控制室中时间压力对人因可靠性的影响

颜弘扬+戴立操

摘要：在核电站等复杂系统中，人的可靠性已成为影响系统安全的重要因素。而人因可靠性不仅受到培训水平和应激水平的影响，还受到时间压力的影响。在核电站控制室的实际操作中，特别是发生事故后的应急处理时，时间是受到严格限制的，这就导致操作员处于高时间压力状态，人因可靠性得不到保证。这篇文章以认知的“信息处理模型”为出发点，从信息接收、信息分析、决策与计划、执行等方面来分析时间压力是如何影响人因可靠性的，并提出了减少时间压力影响的方法。

关键词：时间压力；信息处理模型；人因可靠性

分类号：B849

1引言

科技的快速发展使核电站等系统的硬件可靠性有了大幅度的提升。相对而言，人的可靠性成为影响核电系统安全的最主要因素。有资料报道，当今世界上所有的系统失效中，约有70%～90%是由人的因素所导致。因此，关于人因可靠性的相关研究也得到重视和发展，相继产生了第一代、第二代人因可靠性分析方法。这些方法通过分析、预测人的失误概率，寻求减少人的失误的可能方式，从而达到提高人因可靠性的目的（何旭洪，黄祥瑞，2007）。针对人的可靠性和失误的相关研究表明，影响人的可靠性的因素很多，包括人自身的因素、人机界面的设计、工作环境、时间和组织等。

在核电站的控制室中进行实际操作时，人的不确定性对信息的识别、人机界面管理、操作规程、告警系统等方面的影响很大，这就需要研究控制室中如何提高人的可靠性。在核电站等系统中，控制室中操作员的操作是在一定的时间压力下进行的。时间压力下操作员的人因可靠性与平时有所不同，例如时间压力下人的信息处理方式有所改变，人的注意力更加集中，但不能够充分考虑所有的选择，由此需要研究控制室中时间压力对人因可靠性的影响（Ozel，2001）。

2时间压力和“信息处理模型”

在一定的时间限制下完成任务，时间变化对心理产生影响，可能会引起人因可靠性的波动。时间压力的大小与任务复杂程度、任务数量以及规定的时间定额有关，规定的时间越短、任务越复杂、任务数量越多，则时间压力越大，反之，时间压力就越小。亚当斯法则指出，压力与效率存在一种倒“U”形的关系。随着压力的增加，效率逐渐上升。当压力达到一定程度时，效率最高。当压力再继续升高时，效率又会逐渐降低。时间压力对人因可靠性的影响同样如此，过低和过高的时间压力都会使人因可靠性大大降低。

人因可靠性指的是在规定的时间内和规定的条件下，人无差错地完成规定任务的能力。关于人因可靠性的研究始于20世纪50年代，并在随后几十年里得到了深入的发展。目前，将人的认知模型引入可靠性分析中是一个重要的研究方向。最为常用的认知模型是威肯斯于1992年提出的“信息处理模型”，如下页图1所示（威肯斯，霍兰兹，2003）。在该模型中，操作人员被看作一个信息处理器，首先接收外界信息，然后对数量庞大的信息进行分析，提取有价值的信息，在此基础上做出决策和制订相关计划，最后根据计划执行动作。

信息接收模块的作用在于主动或被动地获取情景信息和系统的状态信息，而信息分析模块则通过存在的某种机理对信息进行过滤和提取，从而获取有价值的信息。依据提取的信息，系统会首先判断所处的状态，做出决策，并制订相应的任务计划。最后，执行模块根据计划和规程进行操作。在这个过程中，记忆资源能够存储相关信息，注意力资源能够保证操作人员集中处理某个任务，它们在认知过程中起辅助作用。

3时间压力对人因可靠性的影响

随着数字化系统的广泛应用，人与系统的交互变得更加频繁，这就对人因可靠性提出了更高的要求。而人在完成任务时易受到时间压力的影响，使人的可靠性变得不稳定，造成事故频频发生。下面就从信息接收、信息分析、决策和执行等角度来说明时间压力的具体影响。

3.1信息接收

信息接收阶段的任务是获取大量有用的信息，增强信息可靠度。时间压力对信息接收的影响体现在以下两个方面。

首先，时间压力对人的注意范围产生影响（吕中凡，2010）。有关研究表明，随着时间压力的增加，人的注意范围逐渐下降。这是因为时间压力的增加会导致人的唤醒水平的升高，唤醒水平的升高会逐渐限制来自外部环境的信息范围，无法获取足够信息，导致完成信息接收这一任务的能力降低，也就是人的可靠性降低。

其次，时间压力对图形识别绩效产生影响（李瑞芳，2012）。从图形识别正确率的分析发现，时间压力对于不规则几何图形、汉字、线条以及人脸识别正确率的影响各不相同。从识别时间上来看，在无时间压力条件下，不管是不规则图形、汉字还是线条图的平均注视时间都显著大于有时间压力条件下，可能是因为在无时间压力的情况下，被试有较多的时间来关注图片的细节。在有时间限制时，时间压力影响图形识别绩效，对信息接收的可靠度产生影响，进而影响人因可靠性。

控制室界面上的各种状态数据会随着系统状态的变化而变化，而且需要在许多个界面之间来回切换。要想在变化的界面中找到有价值的信息，需要操作员具有较高的动态视觉搜索绩效，而时间压力对动态视觉搜索绩效有影响（郭小筠，2011）。影响动态视觉搜索绩效的因素有：视野大小、目标落在视野内被发现的概率、单次凝视时间及追踪时间。时间压力的增加会使注意力水平降低，使视野减小，目标落在视野内被发现的概率也随之减小，且操作者会主动增加凝视点的个数，从而降低单次凝视时间及追踪时间。时间影响压力搜索绩效，使操作员无法获取足够的信息，且信息的可靠度也得不到保证，因此，完成任务的可靠性就会很低。

3.2信息分析

信息分析阶段的任务是充分分析收集到的信息并设计可行的方案。时间压力对信息分析过程主要有两个方面的影响：决策选择时间和决策策略。

时间压力影响决策选择时间的长短。在时间压力下，操作员的决策选择时间明显短于在无时间压力下时。当任务没有时间限制时，操作员会用尽可能多的时间来对信息进行加工和分析，确保分析的全面和准确。当有时间限制时，操作员会分配一部分时间和资源在知觉时间上，从而导致分析的时间相对减少。时间的缩短影响信息分析的充分性，使任务完成可能性减小。

决策策略是决策所依据的规则或启发式，指的是个体对决策信息与所具有的知识提取的过程特征（王大伟，2009）。决策者在时间压力下的决策策略主要有两种：加速和选择。加速策略是指决策者以较快的速度来处理所接收到的信息；选择性策略是指决策者选择性地处理有关的信息或是较为重要的信息。不论是加速还是选择，对信息的分析都不够充分，无法设计出多种可行方案，任务完成的可能性也随之减小。

3.3决策与计划

前面我们提到认知模型的前两个阶段：信息接收和信息分析。不管信息接收还是信息分析都是为决策与计划服务的，决策和计划的正确性是总的任务能否完成的最重要环节。因此，确保决策和计划阶段的正确性是保证人因可靠性的最重要部分。控制室决策的任务有很多类型，主要分为低意识的决策、中等意识的决策和高意识的决策。

低意识的决策指的是一些比较普遍性的决策，例如下班后关掉显示器等。在做这些决策时，操作员根据语音环或空间模板中存储的信息直接进行决策，整个过程不需要中央执行系统的参与。时间压力对这种低意识的决策不会产生影响。

中等意识的决策一般是指按照规则进行的决策，例如正常进行发电任务的操作。操作员按照操作的规程进行操作，时间压力对其有一定的影响。例如，时间压力可能会使其规程阅读错误，从而决策错误。总之，时间压力通过对决策时人的信息输入产生影响，导致决策发生错误。

控制室中更重要的是高意识的决策，例如核电站发生事故后的决策，时间压力就在其中起着重要作用。人员通过感知觉器官获得信息，通过工作记忆加工输出（图2）。工作记忆加工采用两种方式，一是语音环，二是空间模板。工作记忆是加工中心，时间压力对工作记忆的影响主要体现在以下三个方面：首先，时间压力影响信息对语音环或空间模板的输入，造成获取信息的不完整性，影响决策；其次，时间压力使人处于精神紧张状态，造成中央执行系统参与产生的绩效不高，分析问题不全面；再次，决策信息的输出受到影响，使决策的执行程度大打折扣。

总的来说，时间压力对决策的影响有两大方面。一是对信息的输入和输出产生影响。在时间压力下进行决策会增加心理上的负担，并消耗认知资源，短时间内处理大量的信息造成信息加工负荷过载，有限的资源会导致较差的成绩，影响决策质量。二是对决策策略的影响，时间压力下决策者增加了次优认知过程和简单策略的使用，从而产生了更多的认知错误和偏差。不论是对信息输入和输出的影响，还是对决策策略的影响，都增加了产生失误的可能，使人无差错完成任务的可能性降低，人因可靠性减小。

3.4执行

执行就是实际操作过程，对决策和计划的具体实施。在核电站等控制室的操作中，操作员执行操作规程时的准确性和及时性非常重要，一旦出错或者超时都将带来巨大损失。时间压力对执行的影响主要有两种情况：一是紧张而没有动作；二是动作选择出现错误。操作员接收来自大脑的决策后，过高的时间压力可能会导致集体短时间内反应僵硬，从而错过动作。时间压力下，人处于紧张状态，操作时对按键的选择可能会出现错误，易造成人因失误。

3.5应对方法

在核电站实际操作中，出现事故后的应急操作处理是最重要的部分，要求操作员的操作具有较高的正确率。而在高时间压力下，操作员的操作绩效大打折扣。那么，该如何降低时间压力对操作绩效的影响呢？研究表明，时间压力与自我意识的交互作用显著，高自我意识下的操作绩效受时间压力的影响较小（郑霞，潘志国，2012）。当人处于高自我意识条件下时，会将更多的注意资源指向内部，用于加工外部信息的资源较少，因而时间这一外部刺激带来的影响力相对变弱。通过这一结论，在日常工作中应当对操作员进行模拟培训，增强应对事故的理论自信。同时应当对操作员进行一定的鼓励，提高操作员的自我意识，这样才能使操作员在高时间压力下拥有较高的操作绩效，使人因可靠性得到保证。

4结论与展望

随着核电站等复杂系统进入数字化时代，对于人因可靠性的要求越来越高。在操作员的实际工作中，时间压力总是伴随其身，并对人因可靠性产生重要影响。本文从Wickens的“信息处理模型”出发，讨论在认知的四个子系统中，时间压力是如何影响人因可靠性的。在信息接收阶段，时间压力通过视线注意范围、图形识别绩效和视觉搜索绩效来影响信息接收的广度和可靠度。信息分析阶段，时间压力系缩短决策选择时间和增加决策时简单策略的应用，使信息得不到充分分析，造成设计的方案存在缺陷。决策时，时间压力影响工作记忆对信息的加工情况，使决策产生错误。执行时时间压力又会影响动作的正确率，造成动作忽略和动作选择错误。总的来说，时间压力使操作员的操作易出现失误，也就是人因可靠性降低。

遗憾的是，本文只是从理论方面探讨了时间压力对人因可靠性的影响，缺少实验数据的支持。此外，只是说明了如何影响，并没有从根本上找到有效的方法来减少时间压力的影响。相信在不久的将来，研究者能找到一个切实有效的方法，将时间压力对人因可靠性的影响降到系统允许的范围之内。

参考文献：

郭小筠. （2011）. 速度、时间压力和目标个数对动态视觉搜索绩效的影响. 硕士学位论文， 清华大学.

何旭洪， 黄祥瑞. （2007）. 工业系统中人的可靠性分析： 原理方法与应用. 北京： 清华大学出版社.

李瑞芳. （2012）. 时间压力下图形识别眼动策略研究. 硕士学位论文， 浙江师范大学.

吕中凡. （2010）. 时间压力对不同水平足球运动员注意范围影响研究. 辽宁师范大学学报（自然科学版）， 2， 267-269.

王大伟. （2009）. 时间压力、属性数量影响决策信息加工的研究. 山东师范大学学报（人文社会科学版）， 54， 126-130.

威肯斯， 霍兰兹. （2003）. 工程心理学与人的作业（朱祖祥 译）. 上海： 华东师范大学出版社.

郑霞， 潘志国. （2012）. 时间压力与自我意识对篮球专项学生动作稳定性的影响. 体育教育， 6， 65-67.

栏目编辑/王抒文 终校/王晶晶