摘要
在核电站正常运行期间，安全级保护系统是防止反应堆状态超过规定的安全极限，或减轻超过安全极限后果的主要系统，而安全级设计则是保护系统设计实施的关键环节；人因工程贯穿整个核电设施建设的生命周期，设计阶段实施的人因工程偏差采用厂内实验的方式进行评价，并对安全级设计阶段的人因工程偏差主要原因人因失误进行分析，结合NB/T 20061-2012标准中定义的人因工程实施要素，提出改进措施，提高安全级设计质量，为核电站安全可靠运行奠定基础。
关键词：核电站；安全级设计；人因失误
引言
从1979年的三哩岛核电事故开始，人的问题开始被人们考虑，我国发展核电秉持“安全第一”的方针，而解决人的问题是核电安全非常重要的问题；通过对我国截至2019年底所有核电厂运行事件的统计和分析，发现引起核电厂运行事件的主要因素是人员差错、设备缺陷和设计不周。尽管我国未发生INES2级及以上的运行事件，但人因工程在核电站全生命周期过程的实施必不可少，人因工程宜结合生命周期活动整体进行规划，设计阶段的人因工程也应尽早考虑，还应进行跟踪审查并制定计划，以保证人因工程执行的有效性，而设计中的人因工程偏差可以通过实验来确定[1]。
随着我司核电业务的增长，不同类型的电站要求和规模不同，同时面向海外市场监管趋严，对安全级设计的质量要求更高，人因工程的实施更加迫切，当前我国自主第三代核电技术华龙一号出口到英国，经历了非常严格的人因测评，采用先进的人因工程理念来优化系统设计。通过以往项目设计阶段人因工程实施的统计分析，需要对人因失误这一主要质量因素进行进一步分类控制，减少人因失误的产生，对提高设计质量大有裨益。
核电站人因工程
核电被称为复杂社会技术系统，包括技术设备、人的群体和组织三类元素的大型经济实体，属技术密集型。安全是核电存在和发展的基础，一旦发生事故，不但造成重大的人员和经济损失，也会产生超出自身范围的巨大社会负面影响，通过统计发现，引发核电各种事故的诸因素中，人因事件占主导地位[2]。
2.1 核电站人因发展阶段
人因工程是研究人机交互作用，把人的特点引入工程设计，获得安全和高效的工艺设备与系统的新兴工程技术领域，是跨越不同学科的边缘学科，是国际科技前沿课题。人因工程以人的解剖学、生理学和心理学为基础，研究人、机器和环境三者之间的相互作用关系，为设计安全、高效和舒适的最优状态的技术设备及系统提供理论与方法。
核电安全技术经历了4个发展阶段，形成了4个领域，即技术可靠性、人因工程、安全文化和正在形成的组织控制。前两者属于工程技术领域，后两者属于管理技术领域，后三者都与人的因素相关[2]。
目前行业内人因工程的应用研究主要有两方向：一方面为对人员可靠性进行预计，包括分析人误原因以及预防措施；另一方面则为主控室的人机接口设计。国内核电对于设计之初的人因工程的实际操作经验和方法仍属于探索阶段。而根据研究发现，维修、调试、试验活动中所产生的人误导致系统潜在失效而最终诱发系统事故已成为人因事故最重要的原因，组织管理缺陷、规程缺陷和理论知识欠缺为导致人误最主要的几个根本原因。除了后期对组织、规程和培训进行改进之外，设计负责人如何在设计之初，对系统或设备设计过程中的人因进行识别与考虑，从而在设计阶段为运行提供信息输入，提高运行阶段组织管理效率，完善规程与培训，最终达到提高运行维修人员绩效、减少人因失误的目的[3]。
2.2 核电站人因工程要素
人因工程是一门与人员使用方式的设计过程有关的综合科学与技术，人因工程宜结合生命周期活动的整体进行规划，工程过程模型如图1所示[4]。
图1 工程过程模型
同时人因工程活动计划宜考虑：
（1）过去的经验和现在的实践，以识别相关的人因工程关注点；
（2）已有的人因工程研究、报告、导则和方法的适用性；
（3）不同学科、工作组、组织间的协作，以确定和执行人因工程活动；
（4）统筹考虑人因工程和其他生命周期活动。
在整个项目生命周期内，人因工程活动宜针对重要的人员接口关注下列基本要素：
（1）任务；
（2）工作环境；
（3）设备；
（4）人员；
（5）组织和支持。
关联关系如图2所示。
图2 人因工程基本要素关联关系
2.3 人因工程实施偏差
人因工程实施基于以上基本要素开展，而人因工程偏差可通过试验、评价或者运行经验来确定，并采用正规机制来记录、评价和解决这些偏差，常用的方法有书面评价法、操作员访谈法、静态仿真模拟法以及动态实验法，其中动态实验验证是最优验证方法，可用来评估一致性、可理解性和有效性相关问题，适用于设计的各个阶段，使用较为普遍[1]。
本文采用实验法分析人因工程偏差的主要原因，优化和改进人因工程的实施过程。
安全级设计人因失误趋势
安全级设计完成后通过工厂测试验证，设计偏差项会被定义为不符合项，HAF003中对不符合项的规定：性能、文件或程序方面的缺陷，因而使某一物项的质量变得不可接受或不能确定[6]。
对近年来我司应用国产自主化平台FirmSys的核电项目中安全级设计不符合项趋势进行统计分析，有以下特点：
（1）应用堆首次设计不符合项数量占比明显增加；
（2）不符合项数量会随堆型规模增加而增加；
（3）各项目中人因失误的占比均超过90％，可见人因失误为设计阶段质量主要因素。
安全级设计人因失误分析
按照WANO（世界核营运者联合会）根本原因的人因因子编码相关分类标准，人因失误的根本原因因素包括沟通交流、工作实践、工作安排、环境条件、人机接口、培训和授权、程序和文件、监督方法、工作组织、个人因素等方面[5]；对防城港3号机项目（FCG3）DCS工厂实验期间发现的人因失误的根本原因进行统计，安全级设计产生的不合项共有810个，其中人因失误761个，通过对安全级设计中的人因问题进一步统计分析，如图3所示。
图3 人因问题各因子占比
（1）从图3可以看出，人员本身因素是安全级设计过程中人因问题产生的最主要原因，占所有人因问题根本原因的75.7%，人员本身因素主要表现为以下四种情形：基本操作能力较差，理论知识欠缺、注意力品质不良、粗心大意和缺少质疑的工作态度。
（2）其次沟通交流是FCG3安全级设计过程中人因问题的第二主因，分为两种情况，一种是输入不能及时澄清确认；另一种是技术方案变更内部传递不及时。
（3）环境条件、规程、制度和文件、培训/资格也是人因失误的常见原因。
从人因失误统计的结果，以上出现的常见原因有一定关联性；同时由于平台软硬件或者外购品的初次使用，流程规范制度、技术内容均不完善，人员培训也不及时全面，导致以上人因失误在安全级设计过程中重复出现。
改进措施
针对以上安全级设计中人因失误的分析，结合人因工程的基本要素对安全级设计提出以下改进措施：
（1）任务：对于重要的人员接口，应分析人因使用者完成必要任务所要执行的详细活动，包括对使用者的决策或者交流，此类人因问题的数量占比不多，但通常产生事件的严重等级较高；因此对于任务的分析尤其是新要求、新方法的沟通交流需要加强，并且澄清交流信息应落实到文件中。
（2）工作环境：国内人因设计重视主控的人机接口设计，而对设计人员的设计过程中的人因交互关注较少，人员自身因素问题中很大一部分则是因为设计人员的工作环境关注的支持欠缺引起；应改善设计人员的环境条件，提供相应支持，如配置大屏显示器；工作场所的布置考虑人体测量学，可达距离和合适的座位高度等；项目进度紧张情况下增加可用资源，提供平台工具易用性。
（3）设备：系统和设备故障引起异常的同时也为人员决策和行动带来更多错误的可能，因此硬件采购时人因工程考虑应纳入如设备标准化和便利化；设备或集成系统性能是明确并经过确定验收的；设备或者系统应当提供适当的培训以降低对系统和设备故障进行错误响应或者设计的可能。
（4）人员：人的知识和能力须满足或超过相应的任务要求，目前出现的人员自身因素根本原因在于人员能力存在短板，在进行设计时未对自己负责内容进行规划，对设计工作内容掌握不够熟练，因此需要靠合理的技术培训和资质认定程序来实现，培养出员工敢于质疑的工作态度。
（5）组织和支持：需要从人员编制、培训、工作计划、规程、使用者参与和验收、沟通和协调以及安全文化等方面进行综合考虑；合理的组织和支持是项目顺利实施的前提，核安全意识/质量意识是关键，进度/质量发生冲突时需要保证质量优先。
结束语
安全级设计是保证核电站保护系统安全可靠的关键环节，本文将人因工程理念结合广利核公司近年来实施的重大核电项目实践，通过厂内实验分析比较出不同项目安全级设计过程中的人因失误趋势，同时通过对根本原因的分析，得出当前安全级设计过程中主要人因失误的影响因子；针对安全设计过程中显著薄弱环节提出改进建议，部分建议措施已在安全级设计过程中实施，对后续项目的设计质量有一定的改善作用。
作者简介
王平（1986-），男，安徽人，中级工程师，硕士，现就职于北京广利核系统工程有限公司，主要从事核电站DCS系统设计和控制策略研究。
参考文献
[1] 刘燕子, 张建波, 贾明. 核电厂人因工程验证方法探讨[J]. 核科学与工程, 2010, (Sl) : 39 - 42.
[2] 杨孟琢. 核电人因工程领域的发展[J]. 中国工程科学, 2002, 4 (8) : 12 - 19．
[3] 周琪, 陈树明. “六性”在核电厂人因工程设计中的应用研究[J]. 人类工效学, 2018, 24 (1) : 43 - 47.
[4] NB/T 20061-2012. 人因工程在核电厂系统、设备和设施中的应用[S］．
[5] 赵伟伟, 李忠文. 核电站人因事件分析与改进对策[J]. 安全, 2011, 12 : 26 - 28.
[6] 张宇, 刘恩生. 核电厂建造阶段工程不符合项原因分类及防人因失误应用探讨[J]. 核动力运行研究, 2010, 23 (4) : 52 - 55.
来源：《自动化博览》2020年12月刊
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