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摘要：
任务分析作为人因工程设计的要素之一，确定了操纵员为完成系统功能所必须执行的操作以及与这些操作相关的控制和状态反馈需求，进而实现对人机界面的优化。本文基于人因工程审查大纲NUREG-0711，结合海南昌江核电站设备冷却水房间通风系统，研究了任务分析的实施方法。明确的任务分析能够将人员因素更有效地整合在系统设计和运行中，使人机界面设计更加科学及合理。
关键词：
核电站；主控室；人因工程；任务分析；人机界面
0引言
近年来，核电站的先进主控室设计中越来越多地引入了人因工程，目前国际上关于人因工程在核电行业的应用主要有2个研究方向[1]：一方面进行人的可靠性规律研究，包括人的失误原因、受制约因素以及失误的预防，应用其研究成果来分析事故原因和确定防范对策[2]；另一方面则是进行控制室设计方法的研究，包括操纵员工作站设计、后备盘设计、应急控制盘设计等方面。人机界面作为主控室中操纵员与核电站进行信息交换的主要媒介，其设计的合理性对操纵员执行效率有重要影响[3]。本文基于人因工程审查大纲：NUREG-0711[4]研究了一套任务分析实施的方法，意在确定操纵员必须执行的任务以及优化主控制人机界面的设计。
1人因工程概述
1.1人因工程模型
根据NUREG-0711，人因工程分为4个阶段（12个单元）[4]，分别是：计划和分析（包括HFE项目管理、运行经验评审、功能需求分析和功能分配、任务分析、人员配备和资质、人员可靠性分析）；设计（包括人机界面设计、规程设计、培训计划）；验证和确认（包括人因验证和确认）；执行和操作（包括设计应用、人员功效监控）。12个单元中与主控室人机界面设计直接相关的有功能需求分析和功能分配、任务分析、人机界面设计、规程设计。
1.2任务分析人机界面设计
核电站的人机界面设计合理与否直接关系到操纵员的工作效率[5]。根据NUREG-0711，任务分析是识别完成系统功能所需任务的需求。它评估了电厂人员为完成功能分配而要执行的任务需求，决定了人机界面设计所必须包含的信息，对人机界面设计的合理性起到了关键的作用。本文主要研究了核电站人因工程中的任务分析的实施方法。
2任务分析
为了达到最优任务分析的结果，本文沿用参考文献[6]系统功能需求分析和分配，从以下几个方面进行任务分析：将功能性能需求转换为运行序列场景（OperatingSequenceScenario，OSS），制定完成场景目标的系统任务，将系统任务分解为操纵员的独立动作；确定人机界面所需的控制、显示和报警信息。
2.1运行序列场景
依据系统功能运行模式的功能分配结果，运行序列场景定义为每一个运行模式的手动或自动启动，以及每一个运行模式的手动或自动终止。对于系统功能的模式变换，由于变换的模式不能够从备用模式直接到达，而需要从先一个运行模式转换到达，这种情况下，将运行序列场景定义为模式变换的手动或自动转换。依据下列标准来选择场景和运行序列：1）所分析系统的功能；2）系统的运行模式和模式变换；3）电厂运行模式；4）参考电站运行规程；5）安全分析报告；6）操纵员经验。在每个系统的任务分析过程中，为每个运行序列场景定义标题和唯一的编号。根据海南昌江核电站DCS项目设备冷却水房间通风系统（DVI）的系统设计手册和文献[8]等作为输入文件。考虑到系统的运行是电厂整体运行的一部分，因而需要定义运行序列场景的运行条件，包括：场景开始前的初始状态，场景触发条件，场景结束后的最终状态，运行分类（正常运行或异常运行）和标准。表3分析了DVI系统的OSS001（系统正常通风的手动初始化）运行条件。
2.2系统任务
2.2.1确定系统任务
在人机界面设计过程中，为了达到已定义场景的最终状态，将由人或机器要执行的一系列动作的组合定义为系统任务。在任务分析中，系统任务与进程元素[6]及该进程所包含的设备和参数相关。通常情况下，一个系统任务包含对1个进程的所有设备和参数所执行的控制和监测。然而，当1个进程包含了大量的设备和/或参数的时，该进程可以关联多个系统任务。每个系统任务都具有唯一编码STXX。对于系统所定义的每个运行序列场景都需要为其确定相应的任务，并对任务进行排序，给出任务在运行序列中的序号TXX。另外，还需要定义每个系统任务在运行序列场景中执行的频率（如每年、每月、每天等）。
2.2.2确定关键任务
在定义系统任务时，还需要确定所定义的系统任务是否为关键任务，用来指导培训项目，审查任务分析过程和规程开发。将符合下列原则之一的任务定义为关键任务：1）运行经验反馈和概率风险评估中定义的高风险人员动作；2）用于安全系统逻辑和控制系统失效的假定事件场景的隔离反应堆和注水的动作；3）与安全功能相关的需要操纵员动作或监测的任务。
2.3独立动作
将独立动作定义为完成系统任务目标而对系统任务对应的进程元素所包含的各个设备和参数所执行的单个动作。确定独立动作应当基于核电厂运行经验，设备和部件的技术设计特性，系统设计手册（如逻辑图，模拟图，工艺流程图等），技术规格书和参考电站的规程等。需将每个系统任务分解为多个独立动作，每个动作在所属的任务中都有连续且唯一的编号。每个独立动作需包含：1)动作编号；2)动作标题；3)对象；4)对象是否在主控室有信息显示，包括对象的控制室显示位置（如：非安全级显示单元VDU、后备盘BUP等）；5)动作执行后，设备或参数的状态反馈；6)动作的补充说明信息，用来帮助操纵员对动作的理解。
2.4控制、显示和报警
对于控制室操纵员而言，关注的是那些在人机界面上需要控制的设备，及需要监视状态变化的设备、参数、信息和报警。因此，任务分析的一个重要内容是根据系统设计手册确定人机界面上所包含的部件，以及所包含部件的可控性、显示状态和报警状态等。这些信息可以从各个系统任务的独立动作列表中汇总出来。控制信息从独立动作列表的“动作要求”列获得，显示和报警信息从独立动作列表的“显示要求”列获得。确定了人机界面的显示内容后，就可以按照人机界面设计的统一标准，设计系统过程画面。画面能够清晰准确地反映主控室操纵员对系统需要监控的设备、参数、报警信息等。
3结束语
本文在NUREG-0711的基础上阐述了人因工程任务分析的具体实施方法。该方法能够将人员因素有效地整合在系统设计和运行中，为核电厂的人员配备和人机界面设计提供依据等。任务分析通过系统地定义设备、软件、人和程序的数据需求并对其进行分析，从而来满足每一个系统和运行人员的所有功能，保证电厂的安全运行[7]。
作者：褚雪芹 陈洁 崔泽朋 齐旭 单位：中核控制系统工程有限公司 中国核电工程有限公司 北京和利时智能技术有限公司
参考文献:
[1]杨孟琢.核电人因工程领域的发展[J].中国工程科学,2002,4(8):12-19.
[2]高佳，黄祥瑞.人的失误及其分类[C]//人-机-环境系统工程研究进展.北京：北京科学技术出版社，1993:107-110.
[5]李鹏程，汪胜春，唐云波.核电人因工程研究的辩证思维[J].南华大学学报:社会科学版,2010,11(1):1-3.
[6]褚雪芹，齐旭.功能需求分析和分配在人机界面设计中的应用[J].仪器仪表用户,2013,20(1):59-61.
[7]李石岭.核电厂设计安全规定与核电厂的安全设计[J].核标准计量与质量,1994.