船舶安全从系统工程学角度，是由“人、机和环境”组成的复杂系统中各致因因素相互作用造成的，即由人和物的不安全或环境氛围引发的。

根据日本海上保安厅统计，90%的海上交通事故是由人因致因因素引发的，人因致因失误是系统性多因素导致的 ^[1]。因此，应及时客观辨识船员操作人因致因失误风险并采取相应的措施，以预防或减少船舶海事事故的发生。

人因致因因素指人员选择、人员培训等人因因素领域中的应用、人员操作评估和辅助手段等与人类特性相关事实的主体。因为船舶海事事故人因致因因素复杂且众多，业界专家通常把人因致因因素分为五个方面以便于研究 ^[2]，即船舶技术层面的研究（含：船舶设计、维护、保养、人类工程学、船舶改造和安装等），人员状态层面的研究（含：任职条件、人员数量和组成、工作语言、文化背景和医疗条件等），船员培训层面的研究（含：基本安全知识、技能、安全培训、熟悉程序等），船舶管理层面的研究（含：人员职责、工作方法、安全意识、计划、措施、指导书和安全检查等），船舶工作条件及环境层面的研究（含有：工作时间、休息时间、人员伤害、防护措施、人机界面等）。这五个方面不仅有内在联系，也有其各自的特点，所以研究船舶机舱火灾事故人因致因因素的方法应符合实际和其特点 ^[3]。

事故树分析法是最常用的可靠分析方法，特别对于复杂而综合的系统进行分析更具可靠性。该方法在多个领域广泛应用，但大多研究没有重视人因致因因素，因而存在局限性和片面性 ^[4]。

本研究在充分考虑了硬件效能降低和人因致因失误的前提下，以海船船舶容易失火区位为例，通过构建火灾事故事故树研究人因致因因素对顶事件造成的影响 ^[5]，以建立有效技术规则、船舶检测法规和行之有效的管理体系来预防或减少船舶火灾事故的发生。

1.2 确认故障树范围

在设定了界限的条件下，明确故障树范围。确认可忽视的发生概率小的事故和在一定条件下一定发生的事故，从而确认初始系统的状态 ^[7]。基本的事故分为：

1）人因致因因素导致发生的事故；

2）硬件效能降低导致发生的事故；

3）环境因素导致的事故。

本研究充分考虑人因致因因素和硬件效能降低导致的基本事故，假定分析系统构成处于两种状态，即常态及应急 ^[8]；假定构成部分各事故是独立的，并忽视环境因素及不可抗力因素导致的事故。

运用常用的手工建树法，从顶事件依序寻找各层级事故引发因素，直到分解到底事件得到火灾事故树 ^[9]，如图1。A₁为常态，A₂为预警系统失败，A₃为船员吸烟，A₄为船上电气焊作业， A₅为其他人为引发的火源，A₆为船舶产生的污油，A₇为船舶油路渗漏，A₈为排风排烟设备故障， A₉为船舶电气设备短路，A₁₀为船舶电气设备产生电火花，A₁₁为设备绝缘失效，A₁₂为设备热表面，A₁₃为高功率大灯，A₁₄为电流引发的线路过热，A₁₅为其他方面的热表面 ^[10]。

图1 船舶火灾事故树Fig. 1 ship fire accident tree

1.3求取火灾事故最小割集

采用定性分析的方法求取事故树最小割集。因为整个最小割集可以反映系统的整体事故模式，所以整个最小割集称为系统事故谱 ^[11]。通过分析系统事故谱找到薄弱环节，从而提高系统的安全性。采用富塞尔理论得到“船舶机舱火灾事故树”最小割集 ^[12]：

最小割集总数40组，如有任一最小割集发生，则顶事故一定发生，这有利于掌握船舶发生事故的规律。为预防和减少船舶事故发生，应运用最小割集收集更多可靠且全面的信息，并依据信息采取行之有效的措施。

依据上述理论，将船舶机舱火灾顶事件的15个基本元素中的人因致因影响因素总结在表1中 ^[13]。B₁为船舶技术层面，B₂为船员状态层面， B₃为船员培训层面，B₄为船舶管理层面，B₅为船舶工作条件及环境；0代表无关，1代表有关。

表1 船舶基本事故和人因致因的关系Table 1 relationship between basic ship accidents and human causes

从表1可知，船舶火灾顶事故的15个基本事故可进一步分解为39个由人因致因因素组成的基本事故。其中，船舶技术层面有12项，占比约31%；船员状况层面3项，占比约7.6%；船员培训层面8项，占比约21%；船舶管理层面12项，占比约31%；船舶工作条件及环境4项，占比约10%。

船舶火灾事故涉及的人因致因因素有：船舶技术层面的船舶设计、维护、保养及安装等；人员状态层面的任职条件、人员数量和组成、工作语言及医疗条件等 ^[14]；船员培训层面的基本安全知识和安全技能理论；船舶管理层面的职责、方法、计划、方案、措施、检查和竞识；船舶工作条件及环境层面人类工程原理。其中人类工程设计是促进船舶安全的主要前提。

人类工程理论分为微观和宏观工程学，这门学科涉及人员心理因素和生理因素。微观工程学侧重于“人一机”界面；宏观工程学则侧重于系统和主要子系统的规划和布局。一个好的规划符合人类工程的工作、生活环境，有利于操作，可减少工作强度或失误 ^[15]。

该方法适用于人因因素的设备设计和规划，设备检测标准和程序、设备操作说明书的制定，船舶设备设施设计规划及检测标准、程序。设备操作涉及人因致因因素研究中，重点强调船舶设备、设施工作条件及环境中人和自然的融合。

以船舶设计消防阀安装位置为例，从有利于灭火操作的角度出发，消防阀应安装在易于接近和操作的位置，另外还应考虑到：

（1）消防阀位置应置于操作人所站立适宜高度的平面上，且阀手柄的排列与操作人站立平面平行或垂直；

（2）消防阀四周有适当的空间便于操作且能释放操作力量；

（3）操作阀是直手柄或手轮，手轮直径大小取决于一只手或两只手操作；

（4）装备了阀位指示器的消防阀指示器应有合适的排列和位置。

从人类工程角度，考虑了消防阀可操作性的上述因素，在设计消防阀控制位置时，应：

（1）直径≥152mm操作手轮可设计为双手操作式，直径＜152mm手轮可设计为单手操作式。

（2）应急阀设置在甲板格栅以上；不得已设计位于甲板格栅以下的阀，手柄应平行或垂直于人员站立平面且手操平面≥304mm；当控制阀直径＞508mm，手柄或手轮与操作人站立平面＜1951mm高度；靠近人行通道的球阀应设计为定向，便于推或拉操作且关闭时手柄不影响通道人员通行。

（3）便于操作人出入，阀手柄或手轮四周应有＞76mm间隔；操作人与前面阀手柄有≥608mm的间隔；阀位应不必站在如管子、扶手等物体上即可操作。

（4）操作手轮应顺时针方向关闭，逆时针方向开；机械式阀开度指示应使操作人从工作位置方便观看。

通过人机界面研究对船舶设备检验程序修改：船舶设备检验标准特别符合人类工程学要求，船舶设备使用说明书内容应包括在检验标准中，船舶设备设计标准应满足训练内容的要求，以保证船员能熟悉自己的职责。

为了预防或减少船舶火灾事故的发生，本研究选取“船舶失火事故”作为船舶事故树顶事件，在充分考虑了船舶设备、装备等硬件效能下降及船员人因致因因素失误的基础上，以船舶机舱作为易失火部位为研究对象，通过事故树研究对人因致因的船舶技术层面、船员状态层面、船员培训层面、船员管理层面和船舶工作条件及环境进行分析，得出船舶事故人因致因各层面占比的结论。最后提出了基于人类工程理论的船舶设备设计建议，通过“人一机”界面研究，以期达到预防和减少人因致因因素导致船舶海事事故的发生。