核电厂数字化主控室操纵员作业行为动态可靠性分析方法研究

Operators' cognitive environment and operation behaviors were changed after digital control technologies were adopted in nuclear power plant (NPP) main control room, these bring some new risks for operators when they are performing tasks. Traditional human reliability analysis (HRA) method has been difficult to meet the requirements of reliability analysis for operators' behaviors in digital control system (DCS), developing the HRA methods for DCS is the hot issue and frontier issue in the worldwide. To address the dynamic reliability analysis problem of operators' behaviors in NPP digital main control room, this project takes the four basic operation behaviors (monitoring, situation assessment, response planning, response implementation) as research object, explore the characteristics and failure mechanism of operators' behaviors in digital main control room context, the logic dynamic evolution mechanism and dynamic reliability variation of operators' behaviors were revealed, finally a dynamic reliability analysis method was established which full consideration of digital situational environmental factors effect on operators' behaviors in NPP main control room. This approach can improve the existing framework of HRA. Successful implementation of this project can provide the guideline for error analysis and prevention of operators' behaviors in NPP, and will make a positive contribution for preventing human failure event and providing support for operators' training and assessment.

数字化控制技术的采用改变了核电厂主控室操纵员的认知环境和工作方式，给操纵员的任务执行带来了新的风险。传统的人因可靠性分析方法已难以满足数字化控制系统中操纵员作业行为可靠性分析的要求，开展数字化控制系统中的人因可靠性分析方法研究是当前国际上研究的前沿和热点问题。本项目针对核电厂数字化主控室操纵员的作业行为动态可靠性问题，以操纵员主要任务中的四个基本作业行为单元（监视、状态评估、响应计划、响应执行）为研究对象，探究数字化主控室情境环境中操纵员的作业行为特征及失误机理，揭示操纵员作业行为的逻辑动态演化机制和动态可靠性变化规律。项目最终将建立一种充分考虑了数字化情境环境因素对核电厂主控室操纵员作业行为影响的动态可靠性分析方法，以期补充和完善现有人因可靠性分析体系。本项目的成功实施将为核电厂操纵员作业行为失误分析和失误预防提供方法指导，将对在役系统人因事故防范、操纵员培训与考核等领域做出积极的贡献。

数字化控制技术的采用改变了核电厂主控室操纵员的认知环境和工作方式，给操纵员的任务执行带来了新的风险。传统的人因可靠性分析方法已难以满足数字化控制系统中操纵员作业行为可靠性分析的要求，开展数字化控制系统中的人因可靠性分析方法研究是当前国际上研究的前沿和热点问题。本项目针对核电厂数字化主控室操纵员的作业行为动态可靠性开展研究，以操纵员的四种基本作业行为单元（监视、状态评估、响应计划、响应执行）为研究对象，探究数字化主控室情境环境中操纵员的作业行为特征及失误机理，揭示操纵员作业行为的逻辑动态演化机制和动态可靠性变化规律。本项目取得了如下研究成果：（1）识别了数字化主控室操纵员的监视、状态评估、响应计划及响应执行这四类作业行为的基本特征，研究了操纵员作业行为的失误机理，形成基于认知模型的作业行为失误分类；（2）建立了适用于核电厂数字化主控室操纵员作业行为可靠性分析的行为形成因子分类体系和框架；（3）建立了可用于识别行为形成因子内在相关性的数据挖掘框架；（4）建立了一种数据指引型的操纵员作业行为失误因果模型；（5）建立了一种基于概率论方法的安全相关人员行为筛选模型/程序；（6）基于布尔网络和矩阵的半张量积构建操纵员作业行为动态演化模型；（7）基于马尔科夫模型对操纵员作业行为可靠性变化规律进行建模，分析并建立了在单个变动影响因子作用下操纵员作业行为可靠性变化的概率转移矩阵。本项目最终所建立的核电厂数字化主控室操纵员作业行为动态可靠性分析方法对现有的人因可靠性分析体系是一种补充和完善，也可为核电厂操纵员作业行为失误分析和失误预防提供方法指导，对在役系统人因事故防范、操纵员培训与考核等领域也具有重要价值。项目资助共完成论文10篇，其中9篇已经发表；申报国家发明专利4项；参加国际学术交流5次，国内学术交流5次；培养硕士研究生1名。