信息定量模型在數(shù)字化SOP規(guī)程中的應(yīng)用研究

摘要：為了對數(shù)字化SOP規(guī)程的有效性進(jìn)行評估，該文采用信息流的方法，以Kim定性模型和Conant定量模型為基礎(chǔ)，對SGTR事故情況下操作員根據(jù)數(shù)字化SOP規(guī)程進(jìn)行事故處理的過程進(jìn)行分析，識別規(guī)程步驟中的各種信息量，得出以下結(jié)論：1）在感知和識別階段，信息中沒有無關(guān)信息量；2）在矩形圖中要判斷橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的參數(shù)值來選擇定位，確定下一步所走的路徑，增加了無關(guān)信息量，也增加了操作員的認(rèn)知負(fù)荷；3）對于計算得出的信息量，要結(jié)合規(guī)程的實際步驟，對其進(jìn)行分析；4）在計劃階段，阻塞率是操作員容易疏漏的信息量；5）規(guī)程不會指導(dǎo)操作員錯誤的操作。

關(guān)鍵詞： 信息流；信息定量模型；認(rèn)知負(fù)荷；阻塞率；噪聲率

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）10-2429-05

傳統(tǒng)的應(yīng)急操作規(guī)程（EOP）基于對設(shè)計基準(zhǔn)事故的處置，采用“事件導(dǎo)向”規(guī)程。當(dāng)核電廠（NPPs）發(fā)生事故后，操作員通過解讀控制室里的顯示器所傳遞的信息來確定事故，然后依據(jù)應(yīng)急操作規(guī)程針對事故采取相應(yīng)的恢復(fù)操作。EOP具有針對性強，直截了當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，但也有明顯的不足，如特定的規(guī)程只能適用于特定的事故，事故必須預(yù)先得到正確的診斷，不能處理非預(yù)期設(shè)備故障或人因失效的疊加事件。三哩島事故發(fā)生后，各國都展開了EOP的研究工作，提出了狀態(tài)導(dǎo)向規(guī)程（SOP），用于指導(dǎo)和支持操作員預(yù)防事故，緩解事故后果[1]。SOP避免了EOP的不足，實現(xiàn)高度系統(tǒng)化和格式化，可以容錯和自我糾正，其操作性和時效性得到加強。為了識別改變后的規(guī)程對操縱員有何影響，會帶來哪些不利因素，或增加了哪些操作負(fù)荷等，該文采用信息定量模型來對SOP進(jìn)行計算。

1 信息定量模型

定性的信息模型把人們的信息加工過程看作為一系列的信息處理過程。有很多學(xué)者對操作員認(rèn)知行為做了定性研究，然而，這種定性的模型不能對信息流提供顯著的定量計算方法。該文將基于Conant模型對SOP規(guī)程中信息流處理過程做定量的分析。下面分別對Kim信息定性模型和Conant信息定量模型做出介紹。

1.1 Kim 信息定性模型

Kim[2]從信息通道（information channel）的觀點出發(fā)，考慮核電廠（NPPs）操作員從各種環(huán)境中獲取信息并形成輸出信息，如診斷、決策和動作等，建立的信息流模型中定義了5種信息狀態(tài)和4個信息轉(zhuǎn)換階段。Kim認(rèn)為所有的信息的狀態(tài)可以被抽象為下列5種類型：信號（由環(huán)境提供或從環(huán)境中消失的信息的狀態(tài)，如顯示屏上一組指示器、報警或操作員口頭信息）、標(biāo)記（與環(huán)境條件相關(guān)的某一特點，如讀取報警名或指示器指示的具體值）、癥狀（感知到的核電廠的狀態(tài)，通常從各種標(biāo)記中通過整合來獲取電廠狀態(tài)）、原因（發(fā)生異常和故障的原因）、程序（問題解決的步驟，可能是一個書面或記憶的用于達(dá)到目標(biāo)的執(zhí)行計劃的程序）。通過這5種類型，能夠全面的反映信息流過程。Kim把信息加工過程分為4個階段：感知（操作員把原始數(shù)據(jù)與電廠的物理和邏輯變量聯(lián)系起來，操作員需要給環(huán)境獲得信號分配一定的認(rèn)知）、識別（識別電廠的狀態(tài)，此階段解釋前面階段獲得的標(biāo)記并將其轉(zhuǎn)換為癥狀，癥狀也可能在此階段作為輸入）、診斷（操作員試圖找到異?；蚬收系奈恢煤驮颍⒂媱潱ò凑赵\斷結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作）。

2 基于信息流模型分析SGTR事故場景下的SOP規(guī)程

SGTR（蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂）事故是核電廠的多發(fā)事故，該文采用在報警發(fā)生后，操作員根據(jù)SOP規(guī)程，最終確認(rèn)為SGTR事故的規(guī)程為研究內(nèi)容，對其進(jìn)行信息定量分析，得出操作員在這個過程中信息量的分配。在規(guī)程選擇時，該文選用在診斷SGTR事故時較有代表性的規(guī)程，如圖2所示。為了便于理解，這里對規(guī)程的操作過程做出解釋，分5步完成：

1）確認(rèn)壓力容器水位和一回路冷卻劑欠飽和度在矩形區(qū)域所在的位置。在規(guī)程中是一個有橫縱坐標(biāo)的矩形區(qū)域，一回路冷卻劑欠飽和度有3個狀態(tài)：sub-saturation、saturation、overheating，在矩形中為橫坐標(biāo)；壓力容器水位有3個狀態(tài)：大于THL、小于THL大于BoC、小于BoC，在矩形中為縱坐標(biāo)。在矩形區(qū)域中共分3個區(qū)域（為了便于說明，這里對3個區(qū)域分別標(biāo)號，如圖2所示），操作員根據(jù)這兩個參數(shù)值在矩形區(qū)域中的位置，確認(rèn)規(guī)程的下一步走向。

3 結(jié)論

隨著數(shù)字化規(guī)程在現(xiàn)代化核電廠的應(yīng)用，操作員在執(zhí)行電廠任務(wù)時產(chǎn)生了一些新的不利因素和認(rèn)知負(fù)荷。Conant對于信息定量的研究是十分有用的工具，但也有不足之處，如，該模型是用苛刻數(shù)學(xué)約束來表現(xiàn)現(xiàn)實世界的平穩(wěn)性和遍歷性，但在現(xiàn)實世界中沒有受到這些抑制，有待進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。

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