VDI 4006 Blatt 2-2003 Human reliability - Methods for quantitative assessment of human reliability.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMenschliche ZuverlssigkeitMethoden zur quantitativen Bewertungmenschlicher ZuverlssigkeitHuman reliabilityMethods for quantitative assessmentof human reliabilityVDI 4006Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Systementwicklung und Projektg

2、estaltungAusschuss Technische ZuverlssigkeitVDI-Handbuch Technische ZuverlssigkeitVDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke

3、 nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 01.040.03; 03.040; 13.180; 21.020Februar 2003February 2003Inhalt Seite1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Zweck und Geltungsbereich. . . . . . . . . 31.3 Begriffe

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Referenzunterlagen . . . . . . . . . . . . . 62 Generelles Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . 63 Festlegen des zu bewertenden Systems . . . 83.1 Randbedingungen der Analyse . . . . . . . 83.2 Qualittsparameter der Analyse . . . . . . . 93.3 Geltungsberei

5、ch der Analyse . . . . . . . . 93.4 Analysetiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Qualitative Analyse der Aufgaben . . . . . . . 124.1 Informationssammlung . . . . . . . . . . . 134.2 Analyse der zu bewertenden Aufgaben . . . 144.3 Identifikation mglicher Fehlhandlungen. . 164.4 Identifikation

6、der wirksamen leistungs-beeinflussenden Faktoren . . . . . . . . . . 174.5 Identifikation mglicher Fehlerkorrekturen. 204.6 Zusammenfassung der Ergebnisse der Aufgabenanalyse. . . . . . . . . . . . . . . 205 Quantitative Vorhersage . . . . . . . . . . . . 225.1 Versagensereignisse . . . . . . . . .

7、. . . . 225.2 Kenngren fr menschliche Zuverlssigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . 235.3 Prdiktive Quantifizierungsmethoden. . . . 265.4 Quantifizierungsprinzipien . . . . . . . . . 265.5 Auswahl von Quantifizierungsverfahren . . 316 Wertung und Dokumentation der Ergebnisse 33Schrifttum . . . . . .

8、 . . . . . . . . . . . . . . . . 43Contents Page1 Preliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Purpose and field of application . . . . . . . 31.3 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Bibliography . . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . 62 General procedure . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Defining the system to be assessed . . . . . . 83.1 Framework of the analysis . . . . . . . . . . 83.2 Quality parameters for the analysis . . . . . 93.3 Scope of application of the analysis . . . . . 93.4 Depth of analysis . . . . . .

10、 . . . . . . . . . 114 Qualitative analysis of the tasks . . . . . . . . 124.1 Collect information . . . . . . . . . . . . . . 134.2 Analysis of the tasks to be assessed . . . . . 144.3 Identification of possible erroneous actions . 164.4 Identification of the effective performance-influencing facto

11、rs . . . . . . . . . . . . . . 174.5 Identifying possible error corrections(recoveries) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.6 Summarizing the results of the task analysis. 205 Quantitative prediction . . . . . . . . . . . . . 225.1 Failure events . . . . . . . . . . . . . . . . . 225.2 Parameter

12、 for human reliability . . . . . . . 235.3 Predictive quantification methods . . . . . . 265.4 Quantification principles . . . . . . . . . . . 265.5 Choice of quantification methods . . . . . . 316 Assessment and documentation of results . . 33Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

13、3Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Frhere Ausgabe: 4.99 Entwurf,deutschund VDI 4003 Blatt 6, 12.85, zurckgezogenFormer editions: 4/99 draft

14、, in German onlyand VDI 4003 Part6, 12/85, withdrawnB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 2 VDI 4006 Blatt 2 / Part 21 VorbemerkungenVielfach besteht die Notwendigkeit, die Sicherheitund Verfgbarkeit eines

15、technischen Systems mitHilfe einer so genannten probabilistischen Sicher-heitsanalyse (Probabilistic Safety Analysis: PSA)quantitativ zu bewerten. Ein wesentlicher Aspekt ineiner PSA ist die Analyse und quantitative Bewer-tung menschlicher Handlungen. Eine Bewertungmenschlicher Handlungen kann auch

16、erforderlichsein, um verschiedene ergonomische oder organisa-torische Lsungen gegeneinander abzuwgen. DieBewertung der menschlichen Zuverlssigkeit wirdals HRA (Human Reliability Assessment) bezeich-net. Sie ermglicht Aussagen darber,(1) wie hoch die Sicherheit und Verfgbarkeit einestechnischen Syste

17、ms unter Bercksichtigungmenschlicher Eingriffe ist (z.B. um zu die Ge-samtsicherheit des Systems zu beurteilen)(2) welches Ausma menschliche Fehlhandlungenz.B. in Relation zu technischen Fehlern anneh-men (z.B. um zu beurteilen, ob ein Zuverlssig-keits- oder Verfgbarkeitsgewinn durch Verbes-serungen

18、 auf Seiten der Technik oder auf Seitender Eingriffsmglichkeiten durch den Menschenerreicht werden kann)(3) in welcher Relation das Potenzial fr eine be-stimmte menschliche Fehlhandlung zum Poten-zial einer anderen menschlichen Fehlhandlungsteht (z.B. um zu beurteilen, welche Eingriffs-mglichkeiten

19、durch den Menschen vornehm-lich zu verbessern sind, damit ein Zuverlssig-keits- oder Verfgbarkeitsgewinn erreicht wird)(4) welche Mglichkeiten zur Erhhung der Sicher-heit und Zuverlssigkeit am effektivsten sind(z.B. Systemnderungen, ergonomische Gestal-tung, Verbesserungen der technischen Doku-menta

20、tion oder Vernderungen im Bereich derOrganisation)Zur Durchfhrung einer Bewertung menschlicherZuverlssigkeit knnen verschiedene Methoden ver-wendet werden, die als HRA-Methoden bezeichnetwerden.1.1 ZusammenfassungIn dieser VDI-Richtlinie werden Methoden vorge-stellt, mit deren Hilfe die quantitative

21、 Bewertungmenschlichen Handelns im technischen Umfelddurchgefhrt werden kann. Ausgehend von den Zie-len, die mit einer solchen Bewertung verfolgt werden,wird die grundstzliche Vorgehensweise der HRA un-abhngig von einer einzelnen Methode erlutert.Nach der Definition der Problemstellungen mssenin ein

22、er qualitativen Analyse komplexe Hand-1 Preliminary noteFrequently, the safety and availability of a technicalsystem needs to be assessed quantitatively by meansof a so-called Probabilistic Safety Analysis (PSA).An essential aspect in a PSA is the analysis and quan-titative assessment of human actio

23、ns. An assessmentof human actions might also be required in order toweigh out different ergonomic or organizational solu-tions. This assessment of human reliability is calledHRA (Human Reliability Assessment) and allows toproduce statements on:(1) the safety and availability degree of a technicalsys

24、tem in consideration of human interference(e.g. in order to assess the overall safety of thesystem)(2) the extent of errors of human actions in relationto technical errors (e.g. to assess whether there isa gain in reliability or availability through im-provements on the technical side or on the side

25、of human interference possibilities)(3) the relation of the potential for a certain error inhuman action to the potential of another error inhuman action (e.g. in order to assess which hu-man interference possibilities should best be im-proved to attain more reliability or availability)(4) the most

26、effective possibilities to improve safetyand reliability (e.g. changes in the system, ergo-nomic design, improvements of the technicaldocumentation or changes in the organization)There are various methods to assess human reliabil-ity, which are called HRA-methods.1.1 SummaryThis VDI guideline presen

27、ts methods, which allowfor a quantitative assessment of human actions intechnical environments. On the basis of the goals ofsuch assessments and independent from the specificmethods, the underlying procedure of HRA will beexplained.Upon problem definition, the complex action se-quences have to be di

28、vided into assessable steps byB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 VDI 4006 Blatt 2 / Part 2 3 lungsablufe in bewertbare Einzelschritte zergliedertwerden. Darauf aufbauend bildet die Identifikationvon

29、Fehlermglichkeiten und deren Einflussfaktorendie Voraussetzung fr die folgende Quantifizierung.Eine weitere wesentliche Grundlage fr eine erfolg-reiche HRA ist neben der angewendeten Methodikdie Qualitt des verwendeten Datenmaterials. DieEigenschaften der Zuverlssigkeitskenngren wer-den deshalb vorg

30、estellt und unterschiedliche Daten-quellen werden angesprochen.Es existiert eine Vielzahl von unterschiedlichen Me-thoden zur Quantifizierung der menschlichen Zuver-lssigkeit. Um einen berblick zu geben, werden diebekanntesten Methoden bezglich ihres Anwen-dungsbereichs und ihrer Schlsselparameter k

31、lassifi-ziert. Typische Vertreter werden detaillierter darge-stellt.1.2 Zweck und GeltungsbereichDie Sicherheit und Verfgbarkeit eines technischenSystems oder die Qualitt eines Produktes kann ent-scheidend durch Handlungen des Menschen bei Fh-rung, Regelung oder Wartung der technischen Pro-zesse bee

32、influsst werden. Fr eine umfassende Ana-lyse eines technischen Systems ist es deshalb wich-tig, sich nicht nur auf die technischen Komponentenzu beschrnken, sondern auch den Einfluss des Men-schen zu bercksichtigen. Durch die Betrachtungeines technischen Systems als Mensch-Maschine-System (MMS) wird

33、 dem Rechnung getragen (sieheVDI 4006, Blatt 1; Bubb 92). Aufgabe der HRA istes dabei menschliche Handlungen qualitativ zu analysie-ren und mgliche Fehlhandlungen zu identifizie-ren Schwachstellen zu identifizieren und damit dieVoraussetzung fr geeignete Abhilfemanahmenzu schaffen die Zuverlssigkeit

34、 der menschlichen Handlungzu quantifizieren, um so u.a. die Wirksamkeit vonAbhilfe- bzw. Gegenmanahmen (z.B. einen Si-cherheitsgewinn) innerhalb des GesamtsystemseinzuschtzenZiel der HRA ist somit eine Einschtzung dermenschlichen Zuverlssigkeit und Verbesserung derVoraussetzung fr zuverlssiges Hande

35、ln des Men-schen im technischen System und damit letztendlichauch eine Steigerung der Verfgbarkeit des techni-schen Systems durch Verringerung des Fehlerpoten-tials des Menschen innerhalb des Gesamtsystems.Die Zuverlssigkeit des Menschen wird hier immerim Zusammenhang mit dem technischen System ge-s

36、ehen (Systemkomponente Mensch“); der Aspektmeans of a qualitative analysis. This provides the ba-sis for the identification of possible errors and the re-spective influencing factors, which is done in the sub-sequent quantification. In addition to the method tobe applied, another main prerequisite f

37、or a successfulHRA is the quality of the data material used. Thecharacteristics of reliability factors are thus explainedas well as the various possible data sources.There are a number of different methods for quantifi-cation of human reliability. In order to give an over-view, the most-reknown meth

38、ods are classified re-garding their application and key parameters. Thetypical examples are explained in more detail.1.2 Purpose and field of applicationThe safety and availability of a technical system aswell as the quality of a product can decisively be in-fluenced by human actions in leading, reg

39、ulating orservicing technical processes. For an overall analysisof a technical system it is therefore important to alsoconsider the human influence additional to the tech-nical components. This is being done by evaluating atechnical system as a man-machine-system (MMS) see VDI 4006 Part 1 (Bubb 92).

40、 The task of the HRAis to qualitatively analyze human actions thus identify-ing possible errors in actions identify weak elements, which provide the basisfor appropriate counter measures, as well as quantify the reliability of human actions, whichfor instance allows to assess the effectiveness ofrem

41、edial or counter measures (e.g. a safety gain)within the overall systemTherefore, the goal of HRA is an assessment ofhuman reliability as well as an improvement of pre-requisites for reliable human actions within a techni-cal system, which also increases the availability ofthe technical system by de

42、creasing the potential ofhuman errors within the overall system. The humanreliability in this context is always seen in connectionwith the technical system (”system component hu-man being“); the aspect of human responsibility isnot considered in HRA.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9Norm

43、CD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2003 4 VDI 4006 Blatt 2 / Part 2des menschlichen Verschuldens ist nicht Gegenstandder HRA.1.3 BegriffeNeben den folgenden befinden sich weitere Begriffs-definitionen im Blatt 1 dieser VDI-RichtlinienreiheVDI 4006 Blatt 1.Ar

44、beitsaufgabe = AufgabeDie aus dem Arbeitszweck abgeleitete Aufforderungan die Arbeitsperson(en), eine Arbeit unter gegebe-nen Arbeitsbedingungen und nach einem vorgegebe-nen Arbeitsverfahren auszufhren und ein bestimm-tes Arbeitsergebnis anzustrebenArbeitssystemDie Gesamtheit aller zur Erfllung des

45、Systemauftra-ges bereitgestellten Personen, organisatorischenManahmen, technischen Einrichtungen sowie ergo-nomische Gestaltung und Faktoren (z.B. Umge-bungsfaktoren). Ein Arbeitssystem besteht aus einemoder mehreren MMS (Mensch-Maschine Systemen).Aufgabenanalyse (Task Analysis)Analytisches Vorgehen

46、, um das Verhalten von Perso-nen in einem Mensch-Maschine System zu bestim-men. Sie hat innerhalb einer HRA zum Ziel, Hand-lungsablufe in Einzelschritte (Ttigkeitselemente)zu zerlegen, die dann einer qualitativen und quantita-tiven Bewertung und Reprsentation nach dem ge-whlten Modellansatz zugnglic

47、h sind.DiagnoseUnterscheidende Beurteilung oder Erkenntnis“ aufGrund genauerer Beobachtungen und Feststellungvon Ursache-Wirkungsbeziehungen. Die Diagnosegliedert sich in Feststellung und Untersuchung einesZustandes bzw. einer Beschaffenheit z.B. einer St-rung. Zur Diagnose gehren: (1) Die Sammlung

48、undzusammenfassende Beschreibung der wichtigstenMerkmale (Symptombeschreibung, Befund). (2) DieInterpretation der Zustandsmerkmale und Bildungvon Hypothesen ber mgliche Ursachen. (3) DieFeststellung bzw. Bestimmung einer Ursache.HandlungsmodellAufgrund einer Aufgabenanalyse gewonnene syste-matische,

49、 idealisierte Beschreibung der vom Opera-teur durchzufhrenden und zu erwartenden Handlun-gen bei einer gegebenen Aufgabe (nicht zu verwech-seln mit dem inneren Modell des Operateurs“)HEP (Human Error Probability)Menschliche Fehlhandlungswahrscheinlichkeit,Kenngre der menschlichen Zuverlssigkeit1.3 DefinitionsAdditional to the following definitions, please alsorefer to Part 1 of this guideline (VDI 4006 Part 1).Behavior skill-based behaviorBehavior mostly relat