航空維修人為差錯事故發(fā)生的組態(tài)路徑

張 艷，鄧 陽，閆 鑫，李詩宇，陳洪根

(1鄭州航空工業(yè)管理學院 商學院，鄭州 450046；2鄭州航空工業(yè)管理學院 管理工程學院，鄭州 450046)

1 引 言

航空維修人為差錯是誘發(fā)或直接導致飛行事故和地面事故的重要原因之一。據統計，世界上20%—30%的空中停車、80%的墜機事故、80%的偏離跑道事故、50%的航班延誤和50%的航班取消均與航空維修差錯有關，而在這些航空維修差錯之中，人的差錯占了大約80%[1]。因此，如何最大限度地減少和預防航空維修人為差錯的發(fā)生，是航空維修一直以來面臨的一個重要問題。

航空維修具有高復雜性、高標準和高技術要求等基本特征，航空維修人為差錯事故的發(fā)生往往是多因素并發(fā)形成的系統聯動作用結果[2]。這意味著，航空維修人為差錯各影響因素是相互依存的，事故后果的嚴重程度取決于其影響因素的組態(tài)關系。因此，航空維修人為差錯的有效控制，首先需從組態(tài)的視角考察事件發(fā)生的可能成因組合及相互關系，即明確其生成路徑，然后在此基礎上分析確定事件發(fā)生的控制策略。然而，現有關于航空維修人為差錯事故生成路徑的研究成果卻比較鮮見。這主要是因為，傳統定量統計分析和系統綜合評價分析本質上都是因果對稱分析方法，都只能得到一個自變量和因變量的關系，無法得到一組自變量和因變量的關系。

清晰集定性比較分析(Crisp-set Qualitative Comparative Analysis, csQCA)作為一種整合了案例研究與變量研究優(yōu)勢、采取整體分析視角，通過集合分析發(fā)現要素組態(tài)與結果之間集合關系的新方法，有助于回答多重并發(fā)的因果關系、多種方案等效等因果復雜性問題，且在分析中小樣本信息方面具有顯著優(yōu)勢，因此近年來在社會學、政治學、管理學等領域廣受關注[3]。趙禮強等[4]利用此方法從環(huán)境、機器、人因及管理四個維度探索了空難事故致因的聯動效應，但目前尚未見其應用于航空維修人為差錯分析。鑒于csQCA方法與航空維修人為差錯分析要求的高度吻合，本文將從組態(tài)視角采用csQCA方法對航空維修人為差錯的生成路徑進行研究。研究既可為航空維修人為差錯事故研究提供一種新的思路，進一步豐富航空維修人為差錯研究方法體系，又能為基層航空維修人為差錯控制的持續(xù)改進提供決策參考模型。這對于降低航空維修人為差錯事故發(fā)生概率和航空維修成本，提升航空運營安全水平具有現實意義。

2 文獻綜述

從1940年代以來，不少學者陸續(xù)提出諸多經典的航空維修差錯人為因素理論和模型，比如SHEL(Software-Hardware-Environment-Liveware)模型[5]、Reason模型[6]等，但上述模型均未對人為差錯問題進行獲取和評價，也未進一步揭露表面現象與內在機制之間的關系。在上述理論基礎上，近年來許多學者開始從定量分析層面對航空維修人為差錯問題進行探索，并形成了不少成果。

為剖析航空維修人員違章行為的原因，王燕青等[7]基于計劃行為理論和結構方程模型的研究發(fā)現，違章行為態(tài)度、主觀規(guī)范和知覺行為控制對違章意向具有顯著正向影響；此外，疲勞程度、壓力與壓力暴露程度也是影響原因之一[8]。在組織層面，含糊不清、矛盾的法規(guī)常常導致維修違規(guī)問題的產生[9]。在培訓層面，提供良好培訓是預防航空維修人員違章行為的最基礎保障[10]。針對航空維修關鍵人為因素之間的相互作用問題，張曉全等[2]研究發(fā)現，航空維修人為因素之間有著顯著的相互作用以及自我動態(tài)反饋，并且在這些關鍵的人為因素中，安全和質量規(guī)章、安全態(tài)度、培訓以及溝通扮演著重要的角色。

以上成果都是以傳統定量統計分析方法作為主要分析手段來研究航空維修人為差錯問題。針對傳統定量統計分析方法要求各因素之間相互獨立、因果關系線性等局限，有些學者利用無需考慮要素間相關性的系統綜合評價方法對航空維修人為差錯影響因素進行了研究。李濤等[11]提出了一種基于HFACS-ME(Human Factors Analysis & Classification System-Maintenance Extension)框架和灰色關聯分析方法。Ming-Chuan Chiu[12]等基于模糊TOPSIS方法對航空維修任務中潛在人為差錯影響因素進行了分析。陳農田等[13]在對航空維修差錯影響指標進行分類及權重確定基礎上，采用灰關聯熵理論量化分析了誘發(fā)航空維修差錯的關鍵因素，并結合航空維修行為過程，提出了人因失誤率預測法和認知可靠性預測法。焦猛[14]基于模糊綜合評判方法，建立了航空維修差錯控制能力評估模型。李政儀等[15]利用相應分析方法對航空維修差錯模式與差錯成因之間的關系進行了研究。武耀罡等[16]建立了改進的飛機維護維修人為因素分析和分類系統(HFACS)模型。車暢暢等[17]結合專業(yè)知識和對維修人員的調查建立數據集和航空維修差錯人為因素路徑圖，構建了結構貝葉斯方程模型，用于航空維修差錯人為因素分析。在傳統人為差錯致因理論的基礎上，閆妍等[18]建立了基于距離相關分析的航空維修差錯影響因素綜合分析模型。張明潔等[19]利用功能共振方法對航空維修人為因素進行了分析。劉鳳強等[20]運用群組模糊層次分析法對航空維修人為差錯影響因素進行量化排序和分類。張曉全等[21]基于SHELLO模型確定的主要影響因子，利用全決策樹分析了主要影響因子對航空器維修人誤概率的影響程度。楊坤[22]針對航空維修差錯問題，以SHEL模型理論和人為因素分析與分類系統(HFACS)模型為基礎，建立面向設計的維修差錯分析方法。針對樣本數據缺乏的情況，王巖峰等[23]結合航空維修人為因素的特點，考慮到數據的模糊性和小樣本性，建立了基于灰色系統理論的航空人為因素分析模型。陳煒等[24]利用貝葉斯網絡對航空維修人因可靠性進行了分析。施志堅[25]將人因可靠性與失誤分析方法和貝葉斯網絡相結合，提出了一種改進的維修差錯分析模型。劉偉等[26]則建立了航空維修人為因素分析的貝葉斯網絡模型。

除以上定量分析成果之外，為了避免航空維修人為差錯事故的發(fā)生，Rankin等[27]開發(fā)了一套維修差錯輔助決策系統，用于維修人員規(guī)范操作。Stanton等[28]開發(fā)了一種人為錯誤識別方法，以識別潛在的人為操作錯誤。Guo-Feng Liang等[29]開發(fā)了一個在線維修協助平臺，供技術人員執(zhí)行維修任務。

由以上可知，國內外諸多學者已對航空維修人為差錯事故開展了廣泛研究，并呈現出由定性分析向定量分析轉變的趨勢。研究方法總體可分為傳統定量統計分析和系統綜合評價分析兩大類，其中，前者主要基于樣本數據利用統計分析方法驗證相關變量之間的關系，后者則主要在系統層面建?；A上根據數據綜合評價每個自變量相對于因變量的貢獻水平。這兩種方法雖然原理各異，但分析結果都具有因果對稱性，即分析所得結果中自變量和因變量之間都是一對一的關系。然而，航空維修人為差錯事故往往是多因素聯動系統作用的結果，呈現出各因素相互依賴的非線性組合關系，實際反映的是一組自變量和因變量之間的多對一因果關系。因此，將航空維修人為差錯研究由一對一的因果對稱結構向多對一的非對稱結構方向擴展，將是未來研究趨勢之一?；诖耍疚膹慕M態(tài)視角出發(fā)，基于Reason模型確定出六種影響航空維修差錯事故發(fā)生的前因條件，利用csQCA方法探究航空維修差錯事故生成路徑以及匹配關系，為航空維修差錯事故研究提供新的視角和方法，進一步推進航空維修人為差錯理論的發(fā)展。

3 結果變量和前因條件分析

利用csQCA方法對航空維修人為差錯事故的生成路徑進行研究，首先需要明確航空維修人為差錯事故的結果變量和前因條件。

3.1 結果變量

根據維修差錯后果的不同，本文將航空維修人為差錯結果變量分為一般事故(航空事故僅導致飛機損壞，包括對飛機進行修理或飛機報廢)和嚴重事故(航空事故不僅導致飛機損壞而且造成了人員傷亡)兩類。

3.2 前因條件

航空維修工作是一項復雜的系統工作，影響維修差錯的因素眾多。由Reason模型理論可知，維修差錯這類顯性差錯的發(fā)生，根源在于組織層面、管理層面、行為層面等存在隱性缺陷。結合航空維修特點，航空維修差錯前因條件可以歸結為以下幾類：

行為層缺陷。行為層缺陷主要表現為維修人員的工作作風出現問題。由于維修人員責任心不強、違反規(guī)章制度及操作規(guī)程而造成維修差錯。但只要操作者工作態(tài)度認真，差錯是完全可以避免的。

管理層缺陷。管理層缺陷是指管理層對維修作業(yè)監(jiān)督管理存在失職問題。主要包括：1)管理層未能識別出一些危險因素，如操作者在生理上或心理上未做好工作準備，工作場所不符合規(guī)定的程序等；2)人員設備管理不到位，如對維修實踐中必要的工具、設備、材料及人員的支持不夠，不能給予適當的培訓，缺少監(jiān)管或監(jiān)管過多，安排的工作負荷過重等；3)管理層有意忽視程序和其他操作規(guī)程，如允許使用未經批準的程序，不能知人善用，安排不具備資質的人員執(zhí)行某項任務，甚至有意讓操作員違反規(guī)章或操作程序等。

組織層缺陷。組織層缺陷主要指航空公司以及航空管理局等上層組織在維修管理工作中出現的差錯。主要包括三個方面：1)組織資源管理不當, 主要指在組織資源的分配與維持等方面存在問題, 如人力資源( 選拔、訓練和配備) 管理不當、內部信息資源在部門間缺少溝通、設備資源不足等；2)工作氛圍不佳，如容忍習慣性做法、維護局部利益、忽視維修過程中的小差錯、管理層與一線維修人員對立、過分強調懲罰等；3)組織過程缺陷，主要涉及與運營過程直接相關的政策和安排, 如公司政策不公平、公司的排班程序存在缺陷、過分強調效益與生產周期而忽視質量、部門之間的工作任務不平衡等。以上組織層缺陷可歸納為航空公司維修安全文化缺陷、航空公司維修管理機制缺陷以及航空管理局管理與監(jiān)督缺陷三個方面。

設計層缺陷。值得注意的是，以往研究中并未涉及過設計層差錯與航空維修人為差錯生成之間的關系。然而如墨菲定律所說：會出錯的，終將會出錯，即設計層缺陷作為潛在缺陷，必將會對維修人員行為導向產生影響。如由飛機升降螺桿組件過量磨損造成的阿拉斯加航空公司261號航班事故，其兩套螺紋的設計對于磨損損傷來說是不能提供安全裕度的，對于維修人員而言，這類設計差錯問題很難被發(fā)現。因此，在分析導致維修人員出現維修差錯的潛在成因時，應該將分析范圍擴大到設計層，即設計缺陷。航空維修人為差錯事故的前因條件如表1所示。

表1 航空維修人為差錯事故前因條件

4 csQCA的應用

基于2000年—2020年發(fā)生的16起民用航空維修差錯事故樣本，利用csQCA方法分析確定航空維修人為差錯事故發(fā)生的組態(tài)路徑。

4.1 研究方法

本文選用csQCA方法來研究導致民用航空維修差錯事故的發(fā)生路徑。首先，csQCA探索的是引致特定結果發(fā)生的各種共同起作用的條件組合，具有一定的并發(fā)性，每一個條件需要和其他條件聯合決定特定的結果出現或不出現[30]，這與航空維修差錯生成原因并非由單一差錯導致而是由管理、組織等多因素差錯組合造成的相吻合。其次，csQCA方法并不強調解釋變量與結果變量的對稱性(即使 X → Y，未必能得到 ～X → ～Y)[31]。在研究中發(fā)現多個非對稱性關系，例如是否存在航空管理局審核失職，并不會對航空維修差錯事故的嚴重程度造成絕對性的影響。再次，csQCA方法強調導致特定結果變量發(fā)生的路徑并非唯一一條，多個路徑可產生相同的特定結果變量。最后，csQCA適用于具有復雜因果關系案例以及中小樣本案例的研究中，這也與本研究相符合。

4.2 樣本選擇和數據處理

4.2.1樣本選擇

本文研究案例選自2000—2020年發(fā)生的全球民用航空維修差錯事故。首先分別從航空安全網(https://aviation-safety.net/)、飛機失事信息統計網站(http://www.planecrashinfo. com/)上進行篩選，并結合李學仁等所著的《維修差錯導致的民用航空事故案例分析匯編》進行補充，共計收集了72起航空維修事故案例；其次，對72起航空維修事故案例進行分類，刪除重復事故以及非民用航班事故，剩余31起民用航空維修差錯事故案例；最后，對31起民用航空維修差錯事故案例進行信息篩選和分析，去除事故調查報告模糊或缺少事故調查報告的案例，最終剩余16起具有參考價值的民用航空維修差錯事故案例。

4.2.2變量賦值

針對每個事故案例，根據航空事故等級分類對事故結果進行賦值，即一般航空維修差錯事故賦值為0，嚴重航空維修差錯事故賦值為1；同時，分別從行為層、管理層、組織層、設計層四個層面考察A、B、C、D、E、F這6個前因條件是否對航空維修差錯事故的發(fā)生做出貢獻并進行賦值，如果產生貢獻賦值為1，反之賦值為0。分析得到的賦值結果如表2所示。

表2 變量賦值結果

4.2.3前因條件必要性分析

在進行組態(tài)分析之前，需要對前因條件進行必要性分析。利用軟件fsQCA3.0，輸入樣本數據，所得分析結果如表3所示。從結果來看，在嚴重事故中，所有前因變量必要性均未超過0.9這一認定標準，說明前因條件不是導致嚴重事故發(fā)生的必要條件；在一般事故中，除～E以外，所有前因變量必要性均未超過0.9這一認定標準，說明航空管理局管理與監(jiān)督失職這一前因條件不是導致一般航空事故發(fā)生的必要條件。鑒于航空事故發(fā)生結果是由多種復雜原因并發(fā)造成的，因此還需進一步分析條件變量組合來獲取更多信息。

表3 前因條件必要性分析

4.3 組態(tài)分析

利用軟件fsQCA3.0，根據Ragin[32]的建議并結合案例數量，本文設置一致性門檻為0.8，案例覆蓋門檻為1，最終得到航空維修人為差錯事故前因條件構型如表4所示。

表4 航空維修人為差錯事故前因條件構型

由表4可知，在6個前因條件交互作用下，共產生了4條嚴重事故路徑和5條一般事故路徑。所有路徑的一致率為1，均大于判定標準0.8，這說明本研究9條路徑中的所有案例均滿足一致性條件，即9條路徑都是導致航空維修人為差錯事故發(fā)生的充分條件。總體一致性率為1，進一步說明本研究所有案例的事故路徑是航空維修差錯事故的充分條件；總體覆蓋率為1，即9條路徑對16起航空維修差錯事故案例具有100%的解釋力。由此可知，每條路徑的充分性和一致性水平均達到了較為理想的范圍。

4.3.1嚴重事故路徑分析

路徑H1a和H1b。此兩條路徑均為航空公司組織層缺陷主導型事故路徑，其核心條件為航空公司安全意識缺失以及航空公司管理機制存在漏洞。在路徑H1a中，由于航空公司安全意識缺失以及航空公司管理機制存在漏洞，當維修管理層監(jiān)督管理也出現問題時，將無法及時發(fā)現并糾正維修差錯，最終造成嚴重的航空維修差錯事故。路徑H1b與H1a的核心條件相同，不同之處在于，飛機制造商設計缺陷為該類型事故的潛在條件，當航空公司缺乏安全意識以及管理機制存在漏洞未發(fā)現該設計缺陷時，維修人員只能按照一般維修作業(yè)條例進行維修，由此該設計缺陷不僅不能通過維修來消除，甚至很可能會進一步擴大，最終造成嚴重的航空維修差錯事故。因此，航空公司組織層缺陷是造成嚴重的航空維修人為差錯事故的核心原因之一。

路徑H2a和H2b。此兩條路徑可稱為航空管理局缺陷主導型事故路徑，其核心條件為航空管理局組織審核缺陷。其中路徑H2a的主要原因是航空管理局對其管轄的航空維修單位維修職能存在監(jiān)管審核不當行為，并由此導致了航空公司和維修管理層未能及時整改自身的維修安全問題，出現了航空公司管理機制漏洞以及維修管理層監(jiān)督管理失職等情況。當維修人員出現工作作風缺陷進而導致維修差錯時，無論是管理層還是組織層都不能及時發(fā)現并制止差錯的發(fā)生，最終造成了較為嚴重的航空維修差錯事故。由此可知，當航空管理局出現組織審核漏洞時，由于無法有效約束其管轄部門航空維修活動的開展，因而航空維修差錯事故將難以避免。因此，航空管理局組織審核缺陷是造成嚴重航空維修差錯事故的另一個核心原因。

4.3.2一般事故路徑分析

一般事故的5條路徑均為輔助型事故路徑，即造成事故的缺陷皆以外圍條件而非核心條件存在。但從事故發(fā)生原因看，外圍條件各有不同。

路徑H3a、H3b和H3c。這三條路徑的核心條件均為良好的航空公司管理機制以及嚴格的航空管理局組織審核機制。其中，路徑H3a表明，在其他缺陷都不出現的情況下，維修人員工作作風和航空公司安全文化缺陷的存在只能導致一般事故的發(fā)生；路徑H3b表明，在其他缺陷都不出現的情況下，管理層監(jiān)督和航空公司安全文化缺陷的存在也只能導致一般事故的發(fā)生；路徑H3c表明，在以良好的航空公司管理機制以及嚴格的航空管理局組織審核機制作為核心條件的前提下，即使其他缺陷存在也只會造成一般事故的發(fā)生。

路徑H4a和H4b。路徑H4a表明，只要維修人員工作作風和飛機設計缺陷存在，即使其他所有缺陷都不存在，一般事故也會發(fā)生。這是因為，雖然管理層與組織層未出現缺陷，但由于維修人員在維修時未按照規(guī)程操作或存在僥幸心理，將導致一般航空維修人為差錯事故的發(fā)生。路徑H4b表明，只要管理層的監(jiān)督和航空公司管理機制存在缺陷，即使其他所有缺陷都不存在，一般事故也會發(fā)生。比如對外包維修單位管理不嚴、公司內部質量體系存在問題等，勢必給予了維修差錯生存的空間，最終將導致一般航空維修人為差錯事故的發(fā)生。

5 研究結論及啟示

5.1 研究結論

(1)航空維修人為差錯事故是多因素綜合影響的結果。在形成嚴重事故的4條路徑中，既存在一個或多個核心條件，也存在一個或多個外圍條件，核心條件和外圍條件的多種組合路徑共同對航空維修人為差錯事故發(fā)生產生影響；在形成一般事故的5條路徑中，事故發(fā)生影響因素主要來自外圍條件的不同組合。由此可知，無論是嚴重事故還是一般事故，都是由多個前因條件構成，即航空維修人為差錯事故是多因素綜合影響的結果。

(2)組織層因素是航空維修人為差錯嚴重事故發(fā)生的關鍵因素。當組織層因素作為核心條件出現時，將導致嚴重事故的發(fā)生。杜絕組織層人為差錯是防止航空維修人為差錯嚴重事故發(fā)生的關鍵。

(3)行為層、管理層和設計層因素作為外圍條件影響航空維修人為差錯事故的發(fā)生。無論是嚴重事故還是一般事故，行為層、管理層和設計層因素都不是航空維修人為差錯事故的必要條件。當核心條件出現時，行為層、管理層和設計層因素與核心條件共同造成了嚴重事故的發(fā)生；當核心條件缺失時，行為層、管理層和設計層缺陷則相互作用形成多種組合路徑，造成一般事故的發(fā)生。因此，防止行為層、管理層和設計層缺陷發(fā)生，對預防航空維修人為差錯事故發(fā)生也有一定的作用。

5.2 管理啟示

(1)預防航空維修人為差錯嚴重事故的發(fā)生，必須建立科學完善的組織管理體系。在航空公司層面，建立優(yōu)良的航空公司安全文化和管理機制，有效防止航空公司組織層缺陷導致事故的發(fā)生；在航空管理局層面，建立科學完善的組織審核體系，可以有效避免航空管理局缺陷主導型事故的發(fā)生。

(2)由一般事故發(fā)生的5條組合路徑可知，航空維修人為差錯一般事故的發(fā)生，是在未出現組織因素缺陷條件下由工作作風缺陷、管理監(jiān)督缺陷和飛機設計缺陷相互組合共同作用的結果。因此，預防航空維修人為差錯一般事故的發(fā)生，應進一步面向航空維修作業(yè)過程，建立維修人員和監(jiān)管人員的有效管理制度。航空公司可以考慮在技能培訓、作業(yè)流程、監(jiān)督體系、績效分配等方面進行制度優(yōu)化和完善，激發(fā)航空維修作業(yè)與監(jiān)管人員的工作責任心和上進心，激勵航空維修作業(yè)人員、監(jiān)管人員努力提升專業(yè)技能和綜合素質，做到設計缺陷能發(fā)現、維修作業(yè)不出錯、監(jiān)督管理保安全。

5.3 研究不足與研究展望

本文只是從行為層、管理層、組織層、設計層四個層面的5個因素對航空維修人為差錯事故的發(fā)生路徑進行了研究，揭示了這5個因素對航空維修人為差錯發(fā)生的作用機理，是否還有其他因素還有待于進一步探討。另外，本文只是針對民用航空維修人為差錯事故影響因素的組態(tài)路徑進行了研究，關于通用航空、軍用航空等維修人為差錯事故影響因素的組態(tài)路徑問題還有待于進一步研究。