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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，(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，如何把人的失誤對于風(fēng)險的后果考慮進(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)。對人因加以研究，在核電廠各個階段應(yīng)用人因工程的原則來防止和減少人的失誤，已成為國際上核電事業(yè)發(fā)展所面臨的重大課題。目前，我國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外較成熟的理論模型階段，對理論模型的深入研究較為缺乏；在實際方面,所進(jìn)行的研究還未能與我國的核電廠實際運行緊密配合。因此，對我國核電廠操縱員進(jìn)行可靠性研究有著重要的意義：第一，填補在高風(fēng)險情況下人對事故響應(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)慣是人長期養(yǎng)成而不易改變的語言、行動和生活方式。習(xí)慣分個人習(xí)慣和群體習(xí)慣。群體習(xí)慣是指在一個國家或一個民族內(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)可以用意識水平或大腦覺醒水平來衡量。第I層次是睡眠狀態(tài)，處于睡眠狀態(tài)時，大腦的覺醒水平極低。層次II是意識的松弛階段。層次III是意識的清醒階段，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，大腦活動水平低下，反應(yīng)遲鈍，易于發(fā)生人為失誤或差錯。處于第II、III層次時，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水平，來說明明人體的機(jī)能狀況。頻閃融合閾限值越高，大腦意識水平越高。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，使人在心理上所體驗到的一種壓迫感或威脅感。緊張狀態(tài)的發(fā)展可分為三個階段：警戒反應(yīng)期、抵抗期、衰竭期。工作中對人造成壓力的原因通常有四個方面：⑴工作的負(fù)荷。⑵工作的變動。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人因可靠性分析(HumanReliabilityAnalysis，HRA)的方法發(fā)展得很快,種類也較多，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。人的可靠性評價的主要目的，在于提供事故序列中所定義的人員動作有一個合理可信的人誤概率值，同時為系統(tǒng)可靠性的改善提供決策參考。針對系統(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與資料來源。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HRA的發(fā)展和應(yīng)用起了良好的推動作用。但正如許多HRA專家所評論的那樣，它們均存在諸多不足。1．使用HRA事件樹的兩分法邏輯（成功與失?。┎荒苷鎸崱⑷娴孛枋鋈说男袨楝F(xiàn)象,因人在對系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)過程中，可能有多種選擇方式，其優(yōu)化價值不同。同時，人的認(rèn)知失敗產(chǎn)生的失誤行為的形式多種多樣，其對風(fēng)險的后果不同，決不能用簡單的“失敗”概括。2．缺乏充分的數(shù)據(jù)。人的可靠性數(shù)據(jù)的缺乏是一個嚴(yán)重的、長期未決的而困惑至今的老問題，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)對于復(fù)雜系統(tǒng)中人的行為的定量化預(yù)測具有重要意義，它應(yīng)包括與時間相關(guān)的和與時間不相關(guān)的人誤數(shù)據(jù)。3．多依賴專家判斷。由于缺乏在復(fù)雜系統(tǒng)中人在真實運行環(huán)境下或培訓(xùn)模擬機(jī)上的人員失誤數(shù)據(jù)，只能采取彌補性質(zhì)的模型（如時間相關(guān)性模型）和/或?qū)＜遗袛嘧鳛镠RA的基礎(chǔ)。專家判斷法的使用難以顯示出專家群體水平的一致性，并且預(yù)測的正確性和準(zhǔn)確性受到很大的主觀因素影響。4．缺乏對模擬機(jī)數(shù)據(jù)修正的一致認(rèn)同。使用來自模擬機(jī)的數(shù)據(jù)，對專家判斷的人的績效數(shù)據(jù)進(jìn)行修正必須得到足夠的重視。但是模擬機(jī)實驗并不能完全反映真實的運行環(huán)境，如何修正來自模擬機(jī)的數(shù)據(jù)以反映真實環(huán)境下的人的績效一直是一個有待研究的課題。5．HRA方法的正確性與準(zhǔn)確性難以驗證。HRA的各種方法，對于真實環(huán)境下的人的可靠性的預(yù)測的正確性幾乎無法得到證明。特別是非常規(guī)任務(wù)中人的可靠性評價的正確性更是一個難題，例如與時間相關(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/模型中缺乏對人的認(rèn)知行為及心理過程的探索和研究；另一方面，盡管認(rèn)知模型類型頗多，但難以找到與工程實際的結(jié)合點。7．缺乏對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)合的干擾信號圖形事件描述。通過干擾信號圖形的操縱員事件樹,分析各個節(jié)點處的人的事物機(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。該模型的研究重點是結(jié)合系統(tǒng)的實際運行經(jīng)驗和數(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)境與它如何通過人的失誤機(jī)理產(chǎn)生人的非安全動作，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)動下產(chǎn)生的,人的動作過程不是事先規(guī)定而是依賴于當(dāng)時情景條件建造出來的,這些動作之間高度相關(guān)。4．建立人因數(shù)據(jù)庫。目前的單純數(shù)字式數(shù)據(jù)或數(shù)字加簡要條件式數(shù)據(jù)，不能滿足人因分析者對數(shù)據(jù)所描述的人誤的理解和對該數(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。對此,雖以Reason1990年的著作《HumanError》為里程碑而進(jìn)入一個新的階段，但其后無多少具有實質(zhì)性進(jìn)展的成果問世。人的行為機(jī)理研究應(yīng)建立在個體、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.等著名人因分析專家，經(jīng)過多年艱苦細(xì)致的工作，完成了研究報告“HandbookofHumanReliabilityAnalysiswithEmphasisonNuclearPowerPlantApplications”(人因可靠性分析手冊)。在該報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)測技術(shù)(TechniqueforHumanErrorRatePrediction，THERP)。這套方法問世以來，已被美國等多個國家廣泛用于核電站、石化工業(yè)、大型武器系統(tǒng)等領(lǐng)域的風(fēng)險評價之中。 二、THERP方法描述用THERP方法完**的失誤概率定量化計算包括4個階段：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個步驟，如圖1所示。（一）系統(tǒng)熟悉階段該階段對系統(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事件樹和故障樹中有關(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)行此項任務(wù)時的邊界條件,包括:l 控制室的特點;l 系統(tǒng)的總體布置;l 行政管理系統(tǒng);l 任務(wù)的時間要求;l 工作人員的指定職能技術(shù)要求;l 報警癥狀;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)時所產(chǎn)生的失誤的類別,對于分解得到的每一項子任務(wù),同時必須查明以下幾點：①動作實施的設(shè)備或儀表；②要求操作人員的動作；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，還需了解人員之間的監(jiān)督關(guān)系對人員動作失誤的恢復(fù)關(guān)系。圖2串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的HRA事件樹2．HRA事件樹的建造HRA事件樹在人員任務(wù)分析的基礎(chǔ)上，以兩狀態(tài)事件樹的形式描述，以時間為序的人的各項行為與活動的過程。一般情況下，用人因可靠性事件樹進(jìn)行人的失誤分析時，每一個分支節(jié)點上都只存在兩種決策可能，即進(jìn)行此項操作時失敗或成功的兩種可能性。圖2給出了一個簡單的HRA事件樹。建樹的有關(guān)規(guī)則如下：①用大寫字母(如A)表示某一項子任務(wù)失敗和它的失敗概率，相應(yīng)的小寫字母(如a)則表示該項子任務(wù)成功和它的成功概率；②位于HRA事件樹各序列末尾的字母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個成功分支序列和3個失敗分支序列；③HRA事件樹的每個節(jié)點上有兩個分支,左側(cè)的分支表示成功,右側(cè)分支表示失敗,對于表示系統(tǒng)中硬件狀態(tài)的分支點，從左至右按照失誤的嚴(yán)重狀態(tài)予以排列;④對于極小概率的分支事件可以從事件樹中刪去，并忽略恢復(fù)因子的影響;⑤在HRA事件樹中，將相依的人員動作事件合并為一個子任務(wù)分支；⑥對于HRA事件樹中的失敗或成功節(jié)點，如果事件樹中的一個支路已鑒別出其分析任務(wù)為成功或失敗,這一個節(jié)點不再進(jìn)一步分解。 （三）HRA事件樹的定量評價圖2中的HRA事件樹,可按如下方法進(jìn)行定量評價：①如果任務(wù)是串聯(lián)型，即該任務(wù)要求人連續(xù)先后完成兩項動作單元，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，則只要求完成兩項動作單元中的任何一項任務(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事件樹中，某一項子任務(wù)的失敗概率（如A）由基本HEP（BHEP）表示。它依據(jù)該項子任務(wù)的動作類型，由相關(guān)的THERP表格查找而得。但由于在HRA事件樹中，人的失誤概率因人員差異有很大差別。因此，為了得到在HRA事件樹中子任務(wù)的實際概率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事件樹的每一項子任務(wù)之間可能具有相關(guān)性，按照Swain手冊提供的方法，可將任務(wù)之間的相關(guān)情況分成5類：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，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(在本文中略)，可分為7個部分。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,由于對不需深入量化的人為失誤，皆以0.1作為粗值,所以這兩個表格較少使用。l 表20-3和表20-4為在短時間內(nèi)產(chǎn)生報警數(shù)目與運轉(zhuǎn)員判定系統(tǒng)狀態(tài)失誤的關(guān)系。l 表20-5至表20-8為針對有無程序書的各種情況下,評估運轉(zhuǎn)員忽略了某些步驟的可能性,在量化維修、測試時的人為失誤時常常使用。l 表20-9至表20-14則為操作失誤率的相關(guān)表格,對于各種類型的按鈕、旋鈕、閥門等的操作失誤機(jī)率有極細(xì)的分類。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),用于評價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運行班組的行為，因此,在使用THERP時需另外考慮運行班組成員之間的相關(guān)性，否則所得的結(jié)果將過于保守。同時，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)點在于提供了HRA事件樹及基本HEP數(shù)據(jù)庫，因而人員可靠性分析者在了解系統(tǒng)及運行班組的狀況后，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主要是描述與時間無關(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）法就是為了評價運行班組未能在有限的時間內(nèi)完成動作的概率而開發(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)知過程行為分類可以分為技能型、規(guī)則型和知識型三種；l 確定執(zhí)行響應(yīng)任務(wù)的中值時間；l 調(diào)整任務(wù)響應(yīng)中值時間以說明績效因子；l 對于每一行為，確定系統(tǒng)時間窗口，在時間窗口內(nèi)行為必須完成；l 得到規(guī)范化時間值，基于這個時間，可以得到一組不響應(yīng)概率和時間-可靠性曲線。HCR模型提出了人的認(rèn)知行為類型的三種假定即技能型、規(guī)則型和知識型。根據(jù)核電廠模擬器的實驗結(jié)果可以得到相應(yīng)的三條時間-事故不響應(yīng)概率曲線，其中時間是實際響應(yīng)時間與完成操作的中值時間之比所得到的歸一化時間。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）來擬合。HCR模型首先使用模擬器實驗手段來進(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型劃分基礎(chǔ)上，開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)知過程對有時間約束的人的認(rèn)知行為進(jìn)行了分類；其次對三種不同的認(rèn)知過程類型的不響應(yīng)概率用不同的三種時間-可靠性曲線加以區(qū)分，如圖1所示。 二、HCR方法描述1．HCR的兩個假設(shè)HCR有兩個很重要的基本假設(shè)。第一個基本假設(shè)：它認(rèn)為所有的人員動作的行為類別可以根據(jù)圖3所示的邏輯，依據(jù)是否為例行的工作、程序書的情況及訓(xùn)練的程度等，分為技能型、規(guī)則型及知識型等3種。①技能型：如操作員經(jīng)過很好的培訓(xùn),有完成任務(wù)的動機(jī)，清楚地了解任務(wù)并具有完成任務(wù)的經(jīng)驗，這類行為可以劃歸為技能型。②規(guī)則型：如操作員在過渡工況響應(yīng)條件下，能夠清楚地理解其所需運用的運行規(guī)程，則這類行為應(yīng)劃歸為規(guī)則型。③知識型：如不符合上述兩類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，這類行為應(yīng)歸劃為知識型。第二個基本假設(shè)：它認(rèn)為每一種行為類別的失誤概率，僅與允許時間（t）和執(zhí)行時間（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)歸納而得與行為類別有關(guān)的參數(shù)，它們服從威布爾分布。由于每個運行班組的執(zhí)行時間可能因各類情況而有所不同，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：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)行時間。有關(guān)參數(shù)α、β、γ和K1、K2、K3的選取見表2和表3所示。2．HCR使用步驟使用HCR模式并沒有固定的先后步驟，但必須執(zhí)行以下步驟，其次序僅供參考：①決定允許時間：在決定使用HCR模式量化人員動作之前，已認(rèn)定此動作與時間有關(guān)。由于允許時間的長短對量化結(jié)果有決定性影響。因此，必須和系統(tǒng)分析員或有關(guān)安全分析專家討論，并了解決定允許時間的依據(jù)。②決定行為類別：據(jù)圖3所示的邏輯,判定人員動作類別，再從表2中決定α、β、γ等參數(shù)的取值。③決定一般執(zhí)行時間：經(jīng)由訪談或模擬機(jī)的經(jīng)驗，獲得一般狀況下運行人員對系統(tǒng)狀況的反應(yīng)情形；也可根據(jù)程序書的步驟，判定運行人員動作所需的時間。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控制室盤面的觀察，根據(jù)表3決定K1、K2、K33個修正因子，并將其帶入公式(2)，修正一般執(zhí)行時間，得到較符合實際的執(zhí)行時間。⑤量化失誤概率：將以上步驟所得的允許時間、修正后的執(zhí)行時間及根據(jù)行為類別決定的參數(shù),代入公式(1)量化失誤機(jī)率。 三、中國核電廠操縱員可靠性實驗研究一例（一）核電廠操縱員可靠性研究的理論模型考慮中國核電廠操縱員的水平和實驗的實際情況,操縱員完全可能在很短的時間內(nèi)進(jìn)行正確的響應(yīng)。因此,使不響應(yīng)概率P(t)與時間t一一對應(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)所用的時間中值；l ηi,βi分別為與第i類認(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時刻的不響應(yīng)概率。 （二）實驗事故的選取核電廠操縱員可靠性研究實驗事故的選取核電廠操縱員可靠性的研究實驗是結(jié)合操縱員的模擬器培訓(xùn)進(jìn)行的。本次實驗選擇了五個事故序列情景：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。事故的選取也同時參考了美國ORE項目的實驗事故。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驗數(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,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運行班組的行為，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)允許時間對執(zhí)行時間的比值太大時，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，即使非常簡單的工作，也不能排除萬一的失誤概率，因此，假設(shè)10-4為最小的截止值。 （四）對HCR的評價HCR模型提供了一種用模擬機(jī)實驗數(shù)據(jù)，將其作為進(jìn)行人—機(jī)交互作用過程中的人因可靠性分析的有力工具。但問題是：l 人的決策過程往往是綜合利用各種能力的過程，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個參數(shù)來源于模擬機(jī)實驗,它受到班組成員的知識水平、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模型的實際應(yīng)用。l HCR模型中的T(1/2)值往往需要專家判斷確定，這增加了模型的不確定性。但由于它首先使用了模擬機(jī)的實驗手段，結(jié)果較為客觀并開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模式簡介現(xiàn)代人—機(jī)系統(tǒng)中,人的動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對人因事件中涉及的所有人員行為按事件發(fā)展的過程進(jìn)行分析,并在事件樹確定失效途徑后進(jìn)行定量的計算。而HCR方法的著眼點在時間上，即認(rèn)為對于一個人因事件中的一個人員行為,特別是對事故后的診斷行為，允許操縱員進(jìn)行響應(yīng)的時間以及操縱員平均所需執(zhí)行時間之比決定了人因失效的概率。因此認(rèn)為，HCR對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),用于評價人員的具體操作失效更為方便。因此，采用結(jié)合THERP與HCR分析方法定量評價事故行為較為合理,即在事故診斷階段,用HCR對該階段可能的人因響應(yīng)失效概率進(jìn)行評價,而用THERP及相關(guān)數(shù)據(jù)對在進(jìn)行具體的干預(yù)操作行為中可能的失誤進(jìn)行評價。THERP+HCR模式已在大亞灣核電站和嶺澳核電站PRA分析中得到實際運用，所得到的分析結(jié)果對兩個核電站的建設(shè)、安全設(shè)施的改進(jìn)和安全運行發(fā)揮了很大的促進(jìn)作用。尤其是大亞灣核電站的一級PRA分析已通過國家核安全局和國際原子能機(jī)構(gòu)的評審。 二、應(yīng)用實例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℃且指令操縱員手動啟動安注，但安注不可用，安全工程師決定進(jìn)入U規(guī)程(SPI執(zhí)行時間為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開至全開，對冷凝器進(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個階段：①操縱員發(fā)現(xiàn)二次側(cè)放射性高報警信號進(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開至全開位置，其失敗概率P3可用THERP方法求出。3．建模與計算事件失誤率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)行的動作,其人因事件樹如圖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值長成功糾正操縱員的錯誤并完成安注A2值長未成功糾正操縱員的錯誤并完成安注b2值長成功糾正操縱員的錯誤并完成冷卻B2值長未成功糾正操縱員的錯誤并完成冷卻l 查THERP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 考慮值長與操縱員之間的相關(guān)性為低,其監(jiān)測失誤概率為:[1+19310-3]/20=5.2910-2l 該事件樹的失誤路徑有兩個,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,對人的可靠性的評價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，它是一種由專家集體進(jìn)行評判的方法。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)對人員的各種響應(yīng)的績效形成因子已知的條件才可能進(jìn)行定量化計算。 二、步驟運用SLIM方法應(yīng)完成10個步驟:①對情景和任務(wù)的集合進(jìn)行定義;②PSF選定;③對任務(wù)按PSF排序;④理想點的確定應(yīng)便于換算;⑤相關(guān)性的檢查;⑥賦權(quán)重值的過程;⑦計算成功似然指數(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、計算聘請的專家必須對所評價的任務(wù)進(jìn)行打分，并對各項任務(wù)的PSF因子排序。各位評審員都是基于一個共同的參考點進(jìn)行評分。每項任務(wù)的成功似然因子的計算可按下列公式進(jìn)行：SLIj=∑iWiRij式中：l SLIj—第j項任務(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，由專家對j任務(wù)所確定的比分(thescaledrating)。為將每項任務(wù)的成功似然因子轉(zhuǎn)換為概率值，假定采用對數(shù)形式，就有下列關(guān)系式：logHEP=aSLI+b式中，系數(shù)a和b分別由兩個邊界點(最壞情況和最好情況)的已知的人為失誤概率值求解出來。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,因而也不需要對各個操作失誤概率進(jìn)行確定。 第 17 頁 共 17 頁