0、引言

在生活中，人们更多地注重电子设备的可靠性，而对于人的失效造成的事故往往认识不足，重视不够。随着科学技术的发展，人与机器间的关系更加密切，机器的研发、操作、维护等都离不开人的参与，但人在工作中并不能保证不发生任何失效，由人因失效导致的系统故障俯拾皆是：据非精确统计，人因失效对于系统的失效作用大致为60%~90%；美核能研究院INPO曾对1984-1985年该领域内的180件显著事件分析表明，90%的故障可归于人的因素[1]；另据资料表明，60%~80%的道路交通事故由人的失效因素造成[2]。由此可见，提高人的可靠性，减少人的失效，能够有效降低和避免事故的发生。

目前，人因可靠性分析主要应用于核能、航天、船舶等安全领域的产品使用、维护过程。电子设备的研发是一个复杂的过程，从需求分析到方案设计，从方案详细设计到硬件实现等过程，都涉及到人的参与，而人的失效会导致产品零部件的损坏，甚至影响产品研发进度、产品质量。另外，由于不同电子设备的研发流程相似，研发过程中很多活动存在相似性，重复性等特点，因此通过分析人因可靠性对电子设备研发过程中各环节的影响，寻求相关的改进、防护等措施，对避免人因失效的发生，预防人因失效造成的电子设备研发进度滞后，减少人因失效造成的经济损失，提高产品的可靠性，具有重要意义。

1、人因可靠性内涵

人因可靠性（Human Reliability）一般描述为在规定的最小时间限度内（如果有时间要求）在系统运行中的任一时刻，人员成功完成任务的概率[3]。人因可靠性分析HRA(Human Reliability Analysis)的研究开始于20世纪50年代前期，由美国数学家Herman Williams和工程师Purdy Meigs首先提出。国内人因可靠性的研究开始于20世纪90年代初，主要应用于核能、交通、航天、网络等领域。

1.1  影响人因可靠性的因素

影响人因可靠性的因素很多，一般可分为外部因素和内部因素。其中，外部因素可分为工作环境、工作和设备特性以及组织管理；内部因素可分为个体因素、生理因素和心理因素。

1.1.1  工作环境

通常来说，电子设备在不同的环境中工作，其故障率不同。人与电子设备相似，在不同的工作环境下，其可靠性也不同。影响人的可靠性的工作环境因素包括：工作场所空间、距离、轮廓等，工作场所温度、湿度、光线、噪声、振动、粉尘、毒物等。这些外在因素会在一定程度上刺激人的生理或心理发生改变，影响人因可靠性。

1.1.2  工作和设备特性

人独立或借助一定的设备进行工作，工作和设备的特性影响着人因可靠性，主要表现在：工作范围，工作的重要性、复杂性、重复性，操作步骤及要求，判断要求，设备的分布，设备设计合理性，人机界面友好性等。

1.1.3  组织管理

组织管理因素能极大地影响人员的可靠性，主要影响因素包括：工作场所6S，人员配备和组织结构，人员的教育培训，工作报酬和奖金，工作和休息时间，任务计划，法规和制度，监督检查等。

1.1.4  个体因素

人与机器不同，同型号机器的个体差异很小，但人与人之间的差异较大，主要表现在：个性、智力、体力、情绪状态、性别、原有的培训和经验、熟练程度、心理和压力承受力等。这些因素决定了个体的差异性，使得不同的人在同样环境下进行同样的工作，其发生失效的频率也不一样。

1.1.5  心理因素

人是具有心理状态的生命体，其可靠性会受心理因素的影响，如紧张、错觉、情绪失常、发呆、恐慌、惊慌失措等，这些心理很容易造成人的失效。使人产生这些心理状态的常见因素有：突发情况，高度危急情况，较大工作负荷，长时间造成的放松警惕、敏感性降低，单调的工作，由噪声、强光、心事等引起的分心等。

1.1.6  生理因素

当人的生理状态不佳时，人的注意力、思维活动等都会受到影响，其可靠性随之发生改变，影响人因可靠性的具体生理因素包括：疲劳，饥饿和口渴，痛苦或不适，生病等。

1.2  人因可靠性含义

对于人因可靠性，不少学者给出了相关定义：人因可靠性是人在规定的时间（如果时间是一个限制因素）正确完成规定的系统活动，并且没有使系统降级的其他行为发生的概率[4]；人在规定的时间内、规定的条件下，无差错地完成规定任务的概率[5]；人的可靠性是指操作人员在规定的时间、规定的条件下完成规定功能的可能性（概率）[6]。从以上定义可以看出人因可靠性是定量化的概念，但从经典可靠性的角度理解，可靠性应该是能力的体现，而不是定量化的概率，人因可靠度才是定量化的概率，是人因可靠性的度量。笔者认为，人因可靠性是人在任务场景下和规定时间内，完成规定任务的能力。其中，任务场景包括工作环境，设备，人心理及生理状态等因素，这些因素使得人因失效在规定环境下不能保持不变，且难以预测。

人因可靠性分析HRA经历60多年的发展，形成了基于专家判断和统计分析的第一代HRA方法，结合心理学并注重产生失效的情景环境的第二代HRA方法和基于仿真的第三代HRA方法[8-10]。这些方法对人的可靠性进行定量和定性分析，其目标是正确评估由于人因不可靠导致的风险和寻求降低风险的方法。但人因可靠性分析HRA缺乏可信的、规范化的人因可靠性数据，现有定量分析方法存在主观因素过多，过于依赖专家判断或人因可靠性分析人员的观点等缺点，使得在电子设备研发过程中难以定量化描述人因可靠性。因此，笔者认为，电子设备研发过程中的HRA应以分析、预测和减少与防止人因失效为核心，分析预测可能会发生的人因失效，剖析已发生的人因失效的诱因，并有针对性地提出改进防护措施，避免人因失效的发生，降低人因失效造成的损失。

2、电子设备研发过程中的人因失效

电子设备的研发一级流程核心部分如图1所示，包含需求分析、方案设计、详细方案设计、硬件实现四个部分，其中需求分析要分析产品功能、性能、六性、接口等需求；方案设计要进行产品部件原理设计，结构设计，六性设计，工艺设计，确定新技术新器材新工艺等活动；详细方案设计需进行电路设计，结构设计，落实六性设计要求等活动；硬件实现包含产品试制、测试、环境考核试验ESS、产品检验等活动。在电子设备研发过程中活动中主要涉及设计人员、产品试制人员（工艺人员）、试验人员、检验人员、管理者等几类人员，下面将针对这几类人员在电子设备研发过程中的失效进行分析。

2.1  设计人员

产品可靠性是设计（包括工艺设计）出来的，而设计人员（包括工艺设计人员）参与电子设备研发的整个过程，其人因可靠性尤其重要。设计人员在电子设备研发过程中主要负责电子设备需求分析，方案设计，详细设计，产品调试等工作，其人因失效主要体现在：（1）需求分析不正确，导致产品功能或性能达不到要求；（2）方案设计不合理，可能会导致电子设备产品功能或性能缺陷，方案不易实现等问题；（3）电路、结构设计不合理，可能会导致电子设备产品功能或性能不满足电子设备方案要求，产品电路可靠性差等问题；（4）产品调试不充分、不合理，可能导致产品存在的问题遗留到其他环节，可能会造成电路器件损坏等问题；（5）设计文件编写错误，可能会导致其他人引用该文件时会将错误带入到其他环节。

2.2  产品试制人员

电子设备产品试制过程具有对人和环境的要求都很严格，人员重复性工作多，静电防护要求高，元器件焊接温度控制要求严格，有众多关键工种等特点，这些特点使得试制人员容易产生差错，而这些差错可能会导致产品出现质量问题。例如，没有保持好电子连接装置的清洁或电缆装置连接不当，元器件焊接错误，焊锡飞溅等。这些都是制造行业中人因失效的小例子，但一个微小的偏差，可能会使产品可靠性与安全性大大降低，造成经济损失、人员受伤甚至丧失生命。

2.3  试验人员

试验人员承担了电子设备研制过程中的大量可靠性试验任务，其人因可靠性关系到能否准确及时发现产品缺陷，能否降低产品试验成本，产品能否通过相关考核鉴定试验等。由于试验人员需在具有噪声、振动等因素的环境下进行大量的人机交互工作，试验工作重复性多且较为单调，这些因素会大大降低人因可靠性。试验人员人因失效主要体现在：试验产品安装与拆卸不正确，试验应力施加不合理，未按试验规程操作，试验记录不清晰、不合理，试验过程中突发情况处理不当等。

2.4  检验人员

产品检验人员根据相应的产品检验规程对产品进行视觉检查和决策，物理性能检查等工作，这要求检验人员具有高程度的观察力和认识能力。但检验工作远不能达到100%的正确，McCornack（1961）认为，检验平均只有85%的正确性。常见的检验差错情形有：使用的检验规程不正确，未能正确理解检验规程，未能严格依据检验判断准则，未能仔细查看相关数据等。这些检验差错的后果是多样的，产品的低质量与检验工作完成不好密切相关。同时，低劣的检验水平可能会造成机器故障，过程中断，原材料浪费等，从而增加了产品的成本消耗。

2.5  管理者

管理者的作用是维持电子设备研发过程的正常运作，负责沟通，协调，任务安排等工作。管理者的决策错误、信息传递错误会导致其他类人员的失效发生，这类失效后果一般较为严重。管理者的任务计划不周、工作组织不严密，可能会导致任务滞后，甚至在有突发情况发生时导致不可预料的后果。管理者在电子设备研发过程中角色作用非常重要，其失效会引发其管理的人员的相关失效，轻则导致工时浪费，重则造成人员伤害。因此，管理者保持可靠高效的工作是研制高质量电子设备的一个重要因素。

3、提高人因可靠性措施

人与机器一样，不是绝对可靠的。虽然由于生理、心理等原因会导致人的失效，但由于人具有思维，判断能力，学习能力等秉性，人可以通过学习，通过他人纠正或自我纠正，不但能提高个人工作能力和可靠性，还能改善和提高系统的可靠性。因此，可采取措施来提高人因可靠性，以保证电子设备研发过程的高效可靠运行。

3.1  开展人因可靠性分析

人因可靠性分析以分析、预测和减少与防止人因失效为核心，在电子设备研发过程中可利用相关HRA分析技术进行人因可靠性分析：（1）针对每个人因故障，进行人因可靠性分析，了解人因失效的薄弱环节，确定导致故障的根本原因，并制定有效的防护措施；（2）针对每个关键工种，进行人因可靠性分析，了解关键工种中各环节可能产生的人因失效及其可能造成的后果，并提出相关的预防措施和紧急预案；（3）对产品试制人员和试验人员工作应力进行分析，制定合适的应力水平，并不定期进行分析和评估，及时调整应力水平；（4）电子设备方案设计时充分考虑可靠性、维修性、安全性等设计，考虑人因失效的影响，进行容差、防错等设计，减少人的工作强度，降低对人员可靠性的要求。

3.2  营造良好的工作环境

环境因素对人因可靠性有较大影响，因此要结合人员工作应力分析结果，营造易于人的感官感受的环境，如改善办公区的温度、湿度，减少噪声及强光线干扰，防止粉尘、振动、毒物等对人员身体的伤害。

3.3  完善研发组织管理

组织管理涉及工作人文环境，人员培训，规章制度等多方面内容，在电子设备研发过程中可：（1）加强对人员的技能、思想等的培训，注重人员的心理训练、性格培养等，增强人员的责任感、安全意识，从而减少人员内部因素对人因可靠性的影响；（2）建立健全规章制度和操作程序，充分利用工作流程和检查机制等控制手段，防止人因失效的发生；（3）营造良好的人文工作环境，建立具有凝聚力的团队文化，增强人员的归属、认同感，充分发挥人员的可靠性、积极性、主动性和创造性。

3.4  建立人因可靠性数据库

虽然人因失效具有随机性、偶发性、潜在性等特点[1]，但由于不同的电子设备研发过程中的活动具有较多的相似性和重复性，建立人因可靠性数据库是必要的。人因可靠性数据库一方面能为HRA提供一定的数据支持，另一方面可与组织管理结合，为人因失效行为提供管理模式，为从组织管理方面减少人因失效提供手段[11]。

4、总结

在电子设备研发过程中，人起着主导作用，因此需要考虑人的因素，通过分析影响人因失效的因素，针对电子设备研发过程中相关人员的人因失效，不断探索人因失效行为，提出改善人因可靠性的措施，从而提高电子设备研发效率，提升电子设备产品质量，减少电子设备研发成本。

参考文献

[1]何旭洪，黄祥瑞．工业系统中人的可靠性分析:原理、方法与应用[M]．北京:清华大学出版社，2007．

[2]王品，王俊骅，等.驾驶人静态可靠性分析[J].佳木斯大学学报，2012，30(1):43-45.

[3]Dhillon B S. Human reliability with human factor[M]. Oxford, UK: Pergamon Books Inc., 1986.

[4]Handbook of human reliability analysis with emphasis on nuclear power plant applications final report[S].

[5]王欢，龚伟，张晶晶.人的可靠性研究[J].宁波化工，2010，3:108-110.

[6]白艳，白红.变电运行操作中人的可靠性分析[J].中国电力教育，2010，10：260-261.

[7]David Embrey. Understanding Human Behaviour and Error[J]. Human reliability associates Ltd.

[8]李鹏程，陈国华，等.人因可靠性分析技术的研究进展与发展趋势[J].原子能科学技术，2011，45(3):329-340.

[9]Erik Hollnagel. Human reliability assessment in context[J]. Nuclear engineering and technology, 2005, 37(2): 159-166.

[10]Pekka Pyy. Human reliability analysis methods for probalistic safety assessment[S].

[11]David Embrey. Data collection systems[S]. Human reliability associates Ltd.