控制室中時間壓力對人因可靠性的影響

顏弘揚+戴立操

摘要：在核電站等復雜系統中，人的可靠性已成為影響系統安全的重要因素。而人因可靠性不僅受到培訓水平和應激水平的影響，還受到時間壓力的影響。在核電站控制室的實際操作中，特別是發生事故后的應急處理時，時間是受到嚴格限制的，這就導致操作員處于高時間壓力狀態，人因可靠性得不到保證。這篇文章以認知的“信息處理模型”為出發點，從信息接收、信息分析、決策與計劃、執行等方面來分析時間壓力是如何影響人因可靠性的，并提出了減少時間壓力影響的方法。

關鍵詞：時間壓力；信息處理模型；人因可靠性

分類號：B849

1引言

科技的快速發展使核電站等系統的硬件可靠性有了大幅度的提升。相對而言，人的可靠性成為影響核電系統安全的最主要因素。有資料報道，當今世界上所有的系統失效中，約有70%～90%是由人的因素所導致。因此，關于人因可靠性的相關研究也得到重視和發展，相繼產生了第一代、第二代人因可靠性分析方法。這些方法通過分析、預測人的失誤概率，尋求減少人的失誤的可能方式，從而達到提高人因可靠性的目的（何旭洪，黃祥瑞，2007）。針對人的可靠性和失誤的相關研究表明，影響人的可靠性的因素很多，包括人自身的因素、人機界面的設計、工作環境、時間和組織等。

在核電站的控制室中進行實際操作時，人的不確定性對信息的識別、人機界面管理、操作規程、告警系統等方面的影響很大，這就需要研究控制室中如何提高人的可靠性。在核電站等系統中，控制室中操作員的操作是在一定的時間壓力下進行的。時間壓力下操作員的人因可靠性與平時有所不同，例如時間壓力下人的信息處理方式有所改變，人的注意力更加集中，但不能夠充分考慮所有的選擇，由此需要研究控制室中時間壓力對人因可靠性的影響（Ozel，2001）。

2時間壓力和“信息處理模型”

在一定的時間限制下完成任務，時間變化對心理產生影響，可能會引起人因可靠性的波動。時間壓力的大小與任務復雜程度、任務數量以及規定的時間定額有關，規定的時間越短、任務越復雜、任務數量越多，則時間壓力越大，反之，時間壓力就越小。亞當斯法則指出，壓力與效率存在一種倒“U”形的關系。隨著壓力的增加，效率逐漸上升。當壓力達到一定程度時，效率最高。當壓力再繼續升高時，效率又會逐漸降低。時間壓力對人因可靠性的影響同樣如此，過低和過高的時間壓力都會使人因可靠性大大降低。

人因可靠性指的是在規定的時間內和規定的條件下，人無差錯地完成規定任務的能力。關于人因可靠性的研究始于20世紀50年代，并在隨后幾十年里得到了深入的發展。目前，將人的認知模型引入可靠性分析中是一個重要的研究方向。最為常用的認知模型是威肯斯于1992年提出的“信息處理模型”，如下頁圖1所示（威肯斯，霍蘭茲，2003）。在該模型中，操作人員被看作一個信息處理器，首先接收外界信息，然后對數量龐大的信息進行分析，提取有價值的信息，在此基礎上做出決策和制訂相關計劃，最后根據計劃執行動作。

信息接收模塊的作用在于主動或被動地獲取情景信息和系統的狀態信息，而信息分析模塊則通過存在的某種機理對信息進行過濾和提取，從而獲取有價值的信息。依據提取的信息，系統會首先判斷所處的狀態，做出決策，并制訂相應的任務計劃。最后，執行模塊根據計劃和規程進行操作。在這個過程中，記憶資源能夠存儲相關信息，注意力資源能夠保證操作人員集中處理某個任務，它們在認知過程中起輔助作用。

3時間壓力對人因可靠性的影響

隨著數字化系統的廣泛應用，人與系統的交互變得更加頻繁，這就對人因可靠性提出了更高的要求。而人在完成任務時易受到時間壓力的影響，使人的可靠性變得不穩定，造成事故頻頻發生。下面就從信息接收、信息分析、決策和執行等角度來說明時間壓力的具體影響。

3.1信息接收

信息接收階段的任務是獲取大量有用的信息，增強信息可靠度。時間壓力對信息接收的影響體現在以下兩個方面。

首先，時間壓力對人的注意范圍產生影響（呂中凡，2010）。有關研究表明，隨著時間壓力的增加，人的注意范圍逐漸下降。這是因為時間壓力的增加會導致人的喚醒水平的升高，喚醒水平的升高會逐漸限制來自外部環境的信息范圍，無法獲取足夠信息，導致完成信息接收這一任務的能力降低，也就是人的可靠性降低。

其次，時間壓力對圖形識別績效產生影響（李瑞芳，2012）。從圖形識別正確率的分析發現，時間壓力對于不規則幾何圖形、漢字、線條以及人臉識別正確率的影響各不相同。從識別時間上來看，在無時間壓力條件下，不管是不規則圖形、漢字還是線條圖的平均注視時間都顯著大于有時間壓力條件下，可能是因為在無時間壓力的情況下，被試有較多的時間來關注圖片的細節。在有時間限制時，時間壓力影響圖形識別績效，對信息接收的可靠度產生影響，進而影響人因可靠性。

控制室界面上的各種狀態數據會隨著系統狀態的變化而變化，而且需要在許多個界面之間來回切換。要想在變化的界面中找到有價值的信息，需要操作員具有較高的動態視覺搜索績效，而時間壓力對動態視覺搜索績效有影響（郭小筠，2011）。影響動態視覺搜索績效的因素有：視野大小、目標落在視野內被發現的概率、單次凝視時間及追蹤時間。時間壓力的增加會使注意力水平降低，使視野減小，目標落在視野內被發現的概率也隨之減小，且操作者會主動增加凝視點的個數，從而降低單次凝視時間及追蹤時間。時間影響壓力搜索績效，使操作員無法獲取足夠的信息，且信息的可靠度也得不到保證，因此，完成任務的可靠性就會很低。

3.2信息分析

信息分析階段的任務是充分分析收集到的信息并設計可行的方案。時間壓力對信息分析過程主要有兩個方面的影響：決策選擇時間和決策策略。

時間壓力影響決策選擇時間的長短。在時間壓力下，操作員的決策選擇時間明顯短于在無時間壓力下時。當任務沒有時間限制時，操作員會用盡可能多的時間來對信息進行加工和分析，確保分析的全面和準確。當有時間限制時，操作員會分配一部分時間和資源在知覺時間上，從而導致分析的時間相對減少。時間的縮短影響信息分析的充分性，使任務完成可能性減小。

決策策略是決策所依據的規則或啟發式，指的是個體對決策信息與所具有的知識提取的過程特征（王大偉，2009）。決策者在時間壓力下的決策策略主要有兩種：加速和選擇。加速策略是指決策者以較快的速度來處理所接收到的信息；選擇性策略是指決策者選擇性地處理有關的信息或是較為重要的信息。不論是加速還是選擇，對信息的分析都不夠充分，無法設計出多種可行方案，任務完成的可能性也隨之減小。

3.3決策與計劃

前面我們提到認知模型的前兩個階段：信息接收和信息分析。不管信息接收還是信息分析都是為決策與計劃服務的，決策和計劃的正確性是總的任務能否完成的最重要環節。因此，確保決策和計劃階段的正確性是保證人因可靠性的最重要部分。控制室決策的任務有很多類型，主要分為低意識的決策、中等意識的決策和高意識的決策。

低意識的決策指的是一些比較普遍性的決策，例如下班后關掉顯示器等。在做這些決策時，操作員根據語音環或空間模板中存儲的信息直接進行決策，整個過程不需要中央執行系統的參與。時間壓力對這種低意識的決策不會產生影響。

中等意識的決策一般是指按照規則進行的決策，例如正常進行發電任務的操作。操作員按照操作的規程進行操作，時間壓力對其有一定的影響。例如，時間壓力可能會使其規程閱讀錯誤，從而決策錯誤。總之，時間壓力通過對決策時人的信息輸入產生影響，導致決策發生錯誤。

控制室中更重要的是高意識的決策，例如核電站發生事故后的決策，時間壓力就在其中起著重要作用。人員通過感知覺器官獲得信息，通過工作記憶加工輸出（圖2）。工作記憶加工采用兩種方式，一是語音環，二是空間模板。工作記憶是加工中心，時間壓力對工作記憶的影響主要體現在以下三個方面：首先，時間壓力影響信息對語音環或空間模板的輸入，造成獲取信息的不完整性，影響決策；其次，時間壓力使人處于精神緊張狀態，造成中央執行系統參與產生的績效不高，分析問題不全面；再次，決策信息的輸出受到影響，使決策的執行程度大打折扣。

總的來說，時間壓力對決策的影響有兩大方面。一是對信息的輸入和輸出產生影響。在時間壓力下進行決策會增加心理上的負擔，并消耗認知資源，短時間內處理大量的信息造成信息加工負荷過載，有限的資源會導致較差的成績，影響決策質量。二是對決策策略的影響，時間壓力下決策者增加了次優認知過程和簡單策略的使用，從而產生了更多的認知錯誤和偏差。不論是對信息輸入和輸出的影響，還是對決策策略的影響，都增加了產生失誤的可能，使人無差錯完成任務的可能性降低，人因可靠性減小。

3.4執行

執行就是實際操作過程，對決策和計劃的具體實施。在核電站等控制室的操作中，操作員執行操作規程時的準確性和及時性非常重要，一旦出錯或者超時都將帶來巨大損失。時間壓力對執行的影響主要有兩種情況：一是緊張而沒有動作；二是動作選擇出現錯誤。操作員接收來自大腦的決策后，過高的時間壓力可能會導致集體短時間內反應僵硬，從而錯過動作。時間壓力下，人處于緊張狀態，操作時對按鍵的選擇可能會出現錯誤，易造成人因失誤。

3.5應對方法

在核電站實際操作中，出現事故后的應急操作處理是最重要的部分，要求操作員的操作具有較高的正確率。而在高時間壓力下，操作員的操作績效大打折扣。那么，該如何降低時間壓力對操作績效的影響呢？研究表明，時間壓力與自我意識的交互作用顯著，高自我意識下的操作績效受時間壓力的影響較小（鄭霞，潘志國，2012）。當人處于高自我意識條件下時，會將更多的注意資源指向內部，用于加工外部信息的資源較少，因而時間這一外部刺激帶來的影響力相對變弱。通過這一結論，在日常工作中應當對操作員進行模擬培訓，增強應對事故的理論自信。同時應當對操作員進行一定的鼓勵，提高操作員的自我意識，這樣才能使操作員在高時間壓力下擁有較高的操作績效，使人因可靠性得到保證。

4結論與展望

隨著核電站等復雜系統進入數字化時代，對于人因可靠性的要求越來越高。在操作員的實際工作中，時間壓力總是伴隨其身，并對人因可靠性產生重要影響。本文從Wickens的“信息處理模型”出發，討論在認知的四個子系統中，時間壓力是如何影響人因可靠性的。在信息接收階段，時間壓力通過視線注意范圍、圖形識別績效和視覺搜索績效來影響信息接收的廣度和可靠度。信息分析階段，時間壓力系縮短決策選擇時間和增加決策時簡單策略的應用，使信息得不到充分分析，造成設計的方案存在缺陷。決策時，時間壓力影響工作記憶對信息的加工情況，使決策產生錯誤。執行時時間壓力又會影響動作的正確率，造成動作忽略和動作選擇錯誤。總的來說，時間壓力使操作員的操作易出現失誤，也就是人因可靠性降低。

遺憾的是，本文只是從理論方面探討了時間壓力對人因可靠性的影響，缺少實驗數據的支持。此外，只是說明了如何影響，并沒有從根本上找到有效的方法來減少時間壓力的影響。相信在不久的將來，研究者能找到一個切實有效的方法，將時間壓力對人因可靠性的影響降到系統允許的范圍之內。

參考文獻：

郭小筠. （2011）. 速度、時間壓力和目標個數對動態視覺搜索績效的影響. 碩士學位論文， 清華大學.

何旭洪， 黃祥瑞. （2007）. 工業系統中人的可靠性分析： 原理方法與應用. 北京： 清華大學出版社.

李瑞芳. （2012）. 時間壓力下圖形識別眼動策略研究. 碩士學位論文， 浙江師范大學.

呂中凡. （2010）. 時間壓力對不同水平足球運動員注意范圍影響研究. 遼寧師范大學學報（自然科學版）， 2， 267-269.

王大偉. （2009）. 時間壓力、屬性數量影響決策信息加工的研究. 山東師范大學學報（人文社會科學版）， 54， 126-130.

威肯斯， 霍蘭茲. （2003）. 工程心理學與人的作業（朱祖祥 譯）. 上海： 華東師范大學出版社.

鄭霞， 潘志國. （2012）. 時間壓力與自我意識對籃球專項學生動作穩定性的影響. 體育教育， 6， 65-67.

欄目編輯/王抒文 終校/王晶晶