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中國邁向空間站時代 人因工程:大國重器點睛之筆
2017-11-01 11:01:15 來源:中國青年報  作者:
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原標題:中國邁向空間站時代 人因工程:大國重器點睛之筆

  人因工程:大國重器的點睛之筆  

  杭州良渚夢棲小鎮入口的天橋上這幾天掛起一條巨大的橫幅——『第二屆中國人因工程高峰論壇』。

  幾乎所有經過這裡的人都要問:『什麼是人因工程?』杭州人很奇怪,為什麼這4個字有那麼大的魅力,能吸引來15位中國兩院院士和3位國際宇航科學院院士?

  『飛船、坦克、高鐵都是復雜人機系統,因為人的參與使系統變得更為復雜,系統運行具有某種不確定性和難以預測的特點,系統安全性問題會更突出。解決這一難題需要一門新興的綜合交叉學科的支持,這就是人因工程(Human Factors Engineering),它致力於研究人、機器及其工作環境之間的相互關系和影響,最終實現提高系統性能且確保人的安全、健康和舒適的目標。』

  不出所料,第二屆中國人因工程高峰論壇主席、中國載人航天工程副總設計師、國際宇航科學院院士陳善廣在論壇的開壇首講,用一些重大事故案例進一步闡述了人因工程概念及其重要價值,同時首次就復雜系統人因設計與測評的概念與方法進行了較為系統和深入的探討。他還有一個重要身份,是人因工程國家級重點實驗室主任、我國人因工程學科帶頭人。

  開幕式上的圈外人士很快發現這樣一個現象:院士、專家的發言,開始部分誰都能聽懂,就是災難、問題、困境,而後半段,涉及到解決的路徑方法論纔艱深起來,因為數學模型和學術名詞開始登場。

  當中國首個手動完成空間交會對接任務的『神九』航天員劉旺出現在論壇上,現場一片躁動。他也是陳善廣團隊的研究人員,剛獲得人因工程方向的博士學位。劉旺在太空從容不迫完成手動對接的傑出表現,詮釋了人因工程的最大內涵。『錢學森認為人體是一個開放的巨系統,復雜程度遠遠超過從前科學研究的對象。』在這門正在中國興起的學科中,劉旺不僅被人研究,他也在研究自己、研究任務中人與航天器的關系。

  中國載人航天走過了25年光輝歷程,高科技人纔薈萃,在國家載人航天計劃、『973』計劃等項目支持下,中國航天員科研訓練中心人因工程重點實驗室,成為人因工程的領跑者。此外,大飛機、高鐵、地鐵、核電站等國家的重大計劃和專項這些年爆發式的發展,與之相應的人因工程研究與應用也取得了一大批原創性的理論和研究的成果,對推動中國制造強國的建設和軍隊的現代化建設、推進經濟結構的轉型昇級,都發揮了重要作用。

  本屆論壇以『人因設計創新中國』為主題,圍繞『人因設計、中國智造、軍民融合、共贏共享』的核心議題,在更廣范圍、更高層次、更深程度上將國防和軍隊現代化建設與社會經濟發展結合起來,正如開幕式上,國防科工局總工、發展計劃司司長龍紅山說的,『推進國防科技工業軍民融合深入發展,也是推進國家創新驅動發展戰略,促進供給側改革的迫切需要』。

  因此,來自中國前沿科技的各方專家,分享了人因工程研究成果,研討人因設計發展規劃,他們希望人因工程在智能裝備、創新設計、醫療健康、智慧城市、互聯網和國防安全等領域的探索,能起到引領與促進作用,努力服務於國家建設和社會發展。

  他們認為,中國的科技經過幾十年的追趕,已經在摸索中找到了自信,在工業設計和工業制造中加入『人-機-環境』的深度互動研究,加入對人的心理和情緒的全面關懷研究,不僅能助推中國科技的躍遷,也將向世界的前沿科技和經濟發展貢獻更安全可靠的中國方案。

  有多少災難可以規避從美國4次撞艦事故說起

  在災難和風險面前,人做什麼纔能趨利避害,逃過一劫?有沒有系統的方法和手段?

  不可否認,災難和事故是人類最好的老師。與事故對弈,是科學家必須做的。

  在各行各業,面對安全問題,他們必須變身阿爾法狗的設計者,提前幾步甚至幾十步,預測出對方殺招的各種端倪,然後一一殲滅之,同時伺機反撲,獲得功效的最大化。

  今年美國的艦艇連續4次發生撞船事故,幾乎都是人為因素引起的。而第四次事故損失最大:美國導彈驅逐艦麥肯恩號在新加坡東面海域與一艘郵輪相撞,造成至少5人受傷,10人失蹤。可以說,美國海軍顏面掃地,所以對事故原因的追蹤至今密級很高,公眾無從知曉。但作為人因工程方面的科學家卻在思考追問,以便讓中國的艦艇不犯這一類的錯誤。

  為什麼艦上的裝備這麼先進,監測手段也多,自動化的程度高,還無法避免這些重大的事故?而且美國的國防部在人因工程方面已經采用了強制的標准,良好的設計已經避免了更為惡化的狀態。

  據陳善廣分析,從現有情況來看,可能存在人機功能的分配不當、人機協同不暢、艦員生理和心理的疲勞、指揮判斷和決策失誤、組織和管理松懈等人因問題。當然『驕兵必敗,是顛撲不破的真理』。

  他還舉了一例:1988年兩伊戰爭時期,美國導彈巡洋艦文森斯號把一架民航飛機擊落了,290個無辜生命灰飛煙滅。原因是什麼呢?

  陳善廣為大家復盤了災難發生的關鍵導火索:一年之前美國的另外一艘艦艇在波斯灣戰爭期間遭到敵方戰機的轟炸,當時沒做出反應。文森斯號這個決策者一看到有一架飛機向自己飛過來,聯想到上次兄弟艦艇吃的虧,就慌了,以為是敵國一架執行攻擊任務的F-14戰斗機,『這是信息在傳遞過程中丟失,決策者認知負荷過重導致的判斷失誤』。

  由此可見,人的因素在事故發生中起到了至關重要的作用。再比如,國際上包括民機和軍機在飛行或試飛過程中,機毀人亡的事故還很多。究其原因,人的因素佔65%以上。

  而航天的風險更大,美國的挑戰者號和哥倫比亞號兩次失事讓14名航天員失去生命。挑戰者號低溫下發射、哥倫比亞號泡沫脫落問題早有發現,深究其因,帶問題發射暴露出NASA重大的決策失誤。還有蘇聯的慘劇:聯盟11號,返回著陸前爆炸螺栓意外點火,壓力平衡閥提前打開,氧氣泄露減壓,導致沒穿壓力防護服的航天員喪命。

  陳善廣指出,在慘劇的襯托下,阿波羅13號的超絕表現已被歷史銘記。他們登月途中,發生了服務艙的氧氣罐爆炸,3位宇航員急中生智,采取了一系列正確自救步驟,用當時的登月艙作為救生艇,最終安全返回地球。『出現問題後,如果設計中充分認識了人的作用,人的決策在太空中是非常重要的。』陳善廣說。

  『歐洲對1980年~2009年歐洲27個國家主要軌道交通線路發生的重大事故進行分析發現,導致事故發生的人為因素佔了74%。中國學者通過對國內外城市軌道交通運營過程中153起事故數據進行調查,結論是人為因素引發事故的比例為51%。』北交大軌道交通控制與安全國家重點實驗室的方衛寧教授復盤了2011年甬溫線的7·23事故。

  當天的20點22分46秒,D3115次列車與系統和調度員失去聯系。24分,調度員確認永嘉站的D301次列車發車前往溫州南站,26分12秒調度員得知D3115失蹤。按照比較穩妥的辦法,他應該通知D301停車。但他卻先用了兩分鍾去搜尋失蹤列車,等他獲知失聯的車無法啟動和具體位置後,再緊急呼叫後車剎車,一切都晚了。30分05秒慘劇發生。

  與會的一位核電專家沈痛地說,『反思三裡島、切爾諾貝利、福島核泄露慘劇,人禍問題比高鐵有過之而無不及』。他以三裡島為例,操縱員愛德華面對人類第一次核芯融毀的情況,方寸大亂胡亂操作,不僅沒有抑制問題,反而加重了事故後果。

  他說,我們搞人因研究的,就是要從『看起來很多倒霉事湊在一起了』的事故過程中,發掘風險的關鍵,而不是簡單地批評和處理操作員。

  因為,經驗反饋也是財富。

  正所謂,損失越慘重,傷痛越深,『人為失誤』的研究就越迫切越重要。比如三裡島核泄漏事件的操作者後來成了教員,不斷培訓新人,講解和反思事故,讓後輩吸取教訓。

  『不是技術先進了,集成了豪華了,整體效果就好了』,人類在裝備崇拜、武器崇拜、技術崇拜這方面曾經吃盡苦頭,也做了很多反思。為什麼美歐會對人因工程如此重視,列入法案呢?

  方衛寧解釋,在二戰時,美國飛機用了當時的最新技術,儀表盤非常多。結果動不動就自己掉下去,造成了非戰斗減員。這是什麼原因?『是因為機器與人的能力不匹配,儀表盤多了,報警的項目多了。人的信息處理能力有限,數據過多過濫讓飛行員無法應付,分散了注意力,結果適得其反』。

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責任編輯:孫嵐
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