青 濤，張 力, 2，周 杰，羅克川

(1.南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421001；2.湖南工學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002； 3.中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司，廣東深圳518116)

?

核電廠事故規(guī)程自動(dòng)化水平對(duì)人員心智負(fù)荷和作業(yè)績(jī)效的影響研究

青 濤1，張 力1, 2，周 杰3，羅克川3

(1.南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421001；2.湖南工學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002； 3.中廣核核電運(yùn)營(yíng)有限公司，廣東深圳518116)

核電廠控制系統(tǒng)的數(shù)字化改變了操縱員在事故處理中的角色，帶來(lái)了新的人因問(wèn)題。本文以核電廠事故規(guī)程為研究對(duì)象，探討規(guī)程的數(shù)字化對(duì)操縱員心智負(fù)荷和作業(yè)績(jī)效的影響，實(shí)驗(yàn)以三種自動(dòng)化水平的規(guī)程為自變量：紙質(zhì)規(guī)程、電子規(guī)程、基于計(jì)算機(jī)的規(guī)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)自動(dòng)化水平較高時(shí)，人員作業(yè)績(jī)效較好且心智負(fù)荷有降低的趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為核電廠操縱員培訓(xùn)及事故規(guī)程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供參考。

核電廠；事故規(guī)程；自動(dòng)化；心智員荷；作業(yè)績(jī)效

核電廠采用事故規(guī)程來(lái)指導(dǎo)操縱員執(zhí)行事故處理操作[1]。經(jīng)驗(yàn)豐富的操縱員在沒(méi)有規(guī)程指引時(shí)也能執(zhí)行一般的任務(wù)[2]，但面對(duì)稍復(fù)雜的任務(wù)，例如機(jī)組的正常啟停堆，大多數(shù)操縱員都表示具有較大的認(rèn)知負(fù)荷[3]。因此，在緊急情況下操縱員必須根據(jù)事故規(guī)程的指引進(jìn)行操作。根據(jù)呈現(xiàn)媒介的不同對(duì)規(guī)程進(jìn)行分類(lèi)，可分為紙質(zhì)規(guī)程(Paper-Based Procedure, PBP)和數(shù)字化規(guī)程(Computerized Procedure, CP)兩大類(lèi)[4]。

在傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)中，事故規(guī)程一般是紙質(zhì)的，研究發(fā)現(xiàn)紙質(zhì)規(guī)程系統(tǒng)存在諸多可能導(dǎo)致人因失誤的因素，如：

(1) 操縱員需要手動(dòng)在不同的規(guī)程中來(lái)回切換，增加了工作負(fù)荷[5]，尤其是當(dāng)出現(xiàn)疊加事故時(shí)，很多操縱員都會(huì)感覺(jué)思維混亂[6]。

(2) 操縱員執(zhí)行規(guī)程中需要在不同載體中監(jiān)視相關(guān)參數(shù)變化情況[7]。

(3) 信息顯示是靜態(tài)的，有時(shí)不能反映出電廠當(dāng)前的真實(shí)狀態(tài)[5]。

(4) 規(guī)程難以更新、升級(jí)[7]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，事故規(guī)程也實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，在國(guó)際上，數(shù)字化規(guī)程的應(yīng)用已成為先進(jìn)主控室的重要標(biāo)志之一[8]。數(shù)字化規(guī)程代表了紙質(zhì)規(guī)程和先進(jìn)人-系統(tǒng)界面的結(jié)合，借助相應(yīng)的數(shù)字化控制系統(tǒng)，數(shù)字化規(guī)程還能為操縱員提供以下支持[9, 10]：

(1) 點(diǎn)擊導(dǎo)航鏈接即可完成程序切換，大大降低了緊急情況下的工作負(fù)荷。

(2) 可實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的跟蹤監(jiān)視和動(dòng)態(tài)跟蹤電廠狀態(tài)信息。

(3) 對(duì)規(guī)程中要求操縱員監(jiān)視的相關(guān)參數(shù)集中顯示，降低信息搜索的難度。

(4) 易于更新和升級(jí)。

由于數(shù)字化規(guī)程的先進(jìn)性，通常認(rèn)為在規(guī)程執(zhí)行過(guò)程中能顯著提高操縱績(jī)效[1]。但是，數(shù)字化規(guī)程改變了操縱員的角色和所處的工作環(huán)境，數(shù)字化規(guī)程在帶來(lái)自動(dòng)化的同時(shí)也可能產(chǎn)生新的降低人員績(jī)效的因素，如數(shù)字化顯示界面的覆蓋易使操縱員喪失對(duì)電廠狀態(tài)的情境意識(shí)，降低操縱班組對(duì)電廠狀態(tài)的理解[11]。

核電廠主控室人機(jī)界面的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)以提升人員績(jī)效為主要目標(biāo)，針對(duì)操縱員需要執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行詳盡的人因工程分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究不同自動(dòng)化程度事故規(guī)程對(duì)人員心智負(fù)荷、作業(yè)績(jī)效的影響，以期為核電廠事故規(guī)程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供參考。

1 自動(dòng)化水平

自動(dòng)化可應(yīng)用在人員信息處理的四個(gè)階段[12]：(1) 監(jiān)視；(2) 狀態(tài)評(píng)估；(3) 響應(yīng)計(jì)劃；(4) 響應(yīng)執(zhí)行。根據(jù)在四個(gè)認(rèn)知階段不同程度的應(yīng)用，自動(dòng)化水平有不同程度的區(qū)分。最低水平的自動(dòng)化，通常只整合信息以便于人員進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視，而不提供其他任何形式的支持，而高水平的自動(dòng)化則幾乎不需人的任何干預(yù)。

數(shù)字化規(guī)程由于提供的功能不同，可劃分為不同的自動(dòng)化水平，EPRI定義了數(shù)字化規(guī)程的三種自動(dòng)化水平[4]：

(1) 電子規(guī)程(Electronic Procedure, EP)：以電腦顯示屏呈現(xiàn)圖像和文字，基本上是把紙質(zhì)規(guī)程復(fù)制到電腦屏幕上，能提供最基本的支持，如能提供鏈接在相關(guān)規(guī)程中切換。

(2) 基于計(jì)算機(jī)的規(guī)程(Computer-Based procedure, CBP)：

能夠提供以下方面的支持：自動(dòng)檢索和顯示完成當(dāng)前規(guī)程步驟所需的具體信息；在規(guī)程界面或其他界面直接顯示相關(guān)信息；關(guān)注電廠狀態(tài)并追蹤重要參數(shù)變化趨勢(shì)；對(duì)緊急操作提供優(yōu)先處理建議，但需操縱員最終決策。

(3) 基于規(guī)程的自動(dòng)化(CBP with Procedure-Based Automation, CBP with PBA)：操縱員可以對(duì)一系列規(guī)程步驟進(jìn)行授權(quán)，由系統(tǒng)根據(jù)規(guī)程自動(dòng)執(zhí)行相關(guān)決策、操作。

表1 規(guī)程的自動(dòng)化水平劃分[4]

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)被試

本實(shí)驗(yàn)被試全部為核工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)在校高年級(jí)本科生和研究生，年齡在20～27歲間，含14名男性及6名女性，均熟悉基本的電腦操作，但均無(wú)核電廠控制系統(tǒng)操作經(jīng)驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)采用湖南工學(xué)院自主研發(fā)的核電廠控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)(見(jiàn)圖1)，該平臺(tái)完全參照某核電廠數(shù)字化主控室操縱員控制平臺(tái)和人機(jī)界面，實(shí)驗(yàn)用規(guī)程也采用該核電廠真實(shí)的狀態(tài)導(dǎo)向法事故規(guī)程(State-Oriented Procedure, SOP)。仿真平臺(tái)硬件由四臺(tái)19寸彩色液晶屏組成，從左至右分別編號(hào)為1～4號(hào)屏，實(shí)驗(yàn)中只有規(guī)程作不同自動(dòng)化水平上的區(qū)分，具體操作均在該數(shù)字化平臺(tái)上執(zhí)行。

圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.1 Experimental platform

實(shí)驗(yàn)選用蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂事故(SGTR)為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。SGTR事故在核電歷史上已發(fā)生過(guò)多次，且該事故中操縱員的及時(shí)正確干預(yù)非常重要，相關(guān)操作規(guī)程步驟較多，具有代表性。SGTR事故中，如果操縱員及時(shí)按照規(guī)程作出正確響應(yīng)，及時(shí)識(shí)別破管的蒸汽發(fā)生器并將其隔離，對(duì)反應(yīng)堆降溫降壓，終止高壓安注并實(shí)現(xiàn)破口兩側(cè)壓力平衡從而終止泄漏，就可能不會(huì)有太嚴(yán)重后果，但如果操縱員不能及時(shí)作出正確響應(yīng)，一回路冷卻劑則可能通過(guò)二次側(cè)卸壓閥、安全閥直接排放到環(huán)境中，并且破損的蒸汽發(fā)生器可能滿溢，大大加劇事故的放射性后果。

2.3 實(shí)驗(yàn)變量

實(shí)驗(yàn)自變量為事故規(guī)程最常用的三種自動(dòng)化水平：紙質(zhì)規(guī)程(PBP)、電子規(guī)程(EP)、基于計(jì)算機(jī)的規(guī)程(CBP)。每名被試都需完成三種自動(dòng)化水平規(guī)程的實(shí)驗(yàn)，三種自動(dòng)化水平說(shuō)明如下：

(1) PBP：將實(shí)驗(yàn)所需的操作流程以紙質(zhì)形式呈現(xiàn)，規(guī)程本身完全獨(dú)立于電腦。

(2) EP：將紙質(zhì)規(guī)程以圖片形式呈現(xiàn)于電腦屏幕，在相關(guān)聯(lián)的規(guī)程間、規(guī)程與操作界面間提供鏈接。

(3) CBP：在EP的基礎(chǔ)上，還能自動(dòng)顯示正在執(zhí)行的規(guī)程步驟需監(jiān)視及操作的參數(shù)、系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)的因變量為：人員心智負(fù)荷、作業(yè)績(jī)效。測(cè)量方法如下。

(1) 心智負(fù)荷

實(shí)驗(yàn)采用NASA Task-Load-Index(NASA-TLX)量表[13]測(cè)量被試的心智負(fù)荷水平。NASA-TLX是一種一致性較高且被廣泛使用的主觀測(cè)量方法，有六項(xiàng)代表性指標(biāo)：心智需求、體力需求、時(shí)間需求、自我績(jī)效、努力程度、挫折程度。被試在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)其在實(shí)驗(yàn)中的主觀體驗(yàn)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，并通過(guò)兩兩對(duì)比的方法定義各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重。

(2) 作業(yè)績(jī)效

實(shí)驗(yàn)以被試在規(guī)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行規(guī)程的步驟數(shù)量作為其作業(yè)績(jī)效指標(biāo)。

2.4 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前給每位被試一份實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，并進(jìn)行了3小時(shí)的培訓(xùn)，其內(nèi)容包括：本研究的目的；核電廠主要系統(tǒng)知識(shí)；仿真平臺(tái)操作方法和規(guī)程使用方法。培訓(xùn)完后每名被試執(zhí)行不低于三次的操作練習(xí)。

20位實(shí)驗(yàn)被試采取隨機(jī)抽取順序分別完成前述三種自動(dòng)化水平規(guī)程的執(zhí)行，在SGTR事故處理過(guò)程中，被試還需關(guān)注狀態(tài)顯示界面上的各項(xiàng)電廠狀態(tài)信息，如設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)趨勢(shì)等。在每次實(shí)驗(yàn)操作完成后，被試根據(jù)該自動(dòng)化水平規(guī)程操作過(guò)程中的主觀感受填寫(xiě)NASA-TLX問(wèn)卷，填寫(xiě)完后休息10分鐘，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)自動(dòng)化水平的規(guī)程作業(yè)實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

本節(jié)采用SPSS 19作為統(tǒng)計(jì)工具對(duì)實(shí)驗(yàn)中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討不同自動(dòng)化水平規(guī)程對(duì)人員績(jī)效的影響。

3.1 心智負(fù)荷

首先對(duì)NASA-TLX中的六個(gè)維度進(jìn)行維度間相關(guān)性比較(見(jiàn)表2)，數(shù)據(jù)顯示，六維度間均為無(wú)相關(guān)或弱相關(guān)，說(shuō)明采用NASA-TLX量表作為實(shí)驗(yàn)的心智負(fù)荷測(cè)量工具是合適的。

表2 NASA-TLX六維度相關(guān)性比較

三種自動(dòng)化水平規(guī)程下人員心智負(fù)荷得分如圖2所示，可見(jiàn)隨著規(guī)程自動(dòng)化水平的提高，人員的心智負(fù)荷水平呈不斷降低的趨勢(shì)。

圖2 三種自動(dòng)化水平上人員心智負(fù)荷得分Fig.2 The comparison of mental workload score in each automation level

對(duì)三個(gè)自動(dòng)化水平上人員心智負(fù)荷分?jǐn)?shù)作單因素方差分析，可知自變量在三個(gè)水平上對(duì)人員心智負(fù)荷水平有顯著影響(F=24.083，P=0.000<0.05)。對(duì)不同自動(dòng)化水平上人員心智負(fù)荷分?jǐn)?shù)做LSD多重比較，由數(shù)據(jù)(見(jiàn)表3)可知，不同自動(dòng)化水平規(guī)程間的心智負(fù)荷均有顯著差異，使用PBP時(shí)心智負(fù)荷顯著高于使用EP和CBP時(shí)，使用EP的心智負(fù)荷顯著高于CBP?？赡茉蚴?，使用PBP時(shí)，人員需要手動(dòng)在不同規(guī)程間切換，且在搜尋界面以及尋找參數(shù)、設(shè)備上消耗較高的注意力資源，從而導(dǎo)致人員較高的心智負(fù)荷；使用EP時(shí)，降低了人員切換規(guī)程和尋找界面的難度，但界面管理任務(wù)對(duì)注意力資源的消耗也給人員帶來(lái)較高的心智負(fù)荷。

表3 心智負(fù)荷得分LSD多重比較

*:均值差的顯著性水平為 0.05。

對(duì)三個(gè)自動(dòng)化水平上NASA-TLX量表中六項(xiàng)指標(biāo)分別作單因素方差分析，發(fā)現(xiàn)只有體力需求在不同自動(dòng)化水平上存在顯著差異(F=20.079，P=0.000<0.05)，且隨著規(guī)程自動(dòng)化水平的升高有不斷降低的趨勢(shì)(見(jiàn)圖3)。

對(duì)不同自動(dòng)化水平上人員體力需求分?jǐn)?shù)做LSD多重比較，由數(shù)據(jù)(見(jiàn)表4)可知，被試執(zhí)行不同自動(dòng)化水平規(guī)程時(shí)的體力需求均有顯著差異，使用PBP時(shí)體力需求顯著高于使用EP和CBP時(shí)，使用EP的體力需求顯著高于CBP。說(shuō)明自動(dòng)化的提高將由人執(zhí)行的動(dòng)作更多交由計(jì)算機(jī)完成，有效降低了人員體能上的負(fù)荷，人員可將分配到操作動(dòng)作上的注意力資源更多地分配到對(duì)系統(tǒng)和參數(shù)的分析上來(lái)。

圖3 三種自動(dòng)化水平上人員體力需求得分Fig.3 The comparison of physical demand score in each automation level

(I)自動(dòng)化水平(J)自動(dòng)化水平均值差(I-J)標(biāo)準(zhǔn)誤顯著性95%置信區(qū)間下限上限PBPEP0.36300*0.131980.0080.09870.6273CBP0.83400*0.131980.0000.56971.0983EPPBP-0.36300*0.131980.008-0.6273-0.0987CBP0.47100*0.131980.0010.20670.7353CBPPBP-0.83400*0.131980.000-1.0983-0.5697EP-0.47100*0.131980.001-0.7353-0.2067

*:均值差的顯著性水平為 0.05。

對(duì)NASA-TLX量表中六項(xiàng)指標(biāo)得分均值做比較(見(jiàn)圖4)，發(fā)現(xiàn)在六項(xiàng)指標(biāo)中，心智需求得分最高，可能原因是在SGTR事故過(guò)程中，系統(tǒng)狀態(tài)快速變化，需要被試進(jìn)行大量的分析與決策；時(shí)間需求得分最低，可能原因是，在仿真平臺(tái)上的操作均不會(huì)造成后果，因此對(duì)被試難以形成時(shí)間壓力。

圖4 主觀負(fù)荷六項(xiàng)指標(biāo)均值比較Fig.4 Mean value comparison of six dimension of NASA-TLX

3.2 作業(yè)績(jī)效

三種自動(dòng)化水平規(guī)程下人員作業(yè)績(jī)效如圖5 所示，由圖可知，隨著規(guī)程自動(dòng)化水平的提高，人員作業(yè)績(jī)效也呈不斷提升的趨勢(shì)。

圖5 三種自動(dòng)化水平上人員作業(yè)績(jī)效Fig.5 The comparison of operation performance in each automation level

對(duì)三個(gè)自動(dòng)化水平上人員作業(yè)績(jī)效作單因素方差分析，可知自變量在三個(gè)水平上對(duì)人員作業(yè)績(jī)效有顯著影響(F=47.501，P=0.000<0.05)。對(duì)不同自動(dòng)化水平上人員作業(yè)績(jī)效做LSD多重比較，由數(shù)據(jù)(見(jiàn)表5)可知，不同自動(dòng)化水平規(guī)程間的人員作業(yè)績(jī)效均有顯著差異，使用CBP時(shí)作業(yè)績(jī)效顯著高于使用EP和PBP時(shí)，使用EP的作業(yè)績(jī)效顯著高于PBP。原因主要在于，自動(dòng)化程度的變化帶來(lái)了任務(wù)的重新分配，使用CBP時(shí)，將PBP和EP下由人執(zhí)行的切換規(guī)程以及界面管理任務(wù)等工作分配給電腦執(zhí)行，因此提升了人執(zhí)行主任務(wù)的績(jī)效水平。

以上討論表明，事故規(guī)程自動(dòng)化水平的提升，對(duì)人員心智負(fù)荷、作業(yè)績(jī)效等方面均有良性影響。但值得注意的是，當(dāng)自動(dòng)化水平較高時(shí)，有可能導(dǎo)致人員過(guò)度依賴(lài)自動(dòng)化控制系統(tǒng)而產(chǎn)生松懈，降低其情景意識(shí)，在電廠狀態(tài)演變與預(yù)期不符時(shí)，則可能大大增加操縱員的心智負(fù)荷，而作業(yè)績(jī)效也可能顯著降低，這一點(diǎn)尤其值得重視。

表5 作業(yè)績(jī)效LSD多重比較Table 5 LSD multiple comparison of operation performance

*:均值差的顯著性水平為 0.05。

3.3 心智負(fù)荷與作業(yè)績(jī)效的相關(guān)性

對(duì)實(shí)驗(yàn)獲得的心智負(fù)荷和作業(yè)績(jī)效數(shù)據(jù)作相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)(r=-0.652,P=0.000<0.05)顯示，心智負(fù)荷與作業(yè)績(jī)效呈現(xiàn)中度負(fù)相關(guān)，即在實(shí)驗(yàn)中被試承受的心智負(fù)荷范圍內(nèi)，隨著心智負(fù)荷的升高，人員作業(yè)績(jī)效有降低的趨勢(shì)(見(jiàn)圖6)。因此在事故規(guī)程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮對(duì)系統(tǒng)對(duì)人員心智負(fù)荷的影響，盡量避免讓人員產(chǎn)生過(guò)高的心智負(fù)荷，以提高人員作業(yè)績(jī)效。

圖6 心智負(fù)荷與作業(yè)績(jī)效的關(guān)系散點(diǎn)圖Fig.6 Scatter diagram of mental workload and operation performance

4 結(jié)論

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究不同自動(dòng)化程度事故規(guī)程對(duì)人員績(jī)效的影響，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論可知，規(guī)程的自動(dòng)化給人員的操作帶來(lái)了諸多益處，如隨著自動(dòng)化水平的提高，提升了人員作業(yè)績(jī)效，降低了人員的心智負(fù)荷水平，特別是降低了人員的體力需求水平，表明計(jì)算機(jī)的輔助能將人從繁瑣的操作動(dòng)作中解放出來(lái)，操作者可將更多的注意力資源分配至執(zhí)行主任務(wù)。

在核電廠事故工況下，事故規(guī)程的可靠性將顯著影響操縱員對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的評(píng)估和決策，本文的研究結(jié)果可為核電廠操縱員培訓(xùn)及事故規(guī)程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供參考。本研究的限制在于，真實(shí)核電廠中是由操作班組執(zhí)行事故處理，本研究只以單一人員績(jī)效作為研究對(duì)象，且本文的研究?jī)H考慮自動(dòng)化水平對(duì)心智負(fù)荷與作業(yè)績(jī)效的影響，而規(guī)程自動(dòng)化對(duì)于情景意識(shí)、人因可靠性的影響也是極為重要的課題，這都是后續(xù)研究中需要考慮的問(wèn)題；此外，操縱員在執(zhí)行事故處理的不同階段心智負(fù)荷與作業(yè)績(jī)效的變化也是非常值得研究的議題。

[1] Chiuhsiang Joe Lin, Tsung-Ling Hsieh, Chih-Wei Yang, et al.The impact of computer-based procedures on team performance, communication, and situation awareness.International Journal of Industrial Ergonomics, Volume 51, February 2016, Pages 21-29.[2] Chang SH, Choi SS, Park JK, et al. Development of an advanced human-machine interface for next generation nuclear power plants.Reliability Engineering & System Safety 1999; 64(1):109-126.[3] Peng Liu, Zhizhong Li.Comparison of task complexity measures for emergency operating procedures: Convergent validity and predictive validity.Reliability Engineering & System Safety, Volume 127, July 2014, Page 97.[4] Electric Power Research Institute (EPRI), 2009, Computerized procedures design and implementation guidance for procedures, associated automation and soft controls.(EPRI TR-1015313).Palo Alto, CA: Electric Power Research Institute.

[5] Fink, R., Killian, C., Hanes, L.Guidelines for the design and implementation of computerized procedures.Nuclear News, 2009, 52(3), 85-88.[6] Converse. Evaluation of the Computerized Procedure Manual II (COPMA II), NUREG/CR-6398.Washington, DC: US Nuclear Regulatory Commission.1995.[7] Niwa Y, Erik Hollnagel, Mark Green.Guidelines for computerized presentation of emergency operating procedures.Nuclear Engineer and Design.1996, 167(2):113-127.

[8] Niwa Y, Takahashi M, Kitamura M. The Design of Human-Machine Interface for Accident Support in Nuclear Power Plants[J].Cognition, Technology & Work, 2001, (3): 161-176.

[9] 李鵬程，張力，戴立操.核電廠數(shù)字化人-機(jī)界面特征對(duì)人因失誤的影響研究[J].核動(dòng)力工程，2011, 32(1)：48-51.

[10] 劉飛，張志儉，彭敏俊.核電站計(jì)算機(jī)化規(guī)程顯示技術(shù)分析[J].核科學(xué)與工程，2007, 27(2)：120-125.

[11] Kawai, K., Takizawa, Y., & Watanabe, S.(1999).Advanced automation for power-generation plants-past, present and future.Control Engineering Practice, 7(11), 1405-1411.

[12] Parasuraman, R., Sheridan, T.B., and Wickens, C.D.(2000).A model for types and levels of human interaction with automation, IEEE Trans.On SMC-Part A: Systems and Humans, 30(3), 286-297.

[13] Hart, S.G.and Staveland, L.E.(1988).Development of NASA-TLX (Task Load Index): Results of empirical and theoretical research.In P.A.Hancock and N.Meshkati, Human mental workload (pp.139-183).Elsevier Science Publishers.

Effects of the Automatic Level of the Operating Procedures on Mental Workload and Operation Performance in Main Control Rooms of Nuclear Power Plants

QING Tao1, ZHANG Li1, 2, ZHOU Jie3, LUO Ke-chuan3

(1.College of Nuclear Science and Technology, University of South China, Hengyang 421001, China; 2.Hunan Institute of Technology, Hengyang 421002, China; 3.China Nuclear Power Operations Co., Ltd, Shenzhen 518116, China)

Some automation allocation problems are carried by digitizing the human-system interface in main control rooms (MCRs).To improve human performance, the purpose of this study is to determine the effect of automation on mental workload and operation performance in the advanced MCRs.The study provides design implementation guidelines for three types of computerized procedures; they are (a) paper-based procedure; (b) electronic procedure; (c) computer-based procedure.Experimental results reveals that the automation allocation type with higher ratio automatic mode result in the superior primary task performance, and the lower mental workload.The paper provides an experiment result which could be a reference for operator training and nuclear power plant main control room design.

Automation; computerized Procedure; human performance; advanced MCR

2016-12-29

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(71071051, 71371070)；嶺東核電有限公司科研項(xiàng)目(KR70543)

青 濤(1987—)，男，博士研究生，現(xiàn)從事人因工程，系統(tǒng)安全分析與評(píng)價(jià)研究

張 力：13807340602@139.com.

TL4

A

0258-0918(2017)03-0450-08