Человеческий фактор как источник риска

Человеческий фактор нередко выступает как причина разного рода поломок, аварий и катастроф, что подтверждается соответствующей статистикой в различных отраслях промышленности и транспорта (табл. 10.2). Известно, что ошибками человека обусловлено 80 % дефектов при разработке и создании сложных систем в промышленности; 40 % поломок в ракетной технике; 63,6 % аварий с участием судов (столкновения, затопления); 90 % дорожно-транспортных происшествий.

Статистические данные (табл. 10.2), свидетельствуют, что с человеческим фактором связано, в зависимости от обстоятельств, от 20 до 80 % разного рода нарушений в современном производстве и на транспорте.

Таблица 10.2

Ошибки в системе проектирования, связанные с действиями людей
на этапах проектирования, создания и эксплуатации технических средств

Анализ чрезвычайных ситуаций (ЧС) показывает, что роль человеческого фактора при возникновении аварий и катастроф значительна на всех стадиях жизненного цикла потенциально опасных объектов техногенной сферы – при проектировании, изготовлении и эксплуатации.

Ошибка – это неудача человека при выполнении предписанного действия (деятельности) в соответствующих пределах точности, последовательности и времени, которая может привести к повреждению оборудования или срыву выполнения задания. Типичные ошибки представляют собой:

– невыполнение определённого действия – ошибка «пропуска»;

– неправильное выполнение действия – ошибка «выполнения»;

– несвоевременное выполнение действия или нарушение последовательности – ошибка «последовательности» и «несвоевременности».

Все классификации ошибок могут быть разделены: а) на поведенческие, где ошибки рассматриваются вне зависимости от контекста профессиональной задачи; б) производственные, ориентированные на задачу, выполняемую человеком; в) комплексные, касающиеся системы «человек – машина» (СЧМ)
в целом.

Причины ошибок в процессе деятельности могут быть разделены на три основные группы. К первой группе относят особенности выполняемой задачи, различные аспекты перерабатываемой человеком информации (объем, модальность, степень неопределенности и пр.). Эти причины объективны, обусловлены спецификой задачи и редко подлежат изменению.

Во вторую группу включены особенности работающего, его функциональное состояние (степень активации центральной нервной системы, утомление), психологические характеристики, например мотивация, сопротивление стрессу и т. д. Эти причины обусловлены как спецификой задачи, так и индивидуально-психологическими особенностями личности работающего.

В третью группу причин ошибочных действий работающего в СЧМ объединяют неблагоприятные условия внешней среды (шум, вибрация, освещенность, температура и другие показатели микроклимата, режим труда и пр.).

Утомление – одна из наиболее распространённых причин ошибочных действий человека в производственной деятельности. Определяющим признаком развивающегося утомления является временное снижение работоспособности, которое компенсируется во время отдыха или во время сна.

Ощущая усталость, человек снижает темп работы, у него развиваются отрицательные реакции, ослабевают внимание, память и самоконтроль, усиливается внушаемость, нарушается интеллектуальная деятельность. Усталость – один из самых ранних признаков наступающего утомления.

В реальных производственных условиях часто встречаемся с таким явлением, как десинхроз (болезненное состояние, обусловленное резким рассогласованием жизненных функций организма). Обязательный признак этого состояния – уменьшение работоспособности, проявляющееся в снижении производительности труда, ошибочных действиях, сбоях и срывах. В ночные смены резко возрастает число случаев производственного травматизма. Переход рабочих с дневных смен на ночные приводит к существенному увеличению профессиональной заболеваемости.

Мотивация занимает ведущее место в структуре личности, используется для объяснения движущих сил поведения и деятельности. В содержании мотива можно выделить нечто специфическое, индивидуально-неповторимое, определяемое конкретной уникальной ситуацией, и нечто устойчивое, обусловленное структурой личности.

Влияние личностных качеств на возникновение ошибок неоднозначно. Склонность к повышенной реактивности является характерной особенностью у людей типа А (экстраверты). Они отличаются чрезмерной напористостью в общении, раздражительностью, тенденцией к выполнению нескольких заданий одновременно и к планированию несоизмеримого с возможностями человека объема работ. Люди типа В (интроверты) уравновешенны, стремятся не вступать в противоречия с окружающими, осторожны в выборе рабочих нагрузок, менее энергичны и целеустремленны.

Роль личностного фактора в условиях современного производства может быть положительной при правильном учете особенностей данной профессиональной среды. Индивидуальные психологические особенности личности определяют тип, но не число совершаемых рабочими ошибок.

Влияние опыта и возраста работающих на качество деятельности неоднозначно. Отличительной чертой опытных рабочих является наличие стереотипов поведения. При смене условий работы сформированные стратегии становятся существенным тормозом на пути овладения навыками. В этом случае преимущество у молодых. Возраст снижает психомоторные и когнитивные возможности человека. Однако, если деятельность не сопряжена с частой сменой условий труда, эффективность и безопасность работы пожилых не ниже, чем у молодых. Это объясняется выработкой стратегий, качественной подготовкой к деятельности, экономичностью движений.

С учетом практических потребностей предприятия еще в процессе проектирования закладывается «правомерный» риск при выполнении технологического процесса, при этом предусматривается строгое соответствие операции руководящим документам, правилам и инструкциям по безопасности.

«Правомерный» риск обусловлен тем, что во многих случаях определенная цель производства не может быть достигнута обычными действиями. В силу объективных и субъективных условий производства, психологических особенностей работающих нарушаются нормативные требования, технология, что в общем виде определяется термином «неправомерный» риск.

В структуре неправильных поступков выделяются две основные группы: рискованные действия в нормативных и критических ситуациях. Ненормативная ситуация вызывает чрезмерное психологическое напряжение человека, заставляет его действовать быстро. В результате таких действий может произойти отказ оборудования или устройства.

Контрольные вопросы

1. Классификация ошибок в процессе деятельности.

2. Причины ошибок.

3. Роль мотивации в деятельности работающего.

4. Как влияют личностные качества на возникновение ошибок?

5. Объясните смысл термина «правомерный» риск.

6. Объясните смысл термина «неправомерный» риск.

10.5. Факторы производственной среды и их влияние
на надежность системы «человек – машина»

На здоровье человека, его жизнеспособность и жизнедеятельность большое влияние оказывают опасные и вредные факторы. Опасный производственный фактор – фактор среды и трудового процесса, который может быть причиной травмы, острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, а также смерти.

Вредный производственный фактор – фактор среды и трудового процесса, воздействие которого на работающего при определенных условиях (интенсивность, длительность и др.) может вызвать профессиональное заболевание, временное или стойкое снижение работоспособности, повысить частоту соматических и инфекционных заболеваний, привести к нарушению здоровья потомства.

Материальные носители вредных и опасных факторов – это объекты, которые формируют трудовой процесс и которые входят в него, а именно: факторы окружающей среды; предметы работы; средства работы (машины, станки, инструменты, сооружения, помещения, земля, пути, каналы и т. п.); продукты работы; технологии, операции, действия; природно-климатическая среда (гроза, наводнение, атмосферные осадки, солнечная активность, физические параметры атмосферы и т. д.); флора, фауна, люди.

Из воздействующих на человека факторов ведущими считаются следующие: несоответствие между рабочим пространством и работающим; неудовлетворительные условия внешней среды, недостаточная освещённость рабочего места, высокая температура окружающей среды, высокий уровень шума и т. д.

К настоящему времени установлены вредные для здоровья человека уровни освещенности, шума, вибрации, запыленности и т. д., но исследования далеки от завершения, недостаточно изучено влияние условий внешней среды непосредственно на эффективность деятельности.

В последние годы при проектировании (конструировании), изготовлении (строительстве) и эксплуатации технических систем в различных сферах деятельности чрезвычайно широко применяются персональные компьютеры и всевозможные компьютерные программы.

Работа программистов, операторов и других пользователей компьютеров связана с дополнительными вредными и опасными факторами. Отрицательное воздействие компьютера на человека является комплексным: утомление глаз вызывает мерцание экрана, блики, неоптимальное сочетание цветов в поле зрения; к усталости и возникновению болей в позвоночнике, шее, плечевых сус­тавах приводит неподвижная, напряженная поза оператора, в течение длительного времени наблюдающего за экраном монитора; реальную угрозу представляет электромагнитное поле, которое создается при включении компьютера. Это поле может вызывать радиопомехи, т. е. мешать работе радио- и телеаппаратуры, что приводит к снижению надежности технической системы или системы управления, к увеличению риска возникновения аварийной ситуации в производственной среде. В целях обеспечения безопасности работы с компьютером разработаны и должны повсеместно применяться стандарты на мониторы, требования к помещениям для эксплуатации компьютеров и к организации и оборудованию рабочих мест.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятий «вредный производственный фактор», «опас­ный производственный фактор».

2. Влияние условий внешней среды на эффективность деятельности.

3. Вредные и опасные факторы при работе на компьютере.

10.6. Применение распределения Пуассона
для оценки риска аварий

Оценка степени риска поражения людей и нанесения ущер­ба при авариях связана с задачей прогнозирования показате­лей надежности и остаточного ресурса функционирующей сис­темы. Наиболее важным вопросом является установление допустимых сроков дальнейшей эксплуатации индивидуального объекта при конкретном значении риска аварии. Ответствен­ность за соответствующие инженерные решения о мерах по снижению риска или о приостановке функционирования объ­екта лежит на комиссии, в состав которой должны входить специалисты-эксперты и представители административных ор­ганов.

Одним из основных показателей надежности объекта явля­ется вероятность P(t) безотказной работы на некотором вре­менном интервале (функция надежности). Функция Q(t) =1 – P(t),дополняющая P(t) до единицы и характеризующая вероятность отказа, является функцией риска аварии – поражения людей и нанесения материального ущерба.

Для оценки риска применяют модели теории на­дежности. Среди них модели высоконадежных систем, для которых аварийные ситуации явление редкое, а также модели стареющих систем, качество которых в процессе эксплуатации ухудшается вследствие ползучести, различных видов усталости, износа и других видов повреждений.

Прогнозирование аварийных ситуаций возможно на основе элементарной статистики и дискретного распределения Пуассона, часто применяемого к редким событиям и природным явлениям.

Функцией риска аварии из-за отказа нормального функционирования объекта называют вероятность отказа:

H(t) = 1 – P'(t), P'(t) = exp (–∫ λ (ξ) d ξ), (10.1)

λ(t) = – P'(t) / P(t),

где Р(t) – вероятность безотказной работы (функция надежно­сти); λ(t) – интенсивность отказов, равная вероятности того, что после безотказной работы до момента времени t авария произойдет в последующем малом отрезке времени.

Опыт показывает, что после небольшого начального периода эксплуатации (приработки) функция λ(t) длительный период достаточно стабильна, т. е. λ(t) = const. Влияние интенсивного старения за счет коррозионного износа, усталости и других факторов должно исключаться регламентированием допусти­мого срока службы.

Принимая для периода нормального (спокойного) функцио­нирования
λ(t) = const, из (10.1) получают экспоненциальное распределение

P(t) = exp(–λτ), (10.2)

причем θ = 1/λ – математическое ожидание срока службы (ресурса) или средняя наработка на отказ. Функцию риска те­перь можно записать в виде

H(t) = 1 – exp(– t/θ). (10.3)

При функции надежности в виде (10.2) частота отказов в системе однотипных объектов (поток случайных событий) со­ответствует дискретному распределению Пуассона

, N = 0,1,2,… λτ > 0 . (10.4)

Согласно данной формуле, аварии на временном интервале τ (t, t + τ) произойдут N раз с вероятностью Q(N, λτ), а от­сутствие аварийных ситуаций (отсутствие отказов) – с вероятностью

Q(0,λτ) = exp(– λτ).(10.5)

Вероятность того, что аварии произойдут n разпри n < N (т. е. менее
N раз), определяется функцией распределения

Q₀(n<N)= =1 – φ(N,λτ) (10.6)

φ(N, λτ)= Q₀(n≥N)= .

Вероятность возникновения хотя бы одной аварии пред­ставляет оценку риска аварий на объекте в период τ

= 1– Q(0, λτ) = 1 – exp(–λτ) . (10.7)

Для математического ожидания Ν, дисперсии D и стандар­та σ (среднеквадратического отклонения) имеет место равен­ство N = D = σ²= λτ, т. е. имеется возможность экспериментальной проверки правдоподобия гипотезы о применимости закона Пуассона к конкретному виду аварии по факту хотя бы приблизительного соблюдения равенства N = D.

Таким образом, прогнозирование аварийных ситуаций воз­можно на основе элементарной статистики. Такого рода дан­ные представляют интерес при принятии решений о мерах по снижению степени риска аварий на объектах.

Значения вероятности аварий Q(N, λτ) для числа N ≤ 5 и риска возможной аварии приведены в табл. 10.3 и на рис. 10.1.

Таблица 10.3

Вероятность N аварий и оценка риска аварийности
в зависимости от параметра lτ, согласно распределению Пуассона

N	0,1	0,2	0,3	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
	0,905	0,819	0,741	0,607	0,368	0,135	0,050	0,018	0,007
	0,091	0,164	0,222	0,303	0,368
	0,0045	0,016	0,033	0,076	0,184	0,271
	0,0002	0,0011	0,0033	0,013	0,061	0,180	0,224
		0,0001	0,0003	0,0016	0,015	0,090	0, 168	0,195
				0,0002	0,003	0,036	0,101	0,156	0,176
	0,095	0,181	0,259	0,393	0.632	0,865	0,950	0,982	0,993

Закон Пуассона является частным (предельным) случаем биномиального распределения при большом числе маловероят­ных событий. В связи с этим формулу Пуассона называют законом редких явлений. На рис. 10.2 показано распределение Пуассона для нескольких значений λτ, из которого видно, что при больших значениях λτ (λτ ³ 10) распределение приближа­ется к нормальному распределению при μ = σ² = λτ

. (10.8)

Закон Пуассона широко используют на практике: в теории надежности, при проверке качест­ва, при прогнозировании сейсмического риска и др. Закон Пу­ассона применим также к событиям (авариям), разбросанным на площадях. В этом случае параметр λ имеет смысл средней плотности, отнесенной не к временному интервалу, а к неко­торой площади.

1,0	Q
0,8
0,6
0,4
0,2	N=1
					5 λτ

Рис. 10.1. Вероятность аварий и оценка риска аварийности
в зависимости от параметра λτ

0,6 Q 0,3 Q

λτ = 0,5 λτ = 1

0 2 4 N 0 3 6 N

0,2 Q λτ = 2 0,15 Q λτ = 4

0 3 6 N 0 5 10 N

0,12 Q λτ = 8 0,1 Q λτ =10

0 10 20 N 0 10 20 N

Рис. 10.2. Распределение Пуассона для шести значений λτ

Известен пример исключитель­но хорошего согласия с распределением Пуассона реальной статистики падений самолетов-снарядов в южной части Лон­дона в период Второй мировой войны. Такое согласие установ­лено при подсчете числа k падений, приходящихся на каждый из Ν = 576 одинаковых участков территории, каждый площадью S = 0,25 км². При общем числе снарядов Т = 537 число участков Nk, на которое приходилось по k падений (среднее число λS = Т/N –0,9323), дано в табл. 10.4 в сравнении со значениями вероятностей Р(k; 0,9323), подсчитанных по фор­муле Пуассона.

Таблица 10.4