基于HFACS的海上交通事故原因系统分析

张欣欣，轩少永，席永涛，胡甚平

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

0 引言

全球80%以上的事故源自人为因素，海上交通事故也是如此，这已经成为业内的共识.［1]要减少因人失误产生的事故，研究人失误因素对海上交通事故的影响显得尤为重要.文献［2]提出引发事故的最大根源是人为因素;文献［3]从组织行为学的角度讨论组织失误的形成机制，并分析组织失误对人失误的影响;文献［4]将组织管理因素归入定性分析的范畴;文献［5]指出人为因素是导致海上交通事故发生的主要原因，而且是海事调查的难点;文献［6]分析与评价海员的不安全行为;文献［7]运用人因素分析与分类系统(Human Factors Analysis and Classification System，HFACS)框架和模糊层次分析法对船舶事故进行分析.

最早使用人失误分析安全问题的是核工业及航空等复杂性安全领域.［8]在海运安全领域，由于事故样本量小、数据缺乏，致使定性分析多.［9]

上述研究大多是对组织管理因素进行定性分析，系统性不足，没有围绕人失误的理论框架进行，思路过于主观.研究表明:人为因素是当前事故发生的主要因素，而管理因素是事故发生的根本原因.在此基础上，本文采用人失误分析方法，建立海上交通事故人失误分析与分类系统(Human Error Analysis and Classification System for Marine Traffic Accident，HEACS-MTA)，挖掘管理因素并研究人失误对事故的影响.

1 HEACS-MTA

1.1 HFACS

2000 年，WIEGMANN 等［10]提出 HFACS ，该系统在2001年被美国联邦航空局(FAA)移植到民航飞行员失误的分类分析之中，就此开始被大量应用于航空领域.HFACS的理论基础是 REASON［11]的“光线穿透奶酪”模型，它的提出和建立使得具有开创意义的REASON模型被运用于实践之中.

HFACS是调查和分析有关事故人失误的基础理论之一.通常事故的发生不是孤立的，是从组织管理开始，经过一连串失误，最终由人的不安全行为引发的.其事故链为:组织影响—不安全的监督—不安全行为的前提条件—不安全行为—事故.事故隐患要突破这4个层次的防御才可能发生，假如事故隐患被其中任何一层所抵挡，事故就被消灭在隐患之中.本文所描述的人失误，就是这4层防御.HFACS可用于事故形成原因的推理分析，在逻辑层面给出因果连锁的基本思路，对分析事故原因具有很强的借鉴意义.同时，HFACS全面给出管理因素对事故的影响:事故—直接原因—间接原因—根本原因.

1.2 HEACS-MTA 的构建

1.2.1 构建目的

为了能全面分析事故原因，特别是寻找到海上交通事故形成的根源，需要引入一个框架理论来获取“事故—直接原因—间接原因—根本原因”的分析思路，最终为分析管理原因提供一个流程.

1.2.2 系统构建

海上交通事故人失误的原因从表面上看都是来自船员的不安全行为，因船员的疏忽、差错、错误和违章所导致.其实，不安全行为只是人失误的表面现象，是寻找人失误根本原因的第1步.HEACS-MTA从上至下可划分为4个层次，分别是:组织影响、不安全的监督、不安全行为的前提条件和不安全行为.其中，前3项人失误因素对海上交通事故产生潜在影响，导致不安全行为的产生，最终引发事故.为了寻找人失误的根本原因，更好地评价海上交通事故人失误原因，将4个层次的一级因素指标细分为12个二级因素指标，见图1.

图1 HEACS-MTA

HEACS-MTA是在HFACS的基础上建立的，对HFACS有两部分的改造，分别是不安全行为部分和不安全行为的前提条件部分.

不安全行为部分采用REASON［11]提出的人的不安全行为分类框架构建.该框架从人的心理状态讨论人的不安全行为，分为非故意行为和故意行为;前者又分为疏忽和差错，后者又分为错误和违章.

不安全行为的前提条件部分借鉴“人—机—环境”理论，从影响海事安全的船员因素(人)、船舶因素(机)和环境因素(环境)等3个角度进行分类讨论:船员因素分为团队因素和个人因素;船舶因素分为设备、结构和货物等3个因素;环境因素分为物理环境和技术环境.

本文研究的是系统中的人失误因素，包括对人产生影响的各种因素，如环境因素、组织管理因素、监督因素等.至于“单个人”的失误因素，如精神状态、身体状态等，不作讨论.

2 灰色关联分析(GRA)方法及实施步骤

2.1 GRA 方法

GRA方法事实上是分析系统中各因素之间和各组成因素与系统之间的差异程度，且将这种差异程度定量化，所以可以将GRA方法看作是一种有参考系的整体比较.如果将个体看作比较序列，整体看作参考序列，则灰色关联度描述的就是比较序列与参考序列之间的一致程度.GRA方法就是通过计算比较序列与参考序列之间的灰色关联度，得出灰色关联度的排序，确定各影响因素的先后顺序.GRA方法的特点是能够处理贫信息系统，对数据无特殊要求，也不用知道其分布规律.

本文使用GRA方法的目的是对海上交通事故人失误的众多影响因素进行关联程度排序，从而找出影响作用大的因素，通过对这些关键影响因素的监控降低海上交通事故的发生.

2.2 GRA方法的实施步骤

GRA方法可分6步进行.

(1)确定参考序列与比较序列，分别记为

(2)对比较序列进行无量纲化，这里采用初值化，即将每个子序列除以这组子序列的根序列.，其中:k=1，2，…，n;m 为根序列.

(3)求绝对差序列、最大差和最小差，分别为

(4)计算灰色关联因数

式中:ρ是分辨因数.ρ越大，分辨率越小.一般ρ取［0，1]，本文 ρ取 0.5.

(5)计算关联度

(6)对各序列的关联度进行排序.

3 算例

由于船舶海上交通事故属于小样本事件，采集的数据是贫样本信息，通过引入GRA方法对海上交通事故人失误数据进行分析，以期获取各种人失误因素对海上交通事故的影响程度.

3.1 海上交通事故人失误数据的选取

选择我国某辖区2000—2006年的501起海上碰撞交通事故.

采用HEACS-MTA分析这501起海上交通碰撞事故，选取与人有关的原因，从HEACS-MTA的4个层面展开.由于海上交通事故的原因在调查时已经确定，从中提取人失误数据存在很大的模糊性、不确定性和不准确性，见表1.事故的一种原因可能对HEACS-MTA模型中的一个层面或多个层面产生影响，本文把对一个层面有贡献的原因数量作为该层面的人失误数据.这样，每个层面的人失误可能有多个原因，不同层面的人失误可能是同一个原因，所以一个层面的人失误数据可能不等于这个层面下子层次的人失误数据之和.据此，结合该辖区海上交通碰撞事故数据库可以得到人失误数据，见表2.

3.2 一级因素之间的关联度

以人失误总数X0为参考序列，一级因素X1，X2，X3，X4为比较序列，由 GRA 方法可得:γ1=0.714，γ2=0.646，γ3=0.670，γ4=0.720.由此可得关联度顺序为:γ2＜γ3＜γ1＜γ4，见图2.经过对一级因素之间的相互比较，可以得到对人失误影响程度大小的因素依次为不安全行为的前提条件、不安全的监督、不安全行为和组织影响.数据表明:事故发生的直接原因是人的不安全行为，而组织影响和不安全行为导致事故的发生在灰色关联度值上几乎差不多，说明管理因素是事故形成的根本原因，即80%的海上事故是由人因素引起的，而与人因素关联最大的是管理因素.

表1 某辖区海上交通碰撞事故人失误原因(2000—2006年)

表2 某辖区海上交通碰撞事故人失误数据(2000—2006年)

图2 一级因素之间的关联度

3.3 一级因素下的各子因素之间的关联度

由关联度顺序可知:

(1)产生人失误的不安全行为因素中，关联度依次为疏忽、错误、违章和差错;

(2)产生人失误的不安全行为的前提条件因素中，关联度依次为团队因素、物理环境、个人因素、技术环境和船舶因素;

(3)产生人失误的不安全的监督因素中，关联度依次为运行计划不适当、没有纠正问题、监督违章和监督不充分;

(4)产生人失误的组织影响因素中，关联度依次为资源管理、组织氛围和组织过程.

4 结束语

引入HFACS所构造的HEACS-MTA适用于识别海上交通事故的人失误因素;GRA方法是检验HFACS可靠性和确定人失误因素关联度的有效方法，但在处理数据时可能存在一定的模糊性.运用上述方法，可以得出海上交通事故人失误的影响因素顺序，即事故发生的直接原因是人的不安全行为，根本原因是组织影响.希望用GRA方法分析的结果可以引起海事安全管理部门对管理因素的重视.

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