本站小編為你精心準備了核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)中人因失誤探討參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：本文總結(jié)了核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)中存在的一些典型人因失誤，通過分析對比數(shù)字化控制室和傳統(tǒng)控制室的差異，研究了相關(guān)人因失誤及特征，并探討了核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)中預(yù)防人因失誤的對策。

關(guān)鍵詞：核電廠；數(shù)字化控制系統(tǒng)；人因失誤；預(yù)防

0引言

核電廠作為一個復(fù)雜人－機系統(tǒng)，其設(shè)計、運行和管理都離不開人的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，核電廠硬件設(shè)備的性能不斷增強，運行環(huán)境逐漸改善并提高，核電廠的可靠性大大提高。盡管核電廠的自動化程度提高了，但還需要人來設(shè)計、運行、管理以及具體操作。因此，人在核電廠中的作用非常關(guān)鍵?？紤]到人的心理、生理以及受教育程度等諸多不同，人因失誤的可能性不能忽視，有可能導(dǎo)致核電廠的安全受到影響。核電廠的儀控系統(tǒng)由傳統(tǒng)的模擬控制發(fā)展到目前廣泛使用的數(shù)字化控制，使技術(shù)、人機界面、規(guī)程等情境環(huán)境發(fā)生了變化，改變了操縱員的認知行為模式，進而衍生出了新的失誤機理。因此，有必要開展數(shù)字化控制系統(tǒng)中的人因失誤分析，研究其特征,進而提出預(yù)防策略。

1人因失誤定義及分類

1.1人因失誤定義

人因失誤有多種定義，最基本的是指人不能精確地、恰當?shù)亍⒊浞值亍⒖山邮艿赝瓿善渌?guī)定的績效標準。在技術(shù)系統(tǒng)中，人因失誤被定義為：在系統(tǒng)的正?；虍惓＿\行中，人的某些活動超越了系統(tǒng)的設(shè)計功能所能接受的限度。通用的人因失誤是指人的行為的結(jié)果偏離了規(guī)定的目標，或超出了可接受的界限，并產(chǎn)生了不良影響。對于人因失誤，不同的專家學(xué)者分別從不同的角度給出了定義。Swain給出的工程中人因失誤的定義為：任何超過系統(tǒng)正常工作所規(guī)定的接受標準或容許范圍的人的行為或動作。從心理學(xué)的角度，Reason將人因失誤定義為：失誤是指所有這樣的現(xiàn)象，即人們雖然進行了一系列有計劃的心理或身體活動，但沒有達到預(yù)期的結(jié)果，而這種失敗不能歸結(jié)為某些外界因素的介入。Lorenzo認為：如果作用于系統(tǒng)的人的任何行為(包含沒有執(zhí)行或疏于執(zhí)行的行為)超出了系統(tǒng)的容許度，那么就是人因失誤。中國學(xué)者張力將人因失誤定義為：人因失誤是指在沒有超越人-機系統(tǒng)設(shè)計功能的條件下，人為了完成其任務(wù)而進行的有計劃行動的失敗，它包括個體的、群體的和組織的失誤。因此，不管如何定義，人因失誤都具有如下的特點：①人的失誤的重復(fù)性與隨機性；②人引發(fā)的失誤的潛在性和不可逆轉(zhuǎn)性；③人的失誤行為往往是情境環(huán)境驅(qū)使的；④人的行為的固有可變性；⑤人的失誤的可修復(fù)性。

1.2人因失誤分類

對于人因失誤的分類也有多種不同的方法，總的來說可以分成兩大類：一類是早期的從工程觀點進行的分類，不考慮人的內(nèi)在心理活動歷程；另一類是認知行為分類法。

1.2.1工程分類法

1.2.1.1Meister分類法

Meister把人因失誤分為設(shè)計失誤、操作失誤、裝配失誤、檢查失誤、安裝失誤和維修失誤等。設(shè)計失誤：設(shè)計人員的不合理設(shè)計造成的失誤。操作失誤：操作員在現(xiàn)場工作時引起的失誤。裝配失誤：生產(chǎn)過程中裝配工人引起的失誤。檢查失誤：是指由于檢查產(chǎn)品過程中的疏忽而沒有把有缺陷的產(chǎn)品篩選出來。安裝失誤：沒有按照正確的安裝手冊進行安裝。維修失誤：一般包括診斷、校驗以及維修環(huán)境所帶來的可能性失誤。

1.2.1.2Swain分類法

Swain將人因失誤行為分為執(zhí)行型錯誤（EOC）和遺漏型（EOO）失誤。執(zhí)行型錯誤是指某項任務(wù)或步驟沒有正確執(zhí)行，或者是執(zhí)行了某項錯誤任務(wù)或任務(wù)不需要的動作。遺漏型失誤是指人在完成一項任務(wù)時忘記并遺漏了其中的某項步驟或任務(wù)。遺漏型失誤存在4種可能的形式：完全忘記了應(yīng)該執(zhí)行的動作；動作被延遲執(zhí)行了；過早的執(zhí)行了動作；以替代的方式完成了另一項任務(wù)。

1.2.2認知行為分類法

認知行為分類法主要包括3種分類方法：即關(guān)系法、概念法和行為主義法。關(guān)系法強調(diào)人因失誤產(chǎn)生的認知機制，試圖提供可用于改善系統(tǒng)設(shè)計和訓(xùn)練程序的框架結(jié)構(gòu)。概念法是一種最有效、最有用的方法，它把所有的人因失誤分為：偏離（slip）、疏忽（lapse）、錯誤(mistake)。行為主義法只與可觀察的、不期望的人的行為相關(guān)聯(lián),著重于什么行為發(fā)生。下邊3種具體分類方法分別對應(yīng)關(guān)系法、概念法和行為主義法。

1.2.2.1Norman分類法-圖式系統(tǒng)模型

Norman分類法以人的圖式心理學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過所謂的激活-觸發(fā)-圖式系統(tǒng)模型解釋行為的偏離。Norman分類法將人因失誤分為3類：1)在意向形成中產(chǎn)生的失誤。2)圖式結(jié)構(gòu)被錯誤的激活。3)對處于激活狀態(tài)下的圖式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不適時的錯誤觸發(fā)，混淆或者未觸發(fā)激活圖式結(jié)構(gòu)。1.2.2.2Reason分類法-錯誤與疏忽過失模型Reason分類法以失誤心理學(xué)為基礎(chǔ)強調(diào)人的行為與其意向的關(guān)系，圖2給出了Reason關(guān)于人的不安全行為的分類框架。

1.2.2.3Rasmussen分類法

Rasmussen在1983年提出了人的3種行為類別之間的差異，代表了人的3種不同的認知績效水平。表2和圖3分別描述了3種行為類別和原理框架。除此之外，國際原子能機構(gòu)把人因失誤分為3大類：A類：該類人因失誤能導(dǎo)致設(shè)備或系統(tǒng)的潛在的不可用。B類：該類人因失誤本身或者結(jié)合設(shè)備失效直接導(dǎo)致初因事件的發(fā)生。C類：該類人因失誤發(fā)生在系統(tǒng)故障發(fā)生后，它們可能是在執(zhí)行安全行為時的失誤或者是使故障后果惡化的行為。

2數(shù)字化控制室和傳統(tǒng)控制室的概述

2.1數(shù)字化控制室和傳統(tǒng)控制室的實體差異

傳統(tǒng)控制室主要由MIMIC盤、報警窗、控制儀表、記錄儀、控制盤、控制按鈕等組成?？刂剖抑虚g有操縱員控制臺，設(shè)備組采用分隔距離、輪廓線或顏色的方法加以識別，控制開關(guān)采用不同的尺寸和形狀以便于識別。總體來說，整體布置比較直觀，例如一般根據(jù)報警顏色和在主控室的位置就能判斷其嚴重程度，操縱員也較容易識別主控室內(nèi)的各種信息。數(shù)字化控制室的布置相對更為簡潔，主要有4個計算機化的操縱員工作站、大屏幕和后備盤。每個工作站包括多個液晶顯示器和鼠標、軌跡球等。整個核電廠的信息都從計算機獲得，信息量比傳統(tǒng)控制室大許多倍，但是沒有傳統(tǒng)控制室直觀。

2.2數(shù)字化控制室對操縱員的影響

數(shù)字化控制室可以提供更全面、更精確的電廠信息，給了操縱員很大的幫助。比如操縱員通過報警可以快速發(fā)現(xiàn)故障原因。數(shù)字化控制室在進行事故處理時，可以自動判斷。對于某些固有操作，計算機也可以自動動作。這些都在一定程度上減輕了操縱員的負擔。計算機化的規(guī)程系統(tǒng)、先進的報警系統(tǒng)與圖形化的信息顯示系統(tǒng)等人機接口為提升操縱員的績效發(fā)揮了積極作用，降低了操縱員的工作負荷，減少了人因失誤。另一方面，數(shù)字化控制室在某些方面也增加了操縱員的負擔，比如操縱員獲取信息。由于信息量巨大，操縱員若想從計算機中獲得想要的信息就不如傳統(tǒng)主控室來的直接。操縱員必須要對人機界面比較熟悉，需要打開不同的畫面和窗口才能獲取所需信息。由于大量信息的存在，短時間內(nèi)獲得關(guān)鍵信息對操縱員來說是個挑戰(zhàn)。規(guī)程系統(tǒng)計算化也改變了操縱員的傳統(tǒng)操作模式。這也可能導(dǎo)致新的人因失誤，例如模式混淆、數(shù)據(jù)輸入錯誤、情境意識喪失等。綜上，數(shù)字化控制室在技術(shù)系統(tǒng)、人機界面、規(guī)程系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、分析和決策支持系統(tǒng)、班組結(jié)構(gòu)和交流路徑等方面發(fā)生了變化，改變了操縱員的認知過程和行為影響方式。數(shù)字化控制室中的人機交互越來越緊密，越來越復(fù)雜，操縱員從傳統(tǒng)的巡盤、監(jiān)視和操作逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)控和決策，這就使得人因失誤出現(xiàn)了新的特征和新的人因失誤分布，以及人因失誤數(shù)據(jù)和失誤機理等。

3數(shù)字化控制系統(tǒng)中的人因特征及人因失誤的預(yù)防

3.1數(shù)字化控制系統(tǒng)中的人因特征

核電廠控制室內(nèi)操縱員面對的是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的模擬控制室，操縱員需要來回走動巡盤，從較大的控制面板上的儀表讀取信息、操作按鈕。在先進的數(shù)字化控制室中，系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性得到提高。操縱員利用集成的系統(tǒng)就可以對核電廠進行監(jiān)視和操控。數(shù)字化控制系統(tǒng)中的人因特征主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）操縱員的角色。傳統(tǒng)控制室中，操縱員主要是監(jiān)視和操作系統(tǒng)，而數(shù)字化控制室更多的需要操縱員進行監(jiān)視和決策任務(wù)，并且任務(wù)中包含更多的認知工作，通過一系列認知行為執(zhí)行認知任務(wù)。2）操縱員的任務(wù)負荷。傳統(tǒng)控制室中，模擬系統(tǒng)顯示的信息非常直觀，一目了然。而數(shù)字化控制室是基于大屏幕總貌顯示和計算機工作站顯示屏顯示信息，信息量巨大。操縱員若需要獲取信息，可能會通過畫面配置、導(dǎo)航、查詢等相關(guān)操作查詢眾多畫面，某些信息可能需要連續(xù)導(dǎo)航。這增加了操縱員的任務(wù)負荷。3）操縱員的能力和經(jīng)驗因素。數(shù)字化控制系統(tǒng)是復(fù)雜系統(tǒng)，自動化程度越高，系統(tǒng)就越復(fù)雜。這對操縱員的能力和經(jīng)驗提出了很高的要求。4）計算機化規(guī)程。傳統(tǒng)控制室使用的是紙版規(guī)程，而數(shù)字化系統(tǒng)是基于計算機化的規(guī)程。規(guī)程結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。5）基于VDU的信息顯示與控制。傳統(tǒng)控制面板上的指示器通常是固化的，而基于計算機的信息顯示不會局限于物理空間，可以通過畫面的任意配置顯示信息，同樣信息在不同畫面中的位置可能不一樣。因此，這增加了操縱員定位、搜索以及辨識的難度。另外，軟控制比傳統(tǒng)控制室中的硬控制更為復(fù)雜，軟控制可能有時候會出現(xiàn)誤操作。6）報警系統(tǒng)。傳統(tǒng)的報警顯示非常直觀，根據(jù)顏色和位置，有經(jīng)驗的操縱員可以判斷其嚴重重度?；谟嬎銠C的報警在顯示屏上，操縱員可能需要查詢、過濾等行為來識別報警。也就是說，操縱員需要花費更多的時間來搜索和確認報警，繼而可能延誤其它任務(wù)。

3.2數(shù)字化控制系統(tǒng)中的人因失誤的預(yù)防

人因失誤的原因分為內(nèi)因和外因。其外因指個人工作的環(huán)境，而內(nèi)因包括個人的生理特征和心理特征。威特森把人因失誤的原因歸結(jié)為超負荷、決策錯誤和人機學(xué)原因3個方面。超負荷是指人在某種心理狀態(tài)下的承受能力與負荷不相適應(yīng)，包括身體的、生理的和心理的負荷。人的能力則指身體的、生理的和心理等方面的承受能力(人本身的自然屬性)；當前的心理狀態(tài)；與當前工作有關(guān)的知識和技術(shù)水平；因服用藥物或酒、壓力、疲勞等導(dǎo)致的臨時能力下降。決策錯誤是指某些情況下，工人選擇不安全行為比選擇安全行為更加合乎邏輯。人機學(xué)原因主要包括兩個方面：當前的工作條件與人的體格不適應(yīng)；工作平臺的設(shè)計使人容易失誤。震驚世界的美國三哩島和前蘇聯(lián)切爾諾貝利兩次嚴重事故都是人因失誤引起的，同時大量的實踐統(tǒng)計表明，核電廠許多安全重大事件和事故的引發(fā)因素也是人因失誤。因此，加強核安全文化，防范人因失誤尤為重要。針對數(shù)字化控制系統(tǒng)，減少人因失誤的主要措施除了加強教育培訓(xùn)、改進管理方法和改善工作環(huán)境等，還有先進控制室設(shè)計，使用人因工程原則。

3.2.1強化核安全文化

核安全文化是核領(lǐng)域的行業(yè)文化，加強核安全文化，防范人因失誤不能僅僅單靠某個人或某個單位，而是涉及到政府及其部門、營運單位等不同層次的人員。1）政府及其部門：政府及其部門應(yīng)在現(xiàn)有法律的基礎(chǔ)上，制定相關(guān)配套法規(guī)，加大執(zhí)法力度。監(jiān)管部門應(yīng)具有完備的安全規(guī)定、導(dǎo)則和相關(guān)文件，獨立行使監(jiān)督權(quán)，對核設(shè)施單位的安全進行定期評價。2）營運單位：營運單位應(yīng)對核安全和防范人因失誤負有主要責任。營運單位應(yīng)重視安全；明確責任；調(diào)整好核電廠管理組織與政府監(jiān)管部門之間的關(guān)系；定期進行安全狀況的審查；加強對各種人員的培訓(xùn)；組織好現(xiàn)場工作；管理層下現(xiàn)場監(jiān)督；合理規(guī)定工作負荷和進行監(jiān)督；正確對待安全、成本、運行、進度、獎勵和群眾意見等一系列問題；加強安全文化教育，使得安全深入人心。核安全教育包括核安全法制法規(guī)、核安全知識、核安全技能教育和核安全態(tài)度培養(yǎng)。只有通過核安全教育與培訓(xùn)，才能使操作人員自覺遵守核安全法規(guī)，養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，提高判斷、預(yù)測和處理能力，提高了核安全技能，有效減少人因事件。核安全教育主要從以下幾個方面做起：①端正核安全態(tài)度：營運單位應(yīng)形成生產(chǎn)思想教育、法規(guī)、法紀教育、安全技術(shù)和勞動技能教育為主的崗前、在崗教育，積極提高與端正操作人員安全意識；牢固樹立“安全第一”思想，形成良好的安全風氣。②制定并實施完善的教育與培訓(xùn)制度，進行核安全文化培訓(xùn)、崗前技能培訓(xùn)、在職培訓(xùn)、應(yīng)急措施的培訓(xùn)等，提高核電廠員工的工作技能和知識，從根本上減少人因失誤，減少或避免人因事件和事故的發(fā)生。對重要安全相關(guān)的在崗人員建立并推行系統(tǒng)化的崗前、在崗培訓(xùn)制度，保證在崗工作人員具有崗位所需的工作技能，杜絕因工作能力因素造成的人因事件，同時提高排除事故隱患，減小事故后果的能力。③培養(yǎng)安全習(xí)慣：通過系統(tǒng)化的培訓(xùn)和嚴格的安全管理，全面形成規(guī)范操作、標準化作業(yè)、安全操作程序等安全生產(chǎn)習(xí)慣，有效預(yù)防違章。④建立良好的職業(yè)健康體系：保證在崗工作人員的生理健康情況、心理狀況保持在良好狀態(tài)，提倡自我控制和自我防護，從而有效預(yù)防人因失誤。

3.2.2強化安全管理，形成人因分析與經(jīng)驗反饋體系

強化安全管理，實施作業(yè)審批制度，保證工作人員的資格、技術(shù)水平等個人因素符合作業(yè)條件，并使作業(yè)在有充分準備和足夠的安全措施的情況下進行；同時合理安排組織生產(chǎn)，改善工作條件與環(huán)境；建立適當?shù)陌踩O(jiān)護措施，監(jiān)視高度危險，可能導(dǎo)致重大安全事故的操作，及時糾正失誤，避免造成嚴重后果。通過加強安全管理，可以有效地減少人因失誤的可能性。對人因事件進行分析并經(jīng)驗反饋，可以改變憑經(jīng)驗和直覺處理安全問題的做法。利用科學(xué)的安全管理方法和技術(shù)，變被動的“事故處理”為主動的“事故預(yù)防”，采取積極的防御策略，盡可能減少或避免人因失誤的發(fā)生。

3.2.3建立多重防御體系，進行縱深防御，有效控制系統(tǒng)事故

通過建立多層重疊設(shè)置的安全防護系統(tǒng)構(gòu)成多道防線，即使某一防線失效也能被其他防線彌補或糾正。將技術(shù)手段與組織手段、文化手段相結(jié)合，從管理決策、組織、技術(shù)、事故分析與減少、反饋等過程和層面構(gòu)建主動型人因事故縱深防御系統(tǒng)，主動去探查與辨識可能的人因事故，并采取技術(shù)、組織和文化相結(jié)合的措施去減少和預(yù)防人因事故。

3.2.4改善人機接口，提高設(shè)備安全性能

由于人機接口設(shè)計不合理，缺乏必要的安全保護設(shè)施而引起的人因事故仍占一定比例，應(yīng)在成本-效益預(yù)算指導(dǎo)下，建立必要的實體屏障，有效防御人因事件的發(fā)生。在人機接口設(shè)計上應(yīng)注意以下幾方面：1)人、機、環(huán)境系統(tǒng)的合理匹配，使操作人員能方便準確地獲取信息，并正確實施相關(guān)操作。2)使用防失誤設(shè)計，以保證人員以正確方式進行操作。3)有必要的聲、光警報信號。4)考慮必要的安全保護裝置。

3.2.5運用人因工程原則設(shè)計先進控制室

人因工程是在一項產(chǎn)品或一個系統(tǒng)研制過程中研究如何系統(tǒng)的利用人的特性，包括心理方面和生理方面的特性。核電廠設(shè)計中使用人因工程原則，可以減少可能危及電廠安全和可運行性的人因錯誤，改善電廠安全。為了最大限度減少人因失誤，在數(shù)字化控制室設(shè)計時應(yīng)充分考慮人的因素，發(fā)揮人的長處，避免劣勢。比如功能分析與分配時綜合考慮操縱員能力和儀控系統(tǒng)的處理能力，操縱員來不及干預(yù)時的快速響應(yīng)操作，工作負荷大的要分配給儀控系統(tǒng)等。進行畫面設(shè)計時也要充分運用人因工程原則，如字體的大小、顏色、信息分組等都要考慮人的因素。報警設(shè)計應(yīng)根據(jù)重要程度進行分級，報警設(shè)計還需考慮報警分類、過濾、抑制，這樣，操縱員就可以快速獲得他需要的報警。操縱員的工作盤臺設(shè)計要考慮為操縱員提供較為舒適的坐姿或站姿操作，比如操縱員工作站的盤臺尺寸，操縱員的視角大小。數(shù)字化控制室也要為操縱員的安全操作提供舒適的環(huán)境，這可以減少操縱員的疲勞和壓力，避免失誤。比如要考慮主控室的通風設(shè)計、主控室的噪聲設(shè)計以及照明設(shè)計等環(huán)境設(shè)計。

4結(jié)束語

人因失誤是造成核電廠事故的主要因素之一。特別在三哩島和切爾諾貝利嚴重核事故之后,人們對此具有更為深刻的認識。數(shù)字化控制室由于采用復(fù)雜的人機界面管理和計算機化規(guī)程，這與傳統(tǒng)控制室有很大不同。兩者在應(yīng)對人因失誤時有共同的措施，也有很大的不同。本文僅對核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)中的人因失誤相關(guān)內(nèi)容進行了初步研究，以后還將繼續(xù)開展相關(guān)研究工作，分析討論防范人因失誤策略。

參考文獻：

[1]張力，王以群，黃曙東．人因事故縱深防御系統(tǒng)模型[J]．中國安全科學(xué)學(xué)報．2002，12（01）.

[2]李鵬程．人誤原因分析技術(shù)及應(yīng)用研究[D]．湖南衡陽：南華大學(xué)，2006．

作者：李菁1，高媛1，陳潔1，馮燕2 單位：1.中國核電工程有限公司，2.環(huán)境保護部