核電廠人因工程運行經驗收集和識別方法研究與應用

李紅波，李金珂

(中核武漢核電運行技術股份有限公司， 武漢 430223)

1 引言

人因工程運行經驗應用作為防人因失誤主要措施之一，在核電廠設計與審評中越來越受到監管單位、設計單位和核電廠的重視。人因工程設計改進是持續優化人機接口，減少設計缺陷，減少人因失誤，確保核電廠安全、穩定、經濟地運行的有效手段。

由于缺乏系統性的分析方法和標準化的運行經驗篩選與分類準則，無法及時有效識別事件中的經驗，導致我國核電廠多年運行積累的人因工程運行經驗沒有得到及時的識別、收集與應用。因此，國內核電設計單位及監管單位在按照相關行業標準及國內外良好實踐開展人因工程設計改進及運行經驗審評工作時，參照的多為國外核電廠運行經驗，對人因工程運行經驗應用的深度和廣度均存在不足。

本文基于監管單位和設計單位在核電廠設計與審評中應用人因工程運行經驗的現狀，確定了人因工程運行經驗篩選及分類準則，擬開發人因工程事件分析方法，構建核電廠人因工程運行經驗閉環持續改進體系，旨在為人因工程運行經驗信息化系統提供理論依據。

2 人因工程運行經驗收集和識別現狀

人因工程運行經驗的反饋包括運行經驗的識別、收集、應用等關鍵環節，本文從人因工程運行經驗的來源、篩選及分類、分析方法、收集四個角度對現狀進行了調研。

2.1 人因工程運行經驗來源

經調研監管單位、設計單位，在當前開展人因工程運行經驗應用過程中，人因工程運行經驗來源主要有國家能源行業標準和國內外技術文件、國家核安全局印發的人因工程運行經驗相關文件、相關單位收集的人因工程運行經驗問題集等。

國家能源行業標準包括《人因工程在核電廠系統、設備和設施中的應用》(NB/T20061-2012)、《核電廠人因工程重要運行經驗指導》(報批稿)等；國內外技術文件主要包括美國核管理委員會(NRC)發布的NUREG相關文件、NRC通用信件、NRC信息公告，其歸納總結的人因工程運行經驗只反映了部分國外經驗及早期的國內核電運行經驗；國家核安全局印發的人因工程運行經驗相關文件主要包括《福島核事故后電廠改進行動通用技術要求(試行)》(國核安發[2012]98號)、《關于近期核電廠人員行為導致運行事件情況的通報》(國核安函[2016]122號)等，這類核電廠人因工程運行經驗由重要內外部事件提煉而來；相關單位收集的人因工程運行經驗問題集目前只包含了極少量的國內核電運行經驗。

對上述來源進行梳理，當前人因工程運行經驗應用的來源雖提出了較為全面的要求，但是實際應用中的全面性和及時性尚存在不足，大量的國內核電廠運行經驗沒有充分納入應用范圍，對人因工程設計、審評的支撐不足。

2.2 人因工程運行經驗分類

對涉及人因工程運行經驗分類的相關國內外文獻進行了調研，《人因工程評審模型》(NUREG-0711)[1]中將人因工程信息分為相關電廠的系統和人機接口有關人因工程問題的信息、已確定的人因工程問題、人機接口技術的運行經驗、電廠人員識別的經驗反饋問題、相關電廠和系統中人的重要動作等五個方面；《人機接口設計評審導則》(NUREG-0700)[2]中劃分為人機接口系統、基礎人機接口元素、人機接口支持、工作站及工作臺設計等四個方面；《先進反應堆基于運行經驗的人因工程見解》(NUREG/CR-6400)[3]中分解為主控制室、系統相關見解、設備相關見解和就地控制站四個方面；《通用安全問題的解決》(NUREG-0933)[4]中則分為人員和資格、培訓、運行執照考試、規程、人機接口、管理和組織、人員可靠性、維修和監視規程等八個方面；《人因工程在核電廠系統、設備和設施中的應用》(NB/T20061-2012)[5]中將人因工程信息確定為任務、工作環境、設備、人員、組織和支持五個方面；《核電廠人因工程重要運行經驗指導》(NB/Z 20625-2021)[6]中提出了大屏幕顯示、常規的控制和顯示、常規的顯示器、安全參數的顯示、屏幕顯示器及相關硬件、信息顯示、顏色和VDU顯示等；《核電廠運行經驗指南》(WANO GL 2003-01)[7]中與人因工程相關的編碼僅有環境條件、人機接口、程序和文件、過分依靠人為操作等少數編碼。

根據上述調研，當前的人因工程運行經驗分類各不相同，分類維度、顆粒度均不一致，且普遍學術性較強、對人因工程專業水平要求較高，難以在實際工作中使用。將相關要素歸納匯總后，可以發現這些文件中包括的人因工程要素主要有：警報、控制、顯示、通信、規程、培訓、人員配備/資質、工作設計、參數監測、人機接口、任務、環境條件等，可以在后續制定相關篩選及分類準則時參考。

2.3 人因工程運行經驗分析方法

當前人因工程領域沒有明確的運行經驗分析方法，可供參考的主要是核電行業內廣泛使用的根本原因分析(RCA)方法。由于人因工程運行經驗的來源多是已分析完成的報告，因此識別過程中無需再構造時序圖和深入事件調查，更多涉及的是失效點的確定(篩選)及根本原因的確定(分類)。在國內，確定失效點及確定根本原因目前均是通過分析人員經驗判斷，并無依據和標準；在國外，部分企業已經在運用分析工具軟件開展分析，這些軟件對分析方法進行了固化，規定了明確的分析流程，且在流程中的每一步都有數據字典對分析人員進行指導。

因此，在當前沒有人因工程運行經驗分析方法的情況下，可借鑒國外企業做法，固化分析方法和流程，為篩選和分類提供指導。

2.4 人因工程運行經驗收集

由于當前并沒有一個獲得廣泛認可的人因工程運行經驗分類方法，因此國內沒有信息化的人因工程運行經驗數據庫供數據存儲和查詢，各單位根據自身工作特色利用Excel等文件進行保存和查詢，并自行更新。

由于手工表格的局限性，相關數據無法實現共享，這也限制了人因工程運行經驗數據的更新與應用。

3 人因工程運行經驗收集和識別方法研究

3.1 人因工程運行經驗篩選及分類準則

核電廠人員接收工作任務后，在一個指定的環境和場所內通過在設備、設施或軟件上進行操作，設備、設施或軟件以特定的方式對人員操作的結果予以顯示或反饋，從而完成任務。任務情景中人的行為受到很多不同因素的影響，這些因素會影響人員績效并導致人因失誤。根據與人因工程相關的人機界面、規程、任務特征、人員、環境等要素，結合事件報告分析數據，優化相關篩選及分類準則如圖1所示。

圖1 人因工程運行經驗篩選準則

3.2 人因工程事件分析方法

在借鑒核電行業事件根本原因分析方法及國外企業先進做法基礎上，本文對人因工程事件中相關運行經驗的篩選與分類方法進行固化，研究制定了一套系統化的分析方法和流程，如圖2所示。

圖2 人因工程事件分析方法流程

流程中各步驟相關工作如下。

3.2.1 事件報告收集

收集各核電廠發生或提交的事件報告，事件報告的來源包括國家能源局經驗反饋平臺、國家核安全局經驗反饋平臺、中國核能行業協會核電營運信息網(CINNO)、各核電公司/核電廠經驗反饋平臺等。事件報告收集時需收集的字段主要包括：事件編號、電廠名稱、機組號、事件發生日期、事件名稱、事件描述、事件后果、事件原因、糾正行動、附件。

3.2.2 失效點識別

閱讀事件報告，根據失效點的定義識別并列出報告中的所有失效點。

失效點可以視作一種狀態(失效、錯誤、疏忽、遺漏、不恰當的行動或缺陷)，它導致了事件序列中某一特定子事件的發生。失效點識別應關注事件中的原因因子、根本原因、失效屏障、變化內容等信息，這些信息分散在事件名稱、事件描述、事件后果、原因分析與評價及糾正行動等多方面內容中，需要分析人員分析和判斷進行確定。

在失效點識別過程中，本文參考石油化工行業常用危險與可操作性分析(HAZOP)[8]方法，結合2016-2018年CINNO網一千余份內部事件報告的篩選和專家分析經驗，研究制定了一套失效點引導詞庫。詞庫包括64個負面含義副詞、50個人員相關負面動作、125個設備相關負面狀態，可用于幫助識別失效點。失效點引導詞示例見下表1所示。

表1 失效點引導詞示例

一條失效點的描述應能夠完整的說明一個“問題”，全面、簡潔的反映存在的失效、導致失效的原因、失效導致的后果等。在失效點描述時，可結合5W1H方法進行檢查，判斷其是否說明完整。具體來講，一條完整的失效點應包括：

誰/什么設備(Who？)什么時間(When？)在什么地方/什么情況下(Where？)，做什么/執行什么操作，因為什么原因(Why？)出現什么失誤/故障(What？)，導致了什么后果。

3.2.3 人因工程失效點篩選

在完成失效點識別并得到失效點列表后，需要對失效點進行篩選，確定其中與人因工程相關的失效點，納入后續的分析流程。

在篩選過程中，分析人員可根據篩選及分類準則的詳細解釋進行判斷，看其是否符合對應的分類。如果符合規程的定義，且確實是規程本身存在問題，則可納入規程類問題；如果符合規程的定義，但是出現第二條描述的是由于工作人員沒有規程而導致的情形，則不納入規程類問題；如果不符合規程的定義(例如是電廠管理的問題)，則不納入規程類問題考慮。

3.2.4 人因工程失效點分析

在篩選得到人因工程失效點列表后，需對人因工程失效點進行分析，對其進行分類，便于后續的查詢、統計和分析。在人因工程失效點篩選過程中，已經根據篩選準則及詳細解釋確定了失效點的一級分類。在分析過程中需對失效點的二級或三級分類進行分析，為后續針對性的評價和設計改進提供基礎。在分析過程中，與人因工程失效點篩選過程類似，可以結合二級、三級分類的解釋說明來進行判斷。

3.3 人因工程運行經驗閉環持續改進體系

基于調研及上述準則、方法研究，本文確定了核電廠人因工程運行經驗應用模型，該模型實現從核電廠發生的事件中提取失效點信息，并經篩選、分類、評價等操作后，形成有效的運行經驗反饋至核電監管單位及設計單位，為相關監管要求及設計改進提供輸入，從而實現了從核電運行中來、到核電運行中去的閉環改進。應用模型如圖3所示。

圖3 人因工程運行經驗閉環持續改進體系

4 結果

4.1 數據分析結果

基于上述人因工程運行經驗篩選及分類準則及人因工程事件分析方法，本文對CINNO網上2016至2018年的所有一千余份內部事件報告進行了篩選分析，最終得到620個人因工程失效點，這些失效點分布在520起事件中(一起事件可能對應多個人因工程失效點)。

對620個人因工程失效點按照人因工程運行經驗篩選及分類準則進行了統計分析，統計結果如圖4所示。

圖4 人因工程失效點分類統計圖

分析發現，規程缺失/不完整相關失效點數量最多，對相關失效點進行了進一步分析，發現多數集中在系統/設備缺少預防性維修要求、規程中缺少某些技術措施、規程中缺少風險提示或注意事項等，由于在識別階段暫時無法判斷相應規程是屬于核電廠運行管理范疇還是設計單位規程開發范疇，因此目前一并反饋至數據庫，后續由設計單位根據自身對相關經驗進行評價，并根據需要反饋至相關項目中。

4.2 軟件開發

4.2.1 人因工程運行經驗數據庫平臺

基于本文研究制定的人因工程運行經驗應用模型，研究開發了人因工程運行經驗數據庫平臺，平臺具備首頁、事件信息、監管信息、良好實踐、人因工程分類、文件管理、定期報告、數據查詢、統計報表、系統設置等10個模塊。平臺截圖如圖5所示。

圖5 人因工程運行經驗數據庫平臺

4.2.2 人因工程事件分析系統

基于本文研究制定的人因工程事件分析方法，研究開發了人因工程事件分析工具軟件，軟件具備首頁、事件信息、失效點識別、失效點判定與分析、人因工程分類、統計報表、系統設置等7個模塊，截圖如圖6所示。

圖6 人因工程事件分析工具軟件

4.3 設計單位應用

設計單位利用本文分析方法及分類準則，對數百份內部事件報告進行了篩選和分析，發現與人因工程相關的事件177起，得到人機接口相關信息共113條，各項分類結果如圖7所示。對于數量最多的指示/顯示/反饋缺失類問題，設計單位梳理發現問題主要集中在對系統/設備狀態有影響的參數未反饋至主控、對系統/設備狀態有影響的操作無法及時獲得系統/設備參數的反饋。例如：事件“啟動1RRI002PO時主控閃發1KRT013A報警”中，啟動1RRI002PO時報警未抑制。設計單位對CAP1400機組的類似情

圖7 人機接口相關數據分類統計圖

況進行了分析，對設計進行了改進，目前機組對于泵啟動時的報警都進行抑制，SNG設備冷卻水系統中CCS泵A出口流量低于整定值時報警，但當泵MP-01A未啟動時、啟動后10 s內抑制報警。

4.4 監管單位應用

本研究相關數據成果已納入監管單位“人因工程審評關注問題清單”，作為后續運行和在建核電機組的人因工程安全審評、核電廠定期安全審查等活動的數據輸入，以便有效改進核電廠人因工程設計與運行管理，提升本質安全性。

5 討論

本文研究開發了人因工程經驗篩選級分類準則、人因工程事件分析方法，并開發專用軟件和數據庫，推進了人因工程信息在核電行業的識別、傳遞和利用，實現了核電廠運營方、設計方、監管方人因工程運行經驗閉環持續改進。

本文研究在實踐層面定義了人因工程事件、人因失效點、人因工程問題等概念，并基于核電行業人因事件分析經驗開發了先導詞詞庫、人因失效點篩選與分類準則，大大提升了人因工程信息識別的效率和準確程度?；诒痉椒ㄩ_發的專用軟件為核電行業人因工程設計改進提供了高效有力的工具。本研究推動建立的人因工程運行經驗閉環持續改進體系有效提升了人因工程運行經驗向行業上下游傳遞的廣泛程度以及經驗的利用深度。目前本研究的成果已在核電行業中逐步應用，為全面提升核電機組的人因工程設計水平、機組運行業績及監管能力提供了有力支持。

本研究所建立的人因失效點引導詞庫、人因工程失效點篩選和判定準則來自于實踐經驗的總結提煉，是對人因工程運行經驗認識程度的集中反映。在當前工作中，盡管這些經驗和方法已能夠起到良好的效果，但未來隨著核電廠數字化、智能化的改造，人員的變動、管理的革新等方面的變化，人因工程經驗也將隨之更加豐富，因此這些經驗和方法需要隨著實踐進一步地改進和完善。

此外，在當前研究中，人因工程運行經驗主要來自于核電廠事件分析結果，在人因失效點篩選和判定過程盡管已大幅度降低對人員經驗的要求、提升了分析效率，但仍然需要由專業人員定期收集事件報告、專門開展分析工作，后續可在加強相關成果應用的基礎上，利用相關數據及人工智能技術，開展人因工程信息的智能識別與分類，提升數據應用深度和價值。