)有糾正不適當(dāng)?shù)男袨椤薄?/p>

上述過(guò)程完成后，回到事故分析界面，點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，各個(gè)分類下的因素便計(jì)算完畢并存儲(chǔ)于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

點(diǎn)擊“導(dǎo)出報(bào)告”按鈕，彈出消息框提示保存成功，已經(jīng)報(bào)告保存的位置（App.path）?？梢缘皆撀窂较虏榭催@個(gè)事故的事故報(bào)告。

完成所有分析之后，點(diǎn)擊“保存更改”，則將這次分析的結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)界面。在數(shù)據(jù)庫(kù)界面，事故編號(hào)為“00001”的便是此次事故分析的結(jié)果。

點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì)結(jié)果”，進(jìn)入統(tǒng)計(jì)界面，顯示該條記錄和之前保存的其他記錄的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，“查看直方圖”和“查看餅形圖”分別自動(dòng)繪制這些記錄統(tǒng)計(jì)結(jié)果的圖表。

4 結(jié)語(yǔ)

航空事故調(diào)查研究一直得到民航各相關(guān)單位的重視。通過(guò)對(duì)航空事故進(jìn)行深入的分析與研究，了解其事故發(fā)生的機(jī)理、原因，對(duì)于杜絕和改進(jìn)航空中不安全事件，提高航空運(yùn)輸安全，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義和作用。本文在介紹Reason模型基本概念和理論的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了基于Reason模型的航空器事故調(diào)查分析軟件的組織結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)的思路、相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)界面及操作方法。最后以實(shí)際的航空器事故為例，詳細(xì)介紹了該軟件的具體應(yīng)用?；赗eason模型的航空器事故調(diào)查分析軟件對(duì)于加深和提高對(duì)Reason模型的認(rèn)識(shí)、分析航空事故中人為因素等方面具有重要作用，對(duì)于分析航空事故的人為因素研究具有一定的借鑒作用。

[1]WIEGMANN D A，SHAPPELL S A.Applying the human factors analysis and classification system（HFACS）to the analysis of commercial aviation accident data[C].The 11th International Symposium on AviationPsychology，Columbus：OH：The OHioStateUniversity，2001：1-6.

[2]SCOTT SHAPPELL，CRISTY DETWILER，et al.Human error and commercial aviation accidents:an analysis using the human[J].Human Factors:The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society，2007（49）：227.

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（責(zé)任編輯：黃月）

Design of aircraft accidents analysis software based on Reason model

GENG Zeng-xiana，ZHAO Yi-feia，b，MENG Ling-hanga，XIE Yi-zhea
（a.College of Air Traffic Management，b.Research Base of Air Traffic Management，CAUC，Tianjin 300300，China）

To decrease air traffic accidents and ensure flying safety,it is significant to analyze and study the existing aircraft accidents and propose corresponding advanced solutions.Through analysis of current cases,designing of aircraft accidents analysis software is approached based on Reason model.With introduction of basic concepts of the model,the authors elaborate on the system structure,the interface as well as corresponding operating steps and methods of the software;and illustrate its advantages in analyzing and investigating aircraft accidents with actual cases.This software is of certain reference for investigation and analysis of human factors in civil aviation unsafe accidents.

aircraft；accident；Reason model；software design

V328；TP29

A

1674-5590（2013）03-0006-04

2012-05-04；

2012-08-20

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)中國(guó)民航大學(xué)專項(xiàng)（ZXH2010B003）；中國(guó)民航大學(xué)科研啟動(dòng)基金（09QD06S）

耿增顯（1976—），男，陜西咸陽(yáng)人，博士，講師，主要研究方向?yàn)榭罩薪煌ü芾?