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人因可靠性分析

  
评论: 更新日期:2012年11月05日
(一)系统熟悉阶段
该阶段对系统的考察访谈与资料收集,需完成以下任务:
①了解核电站PSA事件树和故障树中有关的人的失误事件;
②了解与基本事件有关的人员任务;
③人进行此项任务时的边界条件,包括:
l         控制室的特点;
l         系统的总体布置;
l         行政管理系统;
l         任务的时间要求;
l         工作人员的指定职能技术要求;
l         报警症状;
l         恢复因子
(二)定性分析阶段
1.任务分析
了解人员每项任务的内容并将它分解为相应的一系列相连贯的动作或子任务序列;找出人—机系统相互作用的界面;判断人在完成任务时所产生的失误的类别,对于分解得到的每一项子任务,同时必须查明以下几点:
①动作实施的设备或仪表;
②要求操作人员的动作;
③可能潜在的人因失误;
④控制器、显示器、操纵阀的位置等。
当任务是由不同的人员完成时,还需了解人员之间的监督关系对人员动作失误的恢复关系。
图2 串联和并联系统的HRA事件树
2HRA事件树的建造
HRA事件树在人员任务分析的基础上,以两状态事件树的形式描述,以时间为序的人的各项行为与活动的过程。一般情况下,用人因可靠性事件树进行人的失误分析时,每一个分支节点上都只存在两种决策可能,即进行此项操作时失败或成功的两种可能性。图2给出了一个简单的HRA事件树。
建树的有关规则如下:
①用大写字母(如A)表示某一项子任务失败和它的失败概率,相应的小写字母(如a)则表示该项子任务成功和它的成功概率;
②位于HRA事件树各序列末尾的字母S和F分别表示人员完成任务的成功和失败,如图2中的串联任务的情况,存在1个成功分支序列和3个失败分支序列;
③HRA事件树的每个节点上有两个分支,左侧的分支表示成功,右侧分支表示失败,对于表示系统中硬件状态的分支点,从左至右按照失误的严重状态予以排列;
④对于极小概率的分支事件可以从事件树中删去,并忽略恢复因子的影响;
⑤在HRA事件树中,将相依的人员动作事件合并为一个子任务分支;
⑥对于HRA事件树中的失败或成功节点,如果事件树中的一个支路已鉴别出其分析任务为成功或失败,这一个节点不再进一步分解。
(三)HRA事件树的定量评价
图2中的HRA事件树,可按如下方法进行定量评价:
①如果任务是串联型,即该任务要求人连续先后完成两项动作单元,那么人完成任务的成功概率或失败概率分别为:P(S) =a(b a) P(F) = 1 -a(b a) =a(B a) +A(b A) +A(B A)
②如果任务是并联型,则只要求完成两项动作单元中的任何一项任务则系统成功,在这种情况下人完成任务的成功概率或失败概率分别为:
P(S) = 1 -A(B A) =a(b a) +a(B a) +A(b A) P(F) =A(B A)
式中,
P(S)人员完成任务的成功概率;
P(F)人员未能完成任务的失败概率。
(四)行为形成因子(PSF)与任务相关性修正
在HRA事件树中,某一项子任务的失败概率(如A)由基本HEP(BHEP)表示。它依据该项子任务的动作类型,由相关的THERP表格查找而得。但由于在HRA事件树中,人的失误概率因人员差异有很大差别。因此,为了得到在HRA事件树中子任务的实际概率HEP,必须用行为形成因子(PSF)进行修正。
一般而言,修正可用以下通式表示:HEP=BHEP·(PSF)1(PSF)2……,HRA
事件树的每一项子任务之间可能具有相关性,按照Swain手册提供的方法,可将任务之间的相关情况分成5类:
l         完全相关(CD)
l         高相关(HD)
l         中相关(MD)
l         低相关(LD)
l         零相关(ZD)
相应的人误概率的计算公式为:
l         CD,P(B/A)=1
l         HD,P(B A)=1+P(B)2
l         MD,P(B A)=1+6P(B)7
l         LD,P(B A)=1+19P(B)20
l         ZD,P(B A)=P(B)
三、THERP表格介绍
THERP表格是汇集一般工业与核能工业人员在操作上的失误概率与种类,经汇总后整理而得。使用THERP量化人为失误率,先要找到合适的表格。
THERP表格共27个(在本文中略),可分为7个部分。各表格的大致内容如下:
l         20-1及表20-2为不同状态下粗值筛选所决定,由于对不需深入量化的人为失误,皆以0.1作为粗值,所以这两个表格较少使用。
l         20-3和表20-4为在短时间内产生报警数目与运转员判定系统状态失误的关系。
l         20-5至表20-8为针对有无程序书的各种情况下,评估运转员忽略了某些步骤的可能性,在量化维修、测试时的人为失误时常常使用。
l         20-9至表20-14则为操作失误率的相关表格,对于各种类型的按钮、旋钮、阀门等的操作失误机率有极细的分类。
l         20-15至表20-19为PSF的选择依据及相关性的参量。
l         20-20至表20-21为不准度范围判断的依据。
l         最后,表20-22至表20-27为动作的相关性表格。
四、THERP模式的特性
THERP为人因分析者提供了大量用于确定人员操作失效的数据,用于评价人员的操作失效比较方便。但应注意,THERP由查表量化所得的值仅为单一操作员的失误率。人因可靠性分析往往需要模拟整个运行班组的行为,因此,在使用THERP时需另外考虑运行班组成员之间的相关性,否则所得的结果将过于保守。同时,THERP使用行为修正因子(PSF),其PSF的影响也由查表的方式决定。这些数据常由分析人员主观选择,因此,其结果有不确定性。虽然THERP存在一些不足之处,但它仍是较成熟、使用较普遍的人的可靠性分析方法。
总之,THERP最本质的优点在于提供了HRA事件树及基本HEP数据库,因而人员可靠性分析者在了解系统及运行班组的状况后,就可利用THERP模式查表量化人因失误。
 第三节 人的认知可靠性模型(HCR)
 
一、人的认知可靠性模型HCR 的背景
人的认知可靠性模型是第一代人的可靠性分析HRA(Human Reliability Analysis)模型中较有影响的一种。由于THERP主要是描述与时间无关的人因失误,而现代的人—机系统常常是与人的认知判断有关,人的认知可靠性模型(Human Cognitive Reliability,HCR)法就是为了评价运行班组未能在有限的时间内完成动作的概率而开发的。它是由Bill Hannaman提出的。
人的认知可靠性包含以下几方面内容:
l         指出人的可靠性分析必须利用任务分析方法分析;
l         人的认知过程行为分类可以分为技能型、规则型和betway必威官方网站 型三种;
l         确定执行响应任务的中值时间;
l         调整任务响应中值时间以说明绩效因子;
l         对于每一行为,确定系统时间窗口,在时间窗口内行为必须完成;
l         得到规范化时间值,基于这个时间,可以得到一组不响应概率和时间-可靠性曲线。
HCR模型提出了人的认知行为类型的三种假定即技能型、规则型和betway必威官方网站 型。根据核电厂模拟器的实验结果可以得到相应的三条时间-事故不响应概率曲线,其中时间是实际响应时间与完成操作的中值时间之比所得到的归一化时间。这三条曲线可以用三参数威布尔分布(或对数正态分布)来拟合。
HCR模型首先使用模拟器实验手段来进行人的认知可靠性研究,结果更为客观,它的模型建立在人员行为类型划分基础上,开始深入到人的失误的内在机理的研究领域,这是十分先进的。
人的认知可靠性模型,首先根据人的认知过程对有时间约束的人的认知行为进行了分类;其次对三种不同的认知过程类型的不响应概率用不同的三种时间-可靠性曲线加以区分,如图1所示。
二、HCR方法描述
1HCR的两个假设
HCR有两个很重要的基本假设。
第一个基本假设:它认为所有的人员动作的行为类别可以根据图3所示的逻辑,依据是否为例行的工作、程序书的情况及训练的程度等,分为技能型、规则型及betway必威官方网站 型等3种。
①技能型:如操作员经过很好的培训,有完成任务的动机,清楚地了解任务并具有完成任务的经验,这类行为可以划归为技能型。
②规则型:如操作员在过渡工况响应条件下,能够清楚地理解其所需运用的运行规程,则这类行为应划归为规则型。
③betway必威官方网站 型:如不符合上述两类状况或操作员必须理解电厂状态条件,解释一些仪表的读数或者作出某种困难的诊断时,这类行为应归划为betway必威官方网站 型。

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