人因可靠性分析——CREAM 模型

◎姚义东

一、引言

安全是一个永恒的话题，影响安全的最重要的因素就是人为因素。据统计，核电厂中由人为因素影响所造成的系统失效的事故约占50%-70%；海上石油钻探由人为因素影响的约占70%；而在过去几年的空中交通事故中74。3%是人为因素造成的。因此，一个简单有效的分析人为因素对不安全事件发生的影响的方法模型是很重要的。

人因可靠性分析（HRA）源自于人因工程学，HRA 以人因工程、认知科学、系统分析、概率统计、行为科学等作为理论基础。是一种对人因可靠性定性、定量研究的方法。HRA 是一种关于某个特定系统中的人在某个特定时间完成任务概率的研究方法。其目的是对系统运作中，由人为差错所导致的风险概率进行评估以及选择降低对人为差错对系统的影响。

随着各行各业日益发展，所面临的安全问题愈加凸显，人因可靠性分析（HRA）也得到了人们的重视。其中HRA 依照时间和研究的侧重点被分为第一代人因可靠性分析方法以及第二代人因可靠性分析方法。第一代人因可靠性分析法是在二十世纪八十年代左右提出的。第一代HRA 着重于研究人的行为理论以及人为失误方法的研究。是利用结构化的模型以及一些数学计算所得到的数据结论；第二代人因可靠性分析法是在二十世纪九十年代左右提出的，该方法是对第一代人因可靠性分析的一种改进。初步建立了人的认知过程模型，第二代HRA 着重于在特定的环境下，通过分析环境、操作员以及设备等人为差错的诱因，描述人为差错产生机理。从而确定人因可靠性以及对人因可靠性的提升的研究方法。

以下是几种人因可靠性分析法比较具有代表性的方法：

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CREAM 方法具有两个特色：该方法强调情景环境对人的行为影响，结合了共同绩效条件（CPC）中的环境要素，给出共同绩效条件（CPC）水平影响人的可靠性的独立认知模型和框架并具有双向的追溯和预测的分析能力。也可对人因失误概率进行定性、定量的预测分析。

二、CREAM 的共同绩效条件和绩效可靠性

CREAM 方法将人完成任务时所处的情景环境对人的认知控制和不同认知活动中的效应的影响因素分为九大因素。这就是共同绩效条件（CPC）。其中，每一个因素称为一个CPC 因子，这些CPC 因子被划分为几个不同的等级，并且对人的绩效会产生三种不同水平的影响：改进、降低以及不显著。并且每个CPC 因子都有其对应的认知功能权重如下表2 所示：

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三、CREAM 的追溯分析法

人因失效事件往往不是因为动作的差错，有些情况中，即使执行的动作正确，但是所产生的的效果可能与预期相反。在一个系统中，往往不是由于一个动作的差错或者一个设备的失效而导致整个系统出现崩溃。是各项失误导致超出了系统的承受能力，从而导致整个系统崩溃，出现事故。因此，分析人因失误事件的根本原因，找到人对所处情景的错误认知或者特殊环境中做出的错误决策是CREAM 模型追溯分析法的目的。

1.失误模式和前因分类组。

CREAM 中将失误分为可观察性失误和不可观察性失误。可观察式失误是指具有外在表现形式的失误即失误模式（Error mode）。不可观察性失误是指不具备外在的表现形式的失误即人的思维失误。CREAM 将失误模式分为八类：时间、历程、力量、速度、方向、距离、序列、目标。

CREAM 将不可观察性失误称为前因。分为三大类：与人有关的前因、与技术有关的前因和与组织有关的前因。这三类也正是导致人因失误发生的重要因素。人有关的分为五类：观察、解释、计划、人的临时性功能以及人的永久性功能。技术有关的分为四类：设备、规程、临时性界面问题以及永久性界面问题。组织有关的分为五类：通讯、组织、培训、环境以及工作条件。以上的14 类前因也称为前因分类组。

2.追溯分析。

CREAM 的追溯分析是以失误模式为起点，通过对应的8 类失误模式和14 类前因分类组找到可能的前因，再追查下去，从而找到根本原因。以下是追溯分析的具体步骤：

（1）根据人为差错的外部表现确定失误模式的类别。

（2）根据前因分类组，依据具体情况综合考虑CPC 因子进行分析，找出可能的前因作为追溯性分析的起点。

（3）作为一种结果，对其前因的进行追溯，逐步向前寻找可能的具体前因当做根原因；寻找合理的前因当选定多个前因时，就增加新的分支。反之，没有合理的前因就停止该前因分支的分析。

（4）当一个前因分支分析结束后，就继续分析下个分支的前因，直至所有分支结束。

追溯分析的结果得到的所有前因都有可能是该事故的根原因。

四、CREAM 的预测分析法

CREAM 预测分析是对人的认知活动可能发生失效的概率进行预测。它包括基本法和扩展法两种分析法。

1.基本法。

CREAM 法提出四种类型的认知模型：混乱型、机会型、战术型和战略型。通过分析事故，并归纳为四种认知模式中按照不同的人的绩效可靠性进行从高到低的顺序排列。

基本法是依照任务的特定的情景环境来确定CPC 因子水平，综合确定人完成该任务的认知控制模式，从而得出出现系统失效的概率。基本法的具体步骤：

（1）任务分析，建立事件序列。

（2）评价CPC，根据环境对九种CPC 因子进行评价，确定绩效可靠性期望。并且根据实际情况对CPC 的某些数值进行修正。

（3）确定可能的认知控制模式。根据CPC 因子的评价结果记录各绩效可靠性期望之和，如图1 所示，对照找出控制模式类别。

（4）预测失效概率。根据查得的认知控制模式对照表3 得出可能发生失效概率的区间。

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2.扩展法。

CREAM 将认知功能归纳为四类：观察、解释、计划和执行。扩展法主要是进一步分析人在完成任务过程中的认知活动和可能的认知功能失效。首先得到认知功能的失效概率基本值如表4所示。然后综合考虑环境中CPC 因子对基本值进行修正，从而对发生失效概率进行预测。

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扩展法的步骤如下：

（1）任务分析，认定认知功能。

（2）评价CPC 的因子水平，确定绩效可靠性期望。

（3）分析得出认知功能失效模式，得出13 种失效模式中最可能的模式。

预测分析失效概率。先由表4 查出基本值，记为CFP 标定。评价CPC 对CFP 的影响，由图1 确定控制模式再由表3 查得平均权重因子值得出CFP 修正=CFP 标定×平均权重因子。从而得出该事件发生失效的概率。

五、总结与展望

CREAM 方法双向分析，包含追溯性分析和预测性分析。对于我们对人为差错的预防与追溯原因有着很重要的意义。作为第二代HRA 的代表方法之一，我认为CREAM 方法是一种很好的应用方法，对事故的总结反思以及事件可行性（失误事件发生的概率）有着很有效的指导性。