Fattori Umani per la sicurezza sistemica: Metodi di Affidabilità Umana per Analisi di Rischio

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1 Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale Fattori Umani per la sicurezza sistemica: Metodi di Affidabilità Umana per Analisi di Rischio Docente: Page 1

2 Human Reliability Assessment 1. La necessità di inserire le interazioni umane nella struttura logica delle tecniche di analisi di rischio; e 2. La quantificazione dell'effetto delle interazioni umane sul risultato finale di un analisi quantitativa dei rischi ( Quantitative Risk Assessment, QRA). Page 2

3 Analisi qualitativa metodi legati all'obbiettivo, o "Task driven methods", metodi legati alla componentistica, o "Component driven methods" Analisi quantitativa implica la valutazione della probabilità di successo o insuccesso di azioni umane legate alle descrizioni ed ai fattori che le influenzano, descritti nei passi precedenti. E' quindi importante ribadire, ancora una volta, il fatto che i metodi quantitativi non possono prescindere da una previa analisi qualitativa che ne giustifica le scelte e che permette di definire bene le condizioni al contorno ed i dati di partenza. Page 3

4 Metodi di HRA Metodi di prima generazione Systematic Human Action Reliability Procedure (SHARP) Operator Action Tree (OAT), Absolute Probability Judgement (APJ); Paired Comparison (PC); Tecnica Empirica Stima Errori Operatori (TESEO); Success Likelihood Index Methodology (SLIM); Human Cognitive Reliability (HCR); e Technique for Human Error Rate Prediction (THERP) Page 4

5 Metodi di HRA Metodi di seconda generazione A Technique for Human Event Analysis (ATHEANA) Dynamic Logical Analytical method for Human Error Risk Assessment (DYLAM-HRA) Cognitive Reliability and Error Analysis method (CREAM) Page 5

6 SHARP PASSO 1 DEFINITION PASSO 2 SCREENING analisi dett agliat a si PASSO 3 BREAKDOWN no PASSO 4 RAPPRESENT. si PASSO 7 DOCUMENT. PASSO 6 QUANTIFIC. no approfondimento PASSO 5 IMPACT ASS. Page 6

7 OAT Evento Iniziatore Osserv. Diagnosi Pianif. indicat. incid. Interv. Esec. azioni Sequenza 10 0 Prob. di non risposta Expert opinion Simulator training Simulator training Successo 10-1 Field data Field data Insuccesso Insuccesso 10-2 Insuccesso Tempo di risposta (min.) Insuccesso Page 7

8 APJ - Absolute Probability Judgement "Group APJ" ed il "Single Expert Method" 1. selezione degli esperti; 2. identificazione della missione e relativa procedura; 3. preparazione di formati di risposta; 4. sviluppo di istruzioni per gli esperti; 5. raccolta dei giudizi singoli; 6. valutazione della consistenza tra i giudici; 7. aggregazione delle stime individuali; 8. valutazione delle incertezze. Page 8

9 PC - Paired Comparison 1. definizione della procedura; 2. calibrazione delle procedure; 3. selezione degli esperti; 4. preparazione dell'esercizio; 5. informazione degli esperti; 6. applicazione delle scelte comparative; 7. derivazione della matrice di frequenze approssimata; 8. derivazione della matrice proporzionale; 9. derivazione della matrice di trasformazione; Page 9

10 PC - Paired Comparison cont. 10. derivazione del vettore differenze; 11. calcolo dei valori; 12. stima dei punti di calibrazione; 13. trasformazione dei valori in probabilità; 14. determinazione della consistenza dei giudizi di ogni singolo esperto; 15. determinazione della consistenza dei giudizi tra esperti; 16. stima degli intervalli di incertezza. Page 10

11 TESEO - Tecnica Empirica Stima Errori Operatori * Il tipo di lavoro (K1). * Il tempo disponibile (K2). * Le caratteristiche dell'operatore (K3). * Lo stato emotivo dell'operatore (K4). * L'aspetto ergonomico dell'ambiente di lavoro (K5). HEP = K1 K2 K3 K4 K5 HEP ( Human Error Probability ) Page 11

12 SLIM - Success Likelihood Index Method 1. Definizione delle situazioni e sottoinsiemi, 2. Elicitazione dei PSF, 3. Combinazione della procedure e dei PSF, 4. Identificazione di valori di riferimento, 5. Valutazione delle indipendenze, 6. Procedure di correlazione tra azioni, 7. Calcolo di "Success Likelihood Index" (SLI), 8. Conversione dei valori di SLI in probabilità, 9. Analisi degli intervalli di incertezza e 10. Analisi dei costi-benefici Page 12

13 SLIM - Success Likelihood Index Method SLI W j i R ij 1. SLIj rappresenta il valore di "Success Likelihood Index" per la missione j ; 2. Wi rappresenta il valore normalizzato del peso dell'importanza dell'iesimo PSF; e 3. Rij rappresenta il rateo della missione j relativo all'iesimo PSF. log HEP a SLI b Page 13

14 HCR - Human Cognitive Reliability 10 0 Prob. di non risposta P( t) exp t T 1/2 C C j j j Rule Knowledge 10-3 Skill Tempo (normalizzato) t rappresenta il tempo impiegato per completare l'azione; T 1/2 è il tempo medio stimato e corretto in considerazione dei PSF; β j è un parametro di correlazione relativo al tipo di lavoro cognitivo; C yj è un parametro di tempo di ritardo; e C nj è un parametro di normalizzazione legato al tipo di lavoro cognitivo. Page 14

15 THERP - Technique for Human Error Rate Prediction POLITECNICO DI MILANO 1. Errori di omissione ("Error of Omission") sono errori a causa dei quali un passo di procedura o un insieme di passi correlati vengono omessi durante l'esecuzione. 2. Errori di Commissione ("Error of Commission") sono errori che riguardano la mancanza di conoscenza, le possibili interpretazioni errare di segnali, le nozioni distorte, quali ad esempio il tempo e le derivate. FAMILIARIZZAZIONE Visita Impianto Analisi Informazione Sistema ANALISI QUALITATIVA Sopralluogo e discussione con personale Analisi delle Procedure Albero degli Eventi ANALISI QUANTITATIVA Valutazione HEP nominali Valutazione PSFs Valutazione Dipendenze Calcolo delle probabilità di succ.\insucc. Determinazione effetti recuperi INCORPORAZIONE Analisi di Sensitività Inclusione risultati in PSA Page 15

16 LIMITI E CRITICHE DEI METODI CLASSICI DI AFFIDABILITÀ UMANA 1. La mancanza di considerazione di aspetti cognitivi e socio-tecnici nel processo decisionale che porta alla manifestazione dell'errore; 2. La sostanziale assenza di dinamicità nella simulazione dell'interazione uomo macchina, che invece rappresenta la caratteristica più rilevante nell'evoluzione di un incidente.. I. Aspetti cognitivi e socio-tecnici II. Cause comuni di guasto Effetti del contesto. Assenza di dinamicità Calcolo delle interazioni fisiche A. Prospettive per i metodi di 2 Generazione Uso limitato di approcci molto precisi Page 16

17 ATHEANA Error Forcing Context Human Error PRA Model Performance Shaping Factors Error Mechanisms Unsafe Actions Human Failure Events Plant Design Operation and Maintenance Risk Management Decisions Plant Conditions Scenario Definition Page 17

18 COCOM- CREAM-FAME Generator of Sequences COCOM Contextual Control Model FAME Function Allocation Method CREAM Cognitive Reliability and Error Analysis Method Analysis HRA and HMI Sequences Page 18

19 DYLAM-HRA DYLAM - HRA Prospective/retrospective studies Classification scheme Model of cognition Field studies Question./interviews Expert judgement Accident analysis Model of the plant Model of dynamic reliability Data/parameter Initiating Events Human Machine Interaction analyses Page 19

20 THERP - Technique for Human Error Rate Prediction 1. Errori di omissione ("Error of Omission") sono errori a causa dei quali un passo di procedura o un insieme di passi correlati vengono omessi durante l'esecuzione. 2. Errori di Commissione ("Error of Commission") sono errori che riguardano la mancanza di conoscenza, le possibili interpretazioni errare di segnali, le nozioni distorte, quali ad esempio il tempo e le derivate. Page 20

21 FAMILIARIZZAZIONE POLITECNICO DI MILANO Visita Impianto Analisi Informazione Sistema ANALISI QUALITATIVA Sopralluogo e discussione con personale Analisi delle Procedure Albero degli Eventi ANALISI QUANTITATIVA Valutazione HEP nominali Valutazione PSFs Valutazione Dipendenze Calcolo delle probabilità di succ.\insucc. Determinazione effetti recuperi INCORPORAZIONE Analisi di Sensitività Inclusione risultati in PSA Page 21

22 1. Familiarizzazione ("Familiarisation"), che comprende i passi di visita all'impianto e rivista dell'informazione da parte dell'analista di sicurezza ("Plant Visit" e "Review Information from System Analyst"). 2. Analisi Qualitativa ("Qualitative Assessment"), nella quale vengono eseguiti il sopralluogo e la discussione con il personale, l'analisi delle procedure e dei compiti degli operatori e lo sviluppo degli alberi di evento ( "Talk- or Walk-through", "Task Analysis" e "Develop HRA Event Trees"). 3. Analisi Quantitativa ("Quantitative Assessment"), che richiede l'assegnazione delle HEP nominali, la stima dei fattori influenzanti il comportamento, la valutazione delle dipendenze, il calcolo delle probabilità di successo od insuccesso e gli effetti dei fattori di recupero ("Assign Nominal HEPs", "Estimate the Relative Effects of Performance Shaping Factors", "Assess Dependence", "Determine Success and Failure Probabilities" e "Determine the Effects of Recovery Factors"). 4. Incorporazione ("Incorporation"), che comprende l'analisi di sensitività, se necessaria, ed il processo di trasmissione dell'informazione all'analista di sicurezza ("Perform a Sensitivity Analysis, if Warranted" e "Supply P. Carlo Information Cacciabue to System Modulo Analysts"). 2 STA - HF: Metodi di Affidabilità Umana per Analisi di Rischio Page 22

23 Human Reliability Analysis - Event Tree (HRA-ET) Obbiettivo A a A b/a B/a b/a B/A Obbiettivo B Serie S F F F Parallelo S S S F Page 23

24 1. a probabilità di eseguire con successo l'obbiettivo 'A' 2. A probabilità di eseguire senza successo l'obbiettivo 'A' 3. b/a probabilità di eseguire con successo l'obbiettivo 'B' dato a 4. B/a probabilità di eseguire senza successo l'obbiettivo 'B' dato a 5. b/a probabilità di eseguire con successo l'obbiettivo 'B' dato A 6. B/A probabilità di eseguire senza successo l'obbiettivo 'B' dato A Obbiettivo A a A b/a B/a b/a B/A Obbiettivo B Serie S F F F Parallelo S S S F p(s) = a (b/a) p(f) = 1 - a (b/a) = a (B/a) + A (b/a) + A (B/A) p(s) = 1 - A(B/A) = a (b/a) + a (B/a) + A (b/a) p(f) = A(B/A) 1. p(s) probabilità di successo della procedura composta dagli obbiettivi 'A' e/o 'B' 2. p(f) probabilità di insuccesso della procedura composta dagli obbiett. 'A' e/o 'B' Page 24

25 1. Anzitutto è necessario identificare l'errore generico relativo alla particolare azione o decisione per cui si vuol valutare la probabilità di occorrenza; 2. Quindi si devono valutare i fattori che possono influenzare il comportamento dell'operatore nel caso particolare in esame, cioè i "Performance Shaping Factors", PSFs; 3. Deve poi essere fatto un passo molto attento e laborioso di correzione e raffinamento legato alle dipendenze tra i vari passi della missione; per questo passo vengono identificati 5 livelli diversi di dipendenza che vanno dalla completa indipendenza alla dipendenza totale; 4. Infine, avviene la trasformazione dei valori ottenuti per ogni passo in quantità immediatamente combinabili dalla teoria della probabilità con i valori associati agli altri passi della procedura. Page 25

26 THERP - Technique for Human Error Rate Prediction 1. La tecnica THERP (Technique for Human Error Rate Prediction) (Swain e Guttmann, 1983) rappresenta il metodo più ampiamente usato ed applicato nel dominio dell'analisi dell'affidabilità umana. 2. Si tratta, in principio, di un metodo in cui gli errori umani vengono modellati usando sia alberi di probabilità, che modelli di dipendenza fra le azioni eseguite dagli operatori e considerazioni sui fattori che ne influenzano le prestazioni ( Performance Shaping Factors PSF). Page 26

27 3. Inoltre, la tecnica in questione risulta essere fortemente legata alla banca di dati contenuta nel capitolo 20 del manuale d'uso della metodologia. 4. Questa rilevante banca di dati, derivata da un insieme di informazioni ricavate sia per via sperimentale che attraverso valutazioni di esperti, accoppiata al fatto che si tratta di un metodo fortemente orientato all'analisi ingegneristica degli errori e che è stato il primo metodo completo ad essere utilizzato estensivamente, giustifica l'ampia applicazione del THERP nelle HRA. Page 27

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29 1. Passo 1: Visita all'impianto (Plant Visit). La visita all'impianto è un passo essenziale per poter successivamente eseguire una corretta HRA. L'analista, in tal modo, acquisisce familiarità col sistema, identificandovi gli aspetti significativi quali i sistemi di controllo ed altri elementi che possono influire sulle prestazioni degli operatori (PSF). 2. Passo 2: Rivista delle Informazioni Fornite dagli Analisti del Sistema (Review Information from System Analysts). Preso in considerazione uno scenario od una sequenza incidentale, l'analista del sistema vi individua le azioni umane che risultano essere cruciali nei riguardi dei componenti critici del sistema precedentemente identificati. Page 29

30 3. Passo 3: Intervista con il Personale (Talk- or Walk-Through)... in tale fase, vengono altresì determinate le specifiche concernenti le prestazioni degli operatori quali, ad esempio, vincoli temporali, addestramento richiesto, presenza di allarmi o di possibilità di recuperare eventuali errori, ecc. 4. Passo 4: Analisi della Procedura (Task Analysis). in questa fase dell'analisi vengono anche identificati i possibili errori che possono essere commessi dagli operatori. 5. Passo 5: Sviluppo degli alberi degli eventi dell'hra (Develop HRA Event Trees) THERP utilizza la tecnica degli Alberi di Evento per HRA (Human Reliability Analysis Event Trees, HRA-ETs). Page 30

31 a A a A b B F 4 c C F 3 b B b B d D F 2 c C c C c C c C S F 1 S S S 3 F 3 F 1 2 F 1 S F Page 31

32 6. Passo 6: Determinazione delle HEP Nominali (Assign Nominal Human Error Probabilities - NHEP)... capitolo 20 dell'handbook è fornito un gran numero di NHEP, valori raggruppati in 27 tabelle debitamente strutturate ed organizzate. 7. Passo 7: Stima degli Effetti dei PSF (Estimate the Relative Effects of PSFs). Sulla base dei giudizi dell'analista dell'affidabilità umana, il valore NHEP viene incrementato, al massimo fino a NHEPxEF (Error Factor), oppure diminuito, al minimo fino a NHEP/EF, qualora le condizioni operative risultino essere, rispettivamente, peggiori o migliori di quelle nominali. Page 32

33 8. Passo 8: Determinazione delle Dipendenze (Assess Dependence).. Per qualsiasi procedura, esistono diversi livelli di dipendenza fra le prestazioni dell'operatore nell'esecuzione di certe azioni. DN DB DM DA DC 0% 5% 15% 50% 100% DN DM DC Pc P c P P c P 7 DB DA P c 1 19 P 20 P c 1 P 2 Page 33

34 9. Passo 9: Calcolo delle Probabilità di Successo ed Errore (Determine Success and Failure Probabilities).. moltiplicando le probabilità assegnate ai rami di ciascuna sequenza del suddetto albero si ottengono i valori di successo (fallimento) di ciascuna sequenza, valori che, opportunamente combinati, forniranno infine la probabilità globale di successo (fallimento). a A S = abc + abc + abc + Abc F = abc + AbC + ABc + ABC b B b B c C c C c C c C S S S 3 F 3 F 1 2 F 1 S F Page 34

35 10. Passo 10: Valutazione delle Possibilità di Recupero (Determine the Effects of Recovery)... Le probabilità calcolate al passo precedente, potranno risultare talmente contenute, già senza aver considerato il recovery, che per tali sequenze si potrà tralasciare l'introduzione di eventuali recovery, ecc. 11. Passo 11: Possibile Analisi di Sensitività (Perform a Sensitivity Analysis, if Warranted) Per determinare gli effetti di un singolo parametro sulla probabilità globale di successo della procedura, può essere fatta un'analisi di sensitività. 12. Passo 12: Produzione di Informazioni per l'analista del Sistema (Supply Information to System Analyst). Page 35

36 Grazie per la Vostra attenzione Page 36