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人為因素分析與歸類系統（ HFACS ）理論與應用

人為因素分析與歸類系統（ HFACS ）理論與應用. National Defense University. 提報人：李文進 PhD MErgS 國防大學 心理研究所. Co-Authors: 王興中 行政院飛安委員會 Don Harris Cranfield University,U.K. http://researcher.nsc.gov.tw/ WEN_CHIN_LI/ en/. Overview. National Defense University. 國際上有關人為因素之法規與研究 人為因素分析與歸類系統（ HFACS ） 之理論與發展

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人為因素分析與歸類系統（ HFACS ）理論與應用

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  1. 人為因素分析與歸類系統（HFACS）理論與應用 National Defense University 提報人：李文進PhD MErgS 國防大學 心理研究所 Co-Authors: 王興中 行政院飛安委員會 Don Harris Cranfield University,U.K. http://researcher.nsc.gov.tw/WEN_CHIN_LI/en/

  2. Overview National Defense University • 國際上有關人為因素之法規與研究 • 人為因素分析與歸類系統（HFACS） 之理論與發展 • HFACS 之應用：飛行決策（ADM） • HFACS 層級間之影響與預測效果 • 如何運用HFACS 提升飛行安全 http://researcher.nsc.gov.tw/WEN_CHIN_LI/en/

  3. 國際上有關人為因素之法規與研究 • 最近十年間，有關人為因素之議題已成為國際上對飛機「適航性」認證當局關注的重點 (FAR Part 25/EASA CS-25（Acceptable Means of Compliance, AMC 1302)。 • 人為失誤的發生與操作者（飛行員）、工具（飛機之機型）及所執行之任務（軍事戰鬥任務或民航客運任務）間有密切的關聯（Hollnagel, 1998 ) 。 • 人為因素調查的重點是要去理解事故發生時為何飛行員在當時會有那樣的操作反應，而非僅是下結論說飛行員操作錯誤、違反標準作業程序、或判斷錯誤（Dekker, 2001) 。

  4. 人為因素之研究方法 1. SHERPA Systematic Human Error Reduction and Prediction Approach 2. HET Human Error Template 3. CREAM Cognitive Reliability and Error Analysis Method 4. HEART Human Error Assessment and Reduction Technique 5. HEIST Human Error Identification in System Tool … Why HFACS ???

  5. 6. Physiological Perspective Human Factors Analysis and Classification System (HFACS) has been Developed to put 6 different perspectives together 1. Cognitive Perspective 2. Ergonomic Perspective 3. Behavioral Perspective 4. Organizational Perspective 5. Psychosocial Perspective (S. Shappell; 李文進; D. Wiegmann)

  6. 人為失誤之直接與間接因素 Direct Causal Factors • 飛行員之操作 • 飛行之環境（天候、地形、溫度、G力） Indirect Causal Factors • 不當之督導 • 組織之管理 • 法令規章 • 座艙文化、組織文化、專業文化、 國家文化 (These factors can’t be found at accident site)

  7. 人為因素分析與歸類系統（HFACS） • 顯性失效：組織中的第一線操作人員（飛行員、航管、修護人員）的績效未達標準，而導致飛安事件的發生。 HFACS 闡述飛行組織的「顯性失效」與 「隱性失效」。 • 隱性失效：複雜龐大的組織中督導與管理不周延、權責不清、操作手冊規範不詳實等問題，只要不發生問題就不會被注意。

  8. 人為因素如何發生？ 跑道之長度與助、導航設施 程序是否熟練 訊息交換與傳遞… ？？？ 風速、風向對飛機之影響 維持機外顧慮與狀況警覺 儀表交互檢查 五邊外型與攔截下滑道是否正確 各電門位置是否熟悉 塔台傳遞的訊息之分析與確認

  9. 顯性與隱性失效 (James Reason, 1990) • 隱性失效 • 過多的支出刪減 • 不當的升遷政策 • 資源分配不公 組織因素 • 隱性失效 • 不完善或不充實的訓練計劃 • 不適當的組員配對 • 未能修正已知問題 不安全的督導 • 隱性/顯性失效 • 不良的 CRM • 心智疲勞 • 操作環境 不安全行為的前置狀況 • 顯性失效 • 儀錶掃描不周延 • 違規飛行 • 決策判斷錯誤 • 操作不當 不安全的行為 缺乏或失敗的防禦行為 飛安事件

  10. HFACS的4個層級及18個子項目分類架構圖(Wiegmann & Shappell，2003) • 層級一:顯性失效 • 層級二:顯性/隱性失效 • 層級三:隱性失效 • 層級四:隱性失效

  11. 決策的 錯誤 決策的 錯誤 決策的錯誤 1.不適當的演練 2.程序不瞭解 3.對飛機各系統的 知識不充分 4.信心超過能力 5.對緊急狀況的處 置不恰當 操作的錯誤 1.不注意飛控系 統 2.目視不充分 3.操作技術不純 熟 4.過度依賴自動 系統 5.過度操空飛機 操作的 錯誤 操作的 錯誤 知覺的錯誤 1.空間迷向 2.視覺幻象 3.誤判距離、高 度、空速 知覺的 錯誤 知覺的 錯誤 違犯規定 1.不充分之飛行 操作 2.不遵照航站管 之指示 3.違反規定與 SOP 4.操作未經授權 之課目... 違犯規定 違犯規定 第一層級 不安全的操作

  12. 技術 環境 1.儀器之 設計 2.檢查表 之規劃 3.顯示器 之介面 4.自動化 系統… 不佳的心智狀態 1.喪失狀 況警覺 2.自滿 3.過度注 意集中 於某點 5.分心 6.精神疲 乏 不佳的生理狀態 1.生病 2.缺氧 3.生理疲 乏 4.動暈症 5.興奮 生理的/心智的極限 1.視覺限制 2.反應時間 不充分 3.經驗不足 4.訊息過多 無法處理 5.缺乏飛行 性向... 組員資源管理 1.飛行前 任務提 示不足 2.缺乏團 隊協調 能力 3.缺乏自 信... 個人 準備 1.休息 時間 不足 2.不充 分之 訓練 3.未按 規定 服藥 自然 環境 1.天氣 2.高度 3.地形 4.燈光 5.震動 6.座艙之 環境… 第二層級 「不安全操作的前置狀況」

  13. 不充分 的督導 1.未能提供適當 之訓練 2.未能提供專業 之指導 3.未能提供最新 之技術與資訊 4.未能提供足夠 之休息時間… 計劃不周全的運作機制 1.未能提供足夠之 督導 2.風險大於利潤 3.任務過於繁重 未能修正已知的錯誤 1.未能修正不適 當之行為 2.未能創立正確 之行動方略 3.未能針對不安 全行為之趨勢 提出報告 督導者違規 1.准許不適當之 組員飛行 2.未能制訂適當 之法規 3.違反規定 4.核准不必須之 風險 5.不適當之證件 6.偽照證件 第三層級 不安全的督導

  14. 資源管理 1.人力資源 2.財力資源 3.物力資源 組織運作 1.運作方式 2.工作程序 3.監督管制 組織氣候 （文化） 1.組織管理結構 2.政策訂定 3.失事調查原則 第四層級 組織（管理）的影響

  15. 人為因素之ADM與CFIT • 1970到1974年間，飛行員因決策錯誤（ADM）導致了52％的重大飛行意外及35％的意外事件（Jensen & Benel, 1977）。 • 美國在1987到1989年間，「飛行員決策錯誤」分別佔了民航意外事件的56％及軍航意外53％；研究結果顯示出「飛行員決策錯誤」已成為航空意外的重要因素（Diehl, 1991; Jensen, 1997）。 • 李文進與 Harris (2008)運用「人為因素分析及歸類系統(HFACS)」研究國內的飛安事件發現「飛行決策錯誤」佔民航飛安事件的70％及軍航42％ (Li & Harris, 2006, 2007 & 2008)。

  16. 研究方法 一、研究樣本：1999年至2006年行政院飛安委員會所公佈的41件飛安事件為研究樣本，且均符合國際民航法規(第九版)附錄13所定義的飛安事件的標準（International Civil Aviation, 2006）。 二、研究程序： （一）在評量前，先由研究者說明有關「人為因素分析與歸類系統（HFACS）」理論內涵，確認分析者對 HFACS 的分類標準有共同程度之理解。 （二）呈現41件飛安事件調查報告，分析者依據HFACS十八個子項目個別獨立判斷飛安事件的人為因素，不計算累計次數。

  17. 三、資料編碼： （一）採類別變項「有（1）、無（0）」方式編碼。 （二）為避免過度描述單一子項目在每個事故中之比重， HFACS 的每一項目在每個事故中最多僅被計算一次。 四、統計分析： （一）計算「41筆飛安事件在HFACS人為因素之發生頻率」 （二）檢驗「HFACS每一較高層級預測『決策錯誤』的解釋力（Goodman & Kruskal τ係數） （三）勝算比（odds ratio）」，以瞭解影響層級一「決策錯誤」的直接與間接影響效果。

  18. 結果與討論 一、HFACS的18個子項目以層級一的「決策錯誤」29件，佔70.7％為最高 二、第四層級「組織運作」、第三層級「未計劃周詳之飛行任務」、「不充分的督導」及第二層級變項「自然的環境」、「個人準備狀況」、「組員資源管理」、「不佳的心智狀態」等7個變項，均可預測第一層級「決策錯誤」，χ2=4.11至20.88（p<.05） ； 三、在勝算比（odds ratio）分析方面，同樣發現「上述7個變項出現相對於不出現的情況下，對第一層級『決策錯誤』變項出現的機率介於5.25至43.33倍之間」 。

  19. 表1 HFACS各子項目發生頻率、百分比與信度摘要表

  20. 表2 HFACS高層級對層級一「決策錯誤」預測解釋力之直接效果摘要表

  21. 表3 HFACS高層級對層級一「決策錯誤」預測解釋力之間接效果摘要表

  22. 決策是一個相當複雜的認知過程，除受到個人的生理、心理、飛行狀況及操作環境等因素影響外，更受到組織管理與督導階層的影響。決策是一個相當複雜的認知過程，除受到個人的生理、心理、飛行狀況及操作環境等因素影響外，更受到組織管理與督導階層的影響。 • 事實上，決策正如任何飛行技能一樣，是可經由訓練來提升飛行員之飛行決策品質 (Jensen & Hunter, 2002; Klein, 1993 & 1997； O’Hare, 2003; Patrick, 2003; Prince & Salas, 1997; Li & Harris, 2006 & 2007 )。 • 影響決策錯誤的人為因素具有跨層次的直接影響效果，此與Wiegmann & Shappell（2003）所提出的HFACS理論認為「架構中每一較高層級均會直接影響下一層級的子項目」的論述有更進一步的發現。

  23. 「飛行員決策錯誤」是航空意外的重要因素，而且決策錯誤幾乎都是肇生重大的飛安事件（Diehl, 1991; Jensen, 1997; Li & Harris, 2004, 2006 & 2007）。但是， • 在飛行訓練的過程中，「飛行決策」的訓練一直缺乏相關之研究，且被視為飛行時數的副產品（Buch & Diehl, 1984) 。 • 飛行員不適當的決策所造成的意外，常常被錯誤解讀及歸類為飛行員的違規事件（李文進，Harris & 游重山，2008）。

  24. 指對決策判斷錯誤的直接效果 層級四 組織(管理)影響 指對決策判斷錯誤的間接影響 資源管理 組織氣候 組織運作 層級三 不安全督導 未能修正 已知的問題 不充分的督導 未計畫周詳 之飛行任務 違規的督導 層級二 不安全操作的前置狀況 不佳的心智狀態 不佳的生理狀態 生理/心智的極限 組員資源管理 個人準備狀況 自然的 環境 技術的 環境 層級一 不安全的操作行為 技術操作錯誤 知覺感官錯誤 違規（例行、特殊）錯誤 決策判斷錯誤 圖1 HFACS高層級變項對層級一「決策判斷錯誤」預測解釋力直接效果與間接影響路徑圖

  25. B747-400誤由關閉跑道起飛失事 發生時間：2000/10/31 發生地點：桃園中正機場 事故簡介：事故當時，中正機場處於象神颱風外圍之強風豪雨中。該機起飛時，撞毀於部份關閉之05 右跑道上 人員傷亡：83人死亡，39人重傷及32人輕傷 調 查 結果： 趕在颱風進襲前起飛之時間壓力，及強風、低能見度及溼滑跑道等情況，飛航組員失去狀況警覺而由錯誤跑道起飛。

  26. Taxi Route B5 SS West Cross NP 05L 05R

  27. 與可能肇因有關之調查結果（摘錄） • 事故當晚，飛航組員可藉由以下資訊瞭解其所處之機場環境： • 中正機場航圖 • 飛機航向參考資訊 • 跑道及滑行道指示牌 • N1滑行道連至05左跑道之滑行道中心線燈 • 05右跑道中心線燈顏色（綠色） • 05左及05右跑道之寬度差異 • 05右和05左跑道燈光結構差異 • 目視輔助系統（Para-Visual Display，PVD）顯示飛機未對正05左跑道左右定位台 • 主要飛航顯示器（Primary Flight Display，PFD）資訊 • 趕在颱風進襲前起飛之時間壓力，及強風、低能見度及溼滑跑道等情況，均潛在地影響飛航組員下達決策和維持狀況警覺之能力，導致飛航組員失去狀況警覺而由錯誤跑道起飛

  28. 儀表顯示 Para-Visual Display • 駕駛艙內可供飛航組員參考的資訊 • PVD

  29. PVD

  30. HFACS 層級間之影響 • 就忽略PVD未正常運作訊息之層級一「決策判斷錯誤」，可發現對其直接造成影響者為 • 該公司文件中，未反映新加坡民航局核准之波音747-400飛航手冊附錄中有關使用PVD確認正確跑道規定 (層級四組織運作) • 未訂定PVD使用程序，以供駕駛員在低能見度之狀況下以PVD確認航機由正確位置起飛(層級四資源管理) • 未提供駕駛員PVD未能正常運作時之處理程序及督導等(層級三不充分的督導) • PVD為層級四「資源管理」、「組織運作」及層級三「不充分的督導」等變項，跳過層級二，直接影響層級一之『決策失誤』

  31. Ueberlingen Mid-air Crashed

  32. 結論與建議 • 「人為因素分析與歸類系統（HFACS）」為當前分析飛安事件之原因與研擬失事預防策略的主流。 • 歐洲航空安全管理局（EASA）與美國FAA在2008年均已開始針對座艙中有關飛行員的操作表現與人因工程學之認證做出要求（CS-25 ＆ PART-25），並規範出可接受的符合要求之標準（Acceptable Means of Compliance, AMC）。 • 運用HFACS理論探討影響飛行安全的人為因素，發現飛行決策錯誤是造成航空意外的重要因素，且更進一步的發現HFACS各層級變項對層級一「決策錯誤」具有跨層級的直接影響效果及可能的間接影響效果。 • 本研究結果可提供飛安管理與訓練單位，做為飛行員訓練與研擬失事預防策略之參考外，對未來HFACS理論模式的修訂，將更具有研究參考的價值。

  33. 請指正 謝謝！ National Defense University 國防大學 心理研究所 李文進 PhD MErgS E-mail:fs049504@yahoo.com.tw

  34. HFACS各子項目發生頻率、百分比與信度摘要表（民航）HFACS各子項目發生頻率、百分比與信度摘要表（民航）

  35. HFACS的評分者信度（軍航）

  36. Level-4 Resource management Organizational climate Organizational process Level-3 Inadequate supervision Planed inadequate operations Failed to correct a known problem Supervisory violation .30 Level-2 Personal readiness Physical environment Adverse physiological states Adverse mental states Physical /mental limitation Crew resource management Technology environment .31 .31 .29 1.0 Decision errors Skill-based errors Perceptual errors Violations National Defense University Significant association of causal factors for Ueberlingen accident at the HFACS framework categorized by Western investigators (U.K.) http://researcher.nsc.gov.tw/WEN_CHIN_LI/en/

  37. Level-4 Resource management Organizational climate Organizational process .46 .60 1.00 .40 Level-3 .33 Planed inadequate operations Supervisory violation Inadequate supervision Failed to correct a Known problem .46 .40 .33 .56 .40 Level-2 Personal readiness Physical environment Adverse physiological states Adverse mental states Physical /mental limitation Crew resource management Technology environment .47 .46 .31 .24 Level-1 Decision errors Skill-based errors Perceptual errors Violations National Defense University Significant association of causal factors for Ueberlingen accident at the four levels of the HFACS framework categorized by Eastern investigators (Taiwan) http://researcher.nsc.gov.tw/WEN_CHIN_LI/en/

  38. HFACS 之難題：認知、經驗、專業之差異

  39. HFACS 之難題：結果論或歸因論

  40. National Defense University 如何運用HFACS 提升飛行安全 • 陸、海、空軍之機型不一樣、任務不一樣、管理模式不一樣、訓練裝備也不一樣，必須各自運用HFACS來辨識出自己的問題。 • 進一步分析，F-5, F-16, IDF, M-2000,C-130, E-2T, S-70C，也必須各自運用HFACS來辨識出自己的問題。 • HFACS 能幫你正確辨識出人為因素的問題，無法幫你「修理」問題！ • 為什麼執行「人為因素分析與歸類系統（HFACS）」？執行HFACS之後續作為？ http://researcher.nsc.gov.tw/WEN_CHIN_LI/en/

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