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摘要：
任務分析作為人因工程設計的要素之一，確定了操縱員為完成系統功能所必須執行的操作以及與這些操作相關的控制和狀態反饋需求，進而實現對人機界面的優化。本文基于人因工程審查大綱NUREG-0711，結合海南昌江核電站設備冷卻水房間通風系統，研究了任務分析的實施方法。明確的任務分析能夠將人員因素更有效地整合在系統設計和運行中，使人機界面設計更加科學及合理。
關鍵詞：
核電站；主控室；人因工程；任務分析；人機界面
0引言
近年來，核電站的先進主控室設計中越來越多地引入了人因工程，目前國際上關于人因工程在核電行業的應用主要有2個研究方向[1]：一方面進行人的可靠性規律研究，包括人的失誤原因、受制約因素以及失誤的預防，應用其研究成果來分析事故原因和確定防范對策[2]；另一方面則是進行控制室設計方法的研究，包括操縱員工作站設計、后備盤設計、應急控制盤設計等方面。人機界面作為主控室中操縱員與核電站進行信息交換的主要媒介，其設計的合理性對操縱員執行效率有重要影響[3]。本文基于人因工程審查大綱：NUREG-0711[4]研究了一套任務分析實施的方法，意在確定操縱員必須執行的任務以及優化主控制人機界面的設計。
1人因工程概述
1.1人因工程模型
根據NUREG-0711，人因工程分為4個階段（12個單元）[4]，分別是：計劃和分析（包括HFE項目管理、運行經驗評審、功能需求分析和功能分配、任務分析、人員配備和資質、人員可靠性分析）；設計（包括人機界面設計、規程設計、培訓計劃）；驗證和確認（包括人因驗證和確認）；執行和操作（包括設計應用、人員功效監控）。12個單元中與主控室人機界面設計直接相關的有功能需求分析和功能分配、任務分析、人機界面設計、規程設計。
1.2任務分析人機界面設計
核電站的人機界面設計合理與否直接關系到操縱員的工作效率[5]。根據NUREG-0711，任務分析是識別完成系統功能所需任務的需求。它評估了電廠人員為完成功能分配而要執行的任務需求，決定了人機界面設計所必須包含的信息，對人機界面設計的合理性起到了關鍵的作用。本文主要研究了核電站人因工程中的任務分析的實施方法。
2任務分析
為了達到最優任務分析的結果，本文沿用參考文獻[6]系統功能需求分析和分配，從以下幾個方面進行任務分析：將功能性能需求轉換為運行序列場景（OperatingSequenceScenario，OSS），制定完成場景目標的系統任務，將系統任務分解為操縱員的獨立動作；確定人機界面所需的控制、顯示和報警信息。
2.1運行序列場景
依據系統功能運行模式的功能分配結果，運行序列場景定義為每一個運行模式的手動或自動啟動，以及每一個運行模式的手動或自動終止。對于系統功能的模式變換，由于變換的模式不能夠從備用模式直接到達，而需要從先一個運行模式轉換到達，這種情況下，將運行序列場景定義為模式變換的手動或自動轉換。依據下列標準來選擇場景和運行序列：1）所分析系統的功能；2）系統的運行模式和模式變換；3）電廠運行模式；4）參考電站運行規程；5）安全分析報告；6）操縱員經驗。在每個系統的任務分析過程中，為每個運行序列場景定義標題和唯一的編號。根據海南昌江核電站DCS項目設備冷卻水房間通風系統（DVI）的系統設計手冊和文獻[8]等作為輸入文件?？紤]到系統的運行是電廠整體運行的一部分，因而需要定義運行序列場景的運行條件，包括：場景開始前的初始狀態，場景觸發條件，場景結束后的最終狀態，運行分類（正常運行或異常運行）和標準。表3分析了DVI系統的OSS001（系統正常通風的手動初始化）運行條件。
2.2系統任務
2.2.1確定系統任務
在人機界面設計過程中，為了達到已定義場景的最終狀態，將由人或機器要執行的一系列動作的組合定義為系統任務。在任務分析中，系統任務與進程元素[6]及該進程所包含的設備和參數相關。通常情況下，一個系統任務包含對1個進程的所有設備和參數所執行的控制和監測。然而，當1個進程包含了大量的設備和/或參數的時，該進程可以關聯多個系統任務。每個系統任務都具有唯一編碼STXX。對于系統所定義的每個運行序列場景都需要為其確定相應的任務，并對任務進行排序，給出任務在運行序列中的序號TXX。另外，還需要定義每個系統任務在運行序列場景中執行的頻率（如每年、每月、每天等）。
2.2.2確定關鍵任務
在定義系統任務時，還需要確定所定義的系統任務是否為關鍵任務，用來指導培訓項目，審查任務分析過程和規程開發。將符合下列原則之一的任務定義為關鍵任務：1）運行經驗反饋和概率風險評估中定義的高風險人員動作；2）用于安全系統邏輯和控制系統失效的假定事件場景的隔離反應堆和注水的動作；3）與安全功能相關的需要操縱員動作或監測的任務。
2.3獨立動作
將獨立動作定義為完成系統任務目標而對系統任務對應的進程元素所包含的各個設備和參數所執行的單個動作。確定獨立動作應當基于核電廠運行經驗，設備和部件的技術設計特性，系統設計手冊（如邏輯圖，模擬圖，工藝流程圖等），技術規格書和參考電站的規程等。需將每個系統任務分解為多個獨立動作，每個動作在所屬的任務中都有連續且唯一的編號。每個獨立動作需包含：1)動作編號；2)動作標題；3)對象；4)對象是否在主控室有信息顯示，包括對象的控制室顯示位置（如：非安全級顯示單元VDU、后備盤BUP等）；5)動作執行后，設備或參數的狀態反饋；6)動作的補充說明信息，用來幫助操縱員對動作的理解。
2.4控制、顯示和報警
對于控制室操縱員而言，關注的是那些在人機界面上需要控制的設備，及需要監視狀態變化的設備、參數、信息和報警。因此，任務分析的一個重要內容是根據系統設計手冊確定人機界面上所包含的部件，以及所包含部件的可控性、顯示狀態和報警狀態等。這些信息可以從各個系統任務的獨立動作列表中匯總出來?？刂菩畔莫毩幼髁斜淼?ldquo;動作要求”列獲得，顯示和報警信息從獨立動作列表的“顯示要求”列獲得。確定了人機界面的顯示內容后，就可以按照人機界面設計的統一標準，設計系統過程畫面。畫面能夠清晰準確地反映主控室操縱員對系統需要監控的設備、參數、報警信息等。
3結束語
本文在NUREG-0711的基礎上闡述了人因工程任務分析的具體實施方法。該方法能夠將人員因素有效地整合在系統設計和運行中，為核電廠的人員配備和人機界面設計提供依據等。任務分析通過系統地定義設備、軟件、人和程序的數據需求并對其進行分析，從而來滿足每一個系統和運行人員的所有功能，保證電廠的安全運行[7]。
作者：褚雪芹 陳潔 崔澤朋 齊旭 單位：中核控制系統工程有限公司 中國核電工程有限公司 北京和利時智能技術有限公司
參考文獻:
[1]楊孟琢.核電人因工程領域的發展[J].中國工程科學,2002,4(8):12-19.
[2]高佳，黃祥瑞.人的失誤及其分類[C]//人-機-環境系統工程研究進展.北京：北京科學技術出版社，1993:107-110.
[5]李鵬程，汪勝春，唐云波.核電人因工程研究的辯證思維[J].南華大學學報:社會科學版,2010,11(1):1-3.
[6]褚雪芹，齊旭.功能需求分析和分配在人機界面設計中的應用[J].儀器儀表用戶,2013,20(1):59-61.
[7]李石嶺.核電廠設計安全規定與核電廠的安全設計[J].核標準計量與質量,1994.