基于系统理论的空管人为差错分析与研究

魏开明

民航新疆空管局阿克苏空管站，新疆 阿克苏地区 843001

0引言

随着疫情影响的逐步弱化，民用航空将迎来急速恢复，进入新一轮快速发展期，民用航空运输将恢复高速增长的态势；空中交通管制系统作为民航系统中的一个重要安全保障系统，面临着巨大安全压力，空中交通在岗人员作为空管安全的一线运行要素，其是一项高风险、高压力的工作，特别是从事对空指挥的人员，任何的人为差错都有可能引发重大不安全事件的发生；与此同时，空中交通管制工作是一种动态的、多变的、人为因素起主要作用的运行系统，系统不确定因素多，逻辑关系复杂，基本事件发生的概率也很难确定，面对不断增长的航班量，空中交通管制员所承受的工作压力也越加繁重，空中交通管制员人为差错所造成的后果也越加严重，本文基于系统理论，着重利用REASON模型和SHEL模型融合评价体系分析一线岗位人员人为差错发生的全过程，深挖诱发因子，提出安全管理建议，为空管安全运行提供有益参考。

1基于系统的人为差错理论分析模型简介

利用系统理论模型对管制员人为因素进行研究可以寻找人为差错发生的规律，帮助我们用简单的方法认识复杂的系统，抓住关键要素、核心问题，进而找到解决问题的方向。

1.1 SHEL 模型

1.1.1 SHEL模型结构简介

SHELL模型于1972年由 Edwards教授首先提出，1975年经Hawkins修改而成，该模型被广泛应用于研究人为因素领域，其由Software(软件)、Hardware(硬件)、Environment(环境)和Liveware(人)四个模块构成，国际民航组织将其作为航空安全系统研究与分析的重要理论依据。

1.1.2以 SHEL模型为核心的空管人为因素解析

在空中交通管制系统中，SHEL模型中的L代表在岗人员，其处于空中交通管制服务系统模型的中心，针对空中交通管制工作， SHEL模型中各类界面所代表的意义主要如下:

L-S(人-软件)：管制员与各类工作手册、规章制度、安全文化等因素的关系；管制员必须正确理解并严格遵守规章，是消除事故隐患的基础。

L-H(人-硬件)：管制员与空管设备之间的关系；管制员对设备使用的正确性及设备自身存在的缺陷等影响因子，是保证安全的重要因素。

L-E(人-环境)：管制员所处场所的温度、湿度、灯光、噪音等环境因素对管制员的表现有正面或负面的影响。

L-L(人-人)：在运行系统中管制员之间即班组内或管制员与飞行员之间的关系，协调沟通能力是人与人界面的核心。

1.2 REASON模型

1.2.1 REASON 模型结构简介

REASON模型是曼彻斯特大学 James Reason教授在其著名心理学著作《Human Error》一书中所提出的概念模型，即“瑞士奶酪模型”， REASON模型最重要的作用就是对影响人行为的潜在因素进行分析。

1.2.2以 REASON模型为核心的空管人为因素解析

空管工作中的REASON模型将空管系统划分为不同的组织保护层，各个层面的组织活动与事故的最终发生都有着密切关系；按照不安全事件调查的逆向追溯的方式，将空中交通管制工作中的REASON模型分为4个层次，分别为组织失效（管理失效）、不安全行为的条件（危险的前提）、不安全行为（管制员）及防护系统。

1.3 REASON模型及SHEL模型相互融合的安全评价体系简介

在REASON模型、SHELL模型层次的基础上，采用REASON模型和SHELL模型横向及纵向进行融合，把分解的REASON 模型作为操作要素平台和支架（具体如图1），只要控制好其中各类影响因素，就能堵住系统发生差错的可能性，进一步分析影响各保护层产生漏洞的可能因素，从SHELL模型的组成因子，包括软件、硬件、环境和人进行逐个分析并且找出它们之间的关联性，对REASON模型的每个层面再采用SHELL模型的各个要素进行逐一分析，找到系统不安全事件原因所在；融合后的安全评价模型吸纳了两者的精髓，该模型不仅为空管不安全事件的调查提供了可操作性工具，并有助于空管系统风险管理中的危险识别和隐患排查，其适用性和实用性更强。

                     图1：REASON模型及SHEL模型融合评价体系

2 空管系统人为差错诱因分析

2.1基于REASON模型及SHEL模型融合系统模型的事件案例分析

2.1.1某区域管制区小于标准间隔事件描述

事件经过:某日，由于A机场测量跑道摩擦系数，管制员在指挥进港航班CBJ5383和CSN6904盘旋等待的同时，指挥两架航空器下降高度，造成两机小于规定间隔，造成一起由管制原因引起的空管不安全事件。

针对该事故征候进行倒序分析，即：“纠正飞行冲突的行为--不安全行为本身--不安全行为的直接前提--组织因素”这一顺序进行逻辑分析，这样可以从最接近事故征候的状态回放分析各层次的核心因素，这也符合 REASON 模型“光线穿透奶酪”的逻辑，从光线最终透出的“漏洞”处可以比较清晰地确定所有“奶酪”的“漏洞”；同时利用 SHEL 模型对REASON模型中每个层次进行分析，研究此次事件中人为因素的重要作用。

（1）纠正行为的缺陷：此阶段主要是SHEL模型中人与人界面出现了紊乱，具体表现如下：

a、带班主任及管制员发现两机有接近趋势后，立即指挥两机进行冲突解脱，但冲突解脱力度不够，同时在冲突解脱时通话用语不标准、有歧义，导致机组质疑询问，浪费了最佳的冲突解脱时机，这是直接导致纠错行为效果不佳的最主要原因；

b、副班管制员没有及时发现主班管制员错误指令和两航空器间隔缩小的趋势；执行监控职责的副班管制员由于在执行其他的协调工作，未能及时监控到主班管制员的错误指令，这是班组资源管理不善的表现症状之一。

（2）不安全行为本身:此阶段主要是当班管制员的决策失误和技能短板，同时违反了科室相关的规章制度；该事件中主班管制员不安全行为是由于错误判断两架盘旋等待航空器之间的纵向间隔，未意识到右转盘旋的CSN6904与后续CBJ5383存在潜在飞行冲突，管制员错误指挥 CBJ5383 下降高度7200m，需要穿越CSN6904的高度7800m，造成两机小于规定安全间隔，是此次不安全事件的直接原因。

（3）不安全事件行为的直接前提：此阶段利用SHEL模型中4个界面进行分析。

a、人与硬件：当时自动化设备是莱斯系统，属于新系统，与以前使用的INDRA系统存很大差异，管制员对新系统显示界面和相关操作不够熟悉，导致了制作预案时没有及时发现相应潜在冲突；

b、人与软件：管制员在预案制定和预案交流方面未能执行科室“四个协调确认”制度，违反科室盘旋等待操作要求；

c、人与环境：由于测量跑道摩擦系数，进近临时不接受进港航班，导致区域管制员压力急剧上升，工作负荷增大，雷达监控不力，没有及时发现两架航空器的潜在飞行冲突；

d、人与人：主、副班管制员之间没有足够的信息交流，“双岗制”形同虚设，没能有效发挥应有的作用;在主班管制员错误指挥CBJ5383航班下降高度时，副班管制员由于协调其他事务没能尽到监控的责任。

（4）管理失效

a、带班主任管理缺失：带班主任未及时采取有效措施对兰州区域进港航空器进行控制，导致席位管制员压力不断增大，负有现场管理责任;同时带班主任未有效监控席位指挥，对不当预案未及时干预，负有现场监管责任；

b、运行班组的人员搭配不合理：副班管制员在担任协调工作无力兼顾监控主班管制员的指令，说明人员配置方面存在长期的缺陷，管理层也没有干预和解决;

c、流量管理失效，导致飞行流量超标，增大了管制员工作压力。

2.2岗位人员人为差错的基本原因分析

根据对案例事件的分析，利用 SHEL模型我们可以将空管不安全事件的基本原因分为五大类：

（1）个人因素：个人违规操作、雷达监控不足、注意力分配不当、遗忘飞行动态、陆空通话用语不规范、业务技能缺陷（包括在大飞行量的情况下），管制指挥混乱、业务基础知识掌握不牢、特情处置能力差、管制员口误、疲劳上岗、小流量情况下、思想麻痹等；

（2）人与人之间的关系界面因素：未认真收听飞行员复诵、未严格执行“双岗制”、班组管理不当、教员对见习管制员放手量过大、管制区间移交协调不够、交接班没有做到“交清接明”、未掌握航行情报资料等；

（3）人与硬件因素：管制员对自动化设备不够熟悉、雷达告警参数设置不够合理等；

（4）人与环境因素：甚高频通信信号差、复杂气象条件(如能见度差);空中流量大、工作场所环境(包括温度、周围光线不合适;噪声大;空气质量差等实际条件)等；

（5）人与软件因素：工作程序不合理;规章制度不合理、不完善;排班不科学，管制员超时工作等。

3控制措施及安全管理建议

3.1根据空中流量变化规律，提前做好流量控制工作，提前做好防范措施，可以有效地预防管制员人为差错的发生；经数据统计，每年春运(2~3月)及生产旺季(7~10月)期间发生空管不安全事件的概率比较高，同时这段时间飞行流量和复杂天气比较频繁，管制员工作负荷大。在实际安全管理中要能够把握这些关键环节、关键节点和关键岗位，在相应时段加强人员的配置，做好相应流量控制工作，降低管制员工作负荷。通过案例分析总结，主动去发现问题，寻找问题，去预测可能发生的不安全事件规律，提前采取先发制人的预防性管理措施。

3.2 改善硬件环境，根据实际运行中发现的问题及时对现有管制设备进行改造、换代或升级，提高系统的可靠性，提高系统的告警设计、保护性设计、备份设计，从设备使用上提高安全裕度，增加安全边界，从而降低人为出错的概率；同时通过一些经典案例的分析总结，发现管制员容易出错的部分，利用空管先进设备，可以有效地提高运行的安全和效率，减少管制员人为差错现象的发生，同时减轻管制人员的工作负荷。

3.3合理利用空域资源，交叉飞行冲突具有隐蔽性和突发性的特点，所以管制工作中最难发现的冲突是交叉飞行冲突；合理利用空域资源，划设平行航路和单向航路，可以从根本上避免交叉冲突的发生，同时对于无法避免的交叉航线，可以采用建立“空中立交桥”的方式来避免交叉冲突的发生。

3.4 完善规章制度，根据岗位人员人为差错案例分析，发现新情况和新问题，及时修订相应的规章制度，建立健全科学合理、具备可操作性、切实可行的制度是有效减少管制员人为差错的重要手段。

3.5强化安全意识，培养良好管制工作习惯；美国心理学之父威廉·詹姆斯曾说:“播下一个行动，收获一种习惯;播下一种习惯，收获一种性格;播下一种性格，收获一种命运。”良好的工作习惯必定会促进空管安全运行；教员在带新过程中应注重见习人员良好的工作习惯的养成，杜绝自以为是的、想当然的不良工作习惯，进而才能有效地减少岗位人员人为差错现象的发生。

3.6加强班组资源管理建设；安全系于班组整体，而不是个别成员，其作为一个运行团队，只有协调配合默契的班组才能保证安全，能够大大减少个人犯错的概率，优秀的班组能够分工合作、协调配合、互相提醒、取长补短、相互弥补，从而使班组发挥强有力的安全堡垒作用。

3.7加强管制员培训工作；利用模拟机训练提高管制员的工作技能，加强对管制人员安全意识的培训，增强管制员应急处置能力的培训，提高管制员的危机意识，开展针对各种不正常情况的应急演练，帮助管制员尽可能多地掌握不正常情况的处置程序，减少不安全事件的发生率。在进行技能训练的同时，也应该注重管制员的生理和心理素质。

4 结束语

本文基于系统管理理论，有效融合SHEL模型和REASON模型，利用融合后的评价体系，分析了典型空管空管责任原因不安全事件，全面研究了管制员人为因素造成空管不安全事件的全过程，有针对性的提出了安全建议和控制措施，为有效分析人为因素提供有效方法与手段。

参考文献:

[1]国际民用航空组织(ICAO).安全管理手册(SMM)[Z].2009.

[2]苏文国.空中交通管制系统中人为差错的研究[D].福建:华侨大学，2011:22-48.

作者简介

魏开明（1988-），男，甘肃张掖人；学历：本科；职称：主任工程师；就职单位：新疆空管局阿克苏空管站，研究方向：空管安全管理、空中交通管制。