水上船舶交通事故人为因素致因机理

王海燕， 刘 清

(武汉理工大学 交通学院， 武汉 430063)

水上船舶交通事故人为因素致因机理

王海燕， 刘 清

(武汉理工大学 交通学院， 武汉 430063)

人的不安全行为已被认为是造成水上船舶交通事故的主要因素，分析人为因素的致因机理是控制和减少人为因素导致的水上船舶交通事故、提高水上安全管理系统可靠性的基础。对此，从系统工程学的角度出发，分析人为因素子系统的构成；采用系统脆性理论构建人为因素致因机理分析模型，探究船舶安全管理系统的脆性基元(人、机、环境子系统)之间的脆性关系。该研究对预防和降低人为因素导致的水上船舶交通事故具有重要意义。

人为因素；致因机理；水上船舶交通事故；脆性

Abstract: The human error has been generally recognized as one of the main causes in marine navigational accidents. Analysis and research on the accident-causing mechanism of human errors is essential to control and reduce the accidents resulted from human errors on the basis of improving the reliability of navigation safety management system. From the perspective of the system engineering, the human errors are analyzed. The vulnerability theory of complex system is applied to analyze and construct a model of accident-causing mechanism of human errors. The vulnerability relationships between the vulnerable units (human, machine and environment) involved in the navigation safety management system are explored, which is of significance to prevent and reduce the accidents caused by human errors.

Keywords: human error; accident-causing mechanism; marine navigational accident; vulnerability

近年来,船舶运输需求随着经济快速发展和国内外贸易不断增多而越来越大,在创造巨大经济价值的同时，也带来许多重大水上交通事故。根据交通运输部2013年的统计数据，全国共发生运输船舶水上交通事故262起，死亡269人，沉船142艘，直接经济损失3.84亿元。[1]通过分析海事局编撰的2000—2009年《海上船舶交通事故典型案例集》中的174个典型案例了解到，造成事故的诸多因素中，人为失误因素约占74%，航行环境因素约占16%，船舶故障占5%，其他因素占5%。从统计分析看，除少量事故是由恶劣天气和船舶自身结构导致的之外，其他皆是人为因素造成的。

频繁发生的海难事故所带来的巨大人命伤亡和财产损失使人们对人为失误越来越重视。国际航运界从20世纪70年代开始认识到人为因素的重要性，普遍认为人的不安全行为是造成水上船舶交通事故的主要原因。国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)呼吁各国在进行海上交通安全研究时务必加强对人为失误的研究并成立专家组。在IMO的努力下,产生了1978年《海员培训、发证和值班标准国际公约》(STCW公约)、1995年修正的STCW公约和国际安全管理(International Safety Management,ISM)规则，分别从船员培训和管理的角度对促进海上安全提出新的要求。我国作为IMO的A类理事国，相应地执行STCW 78/95公约，并制定国内安全管理(National Safety Management,NSM)规则。但无论是提高船员培训要求还是建立公司和船舶的安全管理体系，都仅仅是IMO为促进海上安全采取的全球性规范化措施；而在航海运输的日常操作中，由于人为因素导致的海上船舶交通事故的比例仍居高不下, 2012年1月1日生效的STCW公约马尼拉修正案[2]将机舱资源管理和驾驶台资源管理纳入到履约知识补充培训中，减少人为因素导致的海事事故。

人为因素最早是美国科学家HEINRICH[3]提出的，认为其是引发事故的最大根源。此后，人为因素的研究在航空、核应用和工业等领域取得不少成就(例如:以何旭洪[4]和SWAIN[5]为代表的传统人的行为分类方法；基于认知的人的行为分类法，代表性的有图式系统模型[6]、S-R-K(Skill-Rule-Knowledge)分类法[7]、错误与疏忽过失模型[8]及行为分类模型[4])，并据此分析人为因素的致因因素。国际航运界和相关领域在20世纪80年代才开始强化对人为因素的研究，IMO在《海事调查中人为因素调查指南》中将其定义为违背个人或群体可接受/期望的通常做法而带来不可接受或不希望后果的行为。[9]

20世纪90年代，国内海事领域学者开始对人为因素进行研究，主要集中在人为因素的定义[10-11]、人为因素的分类[11-13]及人因可靠性的定性和定量评估等方面，常用的方法有概率安全法[14]、模糊综合评价法[15]、贝叶斯理论[16]、证据推理[17]和综合安全评估法[18]等。但是，对人因事故致因机理的研究大多集中在致因因素的分析[19]上，而忽视了人为因素作为船舶安全管理系统的一个重要子系统，其行为受到扰动后，和与之相关联的因素或子系统相互作用及相互耦合的发生、演化和最终导致事故发生的过程。船舶人因事故的最终状态只是事故发展的最终展示，对该状态的支撑因素及演化过程的研究才是减少船舶人因事故的关键。

对此，在分析人为因素子系统构成的基础上，采用基于复杂系统的脆性理论构建人为因素的致因机理模型，从系统的角度探究人为因素与其他子系统或因素相互作用的发生、演化过程。

1 人为因素子系统的构成

从安全系统工程学的角度看，水上船舶交通事故是由“人—机—环境”组成的安全系统中的各种致因条件相互叠加、集聚和作用造成的。水上船舶安全管理系统的作用是运用管理手段和技术手段，在保证系统构成要素相对可靠的前提下，通过分析系统构成要素之间的相互作用，合理配置要素间的相互耦合关系，实现系统要素本质安全，最终达到长效预防船舶人因事故的目的，实现船舶人因系统的本质安全。因此，分析人为因素系统的构成是探究人为因素致因机理的基础。

从构成上看，水上船舶安全管理系统中的人为因素可分为个人因素和组织因素2部分(见图1)。

图1 人为因素子系统的构成

(1) 个人因素包括技能性因素、情景意识因素、决策和知识因素、交流和文化多样性因素及身心状态因素。

(2) 组织因素包括安全培训因素、驾驶台资源管理因素、安全文化因素及机舱资源管理因素等。

1.1个人因素

个人因素中的技能性因素是指作业者的观察力、记忆力、注意力、思维能力、感觉能力和想象力等技能水平;影响作业者技能水平的因素有很多，主要包括素质、知识、教育、环境和实践等。人的意识水平的变化对其作业有着显著影响，当有紧急事态或非常规状态发生时，作业量突然增加，作业时间紧迫，会给作业者带来巨大的精神压力，大脑意识处于过度紧张状态;在高度紧张和焦虑的状态下，信息处理能力会显著降低，因此情景意识因素也是人为因素中的主要类型。此外，决策和知识因素、交流和文化多样性因素及身心状态因素等均对水上船舶安全管理系统有很大影响。

1.2组织因素

组织管理因素对人因事故产生影响的主要原因是人作为“人—机—环境”中的一个子系统，任何个体的失误都是在该组织的综合管理下造成的，这势必受到组织管理各因素的影响。组织管理对人因事故的作用主要表现在安全培训因素、驾驶台资源管理因素、安全文化因素及机舱资源管理因素等方面,其中驾驶台资源管理和机舱资源管理是2012年生效的STCW公约马尼拉修正案的强制性适任标准[2]，目的是协调和利用驾驶台及机舱所有人员的技能、知识、经验和相关资源，保证船舶安全生产。此外,强调团队工作、团队形成、内部沟通、外部通信、领导、决策及管理等方面的技术。因此，个体在团队中的权威、团队文化及团队工作环境等都会影响团队中个体的情绪、精神状态和应急能力等，导致各种失误发生,进而导致整个系统产生偏差或失效。

2 水上船舶交通事故人为因素致因机理模型构建

2.1方法的适用性

脆性是指复杂系统因受到内部和外部干扰因素的作用而使得某一部分(系统)发生崩溃，由此导致其他部分(系统)或整个系统受到直接或间接的影响，从而引发整个系统崩溃。[20]水上船舶安全系统是一个由相互依赖、相互影响的人、机、环境组成的复杂系统，脆性是其与生俱来的属性，不会因系统的演化或外界环境的变化而消失;相反，复杂系统的脆性属性将随着系统的演化而变得更加突出。[20]人作为水上船舶交通安全系统的一个关键子系统，通常包括船员、引航员、码头工人、船舶交通管理系统(Vessel Traffic Services,VTS)操作员及岸基人员等;当个体的技能、知识、经验及其自身特性受到内、外界环境的扰动时，会改变其原有的有序状态，使之只有与系统中的其他子系统进行物质、信息或能量的交换才能保持自身的有序状态，导致其他子系统开始向无序状态改变。当这种扰动超过人因子系统的阈值时，子系统崩溃并扩散，其他子系统随之崩溃，导致整个系统崩溃，安全事故随之发生。因此，可采用耗散结构的复杂系统脆性理论来探究船舶安全管理系统的脆性基元(人、机、环境子系统之间的脆性关联形式)引起系统脆性行为的过程。

2.2人为因素致因机理模型构建

从复杂系统脆性理论的角度分析，子系统之间的关联性可用“脆性”来衡量，脆性程度越强，受到内、外环境扰动进而发生崩溃的可能性就越大。因此，采用脆性值作为一个系统中某因素受到扰动后，使系统从有序状态转为无序状态最终到崩溃状态的演化状态变量。

水上船舶安全管理系统是一个复杂系统，具有延时性;而人作为水上船舶安全管理的主体，受到内、外部环境的干扰，一般会通过认知、分析、选择和行为等4个阶段，形成自身的行为表现。一旦其行为表现出现失误,就称之为系统崩溃的脆性源。

(1)

式(1)中：t=1,2,3,…,n;k为常数。以此作为衡量系统无序程度的量。

(2)

(3)

当基点x0受到干扰时，引起系统内部完全脆性值增加或急剧增加;由系统论可知，a0会向a1吸收负脆性流，以维持原来的有序状态。a1提供的负脆性流与a0和a1的状态有关。

因此，定义一个连续单调递减函数g(x,y)，对任意的x和y,有

(4)

设a1在t-1时刻提供的负脆性流为

(5)

于是在t时刻，a0的完全脆性值为

(6)

(7)

(8)

于是有eα>1,则

(9)

即a0的状态是随着t递增的。

由于a1提供负脆性流意味着本身完全脆性值增加，因此在t时刻a1的完全脆性值为

(10)

(11)

由β>0，得

(12)

即a1的状态亦随着t递增。

从模型分析看，当人因子系统的某个脆性源的脆性被激发后，脆性源需从与之有关联的临近子系统或因素中吸收负脆性流以维持自身的平衡，这就使得与之有关联的另外一个子系统或因素的脆性流值增加。船舶安全管理系统中的脆性源受到干扰后，导致自身脆性值增加;而系统中的脆性接受者因向脆性源提供负脆性流而使得自身的完全脆性值也增加，成为一个脆性源。由于水上船舶安全管理系统中的人、机、环境是紧密联系、不可分割的，三者共同作用完成水上运输任务，任何一个子系统崩溃都会导致其他子系统崩溃，因此人、机、环境之间形成的脆性联系为完全脆性关系(见图2)。即当人为因素这一脆性源被激发后，从与之有关联的因素或子系统中吸收的负脆性流不足以平衡自身受到扰动而产生的脆性流时，超过其自身的阈值，即超过自身的生理、心理、知识及技能等承受能力，最终导致系统崩溃，水上船舶交通事故随之发生。

图2 人—机—环境子系统之间的脆性联系

3 水上船舶交通事故人为因素的预防与控制

从脆性演化机理模型中可看出，当一个脆性源被激发后，会因脆性流的传递而导致其他脆性源进入无序状态，脆性也被激发。

1) 从人因系统中的个人因素看，当受到内、外界环境扰动时，人的身心状态会发生改变，尤其是当扰动强烈到足以使人的精神处于高度紧张状态时，处理信息的能力显著下降，对所处情景的态势估计或预测不足，进而导致技能发挥失常和决策出现失误。因此，从人为因素的角度看，需加强对人员的生理和心理素质的培养，提高人员应对突发状况的个人技能和沟通交流能力，增强人员对情景态势演变规律的认知，以期在受到内、外部环境扰动时，系统可在t时刻之前达到稳定状态，避免事故发生。

2) 从人因系统的组织因素看，安全培训、安全文化、驾驶台资源管理和轮机资源管理充分利用了个体在组织中的作用，强调团队的协调、领导、决策和管理。当系统受到内、外部环境扰动时，安全培训没有或不到位、安全文化不能在整个组织中得以渗透和传播、驾驶台人员之间的交流和协作不足、轮机人员的交流和协作不足及驾驶台与轮机部之间的沟通协作机制不足等任何部分的脆性被激发都会在邻近的系统或因子中传递和扩散，导致其脆性被激发；当超过系统阈值时，安全事故将会发生。因此，从组织因素的角度看，除注重提高组织中个体因素的技能和知识等之外，更加注重团队之间的协调、合作和交流是减少人因失误的关键。

4 结束语

人为因素作为水上船舶安全管理系统的一个子系统，对保障水上船舶交通安全、降低船舶交通事故起着至关重要的作用。这里采用复杂系统脆性理论，在分析人因子系统结构的基础上构建水上船舶安全管理人为因素致因机理模型，根据人在受到内、外部环境扰动时成为系统脆性源，分析脆性源的脆性值随时间变化的关系得到人与船舶、环境之间的脆性关系为完全脆性关系；从系统的角度解析人为因素与其他子系统或因素相互作用及相互耦合的发生、演化过程，对预防和减少由人为因素引起的水上船舶交通事故具有重要意义。

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Accident-CausingMechanismofHumanErrorsinMarineNavigation

WANGHaiyan，LIUQing

(School of Transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)

U698； X912.9

A

2016-05-27

国家自然科学基金(51379171/E91004)

王海燕 (1968—),女,山东威海人，副教授，硕士生导师，博士，从事港航管理与综合物流，应急保障技术与方法研究。E-mail:hywang777@whut.edu.cn

1000-4653(2016)03-0041-04