人因可靠性專題講座4 HRA基本數(shù)據(jù)研究

1、HRA基本數(shù)據(jù)研究 張 力 教授國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（79870004，70271016，70573043）國(guó)防軍工技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)劃項(xiàng)目（Z012002A001，Z012005A001)人因可靠性專題講座之四1HRA面臨的一大難題 數(shù)據(jù)匱乏且可用性不良 人因數(shù)據(jù)采集極度困難，致使HRA長(zhǎng) 期缺乏較充分的可用數(shù)據(jù) 現(xiàn)有主要人因數(shù)據(jù)庫(kù) 人員可靠性分析手冊(cè)，NUCLARR， 英國(guó)CORE-DATA 三方面問(wèn)題 數(shù)據(jù)的可靠性：專家判斷和外推 數(shù)據(jù)的適用性：針對(duì)某個(gè)專門(mén)領(lǐng)域建立 它國(guó)數(shù)據(jù)的可引用性2多樣的數(shù)據(jù)需求 不同的研究目標(biāo) 不同領(lǐng)域的研究人員 不同的HRA模型/方法HRA數(shù)據(jù)需求：定性數(shù)據(jù) 定量數(shù)

2、據(jù)定性數(shù)據(jù)：HRA建模、確定人誤機(jī)理和PSFs定量數(shù)據(jù)：人因事件定量評(píng)價(jià)3THERP模型所需數(shù)據(jù) 工作任務(wù)和行為描述行為形成因子（PSFs）人機(jī)界面完成任務(wù)的個(gè)人與小組任務(wù)有效時(shí)間可用規(guī)程恢復(fù)因子任務(wù)相關(guān)性及其與PSFs的相關(guān)性基本人誤概率 4 HCR模型所需數(shù)據(jù) 工作任務(wù)和行為描述行為形成因子（PSFs）認(rèn)知水平人機(jī)界面時(shí)間窗口診斷時(shí)間執(zhí)行時(shí)間5ATHEANA模型所需數(shù)據(jù) 工作任務(wù)和行為描述不安全行為失誤迫使情景（EFCs）EFCs發(fā)生概率6數(shù)據(jù)采集的基本準(zhǔn)則準(zhǔn)確性、一致性、實(shí)用性數(shù)據(jù)總是與模型相關(guān)聯(lián)，關(guān)系型數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)不得依賴于它所從屬模型的輸出，但應(yīng)該依賴于系統(tǒng)的特征和系統(tǒng)的輸入。數(shù)據(jù)依賴

3、于系統(tǒng)模型的精確度以及所從屬的層次。若采用更復(fù)雜的模型，則輸出事故的失誤（成功）概率將減少（增大）。所采集數(shù)據(jù)的可靠性應(yīng)當(dāng)及早采用多種方法來(lái)保證。7 數(shù)據(jù)源運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)事件和事故報(bào)告人誤數(shù)據(jù)庫(kù)，如THERP手冊(cè)模擬機(jī)實(shí)驗(yàn)專家判斷文獻(xiàn)資料8數(shù)據(jù)采集、分析、預(yù)測(cè)之間的關(guān)系原始數(shù)據(jù)構(gòu)成分析的基礎(chǔ)。行為的片段，可定義為給定環(huán)境下的基本水平的數(shù)據(jù)，其水平就會(huì)隨系統(tǒng)和環(huán)境的不同而不同。中間數(shù)據(jù)代表對(duì)原始數(shù)據(jù)處理的第一階段。包括對(duì)原始數(shù)據(jù)重組和編碼，而不對(duì)其進(jìn)行解釋。分析事件數(shù)據(jù)以中間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、采用格式化的術(shù)語(yǔ)或概念來(lái)描述所觀察事件中所包含的任務(wù)、行為以及事件整體，強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)從提供一個(gè)已發(fā)生事件的描述轉(zhuǎn)化為提

4、供為什么會(huì)發(fā)生事件的原因，即尋找原因。顯然它就包括了對(duì)數(shù)據(jù)的解釋。概念性描述從一系列事件中總結(jié)出共同特征。通過(guò)對(duì)行為多重格式化描述的組合，獲得對(duì)行為本質(zhì)的特征化描述。從格式化行為描述到特征化本質(zhì)化行為描述通常要求非常詳細(xì)，需要分析員有豐富的經(jīng)驗(yàn)。它也依賴分析所基于的理論和方法。能力描述用理論知識(shí)把各種概念性的描述聯(lián)系起來(lái)。能力描述與認(rèn)知模型的描述在很大程度上是同義的，即對(duì)獨(dú)立于特定環(huán)境的人和行為指令系統(tǒng)的描述當(dāng)然這種描述還受某些特定環(huán)境的限制。從概念描述到能力描述同樣也需很詳細(xì)，也要求分析員有著相關(guān)領(lǐng)域系統(tǒng)的知識(shí)以及運(yùn)用這些知識(shí)的豐富經(jīng)驗(yàn)。分析必須能夠提供一個(gè)對(duì)一般策略、模型和行為準(zhǔn)則的描述。

5、數(shù)據(jù)分析9HRA數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)導(dǎo) 出數(shù)據(jù)庫(kù)模塊 塊各類(lèi)失誤次數(shù)統(tǒng) 計(jì)源數(shù)據(jù)庫(kù)模塊計(jì)算模塊導(dǎo) 出數(shù)據(jù)庫(kù)模 塊大規(guī)模復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行事故報(bào)告內(nèi)部事故運(yùn)行報(bào)告維修報(bào)告本廠模擬機(jī)試驗(yàn)專家判斷PRA報(bào)告人因動(dòng)作專用統(tǒng)計(jì)表THERP手冊(cè)HCR模型CREAM數(shù)據(jù)DEF數(shù)據(jù)表基本數(shù)據(jù)庫(kù)事故基本情況子庫(kù)事故深層次描述子庫(kù)常規(guī)事故數(shù)據(jù)庫(kù)重要事故數(shù)據(jù)庫(kù)本廠其它數(shù)據(jù)源庫(kù)外 部 數(shù)據(jù) 庫(kù)PSFs、作業(yè)內(nèi)容等基本數(shù)據(jù)特例PSFs失誤特征值計(jì)算模塊本廠基本人誤率計(jì)算模塊外推人誤率計(jì)算模塊失誤特征值本廠基本人誤率（BHEP和HCR參數(shù)及PSFs）外推人誤率（HEP）大規(guī)模復(fù)雜人-機(jī)系統(tǒng)人因數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能模塊10 秦山核電廠操

6、縱員可靠性 模擬機(jī)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)選擇包含技能型、規(guī)則型和知識(shí)型三種認(rèn)知類(lèi)型、對(duì)電廠運(yùn)行安全有重大影響的23個(gè)異常事件（55個(gè)HIs），對(duì)38名操縱員事件響應(yīng)狀況和時(shí)間進(jìn)行錄像和記錄，取得764個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理和分析后獲得適合秦山核電廠系統(tǒng)與人員特性的HCR/HRA模型基本參數(shù)。11 實(shí)驗(yàn)方法及準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)人員選擇一定工況引入有關(guān)事件，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，隨之報(bào)警信號(hào)、儀表參數(shù)等變化。操縱員班組對(duì)癥狀響應(yīng)。音像監(jiān)測(cè)裝置記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)單向可視玻璃窗觀察實(shí)驗(yàn)場(chǎng)面，用專門(mén)表格記下操縱員對(duì)每個(gè)HIs界面的響應(yīng)時(shí)間和其他重要事件。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)組由HRA研究人員和模擬機(jī)教員組成，協(xié)商制

7、定實(shí)驗(yàn)方案和測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)人員了解、熟悉秦山核電廠的系統(tǒng)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、模擬機(jī)功能及異常、故障情況的設(shè)置、運(yùn)行規(guī)程。搜集參與實(shí)驗(yàn)操縱員的背景資料，設(shè)計(jì)制定專門(mén)的觀察記錄表格。12實(shí)驗(yàn)分組 被試人員共38名，均是秦山核電廠現(xiàn)任操縱員或值長(zhǎng)。分為五個(gè)實(shí)驗(yàn)組，組內(nèi)按照秦山核電廠運(yùn)行值模式分工。各組均需完成23個(gè)事件實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集 通過(guò)音像監(jiān)測(cè)記錄和人工記錄，獲得764個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)，平均每個(gè)HIs界面13.9個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。13實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理 數(shù)據(jù)的有效性與可靠性： 通過(guò)對(duì)音像監(jiān)測(cè)記錄和人工記錄的比較評(píng)估及專家商討，剔除可疑或奇異數(shù)據(jù)。HIs界面辨識(shí) 按照SRK模型辨別操縱員對(duì)系統(tǒng)癥狀信息響應(yīng)過(guò)程中的認(rèn)

8、知模型。數(shù)據(jù)分析處理 操縱員響應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理軟件（ORTA）14實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù)應(yīng)用范圍 CC技能型0.290.871.790.45規(guī)則型0.300.881.630.50知識(shí)型0.201.180.941.28秦山核電廠操縱員HCR模型中威布爾分布參數(shù)15秦山核電廠HCR模型技能型操縱員響應(yīng)概率曲線16秦山核電廠HCR模型規(guī)則型操縱員響應(yīng)概率曲線17秦山核電廠HCR模型知識(shí)型操縱員響應(yīng)概率曲線18秦山核電廠操縱員HCR模型參數(shù)與國(guó)外數(shù)據(jù)比較核電廠操縱員HCR模型中威布爾參數(shù)比較 參 數(shù)應(yīng)用范圍CC技能型秦山0.290.871.790.45IAEA0.700.4071.20.32美國(guó)ORE0.720

9、.3881.130.33美國(guó)驗(yàn)證試驗(yàn)0.6760.4251.360.29規(guī)則型秦山0.300.881.630.50IAEA0.60.6010.90.70美國(guó)ORE0.1481.141.270.84美國(guó)驗(yàn)證試驗(yàn)0.6680.5230.8050.74知識(shí)型秦山0.201.180.941.28IAEA0.50.7910.81.13美國(guó)ORE0.3890.9690.7951.40美國(guó)驗(yàn)證試驗(yàn)0.5270.7440.8101.0419秦山核電廠與IAEA的HCR模型操縱員S、R型界面響應(yīng)概率曲線比較20秦山核電廠與IAEA的HCR模型操縱員K型界面響應(yīng)概率曲線比較21實(shí)驗(yàn)結(jié)論與討論對(duì)于相同的HI，經(jīng)過(guò)充分培訓(xùn)的操縱員的反應(yīng)時(shí)短。對(duì)于那些不熟悉的事故序列情景，操縱員的反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)。按照方差的大小可幫助確定各HI界面的類(lèi)型。方差由小到大變化，反映人的認(rèn)知過(guò)程由易到難的發(fā)展過(guò)程，其變化次序與擬合方法無(wú)關(guān) 。秦山核電廠操縱員HIs的行