基于HFACS模型的试验机试飞人为因素分析研究

■ 段亚/中国飞行试验研究院

0 引言

进入21世纪，航空业快速发展，航空安全愈发显得重要。早在20世纪70年代中期，人们就逐渐注意到由机械、电子等设备故障所引起的飞行事故的概率已有了明显的下降，而由于机组人为差错所导致的飞行事故或事故征候却在逐年增加，占到事故成因总体的60%～80%[1]。因此，如何有效地开展人因差错事件的分析，进而开展针对性的预防成了必须要面对的问题。

为了减少人因差错事件发生的概率，学术研究者对人为差错问题开展了一系列的研究工作。众多人为因素分析理论模型相继出现，包括多米诺模型[2]、Reason模型[3]、SHEL 模型[4]、HFACS模型[5-7]、STAMP模型[8]及 FRAM 模型等。国内外众多学者应用上述理论进行了大量研究，在航空领域特别是民航领域取得了一定的突破，但鲜有针对试验机试飞过程中出现的人因差错事件进行的理论分析和研究。

试验机试飞是指利用现有飞机平台，进行关于众多航空电子设备的演示验证航空类飞行试验项目。由于试验机试飞过程是一项有人参与、涉及流程众多、系统工程性强的试验，如何减少在试验机试飞过程中出现的人因差错事件就成了飞行试验环节中的重要任务。

为了减少试验机试飞过程中出现的人因差错事件，本文在HFACS理论模型基础上，结合试验机试飞过程特点，提出一套适用于试验机试飞过程中的人因差错事件分析方法，并将该方法进行了系统集成化，以通过技术的手段减少人因差错事件的发生。

1 试验机试飞专业性人为因素分析框架

航空界从20世纪70年代开始便对人为因素进行了大量理论研究。形成了SHEL模型理论、FTA模型理论、Reason模型理论和HFCAS模型理论等不同理论。HFACS模型是在Reason模型基础上提出的，它可以从影响人因差错事件发生的显现条件到隐性条件、宏观角度到微观角度逐层进行细致的剖析。SHEL模型可以很好地分析人与系统中硬件、环境等界面间的关系和存在的缺陷，但对人的认知机理原因分析有局限性，常用于事故调查。FTA模型直观明了、逻辑性强，可用于定性和定量分析，但很难分析组织因素等深层次原因。

试验机试飞过程中的人因差错事件涉及的致因因素种类繁多，试飞工程师们观察到的是最基础的显性致因因素，难以对隐性致因因素进行详细归类系统分析，会忽略隐性的核心致因因素，造成人因差错事件不断重复发生。HFCAS模型可挖掘出组织层面的差错诱因，可以找出人为差错最深层、最隐形和微观的因素，较适用于试验机试飞人为因素分析。结合试验机试飞过程的特点，利用HFACS模型挖掘深层次人为致因因素的优点，建立适用于试验机试飞领域的专业性人为因素分析框架，如图1所示。

图1 试验机试飞专业性人为因素分析框架图

2 试验机试飞人因差错事件系统解析与控制

试验机试飞人因差错事件系统解析与控制流程分为人因差错事件概述、寻找人因差错事件发生的显性原因、形成人为致因因素展示链、总结分析四个环节。

1）人因差错事件概述

对试验机试飞过程中发生的人因差错事件进行大致的描述，确定当日飞行的相关状态，排除影响人因差错事件发生的干扰因素。

2）寻找人因差错事件发生的显性原因

面对复杂的工作流程，应用试验机试飞专业性人为因素分析框架，结合流程分析法，找出影响人因差错事件发生的显现因素，即不安全行为子层级。

3）形成人为致因因素展示链

应用试验机试飞专业性人为因素分析框架，结合现有试验机试飞的工作流程，逐层剖析，挖掘出影响人因差错事件发生的众多隐性因素，即不安全行为的前提条件子层级、不安全的监督子层级、组织影响子层级三个方面；依次挖掘，探求出最核心、最隐性的条件。将导致人因差错事件发生的众多致因因素在试验机试飞专业性人因事件展示图中展现。同时，将人为致因因素以表格形式进行相应的展示，以清晰的脉络展现影响人因差错事件发生的流程。

4）总结分析

对上述分析过程进行总结分析，为人因差错事件的预防做准备。

3 试验机试飞人因差错事件具体分析

运用试验机试飞专业性人为因素分析框架对2017年10月及2018年4月发生的两起试验机试飞人因差错事件分别进行具体分析。

3.1 某型探测系统试飞人因差错事件

1）人因差错事件概述

2017年10月，一架小型运输机于当日上午执行某探测系统试飞任务。全程试飞任务共计1小时10分钟。整体试验机试飞过程中天气状况良好。飞行中某一时刻，空中机械师发现飞机出现异常振动现象，引发飞行风险，飞机返航；同时，空中机械师要求试飞工程师立即关掉与被试探测设备直接相关的所有后舱航电设备，试飞工程师误将某配试导航设备也一同关闭，造成该设备核心器件受损。事后调查分析发现，飞机机头安装结构件与被试探测系统机扫频率在同一区间范围内，因而引起飞机异常振动。因飞机出现异常振动，导致飞机紧急返回，造成试验未能完全开展；由于本次试验机试飞任务未获取完整数据，因而试飞工程师不能完成试飞报告，造成架次浪费。

气象条件：能见度大于5km，风速5m/s，风向40°，气温13.5℃。

飞行员及工程师状态：该型运输机空勤人员状态均良好，上机工程师证件齐全。

飞机基本状态：飞机状态良好，满足当日飞行要求。

2）显性原因挖掘

影响本次试验机试飞人因差错事件发生的显性原因共有两类，如下所示。

a.由于试飞工程师对本次试验机试飞的相关知识了解不够深入，安全防范意识不强，未能做好安全合理的试飞前期准备工作，试飞过程中选取被试探测系统工作频率时，未考虑到可能与原机产生共振，是造成本次人因差错事件发生的一个直接显性原因，即决策差错（选择不当）/技能差错（注意不当）。

b.飞机出现异常现象后，试飞工程师由于紧张等原因，误将需独立供电的某配试导航设备一同关闭，导致该设备核心惯性陀螺受损，造成一定损失。试飞工程师在紧急情况下的错误选择是本次人因差错事件的一个直接显性原因，即决策差错（选择不当）。

3）形成人因差错事件致因因素展示链

结合本次试验机试飞人因差错事件的经过历程，应用试验机试飞专业性人为因素分析框架，在显性原因挖掘清晰的基础之上，对影响人因差错事件发生的深层次隐性原因进行了细致的剖析，形成两条人为致因因素展示链，如表1所示。

4）总结分析

本次试验机试飞人因差错事件共有两条致因因素展示链，每条致因因素展示链包含试验机试飞专业性人为因素分析框架中的若干人为致因因素。

本次人因差错事件不安全行为层级中涉及的人为致因因素主要有决策差错及技能差错；不安全行为的前提条件层级中涉及的人为致因因素主要有合作资源管理、身体[精神]限制、个人的准备状态；不安全的监督层级中涉及的人为致因因素主要为监督不充分；组织影响层级中涉及的人为致因因素为组织过程。

由于试验机试飞专业性人为因素分析框架为链式分析框架，只要消除两条致因因素展示链4个层级中的某1个层级中的全部致因因素，该致因因素展示链就不会发生。如果两条致因因素展示链都没有发生，那么本次试验机试飞人因差错事件也就不会发生。

3.2 某型导航系统试飞人因差错事件

1）人因差错事件概述

2018年4月，一架中型运输机于当日上午执行某导航系统试飞任务。全程试飞任务共计4小时10分钟。整体试验机试飞过程中天气状况良好。因本次试验机任务紧急，上机试飞工程师未按照流程要求对相应的测试设备进行检查，飞行过程中某总线采集记录器和GPS记录设备指示灯均未亮，该试飞工程师凭印象认为上一次执行任务设备工作正常，本次可能是设备指示灯有故障，没有想到试飞数据因此记录失败，飞行结束后进行试飞数据分析时才发现数据未记录。经过排查，确认是仪器设备供电模块长期工作后出现问题而导致数据记录失败。由于本次试验机试飞任务未获取到数据，因而试飞工程师不能完成试飞报告，造成架次浪费。

气象条件：气象条件符合飞行任务的要求。

飞行员及工程师状态：该型运输机空勤人员状态均良好，上机工程师证件齐全。

飞机基本状态：飞机状态良好，满足当日飞行要求。

2）显性原因挖掘

影响本次试验机试飞人因差错事件发生的显性原因共1类，如下所示。

该试飞工程师未在飞行前对测试系统进行检查试验，未能发现仪器设备供电情况异常，随后的试飞中，又冒险、大胆地认为是仪器指示灯故障而并不是设备采集功能故障，是造成本次人因差错事件发生的一个显性原因，即技能差错（注意不当）/偶然性违规（冒险违规、孤立性违规）。

3）形成人因差错事件致因因素展示链

结合本次试验机试飞人因差错事件的经过历程，应用试验机试飞专业性人为因素分析框架，在显性原因挖掘清晰的基础之上，对影响人因差错事件发生的深层次隐性原因进行剖析，形成1条人为致因因素展示链，如表2所示。

4）总结分析

本次试验机试飞人因差错事件共有1条致因因素展示链，该致因因素展示链包含试验机试飞专业性人为因素分析框架中的若干人为致因因素。

本次人因差错事件中不安全行为层级中涉及的人为致因因素主要有技能差错和偶然性违规；不安全行为的前提条件层级中涉及的人为致因因素主要有技术环境、精神状态、合作资源管理及个人的准备状态；不安全的监督层级中涉及的人为致因因素主要为监督不充分和运行计划不适当；组织影响层级中涉及的人为致因因素主要为组织过程。

由试验机试飞专业性人为因素分析框架为链式分析框架可知，只要消除该条致因因素展示链中4个层级中的某1个层级中的全部致因因素，该致因因素展示链就不会发生。如果该条致因因素展示链都没有发生，那么本次试验机试飞人因差错事件也就不会发生了。

表1 2017.10 人因差错事件致因因素展示链表

表2 2018.4 人因差错事件致因因素展示链表

4 结束语

本文在HFACS模型的基础之上，结合试验机试飞的特点，提出了试验机试飞专业性人为因素分析框架。结果表明，试飞工程师应用试验机试飞专业性人为因素分析框架，可以有效、准确地辨识出影响试验机试飞人因差错事件发生的致因因素，并能准确描述人因差错事件的形成过程。该人为因素分析框架的成功应用，有助于降低人因差错事件发生的概率，提升试验机试飞的安全。