核電站控制室人因工程設(shè)計原則

王旭

摘 要：核電廠主控制室人因工程研究如何最大限度地發(fā)揮操作人員及儀控設(shè)備的效能并減少操作人員的差錯。1979年美國三里島核電廠事故之后，首次在主控室設(shè)計中應(yīng)用人因工程，并逐步發(fā)展為核電廠設(shè)計的基本準(zhǔn)則。在研究目標(biāo)上：提高工作效率和質(zhì)量;滿足人們的價值需要。在研究內(nèi)容上：著重于研究人類以及在工作和日常生活中所用到的產(chǎn)品、設(shè)備、設(shè)施、程序與環(huán)境之間的相互關(guān)系。在研究方法上：對人的能力、行為、限制和特點等相關(guān)信息進(jìn)行系統(tǒng)研究，并將之用于產(chǎn)品、操作程序及使用環(huán)境的設(shè)計和制造中。

關(guān)鍵詞：人因工程 產(chǎn)品設(shè)計 目標(biāo)拆分 需求功能對應(yīng)

概述

核電站是用核能來發(fā)電，也就意味著有重大的安全隱患，必須杜絕一切可能的事故。引發(fā)核電站事故的原因有很多，外界因素例如火山爆發(fā)，地震，臺風(fēng)等等，還有內(nèi)部因素，例如設(shè)備維護(hù)不當(dāng)，操作出錯甚至人為的破壞。實際上，外界因素是可以被最大限度的通過計算來避免和預(yù)防的，而內(nèi)部因素也可以利用各類管理措施來解決。本篇論文就是論證從人因工程的角度如何盡可能的提升工作效率，降低安全隱患，同時對核電站服務(wù)的目標(biāo)群體也就是人帶來最大的價值。

人性在設(shè)計原則中的體現(xiàn)

SHEL模式是Elwyn Edwards教授于1972年提出的，在這個模式中，廣場面的匹配與不匹配就意味著是一個人為差錯源，其模式下關(guān)鍵定義如下：

人——模式的中心，它是系統(tǒng)最關(guān)鍵最靈活的元素，也是系統(tǒng)中適應(yīng)能力最強的部分。因而重視人的因素，利用和發(fā)展人的潛力，必須注重研究人的特點，掌握人的特性。在本文中，我們用馬斯洛需求層次理論來定義這一項。

人——硬件。以飛行員駕駛飛機為例，航空公司主要體現(xiàn)在兩個方面一是飛行機組要熟練使用飛機，發(fā)揮飛機技術(shù)裝務(wù)地的最大潛能。提高飛行品質(zhì)。二是機務(wù)人員要確保飛機持續(xù)適航;這兩個方面都是要建立良好的人與硬件的關(guān)系，達(dá)到人和飛機有交往的合作，融為一體。

人——軟件。是指系統(tǒng)中的人與非結(jié)構(gòu)件，如程序、規(guī)則、手冊、檢查單、工作單、象征版本號和計算機應(yīng)用程序等軟件。人與軟件的關(guān)系不像人——機界面那樣有形可見，因而較難覺察和解決。

人——環(huán)境。人與工作空間、設(shè)施配置的關(guān)系就是人與環(huán)境的關(guān)系。

人——人。這是人——人之間的界面。領(lǐng)導(dǎo)、班組（機組）、團(tuán)隊和個性的影響，企業(yè)文化、企業(yè)風(fēng)氣、工作壓力以及人和人之間的關(guān)系會對人的表現(xiàn)產(chǎn)生很大的影響。

研究方法

人固有的特性導(dǎo)致我們必須要確保在核電站的工作中：

1，工作壓力適中，因為太大的壓力會導(dǎo)致事故高發(fā)

2，工作負(fù)擔(dān)不要大，因為太大的負(fù)擔(dān)會引起疲勞，影響工作準(zhǔn)確度

3，充足的時間反應(yīng)處理各種突發(fā)情況，如果突然事件無法留下充足的思考時間，會影響人的判斷。

4，操作邏輯簡單，這樣可以降低工作人員的學(xué)習(xí)成本而且有利于減少工作壓力，提高判斷能力。

5，工作環(huán)境良好安全，能夠保障濕度，溫度，交通，氛圍，制度，食物飲水，醫(yī)療。

總結(jié)一下，我們發(fā)現(xiàn)操作人員在使用核電站主控室的各項硬件的主要目標(biāo)有兩個，第一個最底限的目標(biāo)即安全性的目標(biāo)。第二個是工作效率的目標(biāo)。其中第一個目標(biāo)是第二個目標(biāo)的前提。

如果把核電站的控制室設(shè)計原則作為一個產(chǎn)品，我們用產(chǎn)品設(shè)計五層理論框架來思考：

1，戰(zhàn)略層

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品目標(biāo)、用戶需求

我們設(shè)計的控制室產(chǎn)品目標(biāo)是安全性和可用性，用戶是核電站的工作人員，他們的最核心需求是安全并且高效率的工作。

2，范圍層

關(guān)鍵詞：功能、需求分析

我們把用戶對于安全和高效工作的需求轉(zhuǎn)化為對功能的需求，也就是說核電站的操作人員（用戶）需要對于核輻射等污染和自然災(zāi)害的防護(hù)功能（安全需求），以及控制臺系統(tǒng)工作高效的功能（可用需求）等等。

3，結(jié)構(gòu)層

關(guān)鍵詞信息架構(gòu)、信息流

這里可以理解成為工作流程的安排邏輯和各種工作指令相互的銜接。

4，框架層

指的是具體的設(shè)計布局，此篇論文不做過多探討

5，表現(xiàn)層

指的是具體的設(shè)計細(xì)節(jié)，此篇論文不做過多探討。

我們需要從戰(zhàn)略層——范圍層——結(jié)構(gòu)層這個框架來進(jìn)行思考，總結(jié)出相應(yīng)的設(shè)計原則。

硬件的設(shè)計原則

安全性的設(shè)計原則：

1，建筑的抗震級別一定是最高級，防止地震造成的損害

2，建筑物的防輻射能力以及其他抗自然災(zāi)害能力都要非常好

3，各種設(shè)備的選擇布置必須保證可達(dá)性可實驗性和可維修性

4，采用多種安全保護(hù)措施，用縱深防御設(shè)計原則來防御可能出現(xiàn)的例如核輻射火災(zāi)等災(zāi)害

5，實施單個設(shè)備的功能多樣化和設(shè)備多樣性，同時有多套備用設(shè)備，保證安全冗余。

可用性的設(shè)計原則：

1，盡可能高自動化程度

2，合理的排布，讓工作人員無需耗費大量的時間精力在各個設(shè)備之間切換，提高效率

3，合適的布置，例如控制臺高度，顯示器位置等，讓工作人員不容易疲勞

軟件的設(shè)計原則

安全性的設(shè)計原則：

1，對各設(shè)備的操作系統(tǒng)之間相互兼容性進(jìn)行足夠的驗證，不夠兼容的設(shè)備系統(tǒng)可能需要從新開發(fā)。

2，儲存數(shù)據(jù)的硬盤必須有足夠的硬件層面的保護(hù)，自動備份，可以采用云端儲存

3，報警系統(tǒng)設(shè)計要把握給出充足的相應(yīng)時間和頻發(fā)的觸發(fā)之間的平衡

4，利用指紋識別，虹膜等安全措施來保證操作權(quán)限

5，標(biāo)牌和模擬圖設(shè)計按照顏色醒目，不容易混淆，位置擺放合理的原則設(shè)計