基于人機界面的人因設計驗證

王佳　盧沖　蔡蕾

【摘 要】人機界面作為操縱員與核電站間的信息交流媒介，是人的失誤率最高，后果最嚴重的地方。因此對人機界面進行人因工程驗證和確認中的設計驗證，發現人因不符合項，不僅可以大幅度減少人的失誤，保障人和設備高效的發揮作用，而且能更好的提高核電廠的安全性和可用性。

【關鍵詞】人類系統接口；設計驗證；人機工程差異

【Abstract】The human system interface（HSI） of the nuclear power plant is the communication media between operator and NPP which probably causes highest human errors and leads to the most serious consequences.Therefore，the implementation of human factors design verification（DV） on HSI and the management of human engineering discrepancies can greatly reduce human faults，guarantee operators and equipment efficiency，and improve the safety and availability of nuclear power plant.

【Key words】Human system interface；Design verification；Human engineering discrepancies

0 前言

從三哩島（TMI）、切爾諾貝利和其他核電站事故的研究中發現，欠缺人因的考慮是造成核電廠事故的一項重要原因，人因工程在支持核電廠安全性和深度防御方面起著重要作用。根據人因工程審查大綱要求，人因工程共包括12個要素，人因驗證和確認作為其中一個元素，在人因分析和設計完成后，通過定性、定量的方法確定人機界面的合適程度，在評價人機特性的同時，完成與標準符合性的比較，確保操縱員能夠成功和安全地執行任務，實現操作目標。

1 人因工程設計驗證

人機界面作為核電廠主控室中操縱員與核電站間進行信息交流的主要媒介，為操縱員提供了核電廠各種工況下安全運行所必需的信息，幫助主控室人員快速而又可靠地判斷電廠的安全狀態。因此，其設計的合理性、一致性以及可理解性直接影響著操縱員的執行效率。

為了確定人機界面的適用性，需要對人機界面實施人因工程設計驗證（DV），從多方面減少人因錯誤的潛在風險。

人因工程設計驗證是人因工程驗證和確認中的一個必不可少的活動，驗證人機接口設計是否符合人因工程導則，與行內標準、原則是否一致。人因工程設計驗證是用來評估設計的界面能否滿足人因設計準則和用戶需求，充分發揮操作人員的能動性，降低人自身的局限性。如圖1所示，人因工程設計驗證是人因工程驗證和確認活動中的一個重要過程。

1.1 人因工程設計驗證的目標

人因工程設計驗證過程的主要目標是：

驗證人機界面是否符合NUREG 0700標準要求；

驗證人機界面是否符合項目設計需求；

驗證人機界面間是否一致；

確定、記錄發現的人因不符合項。

1.2 人因工程設計驗證的系統化流程

在對人機界面進行設計驗證時，要明確三方面問題：一致性、可理解性和有效性。

一致性：在明確系統運行目標的條件下，顯示給操縱員的信息和預期從操縱員得到的響應，其特性應該與人的能力和限度相一致。

可理解性：人機系統顯示的信息應容易理解，畫面顯示的結構、格式和內容，對信息交互是有幫助的。

有效性：人機系統能夠幫助操縱員提高操作效能，可以使復雜的任務簡單化。

這里以安全顯示單元顯示的畫面為例，具體說明人因工程設計驗證的工作流程：

設計驗證的準備工作：

根據人機界面顯示畫面的不同，從NUREG 0700標準中選取適用的標準條目，形成檢查清單。會用到的NUREG 0700標準條目有：

1）Information Display

（1）General Display Guidelines

（2）Display Formats

（3）Display Elements

（4）Data Quality and Update Rate

（5）Display Pages

2）Safety Function and Parameter Monitoring System

（1）Information Display

（2）User-System Interaction

（3）Reliability，Test，Maintenance，and Failure Indication Features

（4）Integration with Other HSI Elements

設計驗證的執行：

依據檢查清單，對SVDU上的每組畫面進行設計驗證：檢查每幅畫面是否符合標準要求；評估驗證結果是否滿足用戶的設計需求；填寫檢查清單，分析判定的結果，同時給出相應的理由。Yes代表與NUREG-0700符合；Discrepancy代表不符合NUREG-0700的標準；Pending代表缺少輸入文件等目前無法判斷；No代表雖然不符合NUREG-0700的標準，但是項目需要；N/A代表不適用。

人因不符合項的管理：

在人因驗證和確認的過程中，需要對發現的人因不符合項（HEDs）進行管理、分級。首先，判定哪些HEDs需要更改；然后，根據HEDs，變更人因設計；最后，確認設計變更完成。在人因工程設計驗證活動中，對HEDs的管理流程也是如此。

2 總結

對核電廠的人機界面進行人因工程設計驗證，是人因工程驗證和確認工作中必不可少的一個環節。通過人因工程設計驗證活動，能夠提前發現設計缺陷，保證人機界面在實際工作中能夠安全地運行，降低操縱員的工作量，提高人員效能。

[責任編輯：田吉捷]endprint