Hodnocení spolehlivosti lidského činitele pomocí integrované metody HTA-PHEA a zkušenosti s aplikací softwarového nástroje HTA-PHEA

Úvod

Výzkumný ústav bezpečnosti práce, v. v. i., dokončil vývoj nových nástrojů určených pro analýzy spolehlivosti lidského činitele. V roce 2006 byla vyvinuta modifikovaná verze metody HTA (Hierarchical Task Analysis) a v roce 2007 pak byla převedena do softwarové podoby a postupně testována v průmyslové praxi. Kvalita výstupů i vlastní práce s programem byly uživateli hodnoceny jako výborné a tak bylo možné přistoupit k provázání metody HTA s metodou PHEA (Predictive Human Error Analysis). Metoda PHEA (do češtiny překládaná jako Analýza odhadu chybování lidského činitele) je určená pro analýzu lidských chyb a využívá výstupy z HTA pro další stupeň analýzy. Ve spojení s HTA tak umožňuje provádět komplexní a přitom poměrně detailní analýzy spolehlivosti lidského činitele [9]. Pro maximální šíři prováděných analýz spolehlivosti lidského činitele byly tyto metody integrovány do spojeného systému nazývaného HTA-PHEA. Tento krok, byť byl mnoha autory uváděn jako možný [3,11], však doposud v praxi (pro svou náročnost) nebyl nikým realizován. Hlavní problém totiž představuje integrace analýzy zaměřené na posouzení spolehlivosti (HTA) a analýzy chybování člověka, která vyžaduje vytvoření databáze relevantních lidských chyb, stanovení pravděpodobnosti jejich vzniku (HEP) a databáze faktorů ovlivňujících výkon (PIF). Tento složitý úkol se však podařilo vyřešit a byla vytvořena komplexní metodika, která byla následně převedena do softwarové podoby. Vznikl tak nástroj HTA-PHEA 1.1 LE, který je bezesporu jedním z nejmodernějších nástrojů umožňujících provádět tento typ analýz.

Metodika postupu řešení

Vývoj integrované metody HTA-PHEA

PHEA je analýza zaměřená na predikci konkrétních chyb lidského činitele při výkonu daných činností. Metoda je součástí komplexní metodiky SHERPA (Systematic Human Error Reduction and Prediction Approach), ale lze ji využít i samostatně nebo právě ve spojení s metodou HTA [11,12]. Modelování typů chyb, které mohou nastat v systému člověk-stroj, je pravděpodobně nejdůležitějším aspektem hodnocení a redukce podílu LČ na riziku vzniku nehody [6]. V rámci tohoto procesu je také zvažováno, jak mohou být tyto odhadnuté chyby eliminovány ještě před tím, než se projeví jejich negativní následky. Tento přístup je založen na kognitivní psychologii [4]. Vstupy pro analýzu tvoří informace o struktuře úkolů a plánů, která je získávána z HTA, a dále hodnocení faktorů prostředí, které mohou spolehlivost lidského činitele ovlivňovat (Performance Influencing Factors – PIF) [1]. Tyto údaje lze deduktivně z části získat z HTA, z části je nutné provést další sběr potřebných informací.

Princip analýzy chyb je založen na tom, že k jakémukoliv subúkolu jsou identifikovány relevantní lidské chyby, k čemuž slouží předem stanovená taxonomie, v níž jsou chyby klasifikovány do 6 chybových módů (chyby činnosti, chyby kontroly, chyby získávání informací, chyby přenosu informací, chyby výběru, chyby plánování) (viz tabulka 1). Analytikem jsou pro každý subúkol pak z této taxonomie vybírány věrohodné typy chyb [11] a z nich pak dále konkrétní relevantní chyby, tj. chyby, jejichž vznik lze s ohledem na reálný stav pracovního systému očekávat. Jelikož integrovaná metoda HTA-PHEA (na rozdíl od originální metody PHEA), již obsahuje předdefinovanou databázi chyb, je možné za jejího využití postupovat při analýze systematicky, což umožňuje identifikovat i takové chyby, které by bez použití této databáze nebyly vzaty v úvahu. Pro každou potencionální chybu jsou následně vyhodnoceny její možné následky, pravděpodobnost vzniku (určení hodnoty HEP), případně korekce HEP na stávající úroveň bezpečnosti provozu, a dále vliv faktorů ovlivňujících výkon a spolehlivost lidského činitele (PIF). Podle subjektivního úsudku analytika jsou pak navrhnuta nápravná opatření, popřípadě opatření k eliminaci rizika.

Vlastní analýza vyžaduje provedení 7 základních systémových kroků:

1. definování problému;
2. analýza úkolu;
3. výběr rizikových subúkolů;
4. analýza chyb LČ a jejich pravděpodobnosti (HEP);
5. analýza následků;
6. analýza PIF;
7. návrh opatření pro redukci chyb.

Na obrázku 1 je uveden průběhový diagram integrované metody HTA-PHEA.

Tab. 1: Taxonomie chyb dle metody PHEA (tučně je uveden chybový mód a k němu příslušné typy chyb označené příslušným kódem) [10]

Obr. 1: Průběhový diagram PHEA

Vývoj software „HTA-PHEA“

Software „HTA-PHEA“ (viz obrázek 2) je nástrojem pro snadnou aplikaci integrované metody HTA-PHEA v praxi. Všechny verze programu HTA-PHEA fungují pouze na operačních systémech Microsoft Windows od verze XP SP2. Nutným doplňkem operačního systému je Microsoft .NET Framework 3.5, jehož instalační balíček je součástí instalačního CD. K zobrazení uživatelského manuálu nebo „Metodiky HTA-PHEA“ je nutné mít nainstalovaný Adobe Acrobat Reader. Z hlediska základního hardwaru (paměť, procesor a pevný disk) lze vycházet z doporučené konfigurace Windows XP SP2 s tím, že je doporučováno minimálně 1GB paměti. Pro komfortní návrh diagramu, který se často značně rozvine, se doporučuje minimálně 17“ monitor a pro jeho tisk je pak vhodné mít k dispozici tiskárnu umožňující tisk na A3.

Jak již bylo uvedeno v popisu metody, od klasické analýzy PHEA se integrovaná metoda HTA-PHEA liší kromě spojení obou metod také tím, že pro každou potencionální chybu umožňuje vyhodnocovat její možné následky, pravděpodobnost jejího vzniku (HEP) a provádět korekce hodnoty HEP podle stávající úrovně bariér bránící vzniku chyby. Současně umožňuje do analýzy zahrnout posouzení vlivu faktorů ovlivňujících výkon (PIF) na spolehlivost člověka v pracovním systému. Podle subjektivního úsudku analytika jsou pak navrhnuta nápravná opatření, popřípadě opatření k eliminaci rizika. Vlastní analýza vyžaduje provedení 7 základních systémových kroků, které byly uvedeny výše. Kroky 1, 2 a 3 jsou prováděny v rámci analýzy HTA (viz obrázky 3 a 4), ostatní kroky pak vycházejí z metody PHEA a jsou blíže popsány dále.

Obrázek 2: Úvodní obrazovka programu HTA-PHEA 1.1 LE

Obr. 3: Základní schéma dekompozice úkolu (v tomto případě vulkanizace pryžových hadic) provedené pomocí metody HTA

Obr. 4: Krok 3 - výběr rizikových subúkolů

Krok 4: Analýza chyb LČ

Při plnění zadaných úkolů se nejčastěji setkáváme s „Chybami činností“, které nastávají při vlastním provádění dílčích pracovních operací, při nichž je měněn stav systému [11] (např. pracovník špatně nastavil hodnotu řízené veličiny na výrobním zařízení). U chybového módu „Chyby kontroly“ (např. špatně provedená kontrola podřízeného pracovníka) je většinou zahrnut proces získávání dat, jako je například ověřování úrovně nebo stavu prostřednictvím vizuální kontroly. Chybový mód „Chyby získávání informací“ je vztažen k získávání informací ať už z vnějšího zdroje (např. sdělovače) anebo z paměti. V chybovém módu „Chyby sdělování/přenosu informací“ je obsažena jak přímá komunikace mezi dvěma jedinci, tak nepřímá (přes počítač, psaní, atd.). Tyto chyby jsou obzvláště relevantní tam, kde je zapotřebí, aby byly koordinovány aktivity v týmu několika lidí. Chybový mód „Chyby výběru“ je vztažen k provádění nesprávných výběrů mezi alternativními operacemi, kde je nutnost provézt explicitní volbu mezi dvěma alternativami, například manuální namísto automatické (nebo naopak). Mohou to být fyzické objekty či součásti technického vybavení (např. ventily, tlačítka, atd.) anebo postupy činností. Strukturu jednotlivých chybových módů, jak byly výše stručně představeny, jsou detailněji popsány v literatuře [3, 11].

Identifikaci konkrétních relevantních chyb LČ je nutné provést pro každý subúkol (tj. operaci), který se v hierarchii vyjádřeném v úkolovém diagramu HTA nalézá na obvykle nejnižší pozici a dále se již nevětví do dalších subůkolů (obvykle se jedná o 2. až 4 úroveň v HTA) [11]. K tomuto subúkolu je přiřazen minimálně jeden z výše uvedených chybových módů, a z těchto chybových módů dále ty typy chyb, kterých se může člověk při provádění daného subúkolu dopustit (viz tabulka 1). Po té je již možné definovat konkrétní relevantní chyby – např. výběrem z databáze chyb (obsahuje 106 jednotlivých lidských chyb) anebo uvedením zcela specifických chyb v databázi neuvedených, které však ale přicházejí v úvahu při konkrétních podmínkách analyzovaného úkolu. Po výběru nebo definování relevantních chyb je dále potřeba provést odhad pravděpodobnosti jejich výskytu (tj. určit HEP) a dále analýzu PIF.

Krok 5: Odhad pravděpodobnosti vzniku chyb

Cílem této části analýzy je ohodnocení pravděpodobnosti výskytu relevantních chyb LČ, které mohou při prováděných činnostech nastat. Tato fáze analýzy PHEA není vůbec jednoduchá a je nutné zdůraznit, že ačkoli vede k získání konkrétních numerických hodnot pravděpodobnosti, že danou chybu pracovník udělá, je tato hodnota zatížena velkou nejistotou. Databáze HEP byla totiž vytvořena sběrem dat z různých odborných zdrojů, které však uvádějí generická či statistická data z různých typů odvětví procesního průmyslu a získaných za různých časových období. Jedná se tak o určité střední hodnoty, které je však nutné pro analýzu v konkrétním pracovním systému korigovat podle místních podmínek, například na základě existence ochranných bariér, podle úrovně materiálně-technického zabezpečení, personálního zajištění, kvality výcviku obsluhy, kontrolní činnosti apod. Důležitou roli v této korekci hraje také možnost, že dojde k nápravě provedené chyby ještě před tím, než se projeví její nežádoucí následky (např. chyba je zaznamenána samotnou obsluhou nebo jiným pracovníkem, případně hardwarem). Oproti statisticky „průměrné“ pravděpodobnosti vzniku dané chyby (HEP), která je střední hodnotou získanou z různých odborných zdrojů, je však možné, že v reálu bude tato pravděpodobnost vyšší nebo naopak nižší. V modifikované PHEA se tato korekce hodnoty HEP provádí výběrem z jednotlivých kategorií závažností:

• low (L) – vznik dané chyby se při současné úrovni zabezpečení téměř nepředpokládá;
• medium (M) – daná chyba byla již v minulosti zaznamenána, ale současná úroveň zabezpečení dosti limituje její opakování;
• high (H) – daná chyba se již vyskytla několikrát (a to u různých členů pracovního kolektivu), popř. opakovaně u téhož zaměstnance, a při současné úrovni zabezpečení systému se s jejím výskytem musí počítat.

Hodnoty HEP na úrovni M odpovídají středním hodnotám získaným z odborné literatury [2,5,7,14] a byly odvozeny z pozorování a analýz mimořádných stavů. Hodnoty pro úrovně L a H pak byly pečlivě odvozeny za pomocí expertních odhadů.

Obr. 5: Krok 4 – analýza chyb LČ (výběr relevantní chyby z databáze chyb a korekce hodnoty HEP)

Jelikož je jednání člověka a tedy i jeho sklon k chybám výrazně ovlivňováno působením vnějších faktorů, je nutné do analýzy chybování lidského činitele zakomponovat i zhodnocení jejich vlivu na člověka. Jedná se především o posouzení vlivu organizace práce, diferenciace úkolů, interakci člověk-stroj, člověk-prostředí a také interakci mezi lidmi samými, tj. interakci člověk-člověk uvnitř pracovního systému (sociální faktory). Souhrnně jsou všechny tyto faktory nazývány faktory ovlivňujících výkon a spolehlivost (PIF). PIF, tak jak je uvádí řada odborných prací, je možné rozdělit do 4 hlavních skupin:

• I: pracovní prostředí,
• II: charakteristika pracoviště a prováděného úkolu,
• III: organizační a sociální faktory a
• IV: charakteristika pracovníka.

V předdefinované databázi je uvedeno celkem 54 faktorů PIF, rozdělených do jednotlivých skupin. Má-li být prostřednictvím PIF provedena charakterizace úrovně pracovního systému, je zapotřebí zavést jednotný systém hodnocení jejich významnosti [1,8]. V praxi to znamená provedení jejich relativního ocenění. Pro tento účel byla do integrované metody HTA-PHEA zařazena také kvalitativní proměnná nazývaná „kritičnost PIF“. Ta má tři úrovně, které se vztahují ke skutečnosti, zda může být spolehlivost LČ:

• zvýšena – pak se jedná o kategorii I (Improve);
• neovlivněna – pak se jedná o kategorii N (Normal);
• snížena – pak se jedná o kategorii W (Worse).

Jelikož se však jedná pouze o kvalitativní hodnocení, nemá tato skutečnost vliv na hodnotu HEP uvažovaných chyb LČ. Ve výstupu z PHEA tato skutečnost ale podává informaci o tom, zda je při návrhu preventivních opatření nutné brát v úvahu i vliv konkrétních PIF, jejichž kvalitu je v daném pracovním systému nutné zlepšit, resp. udržet na stávající úrovni.

Obr. 6: Krok 6 – analýza faktorů ovlivňujících výkon a spolehlivost (analýza PIF)

Krok 7: Návrh opatření pro redukci chyb

Poslední fází PHEA je vytvoření možných strategií na redukci chyb, případně jejich předcházení. Může zde být také použito metod pro zvýšení pravděpodobnosti nápravy/zotavení [6]. Kromě potenciálně kritických operací vykonávaných, při kterých může člověk udělat chybu, je také důležité identifikovat ty PIF, které mohou mít na vznik uvažovaných chyb největší vliv. V této fázi je po analytikovi (respektive týmu analytiků) vyžadováno provedení brainstormingu, jehož cílem by mělo být nalezení mechanismu, kterým může být účelně zabráněn vznik chyby, respektive minimalizovány její následky. Redukční strategie je většinou připojena do jedné z následujících tří oblastí:

• úprava prostředí, včetně systému člověk-stroj;
• trénink obsluhy a zvyšování jeho kvalifikace;
• zlepšení pracovních postupů, organizace práce, komunikace apod.

Výsledky ověřování nástroje v praxi a diskuse

Ověřování navrženého prototypu software tvoří nedílnou součást vývoje každého takového nástroje. Validace byla provedena pro činnosti související s najížděním karuselové pece do provozu. Hodnotící tým sestával ze dvou členů, kteří průběžně využívali spolupráce s vybranými pracovníky uvedeného hutního provozu. Práce byla provedena v následujících krocích:

• Analýza HTA pro uvádění karuselové pece do provozu dle obsahu provozních předpisů
• Provedení simulace uvádění pece do provozu a úprava HTA dle skutečného stavu
• Analýza PHEA
• Závěr a návrh opatření

Již na počátku ověřovací studie [13], kdy bylo nutné provést pro dané zařízení analýzu HTA, se ukázalo, jak významně softwarový nástroj usnadňuje práce analytikům. Nebylo potřeba nic kreslit na papír ani složitě přenášet do tabulkového zpracování. Veškerá data se rovnou vkládala do programu HTA-PHEA 1.1 LE. Sběr dat je v praxi vždy nejdůležitější fázi analýzy a každý podpůrný nástroj, který umožňuje provádět systematický sběr dat, je významným pomocníkem. Odpadá pak řada nejasností, které bývají spojeny s absencí dat při jejich vyhodnocování, které probíhá vždy mimo provoz, v klidu kanceláře. Ne jinak tomu bylo v tomto případě. Grafické zpracování programu a příslušné funkcionality také vhodným způsobem analytiky provázely celým procesem analýzy. Nic zásadního tak při sběru dat v provoze i při jejich zpracování nebylo opomenuto, což svědčí o tom, že design programu je na vysoké úrovni.

I když byly při ověřování nástroje nalezeny dílčí nedostatky, analýzou HTA-PHEA 1.1 nebyly v pracovních postupech ani na technické stránce zařízení nalezeny žádné závažné nedostatky, které by mohly mít spojitost s LČ. Analýzou byly definovány kritické úkoly s HEP ? 0,01, které se v tomto provoze ukázaly jako klíčové a bylo vedoucím pracovníkům dané společnosti doporučeno věnovat jim zvýšenou pozornost. Konkrétně se jednalo například o [13]:

• Uzavření odvzdušňovacích armatur
• Provedení kontroly tlaku v potrubí
• Provětrání pece
• Kontrola hoření hlavního hořáku
• Regulace přívodů k hořáku
• Kontrola hoření hořáků

Co se týká nedostatků vlastního programu HTA-PHEA 1.1 LE, bylo zjištěno několik méně závažných problémových míst, která však nebránila provádění analýzy ani neznehodnocovala finální výsledky. Proto lze uvedený nástroj hodnotit jako velmi zdařilý a užitečný [13].

Závěr

V článku byly stručně představeny základní principy metod HTA a PHEA, které se velice dobře osvědčily při hodnocení spolehlivosti a chybování lidského činitele v praxi. Spojením obou metod vznikla integrovaná metoda HTA-PHEA, která nabízí veškeré výhody obou zmíněných metod s tím, že do této varianty byla zapracována také analýza PIF a postup pro odhad hodnoty HEP. Jelikož by aplikace této metody byla v praxi náročná, byl po zkušenosti z vývojem nástroje Modul HTA 1.5 vyvinut počítačový program HTA-PHEA 1.1 LE, který umožňuje provádět rychlou a snadnou analýzu pomocí integrované metody HTA-PHEA. Vznikl tak nástroj, který kromě klasické analýzy spolehlivosti LČ umožňuje provádět také pravděpodobnostní hodnocení (tj. kvantitativní analýzu chybování LČ). Vzhledem k tomu, že selhání člověka je obvykle významně ovlivněno také negativním účinkem vnějších faktorů, umožňuje integrovaná metoda HTA-PHEA do analýzy zahrnut také faktory ovlivňujících výkon (PIF). S využitím znalostí o prováděném úkolu a jednotlivých pracovních operacích, je navíc možné identifikovat nejpravděpodobnější chyby, kterých se člověk může dopustit, a navrhnout specifická opatření pro snížení pravděpodobnosti jejich výskytu. Pro ověření spolehlivosti a validity uvedeného nástroje HTA-PHEA 1.1 LE, byl program testován v hutním provoze. Zjištěné závěry umožnily definovat požadavky na další vylepšení uvedeného software, který bude i nadále validován.

Dedikace

Tento článek prezentuje výsledky projektu „Pracovní pohoda a spolehlivost člověka v pracovním systému“ řešeného v rámci Výzkumného záměru VÚBP, v. v. i., č. MPS0002595001.

Použitá literatura

[1] EMBREY, D. (2000). Performance Influencing Factors (PIFs) [online]. Human Reliability Associates Ltd. [cit. 2008-07-30]. Dostupný na WWW: <http://www.humanreliability.com/articles/Introduction%20to%20Performance%20Influencing%20Factors.pdf>.

[2] GROZANOVIC, M.; STOJILKOVIC, E. (2006). Framework for human error quantification : UDC 331.468. Facta Universitatis : Philosophy, Sociology and Psychology, 2006, Vol. 5, No. 1, pp. 131-144.

[3] Guidelines for preventing human error in process safety. American Institute of Chemical Engineers (ICHE), 1994. P. 192. ISBN 0-8169-0461-8.

[4] HARRIS, D. …[et al.]. (2005). Using SHERPA to predict design-induced error on the flight deck. Aerospace Science and Technology, September 2005, Vol. 9, Issue 6, pp. 525-532.

[5] KIRWAN, B. …[et al.]. (1997). The validation of three Human Reliability Quantification techniques - THERP, HEART and JHEDI : part II : results of validation exercise. Applied Ergonomics, 1997, Vol. 28., No.1, pp. 17-25.

[6] SANDOM, C.; HARVEY, R. S. (2004). Human factors for engineers [online]. IET, 2004 [cit. 2009-09-24]. 361 p. Dostupný z WWW: <http://books.google.cz/books?id=F8JXo1n8FYQC&pg=PA162&lpg=PA162&dq=%22Predictive+Human+Error+Analysis%22&source=bl&ots=grBbg5X9IY&sig=-N1YHSSSV71WtXXt6OtWJBBO4Ak&hl=cs&ei=C067Sv6PI8j4_AbXtb2lDQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2#v=onepage&q=%22Predictive%20Human%20Error%20Analysis%22&f=false>. ISBN 0863413293.

[7] SHARIT, J. (2006). Human Error : chapter 27. In Salvendy, G. Handbook of Human Factors and Ergonomics. 3rd ed. Hoboken : John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-44917-2. s. 708-760.

[8] SKŘEHOT, P. (2008a). Využití faktorů ovlivňujících výkonnost obsluhy při hodnocení spolehlivosti lidského činitele a kultury bezpečnosti. Spektrum, 2008, roč. 8., č. 1, s. 41-45. ISSN 1211-6920.

[9] SKŘEHOT, P. (2008b). Posuzování spolehlivosti člověka v pracovním systému pomocí analýz úkolů. 1. vyd. Praha : Výzkumný ústav bezpečnosti práce, 2008. 28 s. (Bezpečný podnik). ISBN 978-80-86973-22-7.

[10] STANTON, N. A. (2006). Error Taxonomies. In Karwowski, W. International Encyclopedia of Ergonomics and human Factors. 2nd ed. Boca Raton : CRC Press, 2006. ISBN 0-415-30430-X. s. 706-709.

[11] STANTON, N. A.; YOUNG, M. (1999). Guide to Methodology in Ergonomics : Designing for Human Use. [s.l.] : [s.n.]. ISBN 0-7484-0703-0. s. 29-39.

[12] STANTON, N. A. Hierarchical task analysis : developments, applications, and extensions [online]. Uxbridge : Brunel University, School of Engineering [cit. 2009-09-25]. 

[13] TRPIŠ, J. Optimalizace postupu pro kvantitativní posouzení spolehlivosti lidského činitele v procesním průmyslu. 2011. 72 s. Fakulta bezpečnostního inženýrství. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava. Vedoucí diplomové práce: RNDr. et Mgr. Petr Skřehot.

[14] WINCEK, J. C.; HAIGHT, J. M. (2007). Realistic human error rates for process hazard analyses. Wiley InterScience [online], June 2007, Vol. 26, Issue 2, pp 95-100.

Vzorová citace

SKŘEHOT, Petr. Hodnocení spolehlivosti lidského činitele pomocí integrované metody HTA-PHEA a zkušenosti s aplikací softwarového nástroje HTA-PHEA. Časopis výzkumu a aplikací v profesionální bezpečnosti [online]. 2011, roč. 4, č. 2. Dostupný z WWW: <http://www.bozpinfo.cz/josra/josra-02-2011/hta-phea_skrehot.html>. ISSN 1803-3687.

analýzy rizik=stitek

HTA=stitek

lidská chyba=stitek

lidský faktor=stitek

lidský činitel=stitek

PHEA=stitek

pracovní systémy=stitek

software=stitek

spolehlivost lidského činitele=stitek

výkonnost=stitek

analýzy rizik=stitek

HTA=stitek

lidská chyba=stitek

lidský faktor=stitek

lidský činitel=stitek

PHEA=stitek

pracovní systémy=stitek

software=stitek

spolehlivost lidského činitele=stitek

výkonnost=stitek