基于人因工程的主控室人机界面设计的验证与确认
王佳 卢冲 蔡蕾
【摘 要】人机界面作为操纵员与核电站间的信息交流媒介，是人的失误率最高，后果最严重的地方。因此对人机界面进行人因工程验证和确认中的设计验证，发现人因不符合项，不仅可以大幅度减少人的失误，保障人和设备高效的发挥作用，而且能更好的提高核电厂的安全性和可用性。
【关键词】人类系统接口；设计验证；人机工程差异
【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
从三哩岛（TMI）、切尔诺贝利和其他核电站事故的研究中发现，欠缺人因的考虑是造成核电厂事故的一项重要原因，人因工程在支持核电厂安全性和深度防御方面起着重要作用。根据人因工程审查大纲要求，人因工程共包括12个要素，人因验证和确认作为其中一个元素，在人因分析和设计完成后，通过定性、定量的方法确定人机界面的合适程度，在评价人机特性的同时，完成与标准符合性的比较，确保操纵员能够成功和安全地执行任务，实现操作目标。
1 人因工程设计验证
人机界面作为核电厂主控室中操纵员与核电站间进行信息交流的主要媒介，为操纵员提供了核电厂各种工况下安全运行所必需的信息，帮助主控室人员快速而又可靠地判断电厂的安全状态。因此，其设计的合理性、一致性以及可理解性直接影响着操纵员的执行效率。
为了确定人机界面的适用性，需要对人机界面实施人因工程设计验证（DV），从多方面减少人因错误的潜在风险。
人因工程设计验证是人因工程验证和确认中的一个必不可少的活动，验证人机接口设计是否符合人因工程导则，与行内标准、原则是否一致。人因工程设计验证是用来评估设计的界面能否满足人因设计准则和用户需求，充分发挥操作人员的能动性，降低人自身的局限性。如图1所示，人因工程设计验证是人因工程验证和确认活动中的一个重要过程。
1.1 人因工程设计验证的目标
人因工程設计验证过程的主要目标是：
验证人机界面是否符合NUREG 0700标准要求；
验证人机界面是否符合项目设计需求；
验证人机界面间是否一致；
确定、记录发现的人因不符合项。
1.2 人因工程设计验证的系统化流程
在对人机界面进行设计验证时，要明确三方面问题：一致性、可理解性和有效性。
一致性：在明确系统运行目标的条件下，显示给操纵员的信息和预期从操纵员得到的响应，其特性应该与人的能力和限度相一致。
可理解性：人机系统显示的信息应容易理解，画面显示的结构、格式和内容，对信息交互是有帮助的。
有效性：人机系统能够帮助操纵员提高操作效能，可以使复杂的任务简单化。
这里以安全显示单元显示的画面为例，具体说明人因工程设计验证的工作流程：
设计验证的准备工作：
根据人机界面显示画面的不同，从NUREG 0700标准中选取适用的标准条目，形成检查清单。会用到的NUREG 0700标准条目有：
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
设计验证的执行：
依据检查清单，对SVDU上的每组画面进行设计验证：检查每幅画面是否符合标准要求；评估验证结果是否满足用户的设计需求；填写检查清单，分析判定的结果，同时给出相应的理由。Yes代表与NUREG-0700符合；Discrepancy代表不符合NUREG-0700的标准；Pending代表缺少输入文件等目前无法判断；No代表虽然不符合NUREG-0700的标准，但是项目需要；N/A代表不适用。
人因不符合项的管理：
在人因验证和确认的过程中，需要对发现的人因不符合项（HEDs）进行管理、分级。首先，判定哪些HEDs需要更改；然后，根据HEDs，变更人因设计；最后，确认设计变更完成。在人因工程设计验证活动中，对HEDs的管理流程也是如此。
2 总结
对核电厂的人机界面进行人因工程设计验证，是人因工程验证和确认工作中必不可少的一个环节。通过人因工程设计验证活动，能够提前发现设计缺陷，保证人机界面在实际工作中能够安全地运行，降低操纵员的工作量，提高人员效能。
[责任编辑：田吉捷]endprint
