人因差错导致的发射失败原因分析及预防措施
（北京航天发射技术研究所北京 100076）
摘要：对历年国内外人因差错导致的航天发射失败案例进行了分析，并根据几个典型案例分析，总结出人因差错产生的原因，并提出了预防措施。
关键词：人因差错案例分析
1.概述
质量是效益，质量是生命，对航天产品来说，质量更是重中之重，因为每一个产品的设计、生产质量，每一个操作步骤的正确性，均关系到航天发射任务的成败。因此航天发射任务要想成功，除了产品质量过硬，还需要参与其中的工作人员严格、正确的每一步操作。
但是，在航天型号产品研制和使用过程中，往往会碰到各种各样的问题、事故甚至是失败。事故、失败的原因有很多种，但有一种失败是由于人员在工作过程中用错、过失、粗心、思想不集中、技术不熟练、违规操作等原因产生的，就是我们常说的人因差错，人因差错危害程度可大可小，大的人因差错会导致灾难性事故。国内外，因为人因差错导致的航天发射失败案例不胜枚数。
2.案例分析
2.1俄罗斯质子号M
质子号M火箭是质子号系列运载火箭的最新改进型。它采用质子号K火箭前三级的改进成果和隆声号/微风K上面级的成熟技术。
质子号M/DM-03火箭于2010年12月5日从拜科努尔航天中心发射3颗格洛纳斯M（Glonass M）导航卫星，目的是部署卫星星座，火箭在发射10min后出现故障，卫星未能进入正确轨道，发射失败。这次发射是质子号M/DM-03型火箭的首次发射。故障原因是DM-03火箭上面级发动机燃料加注过多，导致加注的燃料比正常的多出了1.5t，造成火箭质量过大，使火箭偏离轨道，3颗格洛纳斯M导航卫星坠入太平洋。
根据俄罗斯事故调查委员会的结论，失败是由俄罗斯能源火箭与航天公司的一系列错误所致。DM-03上面级是在DM3的基础上改进的，推进剂贮箱容积加大（比DM3增大约25%），而DM-03采用了新的推进剂液面传感器，但又按照旧的工作流程加注，致使推进剂最终多加注了1.5t。
对于质子号燃料加注过多，主要就是在技术状态更改的过程中，对技术状态的变化没有认识到位，计算加注量时发生了人因差错，最终导致加注量过多，卫星不能进入正确轨道。
2.2阿里安
1990年2月23日，“阿里安”44L火箭携带Superbird BS-2X卫星从库鲁航天中心发射，发射后6秒，芯一级发动机主推力室压力下降50%，推力持续衰减，火箭在发射后100秒、飞行约一半的情况下爆炸。事故调查发现导致发射失败的原因非常简单。Viking发动机点火试车采用水冷却，试验结束需要擦干防止生锈。在清洁过程中，有人将抹布留在了冷却管道中。抹布阻止了水流，引起过热，导致推力损失和最终发动机爆炸。
对于“阿里安”44L水管堵塞，毫无疑问发射机构没有实施某种“数抹布”的程序。“数抹布”是从早期故障得到的启示，在外科手术中得到广泛应用，防止将医疗器材留在病人体内。
2.3雷神
1965年9月2日，在SLC-1基地发射雷神Agena D火箭，该型号火箭有多次成功发射的经历，这次发射有效载荷为军事卫星，质量、可靠性要求非常高。发射准备阶段无任何异常，看起来为一次例行发射，除了发射场西海岸吹来的风异常大。地面的风对火箭来说不是问题，该型号的火箭承受风载能力非常强，达130km/h。需要担心的是上空的飓风，但是发射还是继续进行。
火箭发射方位角172°，这要求发射后立即靠近加州海岸飞行，并且大部分飞行轨迹都是环绕海岸线。由于这次有效载荷比以往大得多，整流罩加长112cm，高空罕见的飓风导致火箭失控，升空后一直向东飞行，最终越过终止轨道线。火箭飞行指挥官在火箭越过终止轨道之前没有发布自毁信号，最后命令自毁时，结果是悲剧性的。火箭碎片坠落到基地公园里，击中活动房，幸运的是没有人受伤。
这次发射的载荷规模前所未有，但技术人员在研制过程中，没有充分考虑上空的飓风因素；另外发射失败后，指挥官也没有立即发布自毁信号导致火箭坠落在保护区。
2.4某型号支架托板螺母错装问题
2013年4月19日，某型号总装过程中，发现2件安全机构安装螺栓，无法拧入组合仪器舱安装支架上的托板螺母中，导致仪器无法安装。经查，该组合仪器舱为2012年初配套生产，问题定位在仪器舱仪器支架上的M5托板螺母错误地安装成M4托板螺母。经查库房的标准件领用记录，2012年1月5日，组合仪器舱开始组装，1月10日从库房第一次领出4件托板螺母，用于仪器支架托板螺母安装，记录显示为4件M5规格双耳托板螺母，虽然领用记录正确，但实际领用时将M5规格螺母错领为M4产品。
复查发现当时由于场地紧张，在产品装配区设置了临时装配零件库，在一个抽屉内分格存放多种规格的托板螺母，存在错取可能。
查产品装配过程记录，在仪器支架上铆接托板螺母时，操作者没有按照图纸和工艺规程要求，使用M5定位螺钉再次确认领用的托板螺母规格，而是依据托板螺母螺纹规格找相对应的定位螺钉进行检查，造成将领用错误的托板螺母安装在对应的定位螺钉上，并插入了仪器支架Φ5.5mm中心孔中，定位螺钉与仪器支架孔的间隙较大，但操作者并未意识到定位螺钉的作用，继续操作，导致了错误的延续，而错误铆接了M4托板螺母。
以上问题的发生，首先由于管理问题，导致错误领用，其次由于操作人员未按操作规程操作，且在操作过程中马虎大意，未及时发现错误，最终导致错误问题的发生。
3.人因差错原因分析
从以上案例可知，航天系统作为一个庞大系统，从组织研制到执行发射，投入大量人力、物力和财力，一轮轮测试就是为了确保成功，如果是由于技术水平，未认知到的技术原因、测试环境等的差异而导致失败，或者是由于不可避免的外在因素，例如极端天气等原因导致失败，倒也情有可原，我们只能从头再来。而如果发射失败的原因仅仅是因为某个人简单甚至是荒唐的操作失误，那将引来多少扼腕叹息。
3.1原因分析人因差错所导致的失败案例，总结来说，原因主要有以下几点：
a.工作人员能力欠缺。目前随着科学技术的发展，设备电子化，操作程序的自动化等等，对航天工作人员的素质要求也越来越高，由于认识不到位，技术不熟练，导致人因差错的出现概率也越来越多。特别是操作岗位，设备的操作需要有一定的英语阅读能力，如果人员知识水平不够，又不承认差距，盲目根据以往的经验进行操作，难免会产生操作失误。
另外，人的体力、智力、视力和反应能力也都有一定的极限，如果所承担工作的能力要求，超出了人的这种极限就必然会犯措施，最典型的例子就是让未经培训的人员无证上岗。
b.工作人员责任意识差。航天发射任务，是一个复杂、庞大、精细的系统，每一个岗位都很重要，每一步操作都要正确到位。如果操作人员责任意识差，工作时经常三心二意，注意力不集中，操作时看错图样或仪表，按错按钮，或者操作步骤发生错误等情况就难免发生。
c.工作人员负荷过重，导致状态不佳，操作失误。现在全集团都面临型号任务多、人力资源紧张的局面，一个工作人员往往兼管几个型号的工作，工作强度大，加班时间长，导致工作人员的身体状况、精神状态都处于疲惫不堪的状态，甚至是心有余而力不足的局面，这种不良的精神状态，就难以胜任需要严谨、细致的航天工作，在工作中就难免因一时的状态不佳，而发生设计、操作失误。
d.负责校对、监督岗位的人员责任松懈。在航天质量管理体系中，为加强技术责任制，确保技术状态正确性，设计文件必须经过校对、审核、批准三级审签，且校对人员与设计人员负有同等责任；对应于操作岗位，特别是靶场操作时，一岗操作，二岗监督，甚至还有三岗，一岗二岗共同对操作步骤的正确性负责。当主管设计/操作人员状态不佳出现设计/操作失误时，校对审核人员认真负责，也能避免失误的发生，而如果校对审核人员责任松懈，不切实履行监督的职责，主管设计/操作人员的设计/操作错误就将能够层层蒙混过关，向下传递，一直到操作使用过程中致命失误的出现。
e.管理松懈。在航天系统中，监管措施不力或者管理不善也会导致不同程度的失误。
监管不力主要表现在规章制度不健全、缺乏严格的监督检查，例如，产品设计环节人员设置不全面，缺少校对或者审核人员，当产品存在设计缺陷时，会造成设计错误的逐层下传，最终导致生产错误；或者由于工艺管理环节的缺失，例如由于工艺人员缺乏必要的技术指导，编制工艺文件时，没有设置必要的强制检验点，缺少详细的检验要求时，会造成产品生产质量不合格或者产品生产错误；或者在生产和试验过程中由于监管不力，造成发现的问题得不到及时和有效的解决，甚至是出了事故还隐瞒不报，造成更严重的后果。
管理不善则是领导人的问题，主要表现在用人不当，对人员没有严格的筛选和必要的培训，由于生产操作空间有限造成的现场管理混乱，会造成生产过程中多余物的产生。
3.2总结归类
总结以上五方面人因差错产生的原因，可以归结为三大类要素：感知要素、技能要素和管理要素。其中感知要素包括人员的生理心理和性格态度等，技能要素包括人员的知识水平、决策能力和协调能力等，管理因素包括安全管理的系统设计和组织者的监督检查等，如下图所示。通过下图所示的三种因素的关系分析，不难发现，这三大类因素都不是单独存在的，三大因素之间是一种相互影响、相互渗透的关系，从个人感知到综合技能，到组织管理，是一种个体和群体的关系，从组织管理到个人技能和感知，是一种管理和优化的关系。
从另一个角度，以上人因差错的原因又可归分为两大类，现实失误和潜在失误。现实失误不仅是很多事故的直接原因，而且一旦发生就会立刻导致事故，例如驾驶员误将油门当做了刹车而导致的车祸；潜在失误一般不会立刻引发事故，而是要过一段时间才会显现出来，例如电子元器件焊接中存在的虚焊，检测时不一定马上能发现，但使用一段时间后就会出现焊点接触不良或开路。
现实失误主要就是操作人员的误操作，跟人自身的身体条件和环境条件不良有关，操作人员不良的身体条件主要包括精神状态、生理状态和能力限制。例如当操作时有旁观者导致的精神紧张、过度的压力；当因任务繁重过度加班导致的身心疲劳；因带病坚持工作而导致的体力不支；让不符合操作技能要求的人员操作等等，都会不同程度的导致人员误操作。
潜在失误产生的原因则比较复杂，有操作条件不良引发的失误，有监管措施不力、违章操作引发的失误，还有因管理不善导致的失误。同样以电子元器件虚焊问题为例，其产生的原因可能是操作条件不良引发的失误，例如使用的焊接工具、焊接材料、焊接环境和焊接操作空间等等；也可能是监管措施不力、管理不善引发的失误，如没有规定焊接点的清理要求、焊接点有腐蚀，以及焊后未进行在线检测等等。
4.人因差错预防措施
从以上分析，可知，为避免、减少人因差错的出现，主要从以下三方面采取预防措施。
（一）优化工作环境
随着科学技术水平的发展，对人的能力要求越来越高，人的工作压力也越来越大，因此，营造一个和谐、舒适的工作环境对每个人来说都很重要，这也正切合了近年所提倡的快乐航天理念。
良好的工作环境，首先需要有和谐的员工关系，需要每位员工都有良好的团队协作精神。单位可定期组织，给员工放松和交流的机会，通过生日会、春游、联欢会等形式加强员工之间的沟通和交流，形成良好的人际关系，使每位员工在工作中均能有良好的精神状态，也能够增强员工之间的团结协作，有利于提高工作效率和工作质量。
良好的工作环境，其次需要有以人为本的管理作风。管理人员短期时间内，要随时加强与员工之间的日常沟通，切实做到对每位员工有足够的人文关怀，随时了解每位员工的精神状态和身体状况，根据员工的身体状况，及时的调整任务量或者安排员工进行适当的休息调整，避免因员工不良的身体条件导致的人因差错。管理人员在长期时间内，要根据对每位员工身体素质、家庭状况等的了解，并结合岗位需求和分析，合理安排员工的工作岗位，做到人尽其能。
（二）开展素质教育和技能培训
素质教育主要是指人的思想素质，即人的质量意识、责任意识、工作作风、荣辱意识等等。定期开展任务、形势教育，通过任务、形势教育，提高员工的质量意识，让每个人均意识到质量的重要性，每个人都心系航天人的使命，时刻保持清醒的头脑，在工作中，时刻绷紧质量弦，确保产品设计、生产、操作使用的高质量。通过定期的素质教育，确保每个人均能在产品设计生产使用的每一个环节、每一个零件、每一个数据、每一项具体工作中，都能切实落实周总理的“严、慎、细、实”的工作作风，并且要能做到严上加严、细上加细、慎之又慎、实之又实。定期组织人员学习质量教育案例，通过人员素质的提高，杜绝因为责任意识不强，掉以轻心而产生的人因差错，提高每位员工质量工作的自觉性，严慎细实地做好每一项工作，实现个人工作质量“零缺陷”。
技能培训主要是指定期进行专业知识、操作规程等的培训。通过专业知识、标准规范、常用设计工具使用等方面的培训，提高技术人员的设计能力和设计水平，减少因知识储备不够而导致的性能低下，甚至是错误的、不可靠的设计方案；通过操作规程的培训，提高技术工人的操作能力和熟练度，避免因技能不到位而导致的误操作，和因技术不熟练、动作缓慢而导致的失误。
（三）提高管理水平
控制和减少人因差错重在预防，要从管理层次研究制定控制措施，针对已确定的一些人因差错因素和原因，预先给出对策措施。
监管不力和管理不善会引发较多的违规操作。要建立健全规章制度，对工作场地、工作设施、工作人员等进行明确的限定，避免因规章制度不全而导致的工作现场混乱、工作设施缺乏必要的维修保养、工作人员纪律松弛等不良因素；要建立严格的监督检查机制，严格遵守三级审签制度，从源头遏制可能出现的潜在人为差错；要提供必要的技术指导，编写可执行性良好的操作规程文件，使工作人员能够轻松做到表格化操作；要随时解决工作过程中发生的问题，千里之堤毁于蚁穴，要谨慎对待任何一个可疑现象和不正常数据，避免因小问题的累积而导致的更严重的事故；要定期牵头组织技能培训，且作为长效机制，不断提高员工的技能水平，确保产品质量；要制定严格的质量考核制度，奖罚分明，激励每个员工提高质量意识，有塑造精品工程的干劲。
5.结论
一次航天发射任务，从设计到操作，都经由人来完成。当技术到位，发射成功志在必成之时，小小的一个人因差错，却令成功变得遥不可及，令人扼腕，因此，在航天发射任务的整个工作流程中，必须加强管理，采取一切可能的预防措施，避免出现人因误差，确保任务成功。
参考文献
[1]黄芬、孟晓雄，全面质量管理—美国加强大型航天项目质量管理的主要措施，航天工业管理，1999年04期。
[2]薛晓亮、唐飞，航天项目质量问题闭环管理流程优化[J]，项目管理技术，2015年01期。
[3]陈智勇、冯小平，企业产品质量问题“预防式”管理研究[J]，质量探索，2015年Z1期。