考虑人及组织因素的航天工程项目风险分析模型论文
1引言
航天工程项目中，由于人及组织因素造成的航天工程失败案例占总案例的50%～90。例如，1986年“挑战者号”和2003年“哥伦比亚号”航天飞机失事事件的调查均揭示出人及组织因素会产生灾难性的结果。
传统的航天工程项目风险分析方法往往忽略了人及组织因素引起的风险，如：失效模式效果分析(FailureModeandEffectsAnalysis，FMEA)是应用表格对不同风险源的发生概率及其后果进行描述;影响图表(InfluenceDiagrams)是从复杂过程中提炼和分解出显著的不确定因素，并且应用专家评价、统计学方法或数学模型分析这些不确定因素;在航天工程项目中得到普遍应用的概率风险评价方法(ProbabilisticRiskAssessment，PRA)是将产品从概念上分解为功能模块，接着评价在不确定外部事件条件下组件和子系统的失效率，最后将其组合成一个整体的失效概率;系统行为管理框架是应用PRA分析人及组织的行为，描述了管理政策是如何影响人的行为及工程系统的。这些模型从航天工程项目设计、系统组成等方面对风险因素识别，风险事件定义，风险概率和风险后果计算给出了定性和定量化的方法，但是没有指明人及组织因素引起工程风险的机理和机制，也没有提供一种定量化的方法。本文将根据对多项航天工程项目的.调查，描述人及组织和引起工程风险的关系，并建立考虑了人及组织行为因素的航天工程项目风险分析模型框架。
2人及组织因素对航天工程风险的影响
人及组织行为因素是通过影响元器件的建造工作，引起潜在的缺陷风险，影响元器件失效概率从而引起航天工程风险的。因此本文认为，人及组织行为因素引起工程风险的过程是“工作质量龉倘毕莘缦帐录龉倘毕菅现匦”。
其中，考虑人及组织行为因素的工作质量可以用“工作完成率”描述;工作质量与某种风险事件的相关性可以用工作质量与工程缺陷的“一致性概率”描述;用Poisson过程描述该工程缺陷对元器件失效概率的影响;应用PRA 模型描述工程缺陷对元器件失效概率的修正及复杂系统的失效概率。图1描述了人及组织行为因素引起工程风险的过程。
3实证分析
本文对一个卫星项目进行实证研究，该工程的相关技术数据均进行了处理。该卫星项目包括4个子系统：轨道器、发射器、地面系统和通信子系统。其中，轨道器、发射器、地面系统的设计方案相同，而通信子系统有两种不同的技术方案：低冗余设计和高冗余设计，其中，低冗余设计仅有一个元器件，而高冗余设计有两个并联的元器件。这两种技术方案的复杂程度有着很大的不同，因此其设计开发的人员组成及组织结构均有所不同。
描述了两种技术方案下通信子系统工作完成率的累计概率分布函数。该值是所有子任务的平均值。从图2可知，工程项目越简单，其工作完成率越高。该结果与假设的方案及组织属性和工作属性相关。
表2描述了该航天工程项目的缺陷类型。该工程项目需要一个通信系统支持特定数据的传输，因此可以从无法保证传输要求来分析可能产生的缺陷，例如造成运行时传输数据丢失的软件bug，不一致的通讯协议等。
表2仅仅列出了6种缺陷类型，其发生概率可以通过专家访谈并根据航天工程的数据库得到。其中，由于假设两种航天工程技术方案的不同仅仅在于通信子系统，因此认为这两种方案中系统通信协议不一致这种缺陷的发生概率是不同的，而其他缺陷的概率是相同的。
描述了缺陷模型的缺陷严重性评估。缺陷模型应用Poisson分布估计开发过程造成的这种缺陷的严重性。从该图中可以看出，高冗余的方案中，由于更为复杂的设计任务，相对于低冗余方案，仿真结果显示会产生较为严重的缺陷。优化模型将评估较高的缺陷严重性能够补偿冗余所带来的收益。
得到了缺陷发生次数对应的缺陷概率。该值可以看成是元器件失效的一次检验，因此可以作为元器件或子系统失效的后验实验对元器件失效的先验概率进行修正，得到元器件或子系统失效的后验概率。根据以上的方案，得到了两种技术方案下通信子系统失效概率的累计分布函数，具体如图4所示。可以看出，在所研究的航天工程项目中，两种设计方案的失效概率差别并不大，相对来说冗余设计方案的失效概率相对单设计方案的失效概率要小。尽管冗余设计中人及组织行为较为复杂，引起的缺陷风险较高，但冗余设计本身的高可靠性还是补偿了组织行为所带来的风险。
4结束语
本文构建了考虑人及组织因素的航天工程项目风险分析模型。首先，提出了人及组织因素引起工程风险的过程“工作质量龉倘毕莘缦诈龉倘毕菅现匦冤鲈器件失效概率”。该过程说明，人及组织行为因素首先影响元器件的建造工作，没有完成的工作会引起潜在的缺陷风险，缺陷风险会对元器件的先验失效率进行修正，从而得到一个更合理的元器件失效概率(后验概率)。所构建的模型能够根据人及组织行为因素对元器件的建造工作进行评价，得到工作完成率，进而根据工程工作与各种可能缺陷类型之间的相关性测度工作质量与不同缺陷类型之间的一致性概率。通过Poisson分布可以计算得到缺陷严重性能够修正对元器件先验失效率的认识，并且可以根据PRA模型得到复杂系统的失效模型。最后，本文实证研究验证了本文所提出的风险分析模型。
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