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核电厂控制室评估的人因方法介绍

张磊

中国中原对外工程有限公司

摘要: 安全运行是核电厂的核心目标,安全操作取决于如何使用技术,因此考虑人为因素问题很重要。在控制室系统的设计或修改期间,必须评估其支持安全操作的能力,以确保在实施之前消除安全关键差异。本文的目的是确定可以指导选择用于评估核电厂控制室系统的评估方法的措施类别。通过提供数据的方法来全面评估核电厂控制室系统。
关键词: 核电;控制室;人为因素评价方法
DOI:10.12721/ccn.2022.157060
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1.介绍

安全运行是核电站等高风险行业的核心目标。国际原子能机构将核安全定义为“实现适当的运行条件,防止事故或减轻事故后果,从而保护工人、公众和环境免受过度辐射危害”。 在此定义中,可以排除“辐射”一词,以创建核电厂安全定义。安全操作涉及到不使工人、公众或环境暴露于过度危险的电力生产。

核电站可以被视为一个社会技术系统、一个开放系统,其中三个相互依赖的要素——技术子系统、人员子系统和工作系统设计相互影响,并与外部环境相互作用共同为电厂的安全运行做出贡献。电厂的运行由主控制室管理,该系统本身是一个技术系统,由操作员界面(技术子系统)、操作员系统(人员子系统)和工作程序( 工作系统设计)组成。主控制室行使中央控制和监控作用,目的是达到适当的操作条件,防止事故或减轻事故后果。

人因学科被定义为“关于理解人类和系统其他元素之间相互作用的科学学科,以及将理论、原理、数据和方法应用于设计以优化人类福祉和整体系统性能”。将控制室系统视为一个社会技术系统,符合该声明背后的基本原理。核电站控制室系统各要素的联合优化,包括人与系统其他要素的相互作用,对实现安全运行起着重要作用。例如,设计操作员界面(技术子系统)以可理解的方式呈现所需信息有助于轮班团队(人事子系统)就安全关键问题做出决策。

如上所述,为控制室评估选择合适的评估方法的一条有效途径在于确定相关措施。描述核电厂控制室系统和建议评估措施的模型和研究彼此之间没有明显的一致性。本文通过将现有评估方法所针对的措施与上述模型和研究以及经验核电厂控制室评估中使用的措施进行比较来实现的。

2.方法

本文通过两个主要步骤确定相关的措施类别:辨别措施类别和评估这些类别在控制室系统评估中的相关性。

第一步,汇编和分析现有人因评价方法所针对的措施。评估方法被定义为收集数据并支持对某事做出判断的过程的方法。方法如何支持这一过程的一个例子是确定验收标准。一些方法提供评估标准(例如具有通过/失败级别的特定方法量表),其他方法收集本身包含判断和评估标准的措施(例如错误)。一些评估方法允许通过基线评估确定评估标准,即在系统更改之前进行评估,并将更改系统的评估结果与此进行比较。通过编制162种方法的列表,检查后,排除了不被认为是评估方法的方法,以及没有足够详细地描述以进行分析的方法。剩余121 种方法。类似的方法或名称略有不同的方法被认为对于识别和排除并不重要,因为在以下分析中不进行定量评估。对于每种方法,记录了该方法收集的测量值,进行了主题分析以确定已编译测量中的主题。将主题分析过程分为六个步骤:数据熟悉、初始编码生成、基于初始编码搜索主题、审查主题、主题定义和标签以及撰写报告。完成这些步骤的过程应该是迭代的,而不是线性的。由于要分析的材料是单个单词或短语,而不是较长的陈述(例如分析访谈数据时的情况),因此主题分析的初始编码生成步骤被认为是不必要的。相反,分析从确定措施列表中的主题开始。对确定的主题进行了审查、修订和定义,以创建一组与措施列表内容相对应的连贯类别。最后的主题清单是一组评价措施类别,描述了现有评价方法所针对的不同类型的措施。

第二步,目标是确定这些类别在核电厂控制室系统评估中的相关性。这里的“相关性”是指一类措施涵盖了被认为对评估核电厂控制室系统很重要的措施。这是通过与详细说明运行良好的核电厂控制室工作的必要组成部分的文献和提出或利用核电厂控制室评估措施的文献进行比较来完成的。该分析中的假设是,所确定的措施类别与直接或间接提出评估核电厂控制室系统措施的文献之间的对应关系将表明与控制室评估相关的措施类别。更具体地说,假设某一类措施对应于下述所有三种来源,则该类措施将是相关的。比较是通过评估所使用和提议的措施的描述是否符合任何已识别措施类别的定义来进行的。对于不直接提议或使用措施的来源,对需要哪些已确定的措施类别来评估内容进行了评估。所有决定均基于专家判断。

现有评估方法针对措施的主题分析确定了以下类别的评估措施:

• 系统性能。衡量整个系统运行的总体结果。在控制室系统的情况下,当轮班团队在模拟器中处理场景时,这可能是记录关键工厂参数的值,例如罐液位和温度。关键的工厂参数保持在

工厂设计的限制取决于技术系统的功能(例如自动功能)和操作员操作工厂的方式。

• 任务表现。衡量用户执行任务的方式,例如使用错误的数量和性质,或完成任务的时间。此类别还包括对用户工作方式的定性评估。

• 团队合作。旨在评估基于团队的活动质量的措施。

• 资源的使用。旨在评估操作员使用其精神和体力资源的不同方面的措施,例如态势感知、精神工作量和体力负荷。

• 用户体验。评估操作者感受和情绪的措施。

• 识别设计差异。专注于控制室系统的设计,识别可能导致使用错误或以其他方式阻碍设计预期效果的设计部分。通常,这是通过与经验证明是最好的方法(即设计指南)进行比较来完成的。

本文的目的是确定可以指导选择评估核电厂控制室系统的评估方法的措施类别。模型的团队部分更多地针对应该参与评估的用户组,而不是针对要采取的措施。

模型中的认知维度组件包含代理如何执行过程控制的特征。 态势理解、任务、控制和验证等维度主要涉及与控制过程直接相关的工作。 这涉及了解和理解过程参数的含义,并评估这需要在资源使用类别中采取措施。 控制过程还需要建立安全操作的目标,以及识别和执行实现这些目标所需的任务,任务执行措施将适用于这些任务。 团队认知维度考虑与团队成员之间如何进行交互相关的特征。团队合作类别中的措施显然与评估这方面相关。

西蒙森和奥斯瓦尔德的研究,其功能主题包括控制室系统必须具备的能力,控制室系统通过控制室系统设计实现的抽象能力。识别设计差异类别将有助于评估功能,任务可以定义为操作员为完成控制室系统中的功能而必须做的事情,因此任务绩效和团队合作措施是评估功能的另一种方式(例如,执行不力的任务表明功能未完成)。

3.结论

本文提出的研究表明,需要提供来自所有六类措施的数据的方法来全面评估核电厂控制室系统。这六类措施可以指导此类评估的人为因素评估方法的选择。在实践中,这些类别可用于确保为评估选择的方法涵盖控制室对安全运行的贡献的重要方面。例如,这些类别可用于映射计划评估中的目标措施并突出差距。当已知差距时,可以在评估中添加其他方法以提供更全面的评估。在作者未来的工作中,这些类别将用于识别现有评估方法中的差距并对其进行修改,以便它们涵盖需要在核电站控制室进行评估的更广泛的方面。例如,评估任务绩效的方法也可以扩展到包括团队合作措施。通过使用本研究中提出的措施类别,可以更有意识地计划控制室评估。

参考文献:

1. Savioja, P., 2014. Evaluating Systems Usability in Complex Work – Development of aSystemic Usability Concept to Benefit Control Room Design. Aalto University School of Science, Espoo (Dissertation).

2. O'Hara, J., Fleger, S., 2015. Integrated system validation: Models, methods, and issues. In: 9th International Topical Meeting on Nuclear Plant Instrumentation, Control, and Human-Machine Interface Technologies.