基于ISM的民航飞行事故分析

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摘要： 飞行事故的分析是航空安全的重要组成部分，只有对事故原因宏观及微观的剖析，才能促进航空业安全的发展。对过去的飞行事故诱因的分析，可有效的避免未来飞行事故，保障航空安全。本文从系统观角度，利用系统模型中的解释结构模型（ISM），宏观分析导致飞行事故的诱因。结合案例证明ISM在飞行事故分析中的有效适用性，并且可得出人为因素导致飞行事故的各诱因层次关系，提出相关的安全建议。

Abstract： Analysis of air accidents is an important part of aviation safety， only through macro and micro analysis for accidents factors， the development of the aviation industry safety will be promoted. Analyzing the incentives of past flight accident can effectively avoid future flight accidents and ensure aviation security. From the perspective of the system concept， this paper uses the interpretation structure model （ISM） of system mode to macroscopically analyze the incentives of flight accidents， and combined with case to demonstrates the applicability of ISM in flight accident analysis， derives the hierarchical relationships of various incentives caused by human factors， then proposes relevant safety recommendations.

关键词： 飞行事故；ISM；人为因素

Key words： flight accidents；ISM；human factors

中图分类号：V328.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）10-0302-03

0 引言

纵观民航发展史，世界民航的安全管理模式是：运行，发生事故，原因调查，提出安全建议，实施改进措施，继续运行直到下一次发生事故，如此往复。此安全管理模式着眼于事后安全，推进着航空安全的发展。因为航空事故不可能绝对避免，一旦发生事故，只有查明事故原因，才能提出具有针对性安全建议，预防事故再次发生。因此，事故调查既是亡羊之后的补牢，又是事故防范的开端，是一种事后安全。航空事故调查作为典型、有效地航空安全管理手段，对改进系统安全发挥巨大作用。

由航空事故调查的理念可知，分析事故原因是完成事故调查，完善航空安全体系的重要步骤。ISM（解释结构模型）使事故原因上升到宏观分析层面，从系统观的角度分析事故原因之间的层次关系，这在著名的REASON模型中体现在对各不安全行为之间关系的研究。系统是由相互关联、相互制约、相互作用的若干部分（元素）组成的具有特定功能的有机整体。航空事故诱因所组成的集合可以看做一个系统，可用系统观的方法解决相应问题。航空事故诱因组成一个因素之间有某种关系的集合，其集合的每个元素都能导致航空事故的发生，目的性强且原因之间存在着某种层次关系。本文结合案例对航空事故诱因中人为因素，结合系统工程学中的解释结构模型进行宏观分析，总结出在人为因素方面的原因级别，提出完善航空安全中人为因素的建议。

1 ISM简介

ISM（解释结构模型）是定性表示系统构成要素以及他们之间存在着的本质上相互依赖、相互制约和关联情况的模型。结构模型就是把构成系统的要素看成集合中的元素，借助集合、有向图和矩阵三种相互对应的方式表达系统的某种结构。

若用集合S={S1，S2，…，Sn}表示实体集合，Si表示实体集合中的元素（即实体），R={|W（x，y）}表示在某种关系下各实体间关系值（是否存在关系W，可用0，1表示）的集合，那么集合S和定义在S上的元素关系R就表示了系统在关系W下的结构模型，记为{S，R}。结构模型还可以用矩阵形式来描述。矩阵可以进行逻辑演算，用数学方法进行处理。因此，如果进一步研究各元素之间的关系，通过矩阵形式的演算，可使定性分析和定量分析相结合。

结构模型可用邻接矩阵来表示。结构模型{S，R}的邻接矩阵A可定义为：设系统实体集合S={S1，S2，…，Sn}，则n×n矩阵A的元素aij为：

aij=1， S■RS■（R表示S■与S■的有关系）0， S■■S■（■表示S■与S■的无关系）

可达矩阵是用矩阵形式来描述有向连接图各节点间经过一定长度的通路后可达到的程度。在有向图中，对于Si，Sj∈S，如果从Si到Sj有任何一条通路存在，则称Si可达Sj。可达矩阵M可定义为：设系统实体集合S={S1，S2，…，Sn}，则n×n矩阵M的元素mij为：

mij=1 S■可达Sj0 S■不可达Sj，且mij=1（即认为每个节点均自身可达）

可达矩阵与邻接矩阵存在着必然的联系，可达矩阵可根据邻接矩阵计算出来：M=■Al=（A∪I）n-1=（A∪I）n

可达矩阵计算步骤为：计算（A∪I）的偶次幂（A∪I）2，（A∪I）4，（A∪I）8，…

如果：（A∪I）■≠（A∪I）■=（A∪I）■，则：M=（A∪I）■

利用可达矩阵还可判断是否存在回路和构成回路的元素。在可达矩阵中，如果不同元素对应的矩阵行和列都相同，则其有向图中的这些元素构成回路。

Si的可达集R（Si）定义为：在有向图中，Si可到达的元素汇集成的集合，即为可达矩阵中Si对应行中所有矩阵元素为1的列所对应的元素集合。Si的前因集A（Si）是所有可能到达Si的元素汇集成的集合，即为可达矩阵中Si对应列中所有矩阵元素为1的行所对应的元素集合。即：R（Si）={Sj∈S|mij=1}，A（Si）={Sj∈S|mij=1}。

其中S为全体元素的集合，mij为可达矩阵中的元素。

最高级元素的可达集R（Si）只能是其本身，前因集则包含其本身及它的下级元素，故元素Si为最高级元素的充要条件是：R（Si）=R（Si）∩A（Si）。

得到最高级元素后，暂时划去可达矩阵中最高级元素对应的行和列，继续寻找次高级元素，以此类推。层次级别划分后，依据元素的优先级，建立结构模型图，再转化为ISM模型。

2 飞行事故的ISM建模及分析

ISM可对飞行事故的诱因作定量和定性的分析。本文就1991-1995年某国直升机发生的62起事故原因中飞行员的人为因素为基础，以主要的可能原因为要素建立ISM，找出主要导致直升机事故的人为因素的诱因及提出相关建议措施。结合1991-1995年某国直升机事故调查方面的研究、事故调查报告及师生广泛讨论，总结出导致这个阶段直升机事故的人为因素的诱因，考虑如下10个因素：

①没有充分掌握直升机性能；

②直升机发生故障时出现不适当地判断与操作；

③气象信息掌握不充分；

④气象判断错误；

⑤不遵守规章制度；

⑥发动机发生故障时出现错误操作；

⑦不遵守其他有关安全飞行的基本事项；

⑧飞行员的培训教育不充分；

⑨飞行员的安全意识不强；

⑩忽视安全，不调查，不做障碍物标记。

本文只对此案例中飞行事故的诱因作为分析系统，依据事故调查报告所阐明的诱因，确定上述10个因素的关系。在此阶段飞行事故中，事故调查中的每条原因包含的因素关系认为影响关系。如某次飞行事故中，其事故调查简述原因为：由于不遵守规章制度而撞在索道上坠毁，3人全部死亡。就此飞行事故原因之间的关系有，因素⑨影响因素⑤，因素⑧影响因素⑤，因素⑤影响因素⑩。即本文只根据事故调查报告对飞行事故的原因确定上述10因素关系。经广泛讨论，确定上述10因素的关系如表1。S1…S10分别代表因素①…⑩。

其中α表示Si影响其他元素，θ表示其他元素影响Si元素。α＼θ表示Si同其他元素互为影响。

则依据以上分析中因素相互影响关系，可得其邻接矩阵：

邻接矩阵A的元素按S1，S2，…S10的顺序安排影响关系的取值。

A=■

根据邻接矩阵A可求可达矩阵M。

M=（A+I）2=（A+I）=■

由可达矩阵可得可达集R（Si）、前因集A（Si）及R（Si）与A（Si）的交集。表2表示S1…S10的可达集R（Si）、前因集A（Si）及R（Si）与A（Si）的交集。由结构模型相关知识可知，对于因素Si，当R（Si）=A（Si）∩R（Si）时，因素Si为层次结构模型的最高级。则由表2可知，因素2，4，6，10为此结构模型的最高级，去掉最高级因素得新的可达集和前因集的关系表，如表3。

形成新的可达集和前因集关系表（表3）。

同理可得到次高级因素1，3，5，再形成新的可达集和前因集，如表4。同理有表5。

由表可以得出因素优先级顺序为（优先级别依次减小）{2，4，6，10}、{1，3，5}、{7}、{9}、{8}。按层次划分为L1、L2、L3、L4、L5顺序，重新排列可达矩阵为：

■

则依据重新排列的可达矩阵建立可得ISM，如图1所示。

3 结论

①人的因素一直是影响飞行事故的重要方面，通过案例可知，在人的不安全行为中，最主要的因素为对飞行员的安全教育不够，这影响着飞行员安全意识及可能导致飞行事故的差错和违章。

②ISM对民航飞行事故的研究是有效可行的，其对飞行事故原因进行宏观分析，找出原因之间内在联系，进而确定出原因之间的层次关系，使航空公司更关注ISM模型各层次的因素，有力保障航空安全。

参考文献：

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[5]中国民用航空总局.民用航空飞行事故汇编.北京，2007，12.

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