核电厂人因工程运行经验收集和识别方法研究与应用

李红波，李金珂

(中核武汉核电运行技术股份有限公司， 武汉 430223)

1 引言

人因工程运行经验应用作为防人因失误主要措施之一，在核电厂设计与审评中越来越受到监管单位、设计单位和核电厂的重视。人因工程设计改进是持续优化人机接口，减少设计缺陷，减少人因失误，确保核电厂安全、稳定、经济地运行的有效手段。

由于缺乏系统性的分析方法和标准化的运行经验筛选与分类准则，无法及时有效识别事件中的经验，导致我国核电厂多年运行积累的人因工程运行经验没有得到及时的识别、收集与应用。因此，国内核电设计单位及监管单位在按照相关行业标准及国内外良好实践开展人因工程设计改进及运行经验审评工作时，参照的多为国外核电厂运行经验，对人因工程运行经验应用的深度和广度均存在不足。

本文基于监管单位和设计单位在核电厂设计与审评中应用人因工程运行经验的现状，确定了人因工程运行经验筛选及分类准则，拟开发人因工程事件分析方法，构建核电厂人因工程运行经验闭环持续改进体系，旨在为人因工程运行经验信息化系统提供理论依据。

2 人因工程运行经验收集和识别现状

人因工程运行经验的反馈包括运行经验的识别、收集、应用等关键环节，本文从人因工程运行经验的来源、筛选及分类、分析方法、收集四个角度对现状进行了调研。

2.1 人因工程运行经验来源

经调研监管单位、设计单位，在当前开展人因工程运行经验应用过程中，人因工程运行经验来源主要有国家能源行业标准和国内外技术文件、国家核安全局印发的人因工程运行经验相关文件、相关单位收集的人因工程运行经验问题集等。

国家能源行业标准包括《人因工程在核电厂系统、设备和设施中的应用》(NB/T20061-2012)、《核电厂人因工程重要运行经验指导》(报批稿)等；国内外技术文件主要包括美国核管理委员会(NRC)发布的NUREG相关文件、NRC通用信件、NRC信息公告，其归纳总结的人因工程运行经验只反映了部分国外经验及早期的国内核电运行经验；国家核安全局印发的人因工程运行经验相关文件主要包括《福岛核事故后电厂改进行动通用技术要求(试行)》(国核安发[2012]98号)、《关于近期核电厂人员行为导致运行事件情况的通报》(国核安函[2016]122号)等，这类核电厂人因工程运行经验由重要内外部事件提炼而来；相关单位收集的人因工程运行经验问题集目前只包含了极少量的国内核电运行经验。

对上述来源进行梳理，当前人因工程运行经验应用的来源虽提出了较为全面的要求，但是实际应用中的全面性和及时性尚存在不足，大量的国内核电厂运行经验没有充分纳入应用范围，对人因工程设计、审评的支撑不足。

2.2 人因工程运行经验分类

对涉及人因工程运行经验分类的相关国内外文献进行了调研，《人因工程评审模型》(NUREG-0711)[1]中将人因工程信息分为相关电厂的系统和人机接口有关人因工程问题的信息、已确定的人因工程问题、人机接口技术的运行经验、电厂人员识别的经验反馈问题、相关电厂和系统中人的重要动作等五个方面；《人机接口设计评审导则》(NUREG-0700)[2]中划分为人机接口系统、基础人机接口元素、人机接口支持、工作站及工作台设计等四个方面；《先进反应堆基于运行经验的人因工程见解》(NUREG/CR-6400)[3]中分解为主控制室、系统相关见解、设备相关见解和就地控制站四个方面；《通用安全问题的解决》(NUREG-0933)[4]中则分为人员和资格、培训、运行执照考试、规程、人机接口、管理和组织、人员可靠性、维修和监视规程等八个方面；《人因工程在核电厂系统、设备和设施中的应用》(NB/T20061-2012)[5]中将人因工程信息确定为任务、工作环境、设备、人员、组织和支持五个方面；《核电厂人因工程重要运行经验指导》(NB/Z 20625-2021)[6]中提出了大屏幕显示、常规的控制和显示、常规的显示器、安全参数的显示、屏幕显示器及相关硬件、信息显示、颜色和VDU显示等；《核电厂运行经验指南》(WANO GL 2003-01)[7]中与人因工程相关的编码仅有环境条件、人机接口、程序和文件、过分依靠人为操作等少数编码。

根据上述调研，当前的人因工程运行经验分类各不相同，分类维度、颗粒度均不一致，且普遍学术性较强、对人因工程专业水平要求较高，难以在实际工作中使用。将相关要素归纳汇总后，可以发现这些文件中包括的人因工程要素主要有：警报、控制、显示、通信、规程、培训、人员配备/资质、工作设计、参数监测、人机接口、任务、环境条件等，可以在后续制定相关筛选及分类准则时参考。

2.3 人因工程运行经验分析方法

当前人因工程领域没有明确的运行经验分析方法，可供参考的主要是核电行业内广泛使用的根本原因分析(RCA)方法。由于人因工程运行经验的来源多是已分析完成的报告，因此识别过程中无需再构造时序图和深入事件调查，更多涉及的是失效点的确定(筛选)及根本原因的确定(分类)。在国内，确定失效点及确定根本原因目前均是通过分析人员经验判断，并无依据和标准；在国外，部分企业已经在运用分析工具软件开展分析，这些软件对分析方法进行了固化，规定了明确的分析流程，且在流程中的每一步都有数据字典对分析人员进行指导。

因此，在当前没有人因工程运行经验分析方法的情况下，可借鉴国外企业做法，固化分析方法和流程，为筛选和分类提供指导。

2.4 人因工程运行经验收集

由于当前并没有一个获得广泛认可的人因工程运行经验分类方法，因此国内没有信息化的人因工程运行经验数据库供数据存储和查询，各单位根据自身工作特色利用Excel等文件进行保存和查询，并自行更新。

由于手工表格的局限性，相关数据无法实现共享，这也限制了人因工程运行经验数据的更新与应用。

3 人因工程运行经验收集和识别方法研究

3.1 人因工程运行经验筛选及分类准则

核电厂人员接收工作任务后，在一个指定的环境和场所内通过在设备、设施或软件上进行操作，设备、设施或软件以特定的方式对人员操作的结果予以显示或反馈，从而完成任务。任务情景中人的行为受到很多不同因素的影响，这些因素会影响人员绩效并导致人因失误。根据与人因工程相关的人机界面、规程、任务特征、人员、环境等要素，结合事件报告分析数据，优化相关筛选及分类准则如图1所示。

图1 人因工程运行经验筛选准则

3.2 人因工程事件分析方法

在借鉴核电行业事件根本原因分析方法及国外企业先进做法基础上，本文对人因工程事件中相关运行经验的筛选与分类方法进行固化，研究制定了一套系统化的分析方法和流程，如图2所示。

图2 人因工程事件分析方法流程

流程中各步骤相关工作如下。

3.2.1 事件报告收集

收集各核电厂发生或提交的事件报告，事件报告的来源包括国家能源局经验反馈平台、国家核安全局经验反馈平台、中国核能行业协会核电营运信息网(CINNO)、各核电公司/核电厂经验反馈平台等。事件报告收集时需收集的字段主要包括：事件编号、电厂名称、机组号、事件发生日期、事件名称、事件描述、事件后果、事件原因、纠正行动、附件。

3.2.2 失效点识别

阅读事件报告，根据失效点的定义识别并列出报告中的所有失效点。

失效点可以视作一种状态(失效、错误、疏忽、遗漏、不恰当的行动或缺陷)，它导致了事件序列中某一特定子事件的发生。失效点识别应关注事件中的原因因子、根本原因、失效屏障、变化内容等信息，这些信息分散在事件名称、事件描述、事件后果、原因分析与评价及纠正行动等多方面内容中，需要分析人员分析和判断进行确定。

在失效点识别过程中，本文参考石油化工行业常用危险与可操作性分析(HAZOP)[8]方法，结合2016-2018年CINNO网一千余份内部事件报告的筛选和专家分析经验，研究制定了一套失效点引导词库。词库包括64个负面含义副词、50个人员相关负面动作、125个设备相关负面状态，可用于帮助识别失效点。失效点引导词示例见下表1所示。

表1 失效点引导词示例

一条失效点的描述应能够完整的说明一个“问题”，全面、简洁的反映存在的失效、导致失效的原因、失效导致的后果等。在失效点描述时，可结合5W1H方法进行检查，判断其是否说明完整。具体来讲，一条完整的失效点应包括：

谁/什么设备(Who？)什么时间(When？)在什么地方/什么情况下(Where？)，做什么/执行什么操作，因为什么原因(Why？)出现什么失误/故障(What？)，导致了什么后果。

3.2.3 人因工程失效点筛选

在完成失效点识别并得到失效点列表后，需要对失效点进行筛选，确定其中与人因工程相关的失效点，纳入后续的分析流程。

在筛选过程中，分析人员可根据筛选及分类准则的详细解释进行判断，看其是否符合对应的分类。如果符合规程的定义，且确实是规程本身存在问题，则可纳入规程类问题；如果符合规程的定义，但是出现第二条描述的是由于工作人员没有规程而导致的情形，则不纳入规程类问题；如果不符合规程的定义(例如是电厂管理的问题)，则不纳入规程类问题考虑。

3.2.4 人因工程失效点分析

在筛选得到人因工程失效点列表后，需对人因工程失效点进行分析，对其进行分类，便于后续的查询、统计和分析。在人因工程失效点筛选过程中，已经根据筛选准则及详细解释确定了失效点的一级分类。在分析过程中需对失效点的二级或三级分类进行分析，为后续针对性的评价和设计改进提供基础。在分析过程中，与人因工程失效点筛选过程类似，可以结合二级、三级分类的解释说明来进行判断。

3.3 人因工程运行经验闭环持续改进体系

基于调研及上述准则、方法研究，本文确定了核电厂人因工程运行经验应用模型，该模型实现从核电厂发生的事件中提取失效点信息，并经筛选、分类、评价等操作后，形成有效的运行经验反馈至核电监管单位及设计单位，为相关监管要求及设计改进提供输入，从而实现了从核电运行中来、到核电运行中去的闭环改进。应用模型如图3所示。

图3 人因工程运行经验闭环持续改进体系

4 结果

4.1 数据分析结果

基于上述人因工程运行经验筛选及分类准则及人因工程事件分析方法，本文对CINNO网上2016至2018年的所有一千余份内部事件报告进行了筛选分析，最终得到620个人因工程失效点，这些失效点分布在520起事件中(一起事件可能对应多个人因工程失效点)。

对620个人因工程失效点按照人因工程运行经验筛选及分类准则进行了统计分析，统计结果如图4所示。

图4 人因工程失效点分类统计图

分析发现，规程缺失/不完整相关失效点数量最多，对相关失效点进行了进一步分析，发现多数集中在系统/设备缺少预防性维修要求、规程中缺少某些技术措施、规程中缺少风险提示或注意事项等，由于在识别阶段暂时无法判断相应规程是属于核电厂运行管理范畴还是设计单位规程开发范畴，因此目前一并反馈至数据库，后续由设计单位根据自身对相关经验进行评价，并根据需要反馈至相关项目中。

4.2 软件开发

4.2.1 人因工程运行经验数据库平台

基于本文研究制定的人因工程运行经验应用模型，研究开发了人因工程运行经验数据库平台，平台具备首页、事件信息、监管信息、良好实践、人因工程分类、文件管理、定期报告、数据查询、统计报表、系统设置等10个模块。平台截图如图5所示。

图5 人因工程运行经验数据库平台

4.2.2 人因工程事件分析系统

基于本文研究制定的人因工程事件分析方法，研究开发了人因工程事件分析工具软件，软件具备首页、事件信息、失效点识别、失效点判定与分析、人因工程分类、统计报表、系统设置等7个模块，截图如图6所示。

图6 人因工程事件分析工具软件

4.3 设计单位应用

设计单位利用本文分析方法及分类准则，对数百份内部事件报告进行了筛选和分析，发现与人因工程相关的事件177起，得到人机接口相关信息共113条，各项分类结果如图7所示。对于数量最多的指示/显示/反馈缺失类问题，设计单位梳理发现问题主要集中在对系统/设备状态有影响的参数未反馈至主控、对系统/设备状态有影响的操作无法及时获得系统/设备参数的反馈。例如：事件“启动1RRI002PO时主控闪发1KRT013A报警”中，启动1RRI002PO时报警未抑制。设计单位对CAP1400机组的类似情

图7 人机接口相关数据分类统计图

况进行了分析，对设计进行了改进，目前机组对于泵启动时的报警都进行抑制，SNG设备冷却水系统中CCS泵A出口流量低于整定值时报警，但当泵MP-01A未启动时、启动后10 s内抑制报警。

4.4 监管单位应用

本研究相关数据成果已纳入监管单位“人因工程审评关注问题清单”，作为后续运行和在建核电机组的人因工程安全审评、核电厂定期安全审查等活动的数据输入，以便有效改进核电厂人因工程设计与运行管理，提升本质安全性。

5 讨论

本文研究开发了人因工程经验筛选级分类准则、人因工程事件分析方法，并开发专用软件和数据库，推进了人因工程信息在核电行业的识别、传递和利用，实现了核电厂运营方、设计方、监管方人因工程运行经验闭环持续改进。

本文研究在实践层面定义了人因工程事件、人因失效点、人因工程问题等概念，并基于核电行业人因事件分析经验开发了先导词词库、人因失效点筛选与分类准则，大大提升了人因工程信息识别的效率和准确程度。基于本方法开发的专用软件为核电行业人因工程设计改进提供了高效有力的工具。本研究推动建立的人因工程运行经验闭环持续改进体系有效提升了人因工程运行经验向行业上下游传递的广泛程度以及经验的利用深度。目前本研究的成果已在核电行业中逐步应用，为全面提升核电机组的人因工程设计水平、机组运行业绩及监管能力提供了有力支持。

本研究所建立的人因失效点引导词库、人因工程失效点筛选和判定准则来自于实践经验的总结提炼，是对人因工程运行经验认识程度的集中反映。在当前工作中，尽管这些经验和方法已能够起到良好的效果，但未来随着核电厂数字化、智能化的改造，人员的变动、管理的革新等方面的变化，人因工程经验也将随之更加丰富，因此这些经验和方法需要随着实践进一步地改进和完善。

此外，在当前研究中，人因工程运行经验主要来自于核电厂事件分析结果，在人因失效点筛选和判定过程尽管已大幅度降低对人员经验的要求、提升了分析效率，但仍然需要由专业人员定期收集事件报告、专门开展分析工作，后续可在加强相关成果应用的基础上，利用相关数据及人工智能技术，开展人因工程信息的智能识别与分类，提升数据应用深度和价值。