人因可靠性分析.doc

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人因可靠性分析 第一節(jié) 人因可靠性研究一、人因可靠性分析的研究背景隨著科技發(fā)展，系統(tǒng)及設(shè)備自身的安全與效益得到不斷提高，人-機(jī)系統(tǒng)的可靠性和安全性愈來(lái)愈取決于人的可靠性。核電廠操縱員可靠性研究是“核電廠人因工程安全”的主要組成部分。在核電廠發(fā)生的重大事件和事故中，由人因引起的已占到一半以上，震驚世界的三里島和切爾諾貝利核電廠事故清楚地表明，人因是導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生的主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，(20~90)%的系統(tǒng)失效與人有關(guān)，其中直接或間接引發(fā)事故的比率為(70~90)%，這其中包括許多重大災(zāi)難事故，如：l 印度Bhopal化工廠毒氣泄漏l 切爾諾貝利核電站事故l 三里島核電站事故l 挑戰(zhàn)者航天飛機(jī)失事因此，如何把人的失誤對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的后果考慮進(jìn)去，以及如何揭示系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，在事故發(fā)生之前加以防范，便成為亟待解決的重要問(wèn)題。而這些都以詳盡和準(zhǔn)確的人因可靠性分析(HumanReliabilityAnalysis，HRA)為基礎(chǔ)。對(duì)人因加以研究，在核電廠各個(gè)階段應(yīng)用人因工程的原則來(lái)防止和減少人的失誤，已成為國(guó)際上核電事業(yè)發(fā)展所面臨的重大課題。目前，我國(guó)核電廠操縱員的可靠性研究還處于起步階段。在理論方面，以往的研究主要停留在利用國(guó)外較成熟的理論模型階段，對(duì)理論模型的深入研究較為缺乏；在實(shí)際方面,所進(jìn)行的研究還未能與我國(guó)的核電廠實(shí)際運(yùn)行緊密配合。因此，對(duì)我國(guó)核電廠操縱員進(jìn)行可靠性研究有著重要的意義：第一，填補(bǔ)在高風(fēng)險(xiǎn)情況下人對(duì)事故響應(yīng)的可靠性數(shù)據(jù)的空白；第二，了解操縱員或其他電廠人員如何對(duì)事故進(jìn)行響應(yīng),改進(jìn)核電廠的操作規(guī)程；第三，為改善安全管理系統(tǒng)提供建議；第四，為提高操縱員的技術(shù)與素質(zhì)培訓(xùn)提供條件。 二、人的自然傾向與可靠性人的可靠性可定義為在規(guī)定的最小限度內(nèi)，在系統(tǒng)運(yùn)行的任一要求階段，由人成功地完成工作或任務(wù)的概率。影響人操作可靠性的因素：包括人的因素和環(huán)境的因素。①人的因素：心理因素、生理因素、個(gè)體因素、操作能力。②環(huán)境因素：機(jī)械因素、環(huán)境因素和管理因素。習(xí)慣是人長(zhǎng)期養(yǎng)成而不易改變的語(yǔ)言、行動(dòng)和生活方式。習(xí)慣分個(gè)人習(xí)慣和群體習(xí)慣。群體習(xí)慣是指在一個(gè)國(guó)家或一個(gè)民族內(nèi)部，人們所形成的共同習(xí)慣。符合群體習(xí)慣的機(jī)械工具，可使作業(yè)者提高工作效率，減少操作錯(cuò)誤。群體習(xí)慣的研究，在人機(jī)工程學(xué)中占有重要的位置。人的內(nèi)在狀態(tài)可以用意識(shí)水平或大腦覺(jué)醒水平來(lái)衡量。第I層次是睡眠狀態(tài)，處于睡眠狀態(tài)時(shí)，大腦的覺(jué)醒水平極低。層次II是意識(shí)的松弛階段。層次III是意識(shí)的清醒階段，在此狀態(tài)下，大腦處理信息的能力、準(zhǔn)確決策能力、創(chuàng)造能力都很強(qiáng)。第IV層次為超常狀態(tài)。處于第I層次狀態(tài)時(shí)，大腦活動(dòng)水平低下，反應(yīng)遲鈍，易于發(fā)生人為失誤或差錯(cuò)。處于第II、III層次時(shí)，均屬于正常狀態(tài)。在工程心理學(xué)中，常用閃光融合閾限值表示大腦意識(shí)水平，來(lái)說(shuō)明明人體的機(jī)能狀況。頻閃融合閾限值越高，大腦意識(shí)水平越高。壓力是人在某種條件刺激（在機(jī)體內(nèi)部的或外部的）的作用下，所產(chǎn)生的生理變化和情緒波動(dòng)，使人在心理上所體驗(yàn)到的一種壓迫感或威脅感。緊張狀態(tài)的發(fā)展可分為三個(gè)階段：警戒反應(yīng)期、抵抗期、衰竭期。工作中對(duì)人造成壓力的原因通常有四個(gè)方面：⑴工作的負(fù)荷。⑵工作的變動(dòng)。⑶工作中的挫折。⑷不良的環(huán)境。 三、人因可靠性分析方法的發(fā)展（一）人因可靠性分析的種類(lèi)人因可靠性分析(HumanReliabilityAnalysis，HRA)的方法發(fā)展得很快,種類(lèi)也較多，有些已在HRA中正式得到應(yīng)用，有些僅是提出作為HRA的可選擇方法。人的可靠性評(píng)價(jià)的主要目的，在于提供事故序列中所定義的人員動(dòng)作有一個(gè)合理可信的人誤概率值，同時(shí)為系統(tǒng)可靠性的改善提供決策參考。針對(duì)系統(tǒng)操作和認(rèn)知判斷是現(xiàn)代人—機(jī)系統(tǒng)最普遍的作業(yè)，由于人員行為的多樣性和高度復(fù)雜性，故不存在一種對(duì)任何行為模式都適用的可靠性分析方法。表1匯總了部分重要方法的主要特點(diǎn)與資料來(lái)源。幾種常用且較為成熟的人員可靠性分析方法，并討論它們的特點(diǎn)和局限性。（二）現(xiàn)有HRA方法的不足之處迄今為止，HRA已有數(shù)十種方法，這些方法對(duì)HRA的發(fā)展和應(yīng)用起了良好的推動(dòng)作用。但正如許多HRA專(zhuān)家所評(píng)論的那樣，它們均存在諸多不足。1．使用HRA事件樹(shù)的兩分法邏輯（成功與失?。┎荒苷鎸?shí)、全面地描述人的行為現(xiàn)象,因人在對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程中，可能有多種選擇方式，其優(yōu)化價(jià)值不同。同時(shí)，人的認(rèn)知失敗產(chǎn)生的失誤行為的形式多種多樣，其對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的后果不同，決不能用簡(jiǎn)單的“失敗”概括。2．缺乏充分的數(shù)據(jù)。人的可靠性數(shù)據(jù)的缺乏是一個(gè)嚴(yán)重的、長(zhǎng)期未決的而困惑至今的老問(wèn)題，這與數(shù)據(jù)收集方式和人的心理狀態(tài)有很大關(guān)系。這些數(shù)據(jù)對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)中人的行為的定量化預(yù)測(cè)具有重要意義，它應(yīng)包括與時(shí)間相關(guān)的和與時(shí)間不相關(guān)的人誤數(shù)據(jù)。3．多依賴(lài)專(zhuān)家判斷。由于缺乏在復(fù)雜系統(tǒng)中人在真實(shí)運(yùn)行環(huán)境下或培訓(xùn)模擬機(jī)上的人員失誤數(shù)據(jù)，只能采取彌補(bǔ)性質(zhì)的模型（如時(shí)間相關(guān)性模型）和/或?qū)＜遗袛嘧鳛镠RA的基礎(chǔ)。專(zhuān)家判斷法的使用難以顯示出專(zhuān)家群體水平的一致性，并且預(yù)測(cè)的正確性和準(zhǔn)確性受到很大的主觀因素影響。4．缺乏對(duì)模擬機(jī)數(shù)據(jù)修正的一致認(rèn)同。使用來(lái)自模擬機(jī)的數(shù)據(jù)，對(duì)專(zhuān)家判斷的人的績(jī)效數(shù)據(jù)進(jìn)行修正必須得到足夠的重視。但是模擬機(jī)實(shí)驗(yàn)并不能完全反映真實(shí)的運(yùn)行環(huán)境，如何修正來(lái)自模擬機(jī)的數(shù)據(jù)以反映真實(shí)環(huán)境下的人的績(jī)效一直是一個(gè)有待研究的課題。5．HRA方法的正確性與準(zhǔn)確性難以驗(yàn)證。HRA的各種方法，對(duì)于真實(shí)環(huán)境下的人的可靠性的預(yù)測(cè)的正確性幾乎無(wú)法得到證明。特別是非常規(guī)任務(wù)中人的可靠性評(píng)價(jià)的正確性更是一個(gè)難題，例如與時(shí)間相關(guān)的誤診斷、誤決策的概率。6．HRA方法缺乏心理學(xué)基礎(chǔ)。一些HRA方法/模型中缺乏對(duì)人的認(rèn)知行為及心理過(guò)程的探索和研究；另一方面，盡管認(rèn)知模型類(lèi)型頗多，但難以找到與工程實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)。7．缺乏對(duì)重要的行為形成因子的恰當(dāng)考慮和處理。即使在較好的HRA方法中，一些重要的PSF也沒(méi)有給予充分的考慮，例如組織管理的方法和態(tài)度、文化差異、社會(huì)背景和不科學(xué)行為等，在處理方法上也缺乏一致性和可比性。 （三）HRA的發(fā)展趨勢(shì)HRA方法的模型是以多種學(xué)科為基礎(chǔ)而建立的，著重研究產(chǎn)生人的行為的情景及它們是如何影響人的行為的，因此，筆者認(rèn)為HRA將沿著下列方向發(fā)展：1．建立多種學(xué)科相結(jié)合的干擾信號(hào)圖形事件描述。通過(guò)干擾信號(hào)圖形的操縱員事件樹(shù),分析各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的人的事物機(jī)理和可能的事物模式。2．建立人的信息處理理論上的人的行為通用模型，即帶有反饋的序貫式行為模型。該模型的研究重點(diǎn)是結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù),探究和查找人的認(rèn)知不同階段的誘發(fā)失誤環(huán)境與它如何通過(guò)人的失誤機(jī)理產(chǎn)生人的非安全動(dòng)作，并給出定量分析的方法。3．循環(huán)式的人的行為模型。即假設(shè)人的任何行為都是在意向或事件的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的,人的動(dòng)作過(guò)程不是事先規(guī)定而是依賴(lài)于當(dāng)時(shí)情景條件建造出來(lái)的,這些動(dòng)作之間高度相關(guān)。4．建立人因數(shù)據(jù)庫(kù)。目前的單純數(shù)字式數(shù)據(jù)或數(shù)字加簡(jiǎn)要條件式數(shù)據(jù)，不能滿足人因分析者對(duì)數(shù)據(jù)所描述的人誤的理解和對(duì)該數(shù)據(jù)的有效使用，因此，需研究和使用能保持失誤因素間原始基本關(guān)系的新型數(shù)據(jù)。5．人的行為機(jī)理研究。對(duì)此,雖以Reason1990年的著作《HumanError》為里程碑而進(jìn)入一個(gè)新的階段，但其后無(wú)多少具有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的成果問(wèn)世。人的行為機(jī)理研究應(yīng)建立在個(gè)體、群體和組織行為的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地研究人的行為特性、行為模式、失誤源、控制管理、失誤形態(tài)等，完善和拓展人的行為機(jī)理研究的內(nèi)涵。 第二節(jié)人的失誤率預(yù)測(cè)技術(shù)(THERP)一、THERP背景描述20世紀(jì)80年代初，SwainA.D.,GuttmannH.E.等著名人因分析專(zhuān)家，經(jīng)過(guò)多年艱苦細(xì)致的工作，完成了研究報(bào)告“HandbookofHumanReliabilityAnalysiswithEmphasisonNuclearPowerPlantApplications”(人因可靠性分析手冊(cè))。在該報(bào)告中提出了一套完整的人員可靠性分析方法—人的失誤率預(yù)測(cè)技術(shù)(TechniqueforHumanErrorRatePrediction，THERP)。這套方法問(wèn)世以來(lái)，已被美國(guó)等多個(gè)國(guó)家廣泛用于核電站、石化工業(yè)、大型武器系統(tǒng)等領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)之中。 二、THERP方法描述用THERP方法完**的失誤概率定量化計(jì)算包括4個(gè)階段：①系統(tǒng)熟悉階段；②定性分析階段；③定量分析階段；④應(yīng)用階段。共有10個(gè)步驟，如圖1所示。（一）系統(tǒng)熟悉階段該階段對(duì)系統(tǒng)的考察訪談與資料收集,需完成以下任務(wù):①了解核電站PSA事件樹(shù)和故障樹(shù)中有關(guān)的人的失誤事件;②了解與基本事件有關(guān)的人員任務(wù);③人進(jìn)行此項(xiàng)任務(wù)時(shí)的邊界條件,包括:l 控制室的特點(diǎn);l 系統(tǒng)的總體布置;l 行政管理系統(tǒng);l 任務(wù)的時(shí)間要求;l 工作人員的指定職能技術(shù)要求;l 報(bào)警癥狀;l 恢復(fù)因子（二）定性分析階段1．任務(wù)分析了解人員每項(xiàng)任務(wù)的內(nèi)容并將它分解為相應(yīng)的一系列相連貫的動(dòng)作或子任務(wù)序列;找出人—機(jī)系統(tǒng)相互作用的界面;判斷人在完成任務(wù)時(shí)所產(chǎn)生的失誤的類(lèi)別,對(duì)于分解得到的每一項(xiàng)子任務(wù),同時(shí)必須查明以下幾點(diǎn)：①動(dòng)作實(shí)施的設(shè)備或儀表；②要求操作人員的動(dòng)作；③可能潛在的人因失誤；④控制器、顯示器、操縱閥的位置等。當(dāng)任務(wù)是由不同的人員完成時(shí)，還需了解人員之間的監(jiān)督關(guān)系對(duì)人員動(dòng)作失誤的恢復(fù)關(guān)系。圖2串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的HRA事件樹(shù)2．HRA事件樹(shù)的建造HRA事件樹(shù)在人員任務(wù)分析的基礎(chǔ)上，以?xún)蔂顟B(tài)事件樹(shù)的形式描述，以時(shí)間為序的人的各項(xiàng)行為與活動(dòng)的過(guò)程。一般情況下，用人因可靠性事件樹(shù)進(jìn)行人的失誤分析時(shí)，每一個(gè)分支節(jié)點(diǎn)上都只存在兩種決策可能，即進(jìn)行此項(xiàng)操作時(shí)失敗或成功的兩種可能性。圖2給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的HRA事件樹(shù)。建樹(shù)的有關(guān)規(guī)則如下：①用大寫(xiě)字母(如A)表示某一項(xiàng)子任務(wù)失敗和它的失敗概率，相應(yīng)的小寫(xiě)字母(如a)則表示該項(xiàng)子任務(wù)成功和它的成功概率；②位于HRA事件樹(shù)各序列末尾的字母S和F分別表示人員完成任務(wù)的成功和失敗，如圖2中的串聯(lián)任務(wù)的情況，存在1個(gè)成功分支序列和3個(gè)失敗分支序列；③HRA事件樹(shù)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有兩個(gè)分支,左側(cè)的分支表示成功,右側(cè)分支表示失敗,對(duì)于表示系統(tǒng)中硬件狀態(tài)的分支點(diǎn)，從左至右按照失誤的嚴(yán)重狀態(tài)予以排列;④對(duì)于極小概率的分支事件可以從事件樹(shù)中刪去，并忽略恢復(fù)因子的影響;⑤在HRA事件樹(shù)中，將相依的人員動(dòng)作事件合并為一個(gè)子任務(wù)分支；⑥對(duì)于HRA事件樹(shù)中的失敗或成功節(jié)點(diǎn)，如果事件樹(shù)中的一個(gè)支路已鑒別出其分析任務(wù)為成功或失敗,這一個(gè)節(jié)點(diǎn)不再進(jìn)一步分解。 （三）HRA事件樹(shù)的定量評(píng)價(jià)圖2中的HRA事件樹(shù),可按如下方法進(jìn)行定量評(píng)價(jià)：①如果任務(wù)是串聯(lián)型，即該任務(wù)要求人連續(xù)先后完成兩項(xiàng)動(dòng)作單元，那么人完成任務(wù)的成功概率或失敗概率分別為：P(S)=a(ba)P(F)=1-a(ba)=a(Ba)+A(bA)+A(BA)②如果任務(wù)是并聯(lián)型，則只要求完成兩項(xiàng)動(dòng)作單元中的任何一項(xiàng)任務(wù)則系統(tǒng)成功，在這種情況下人完成任務(wù)的成功概率或失敗概率分別為：P(S)=1-A(BA)=a(ba)+a(Ba)+A(bA)P(F)=A(BA)式中，P(S)人員完成任務(wù)的成功概率;P(F)人員未能完成任務(wù)的失敗概率。 （四）行為形成因子（PSF）與任務(wù)相關(guān)性修正在HRA事件樹(shù)中，某一項(xiàng)子任務(wù)的失敗概率（如A）由基本HEP（BHEP）表示。它依據(jù)該項(xiàng)子任務(wù)的動(dòng)作類(lèi)型，由相關(guān)的THERP表格查找而得。但由于在HRA事件樹(shù)中，人的失誤概率因人員差異有很大差別。因此，為了得到在HRA事件樹(shù)中子任務(wù)的實(shí)際概率HEP，必須用行為形成因子（PSF）進(jìn)行修正。一般而言，修正可用以下通式表示：HEP=BHEP（PSF）1（PSF）2……，HRA事件樹(shù)的每一項(xiàng)子任務(wù)之間可能具有相關(guān)性，按照Swain手冊(cè)提供的方法，可將任務(wù)之間的相關(guān)情況分成5類(lèi)：l 完全相關(guān)(CD)l 高相關(guān)(HD)l 中相關(guān)(MD)l 低相關(guān)(LD)l 零相關(guān)(ZD)相應(yīng)的人誤概率的計(jì)算公式為：l CD，P(B/A)=1l HD，P(BA)=1+P(B)2l MD，P(BA)=1+6P(B)7l LD，P(BA)=1+19P(B)20l ZD，P(BA)=P(B)三、THERP表格介紹THERP表格是匯集一般工業(yè)與核能工業(yè)人員在操作上的失誤概率與種類(lèi)，經(jīng)匯總后整理而得。使用THERP量化人為失誤率，先要找到合適的表格。THERP表格共27個(gè)(在本文中略)，可分為7個(gè)部分。各表格的大致內(nèi)容如下：l 表20-1及表20-2為不同狀態(tài)下粗值篩選所決定,由于對(duì)不需深入量化的人為失誤，皆以0.1作為粗值,所以這兩個(gè)表格較少使用。l 表20-3和表20-4為在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生報(bào)警數(shù)目與運(yùn)轉(zhuǎn)員判定系統(tǒng)狀態(tài)失誤的關(guān)系。l 表20-5至表20-8為針對(duì)有無(wú)程序書(shū)的各種情況下,評(píng)估運(yùn)轉(zhuǎn)員忽略了某些步驟的可能性,在量化維修、測(cè)試時(shí)的人為失誤時(shí)常常使用。l 表20-9至表20-14則為操作失誤率的相關(guān)表格,對(duì)于各種類(lèi)型的按鈕、旋鈕、閥門(mén)等的操作失誤機(jī)率有極細(xì)的分類(lèi)。l 表20-15至表20-19為PSF的選擇依據(jù)及相關(guān)性的參量。l 表20-20至表20-21為不準(zhǔn)度范圍判斷的依據(jù)。l 最后,表20-22至表20-27為動(dòng)作的相關(guān)性表格。 四、THERP模式的特性THERP為人因分析者提供了大量用于確定人員操作失效的數(shù)據(jù),用于評(píng)價(jià)人員的操作失效比較方便。但應(yīng)注意,THERP由查表量化所得的值僅為單一操作員的失誤率。人因可靠性分析往往需要模擬整個(gè)運(yùn)行班組的行為，因此,在使用THERP時(shí)需另外考慮運(yùn)行班組成員之間的相關(guān)性，否則所得的結(jié)果將過(guò)于保守。同時(shí)，THERP使用行為修正因子（PSF），其PSF的影響也由查表的方式?jīng)Q定。這些數(shù)據(jù)常由分析人員主觀選擇，因此，其結(jié)果有不確定性。雖然THERP存在一些不足之處,但它仍是較成熟、使用較普遍的人的可靠性分析方法?？傊琓HERP最本質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)在于提供了HRA事件樹(shù)及基本HEP數(shù)據(jù)庫(kù)，因而人員可靠性分析者在了解系統(tǒng)及運(yùn)行班組的狀況后，就可利用THERP模式查表量化人因失誤。第三節(jié)人的認(rèn)知可靠性模型（HCR）一、人的認(rèn)知可靠性模型HCR的背景人的認(rèn)知可靠性模型是第一代人的可靠性分析HRA（HumanReliabilityAnalysis）模型中較有影響的一種。由于THERP主要是描述與時(shí)間無(wú)關(guān)的人因失誤，而現(xiàn)代的人—機(jī)系統(tǒng)常常是與人的認(rèn)知判斷有關(guān),人的認(rèn)知可靠性模型（HumanCognitiveReliability，HCR）法就是為了評(píng)價(jià)運(yùn)行班組未能在有限的時(shí)間內(nèi)完成動(dòng)作的概率而開(kāi)發(fā)的。它是由BillHannaman提出的。人的認(rèn)知可靠性包含以下幾方面內(nèi)容：l 指出人的可靠性分析必須利用任務(wù)分析方法分析；l 人的認(rèn)知過(guò)程行為分類(lèi)可以分為技能型、規(guī)則型和知識(shí)型三種；l 確定執(zhí)行響應(yīng)任務(wù)的中值時(shí)間；l 調(diào)整任務(wù)響應(yīng)中值時(shí)間以說(shuō)明績(jī)效因子；l 對(duì)于每一行為，確定系統(tǒng)時(shí)間窗口，在時(shí)間窗口內(nèi)行為必須完成；l 得到規(guī)范化時(shí)間值，基于這個(gè)時(shí)間，可以得到一組不響應(yīng)概率和時(shí)間-可靠性曲線。HCR模型提出了人的認(rèn)知行為類(lèi)型的三種假定即技能型、規(guī)則型和知識(shí)型。根據(jù)核電廠模擬器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到相應(yīng)的三條時(shí)間-事故不響應(yīng)概率曲線，其中時(shí)間是實(shí)際響應(yīng)時(shí)間與完成操作的中值時(shí)間之比所得到的歸一化時(shí)間。這三條曲線可以用三參數(shù)威布爾分布（或?qū)?shù)正態(tài)分布）來(lái)擬合。HCR模型首先使用模擬器實(shí)驗(yàn)手段來(lái)進(jìn)行人的認(rèn)知可靠性研究,結(jié)果更為客觀,它的模型建立在人員行為類(lèi)型劃分基礎(chǔ)上，開(kāi)始深入到人的失誤的內(nèi)在機(jī)理的研究領(lǐng)域，這是十分先進(jìn)的。人的認(rèn)知可靠性模型，首先根據(jù)人的認(rèn)知過(guò)程對(duì)有時(shí)間約束的人的認(rèn)知行為進(jìn)行了分類(lèi)；其次對(duì)三種不同的認(rèn)知過(guò)程類(lèi)型的不響應(yīng)概率用不同的三種時(shí)間-可靠性曲線加以區(qū)分，如圖1所示。 二、HCR方法描述1．HCR的兩個(gè)假設(shè)HCR有兩個(gè)很重要的基本假設(shè)。第一個(gè)基本假設(shè)：它認(rèn)為所有的人員動(dòng)作的行為類(lèi)別可以根據(jù)圖3所示的邏輯，依據(jù)是否為例行的工作、程序書(shū)的情況及訓(xùn)練的程度等，分為技能型、規(guī)則型及知識(shí)型等3種。①技能型：如操作員經(jīng)過(guò)很好的培訓(xùn),有完成任務(wù)的動(dòng)機(jī)，清楚地了解任務(wù)并具有完成任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，這類(lèi)行為可以劃歸為技能型。②規(guī)則型：如操作員在過(guò)渡工況響應(yīng)條件下，能夠清楚地理解其所需運(yùn)用的運(yùn)行規(guī)程，則這類(lèi)行為應(yīng)劃歸為規(guī)則型。③知識(shí)型：如不符合上述兩類(lèi)狀況或操作員必須理解電廠狀態(tài)條件，解釋一些儀表的讀數(shù)或者作出某種困難的診斷時(shí)，這類(lèi)行為應(yīng)歸劃為知識(shí)型。第二個(gè)基本假設(shè)：它認(rèn)為每一種行為類(lèi)別的失誤概率，僅與允許時(shí)間（t）和執(zhí)行時(shí)間（T1/2）的比值有關(guān)。根據(jù)此假設(shè)，HCR模式由模擬機(jī)訓(xùn)練所收集的數(shù)據(jù)，歸納得到如下的公式：P=e-{t/T1/2-γα}β (1)式中，α、β、γ是由數(shù)據(jù)歸納而得與行為類(lèi)別有關(guān)的參數(shù)，它們服從威布爾分布。由于每個(gè)運(yùn)行班組的執(zhí)行時(shí)間可能因各類(lèi)情況而有所不同，故在使用公式之前要用修正因子修正。在HCR模式中所考慮的關(guān)鍵的行為形成因子有3個(gè)：l 訓(xùn)練(K1)l 心理壓力(K2)l 人—機(jī)界面(K3)修正的公式表示如下：T1/2=T1/2,nominal(1+K1)(1+K2)(1+K3)(2)式中，T1/2,nominal為一般狀況（如模擬機(jī)訓(xùn)練）的執(zhí)行時(shí)間。有關(guān)參數(shù)α、β、γ和K1、K2、K3的選取見(jiàn)表2和表3所示。2．HCR使用步驟使用HCR模式并沒(méi)有固定的先后步驟，但必須執(zhí)行以下步驟，其次序僅供參考：①?zèng)Q定允許時(shí)間：在決定使用HCR模式量化人員動(dòng)作之前，已認(rèn)定此動(dòng)作與時(shí)間有關(guān)。由于允許時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)量化結(jié)果有決定性影響。因此，必須和系統(tǒng)分析員或有關(guān)安全分析專(zhuān)家討論，并了解決定允許時(shí)間的依據(jù)。②決定行為類(lèi)別：據(jù)圖3所示的邏輯,判定人員動(dòng)作類(lèi)別，再?gòu)谋?中決定α、β、γ等參數(shù)的取值。③決定一般執(zhí)行時(shí)間：經(jīng)由訪談或模擬機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，獲得一般狀況下運(yùn)行人員對(duì)系統(tǒng)狀況的反應(yīng)情形；也可根據(jù)程序書(shū)的步驟，判定運(yùn)行人員動(dòng)作所需的時(shí)間。④決定修正因子：由訪談結(jié)果、事件的急迫性與重要性及對(duì)控制室盤(pán)面的觀察，根據(jù)表3決定K1、K2、K33個(gè)修正因子，并將其帶入公式(2)，修正一般執(zhí)行時(shí)間，得到較符合實(shí)際的執(zhí)行時(shí)間。⑤量化失誤概率：將以上步驟所得的允許時(shí)間、修正后的執(zhí)行時(shí)間及根據(jù)行為類(lèi)別決定的參數(shù),代入公式(1)量化失誤機(jī)率。 三、中國(guó)核電廠操縱員可靠性實(shí)驗(yàn)研究一例（一）核電廠操縱員可靠性研究的理論模型考慮中國(guó)核電廠操縱員的水平和實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況,操縱員完全可能在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行正確的響應(yīng)。因此,使不響應(yīng)概率P(t)與時(shí)間t一一對(duì)應(yīng)顯得更為合理。核電廠操縱員可靠性研究的理論模型采用兩參數(shù)威布爾分布擬合公式,如下所示:P(t)=exp-[(t/T05)/ηi]βi (32)其中：l T05為操縱員完成某種任務(wù)所用的時(shí)間中值；l ηi,βi分別為與第i類(lèi)認(rèn)知行為相關(guān)的尺寸和形狀參數(shù)；l P(t)為操縱員在t時(shí)刻的不響應(yīng)概率。 （二）實(shí)驗(yàn)事故的選取核電廠操縱員可靠性研究實(shí)驗(yàn)事故的選取核電廠操縱員可靠性的研究實(shí)驗(yàn)是結(jié)合操縱員的模擬器培訓(xùn)進(jìn)行的。本次實(shí)驗(yàn)選擇了五個(gè)事故序列情景：l 蒸汽發(fā)生器U形管破裂(SGTR)事故l 一回路失水(LOCA)事故l 主蒸汽管道斷裂(MSLB)事故l 甩外負(fù)荷(EPNF)l 未緊急停堆的預(yù)期瞬變(ATWS)事故選擇這些事故序列的理由是它們包含在培訓(xùn)大綱中，在核電廠的安全分析中影響顯著，一旦發(fā)生，后果嚴(yán)重。事故的選取也同時(shí)參考了美國(guó)ORE項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)事故。目前，核電廠操縱員的可靠性研究還主要是利用核電廠模擬器進(jìn)行。人的認(rèn)知可靠性模型HCR恰恰提供了利用模擬器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行人的可靠性分析的有力工具。 （三）HCR的特性與限制前面介紹過(guò),公式(1)由模擬機(jī)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)歸納而得。因數(shù)據(jù)本身模擬的人員失誤是整個(gè)運(yùn)行班組的行為，所以，人員間的相關(guān)性已包含在內(nèi),毋須再作考慮。另外，當(dāng)允許時(shí)間對(duì)執(zhí)行時(shí)間的比值太大時(shí)，以HCR模式量化而得的失誤概率很可能小于10-4，甚至極接近于零。一般認(rèn)為，即使非常簡(jiǎn)單的工作，也不能排除萬(wàn)一的失誤概率，因此，假設(shè)10-4為最小的截止值。 （四）對(duì)HCR的評(píng)價(jià)HCR模型提供了一種用模擬機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將其作為進(jìn)行人—機(jī)交互作用過(guò)程中的人因可靠性分析的有力工具。但問(wèn)題是：l 人的決策過(guò)程往往是綜合利用各種能力的過(guò)程，很多情況下難以將其明確地劃分為技能型、規(guī)則型或知識(shí)型，而這種劃分理論上的依據(jù)也不足。l 威布爾分布中的3個(gè)參數(shù)來(lái)源于模擬機(jī)實(shí)驗(yàn),它受到班組成員的知識(shí)水平、模擬機(jī)界面、人的應(yīng)激水平等條件因素的影響，這更也限制了HCR模型的實(shí)際應(yīng)用。l HCR模型中的T(1/2)值往往需要專(zhuān)家判斷確定，這增加了模型的不確定性。但由于它首先使用了模擬機(jī)的實(shí)驗(yàn)手段，結(jié)果較為客觀并開(kāi)始深入到人的失誤的內(nèi)在機(jī)理的研究領(lǐng)域，這是HRA研究分析的一大進(jìn)步。第四節(jié)THERP+HCR模式一、THERP+HCR模式簡(jiǎn)介現(xiàn)代人—機(jī)系統(tǒng)中,人的動(dòng)作行為包含診斷和操作兩方面。而從前述可知，THERP主要是利用人因事件樹(shù)對(duì)人因事件中涉及的所有人員行為按事件發(fā)展的過(guò)程進(jìn)行分析,并在事件樹(shù)確定失效途徑后進(jìn)行定量的計(jì)算。而HCR方法的著眼點(diǎn)在時(shí)間上，即認(rèn)為對(duì)于一個(gè)人因事件中的一個(gè)人員行為,特別是對(duì)事故后的診斷行為，允許操縱員進(jìn)行響應(yīng)的時(shí)間以及操縱員平均所需執(zhí)行時(shí)間之比決定了人因失效的概率。因此認(rèn)為，HCR對(duì)確定事故后操縱員在進(jìn)行事故診斷階段中可能的人因失效較好。而THERP則為人因分析者提供了大量可確定人員操作失效的數(shù)據(jù),用于評(píng)價(jià)人員的具體操作失效更為方便。因此，采用結(jié)合THERP與HCR分析方法定量評(píng)價(jià)事故行為較為合理,即在事故診斷階段,用HCR對(duì)該階段可能的人因響應(yīng)失效概率進(jìn)行評(píng)價(jià),而用THERP及相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)在進(jìn)行具體的干預(yù)操作行為中可能的失誤進(jìn)行評(píng)價(jià)。THERP+HCR模式已在大亞灣核電站和嶺澳核電站PRA分析中得到實(shí)際運(yùn)用，所得到的分析結(jié)果對(duì)兩個(gè)核電站的建設(shè)、安全設(shè)施的改進(jìn)和安全運(yùn)行發(fā)揮了很大的促進(jìn)作用。尤其是大亞灣核電站的一級(jí)PRA分析已通過(guò)國(guó)家核安全局和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的評(píng)審。 二、應(yīng)用實(shí)例1．事件描述A工況下發(fā)生蒸汽發(fā)生器(SG)傳熱管斷裂事故，20秒內(nèi)引發(fā)二次側(cè)放射性高報(bào)警，安全工程師由操縱員呼叫5分鐘后到達(dá)主控室并進(jìn)入SPI規(guī)程，監(jiān)視有關(guān)參數(shù)，二回路操縱員根據(jù)規(guī)程識(shí)別且隔離故障SG，高壓安注失敗(1分鐘完成該操作)，安全工程師發(fā)現(xiàn)△Tsat10℃且指令操縱員手動(dòng)啟動(dòng)安注，但安注不可用，安全工程師決定進(jìn)入U(xiǎn)規(guī)程(SPI執(zhí)行時(shí)間為10分鐘)，安全工程師用4分鐘鑒別安注及蒸汽發(fā)生器的可用性，安注不可用，指令二回路操縱員將排大氣閥GCT113V和冷凝器閥GCT117VV、GCT121VV開(kāi)至全開(kāi)，對(duì)冷凝器進(jìn)行快速冷卻，操縱員用1分鐘完成上述操作。60分鐘內(nèi)若未成功實(shí)施快速冷卻將導(dǎo)致堆芯熔化。2．事件分析該事件失誤概率分析可分為3個(gè)階段：①操縱員發(fā)現(xiàn)二次側(cè)放射性高報(bào)警信號(hào)進(jìn)入DEC規(guī)程并呼叫安全工程師；失誤概率P1可認(rèn)為非常小。②安全工程師先后進(jìn)入SPI、SPU規(guī)程，作出二回路操縱員用冷凝器進(jìn)行冷卻的指令；其診斷行為屬規(guī)則型，可用HCR模式計(jì)算其失誤概率P2。③操縱員將排大氣閥GCT133VV和冷凝器閥GCT117VV、GCT121VV開(kāi)至全開(kāi)位置，其失敗概率P3可用THERP方法求出。3．建模與計(jì)算事件失誤率P=P1+P2+P3(1)根據(jù)事件分析中①,可令P1=1.0010-4(2)P2=e-{t/T1/2-γα}β根據(jù)事故描述中有關(guān)數(shù)據(jù),可得:t=60—5—(1+1)1.44=52.12(分鐘) T1/2,n=10+4=14(分鐘)考慮緊張因子修正得T1/2=T1/2,n1.28=14(1+0.28)=17.92規(guī)則型行為取α=0.601,β=0.9,γ=0.6P2=3.4910-2(3)操縱員所進(jìn)行的動(dòng)作,其人因事件樹(shù)如圖4所示。圖4a1操縱員成功完成安注A1操縱員未成功完成安注b1操縱員成功完成快速冷卻B1操縱員未成功完成快速冷卻a2值長(zhǎng)成功糾正操縱員的錯(cuò)誤并完成安注A2值長(zhǎng)未成功糾正操縱員的錯(cuò)誤并完成安注b2值長(zhǎng)成功糾正操縱員的錯(cuò)誤并完成冷卻B2值長(zhǎng)未成功糾正操縱員的錯(cuò)誤并完成冷卻l 查T(mén)HERP表投入安注的失誤概率為610-4,考慮緊張因子,修正為1.210-3。操作GCT閥的失誤率為310-3,修正為610-3。l 考慮值長(zhǎng)與操縱員之間的相關(guān)性為低,其監(jiān)測(cè)失誤概率為:[1+19310-3]/20=5.2910-2l 該事件樹(shù)的失誤路徑有兩個(gè),F1,F2,它們的失誤率分別為:PF1=PA1PA2=1.210-35.2910-2=6.3510-6PF2=PB1PB2=310-35.2910-2=1.5910-4l 總的操作失誤為P3=PF1+PF2=2.2310-4事件總的失誤率:P=P1+P2+P3=1.0010-4+3.4910-2+2.2310-4=3.5310-2第五節(jié)成功似然指數(shù)法(SLIM)一、背景介紹當(dāng)人因失誤的數(shù)據(jù)非常缺乏時(shí),對(duì)人的可靠性的評(píng)價(jià)就不得不依靠成功似然指數(shù)法(Successlikelihoodindexmethodology，SLIM)。該法于1984年由Embrey首先提出，它是一種由專(zhuān)家集體進(jìn)行評(píng)判的方法。主要用于多維因素影響狀態(tài)下的人因可靠性分析，并且只有當(dāng)對(duì)人員的各種響應(yīng)的績(jī)效形成因子已知的條件才可能進(jìn)行定量化計(jì)算。 二、步驟運(yùn)用SLIM方法應(yīng)完成10個(gè)步驟:①對(duì)情景和任務(wù)的集合進(jìn)行定義;②PSF選定;③對(duì)任務(wù)按PSF排序;④理想點(diǎn)的確定應(yīng)便于換算;⑤相關(guān)性的檢查;⑥賦權(quán)重值的過(guò)程;⑦計(jì)算成功似然指數(shù)(SLI);⑧把SLI值換算成概率;⑨不確定性邊界的分析;10成本-效益分析。 三、計(jì)算聘請(qǐng)的專(zhuān)家必須對(duì)所評(píng)價(jià)的任務(wù)進(jìn)行打分，并對(duì)各項(xiàng)任務(wù)的PSF因子排序。各位評(píng)審員都是基于一個(gè)共同的參考點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分。每項(xiàng)任務(wù)的成功似然因子的計(jì)算可按下列公式進(jìn)行：SLIj=∑iWiRij式中：l SLIj—第j項(xiàng)任務(wù)的成功似然因子；l Wi—PSFi因素在任務(wù)完成中的權(quán)重值；l Rij—第i種PSFj因素的影響，由專(zhuān)家對(duì)j任務(wù)所確定的比分(thescaledrating)。為將每項(xiàng)任務(wù)的成功似然因子轉(zhuǎn)換為概率值，假定采用對(duì)數(shù)形式，就有下列關(guān)系式：logHEP=aSLI+b式中，系數(shù)a和b分別由兩個(gè)邊界點(diǎn)(最壞情況和最好情況)的已知的人為失誤概率值求解出來(lái)。這種權(quán)重平均的辦法，在工程上十分方便，它與THERP法完全不同，不需要進(jìn)行操作分析,因而也不需要對(duì)各個(gè)操作失誤概率進(jìn)行確定。 第 17 頁(yè) 共 17 頁(yè)