王炎鑫，李鵬程

(南華大學(xué) 人因研究所，湖南 衡陽(yáng) 421001)

隨著國(guó)際能源供應(yīng)形勢(shì)日漸緊張，核電因其清潔、利用率高、持續(xù)性強(qiáng)等特點(diǎn)被眾多國(guó)家接受。我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，已經(jīng)成為核電大國(guó)，但美國(guó)三哩島核事故、蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故、日本福島核事故等向人們警示了核事故的危害性。所以，核安全對(duì)發(fā)展核電至關(guān)重要。隨著數(shù)字化儀控系統(tǒng)(DCS)+狀態(tài)導(dǎo)向的規(guī)程(SOP)系統(tǒng)在核電廠的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，但信息顯示更加復(fù)雜，人機(jī)交互更加頻繁，這引發(fā)了新的人因問(wèn)題[1]，特別是操縱員的情景意識(shí)問(wèn)題。在事故調(diào)查報(bào)告中顯示，三哩島和蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故的直接和間接原因都涉及人因失誤[2]。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)也顯示，在核工業(yè)系統(tǒng)中，70%～90%的事件或事故都間接或直接與人有關(guān)[3]。引發(fā)人因失誤的主要原因之一就是人機(jī)界面(MMI)設(shè)計(jì)缺陷。

美國(guó)核管會(huì)認(rèn)為MMI設(shè)計(jì)評(píng)審一般包括以下幾個(gè)過(guò)程：1) 計(jì)劃；2) 預(yù)先分析；3) MMI設(shè)計(jì)檢查和驗(yàn)證(V&V)；4) 人因工程缺陷的解決[4]。并從信息顯示、用戶-界面交互和管理、控制、報(bào)警系統(tǒng)、安全功能和參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)、成組-總體顯示系統(tǒng)、軟控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)化的規(guī)程系統(tǒng)等方面提出了具體的審查項(xiàng)目[5]。Hwang等[6]在核電廠數(shù)字化規(guī)程的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中，采用動(dòng)態(tài)工作因果(DWCE)方法和程序化的邏輯控制器(PLC)方法來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字化規(guī)程，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了計(jì)算機(jī)化的人機(jī)界面會(huì)提高操縱員的學(xué)習(xí)效率和操作績(jī)效。Jou等[7]采用人因工程檢查表方式、Carvalho等[8]使用模擬機(jī)實(shí)驗(yàn)觀察的方法對(duì)數(shù)字化的人機(jī)界面進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，陳德鈞等[9]針對(duì)軌道車(chē)輛操縱臺(tái)人機(jī)界面，提出了一種基于人因和幾何位置匹配因素的界面布局優(yōu)化模型。宋正河等[10]對(duì)機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面優(yōu)化設(shè)計(jì)模型進(jìn)行了相關(guān)研究，提出了機(jī)械系統(tǒng)人機(jī)界面優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型。葉坤武等[11]從視覺(jué)注意力分配的角度出發(fā)，提出了一種飛機(jī)駕駛艙人機(jī)界面布局優(yōu)化模型。上述研究為人機(jī)界面的優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)，但未從情景意識(shí)的角度考慮如何避免人因事故。李洋等[12]建立了一種新的情景意識(shí)模型，并以此為基礎(chǔ)提出了考慮情景意識(shí)的機(jī)車(chē)駕駛室人機(jī)界面設(shè)計(jì)思路。楊文靈等[13]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，提出了基于情景意識(shí)的汽車(chē)人機(jī)交互設(shè)計(jì)策略。李為民[14]基于情景意識(shí)理論，提出了適用于民用航空電子主飛行顯示顏色防差錯(cuò)設(shè)計(jì)規(guī)則。2010年，我國(guó)在嶺澳二期核電站中首次應(yīng)用了自主設(shè)計(jì)的數(shù)字化主控室和人機(jī)界面，國(guó)內(nèi)對(duì)于核電廠數(shù)字化主控室研究主要集中于人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化等方面，側(cè)重于人因工程的考慮，如視角、顏色、對(duì)比度、舒適度等[15]，將情景意識(shí)理論用于核電廠人機(jī)界面設(shè)計(jì)方面的研究則較少。

本文以提高操縱員的績(jī)效為目的，設(shè)計(jì)基于情景意識(shí)和人員績(jī)效的量表，并使用該量表對(duì)核電廠操縱員等進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，期望通過(guò)對(duì)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前核電廠數(shù)字化界面存在的不足。

1 人機(jī)界面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

本文的量表設(shè)計(jì)主要從信息顯示[16]、數(shù)字化SOP[17]、軟控制系統(tǒng)[18]、報(bào)警系統(tǒng)[19]、操縱員支持系統(tǒng)[20]以及整體情景交互這6個(gè)維度出發(fā)。其中前5個(gè)維度是核電廠數(shù)字化人機(jī)界面的5個(gè)功能模塊，情景交互是從操縱員工作情景出發(fā)，對(duì)當(dāng)前數(shù)字化界面進(jìn)行交互整體評(píng)價(jià)，每個(gè)維度都設(shè)置對(duì)應(yīng)的指標(biāo)題項(xiàng)，共計(jì)76個(gè)指標(biāo)，具體指標(biāo)列于表1。指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)主要分為3個(gè)階段：1) 文獻(xiàn)閱讀，對(duì)國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，參考美國(guó)核管會(huì)提出的人因?qū)彶橹改蟍7]和核電廠數(shù)字化界面設(shè)計(jì)導(dǎo)則[21]，再結(jié)合人因工程相關(guān)設(shè)計(jì)理論[22]，確定5個(gè)功能模塊的初始指標(biāo)體系；2) 專(zhuān)家訪談，邀請(qǐng)數(shù)位核電人因安全領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者就初始指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出更為合理的指標(biāo)；3) 開(kāi)展核電廠操縱員訪談，根據(jù)訪談結(jié)果設(shè)計(jì)情景交互維度指標(biāo)。其中，信息顯示維度指標(biāo)設(shè)計(jì)主要從運(yùn)營(yíng)管理信息的顯示、設(shè)備狀態(tài)的顯示、綜合信息的顯示和命令執(zhí)行結(jié)果的顯示等方面考慮，設(shè)計(jì)了12個(gè)指標(biāo)；數(shù)字化SOP維度主要針對(duì)規(guī)程的可操作性，設(shè)計(jì)了12個(gè)指標(biāo)；軟控制系統(tǒng)維度設(shè)計(jì)了9個(gè)指標(biāo)，主要從指令形式、閉鎖條件、控制管理等方面考慮；報(bào)警系統(tǒng)維度從報(bào)警處理方式、報(bào)警顯示方式等方面，設(shè)計(jì)了9個(gè)指標(biāo)；操縱員支持系統(tǒng)維度主要從自動(dòng)診斷、提供輔助信息等方面著手，設(shè)計(jì)了12個(gè)指標(biāo)；情景交互維度根據(jù)核電廠訪談內(nèi)容以及操縱員日常工作情景，設(shè)計(jì)了22個(gè)指標(biāo)。

表1 各維度指標(biāo)體系設(shè)計(jì)Table 1 Design of index system in all dimensions

續(xù)表1

2 問(wèn)卷調(diào)查

2.1 問(wèn)卷設(shè)計(jì)與回收

問(wèn)卷內(nèi)容包括被調(diào)查人員的基本信息和數(shù)字化人機(jī)界面評(píng)價(jià)量表。調(diào)查對(duì)象主要是核電廠工作人員，包括核電廠運(yùn)行人員、SOP設(shè)計(jì)人員、相關(guān)培訓(xùn)人員、核安全管理人員等，所有被調(diào)查對(duì)象均接受過(guò)核電廠數(shù)字化界面操縱培訓(xùn)，可熟練使用數(shù)字化界面執(zhí)行任務(wù)。

本文所設(shè)計(jì)的問(wèn)卷采用Likert5點(diǎn)量表，被調(diào)查人員根據(jù)自身在核電廠主控室工作的體驗(yàn)對(duì)每一問(wèn)題進(jìn)行打分，分?jǐn)?shù)設(shè)置為1～5分，分別對(duì)應(yīng)非常不同意、較不同意、不確定、比較同意和非常同意，用于評(píng)估這些指標(biāo)對(duì)操縱員操作績(jī)效的影響。本次研究一共發(fā)放64份問(wèn)卷，最后回收64份，其中58份為有效問(wèn)卷，有效回收率為90.6%。

2.2 樣本數(shù)據(jù)

在本次問(wèn)卷調(diào)查對(duì)象中，年齡低于20歲的有5位，在20～30歲之間的有16位，30～40歲之間的有25位，40～50歲之間的有12位。被調(diào)查對(duì)象由9名SOP設(shè)計(jì)人員、13名培訓(xùn)人員、18名運(yùn)行人員、15名核安全管理人員和9名其他工作人員組成。核電廠工作經(jīng)驗(yàn)在10 a以上的有7位，5～10 a的有26位，1～5 a的有23位，不足1 a的有8位。SOP操作經(jīng)驗(yàn)在5 a以上的有9位，2～5 a的有28位，6個(gè)月至2 a的有21位，不足6個(gè)月的有6位。

3 問(wèn)卷分析

3.1 信度與效度檢驗(yàn)

1) 信度檢驗(yàn)

克隆巴赫系數(shù)α可用來(lái)測(cè)量量表內(nèi)部的一致性，在基礎(chǔ)研究中，α至少應(yīng)大于0.8[23]。使用SPSS對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行信度分析，獲得的α為0.948，由于信度系數(shù)大于0.8，認(rèn)為該問(wèn)卷的內(nèi)在信度比較理想，且信度較高。

2) 效度檢驗(yàn)

效度檢驗(yàn)主要考慮通過(guò)巴特利特球度檢驗(yàn)和KMO檢驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，以信息顯示維度為例，將問(wèn)卷結(jié)果輸入SPSS進(jìn)行效度分析，該維度巴特利特球度檢驗(yàn)的顯著性概率p=0.000<0.05，說(shuō)明數(shù)據(jù)具有較高的相關(guān)性。該問(wèn)卷KMO值為0.747，大于0.6，表明該維度變量可進(jìn)行因子分析。同理對(duì)其他維度進(jìn)行效度檢驗(yàn)，均取得理想的檢驗(yàn)結(jié)果。

3.2 維度整體分析

因各維度指標(biāo)較多，為找出每個(gè)維度中較為重要的指標(biāo)作為主要評(píng)價(jià)對(duì)象，本文采用因子分析對(duì)各維度進(jìn)行整體分析。

1) 指標(biāo)篩選計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣

如果相關(guān)系數(shù)矩陣中大部分相關(guān)系數(shù)小于0.3，那么可認(rèn)為維度各變量間大部分為弱相關(guān)，這些變量不適合進(jìn)行因子分析。將問(wèn)卷結(jié)果輸入SPSS計(jì)算可知，a1和a2兩個(gè)變量大部分相關(guān)系數(shù)小于0.3，所以刪去這兩個(gè)變量。

計(jì)算反映像相關(guān)矩陣。反映像相關(guān)矩陣對(duì)角線上的數(shù)值即為每個(gè)變量的取樣適當(dāng)性量數(shù)(MSA)，一般而言，如果MSA小于0.5，那么可認(rèn)為該變量不適合進(jìn)行因子分析。通過(guò)SPSS計(jì)算可知，a7的MSA為0.388，其余變量均在0.6以上，所以刪除a7變量。

2) 提取因子

因子分析模型的一般表達(dá)式為：

X=c+AF+E

(1)

也可表達(dá)為：

Xi=ci+ai1fi1+ai2fi2+…+aimfim+ei

i=1,…,p

(2)

其中：Xi為p個(gè)均值為0、標(biāo)準(zhǔn)差為1的原始變量；f1m，f2m，f3m，…，fim為m個(gè)因子變量，它們不相關(guān)且方差均為1；ci為常數(shù)；ei為特殊因子，是原始變量中不能被因子解釋的殘留部分；矩陣A為因子載荷矩陣，矩陣A中第j列各元素平方和稱(chēng)為公共因子Fj對(duì)原始變量X的方差貢獻(xiàn)，這是衡量公共因子相對(duì)重要性的指標(biāo)，方差貢獻(xiàn)越大，證明Fj對(duì)原始變量X的影響越大。

采用主成分分析法分析通過(guò)檢驗(yàn)的指標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算信息顯示指標(biāo)的方差累積貢獻(xiàn)率。特征值按從大到小的順序排列，根據(jù)特征值大于1的選取原則，選取前3個(gè)作為本次提取的共同因子，最后方差累積貢獻(xiàn)率為68.943%。在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域研究中，因子的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率如果達(dá)到60%，那么就可認(rèn)為提取的因子是可以信任的，而本次提取的3個(gè)因子共解釋了原有變量總方差的68.943%，總體上保留了大部分信息，是可以接受的。然后計(jì)算3個(gè)共同因子的載荷矩陣，SPSS分析結(jié)果顯示，信息顯示維度因子分析的9個(gè)變量在第1個(gè)共同因子上的載荷整體較高，證明這些變量與第1個(gè)因子的相關(guān)程度較高，第1個(gè)因子在本次提取中占重要地位。與第1個(gè)因子相比，另外兩個(gè)因子與變量的相關(guān)性整體較小，說(shuō)明它們對(duì)原有變量的解釋不顯著，處于次要地位。最后，采用Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化最大方差法對(duì)因子載荷矩陣實(shí)施正交旋轉(zhuǎn)。

3) 因子的命名解釋

由旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣可知，a10、a11、a9、a12指標(biāo)在第1個(gè)因子上載荷較高，說(shuō)明第1個(gè)因子主要解釋了這4個(gè)指標(biāo)，可解釋為信息布局因子；a3、a5、a8指標(biāo)在第2個(gè)因子上有較高的載荷，說(shuō)明第2個(gè)因子主要解釋了這3個(gè)指標(biāo)，可解釋為信息接受度因子；a6、a4指標(biāo)在第3個(gè)因子上有較高的載荷，第3個(gè)因子主要解釋了這兩個(gè)指標(biāo)，可解釋為信息功能因子。

通過(guò)對(duì)信息顯示維度進(jìn)行因子分析，可知道在本次問(wèn)卷調(diào)查中，信息布局因子占據(jù)重要地位，而信息布局因子主要解釋了a10、a11、a9、a12這4個(gè)指標(biāo)，即通過(guò)不同的顏色對(duì)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)加以區(qū)分、同一畫(huà)面中信息量的設(shè)置、不同的畫(huà)面是否使用統(tǒng)一的格局、所需要的信息是否能及時(shí)被操縱員接收等4個(gè)方面。

同理，對(duì)其他幾個(gè)功能維度進(jìn)行重復(fù)因子分析，將各維度指標(biāo)重新歸類(lèi)細(xì)分，找出每個(gè)維度中占據(jù)重要地位的指標(biāo)。

對(duì)數(shù)字化SOP維度進(jìn)行分析，所有變量均適合進(jìn)行因子分析，提取出兩個(gè)共同因子，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到71.997%，分別解釋為規(guī)程功能因子和規(guī)程可用性因子。因子載荷較高的規(guī)程功能因子主要解釋了b1、b6、b10、b11、b12、b7、b8、b9等8個(gè)指標(biāo)，規(guī)程可用性因子主要解釋剩余指標(biāo)。

對(duì)軟控制系統(tǒng)維度進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)指標(biāo)篩選刪去c9變量，提取出兩個(gè)共同因子，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為67.428%，分別解釋為系統(tǒng)易用性因子和系統(tǒng)功能因子。因子載荷較高的系統(tǒng)易用性因子主要解釋了c2、c1、c3、c4、c5等5個(gè)指標(biāo)，系統(tǒng)易用性因子主要解釋剩余指標(biāo)。

對(duì)報(bào)警系統(tǒng)維度進(jìn)行分析，所有變量均滿足因子分析條件，提取出兩個(gè)共同因子，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為64.796%，分別解釋為系統(tǒng)識(shí)別因子和系統(tǒng)提示因子。因子載荷較高的系統(tǒng)識(shí)別因子主要解釋了d4、d5、d3、d2等4個(gè)指標(biāo)，系統(tǒng)提示因子主要解釋剩余指標(biāo)。

對(duì)操作員支持系統(tǒng)維度進(jìn)行分析，所有變量均適合進(jìn)行因子分析，根據(jù)特征值大于1的選取原則，提取兩個(gè)共同因子，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為73.727%，分別解釋為輔助功能因子和基本功能因子。因子載荷較高的輔助功能因子主要解釋了e12、e9、e11、e7、e10、e6、e8等7個(gè)指標(biāo)，基本功能因子主要解釋剩余指標(biāo)。

3.3 維度指標(biāo)分析

(3)

式中：n為維度指標(biāo)個(gè)數(shù)；N為樣本數(shù)；ai為該維度指標(biāo)。

1) 信息顯示維度指標(biāo)分析

圖1 信息顯示指標(biāo)得分Fig.1 Score of information display indicator

由式(3)計(jì)算求得信息顯示維度均值為3.51，然后對(duì)信息顯示維度的指標(biāo)進(jìn)行分析，各指標(biāo)得分均值條形圖如圖1所示，a4、a8和a10得分低于維度均值。查表1可知，a4指標(biāo)打分偏低，說(shuō)明被調(diào)查人員認(rèn)為當(dāng)前信息顯示的設(shè)計(jì)不能很好地使操縱員預(yù)測(cè)參數(shù)或系統(tǒng)狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)，這可能是因?yàn)榻缑嬖O(shè)計(jì)較為復(fù)雜，操縱員不能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)系統(tǒng)信息充分收集和理解。a8指標(biāo)打分偏低，說(shuō)明當(dāng)信息突顯難以吸引用戶注意時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有通過(guò)補(bǔ)充文本等方式使顯示的信息變得更為清晰。a10指標(biāo)打分偏低說(shuō)明同一操作界面操縱員不容易找到和區(qū)分特定信息，可能是因?yàn)楫?dāng)前操作畫(huà)面信息分配不合理，沒(méi)有充分考慮到操縱員對(duì)信息的接收水平，弱化了操作績(jī)效。

2) 數(shù)字化SOP維度指標(biāo)分析

對(duì)數(shù)字化SOP維度進(jìn)行具體分析，各指標(biāo)得分均值如圖2所示，維度均值為3.23，b2、b3、b4、b7、b8和b9得分低于維度均值。查表1可知，b2指標(biāo)打分偏低說(shuō)明被調(diào)查對(duì)象認(rèn)為數(shù)字化SOP還不具備良好的可用性，仍需進(jìn)行優(yōu)化。b3、b4指標(biāo)打分較低說(shuō)明被調(diào)查人員認(rèn)為當(dāng)前規(guī)程執(zhí)行復(fù)雜，不易找到和區(qū)分所需信息。b7指標(biāo)打分偏低說(shuō)明被調(diào)查人員認(rèn)為沒(méi)有在特定區(qū)域同步顯示操縱員執(zhí)行規(guī)程所需參照的信息，如某一指標(biāo)的參數(shù)，需操縱員自行搜索，從而影響人員績(jī)效。b8指標(biāo)打分偏低說(shuō)明當(dāng)前的數(shù)字化SOP界面沒(méi)有提示下一步規(guī)程操作所需的指導(dǎo)信息，那么操縱員需要從其他途徑獲取，如規(guī)程指導(dǎo)手冊(cè)。b9指標(biāo)打分偏低說(shuō)明當(dāng)前的SOP在顯示信息方面還需要改進(jìn)，屏幕上顯示的信息不夠全面，導(dǎo)致操縱員不能隨時(shí)掌握全局執(zhí)行效果。

圖2 SOP指標(biāo)得分Fig.2 Score of SOP protocol indicator

3) 軟控制系統(tǒng)維度指標(biāo)分析

對(duì)軟控制系統(tǒng)維度進(jìn)行具體分析，指標(biāo)得分如圖3所示，維度均值為3.41，c4、c6和c7得分低于維度均值。查表1可知，c4指標(biāo)打分偏低說(shuō)明被調(diào)查人員認(rèn)為同一位置打開(kāi)多個(gè)畫(huà)面時(shí)，相似的畫(huà)面不太容易區(qū)分，在緊張的執(zhí)行過(guò)程中，可能造成人因失誤。c6指標(biāo)打分偏低，說(shuō)明因?yàn)榛ユi、內(nèi)鎖和外鎖等的相關(guān)信息沒(méi)有合理顯示，可能對(duì)操縱員實(shí)施控制功能造成一定困難。c7指標(biāo)打分偏低說(shuō)明當(dāng)前的軟控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠人性化，為了匹配新變量的值，操縱員可能需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行重置，從而增加人員任務(wù)負(fù)荷。

圖3 軟控制系統(tǒng)指標(biāo)得分Fig.3 Score of soft control system indicator

4) 報(bào)警系統(tǒng)維度指標(biāo)分析

對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行具體分析，指標(biāo)得分如圖4所示，維度均值為3.51，d3、d4、d5和d7得分低于維度均值。查表1可知，d3指標(biāo)打分偏低說(shuō)明當(dāng)前報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不易于操縱員理解系統(tǒng)狀態(tài)，即報(bào)警不夠詳細(xì)和具體。d4指標(biāo)打分偏低說(shuō)明當(dāng)前報(bào)警系統(tǒng)對(duì)次一級(jí)的報(bào)警沒(méi)有特殊提示，這可能會(huì)導(dǎo)致操縱員忽視系統(tǒng)某些方面出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)之后的主控室操作造成安全隱患。d5指標(biāo)打分較低說(shuō)明當(dāng)前的數(shù)字化界面沒(méi)有把報(bào)警信息單上的信息按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，而是將重要程度不同的各種信息依次排序，盡管一些重要報(bào)警信息會(huì)用特殊顏色標(biāo)記，但是仍然給操縱員處理報(bào)警增加了難度。d7指標(biāo)打分偏低說(shuō)明當(dāng)前系統(tǒng)在處理事故時(shí)報(bào)警數(shù)量過(guò)多，不利于操縱員快速確認(rèn)處理狀態(tài)。

圖4 報(bào)警系統(tǒng)指標(biāo)得分Fig.4 Score of alarm system indicator

5) 操縱員支持系統(tǒng)維度指標(biāo)分析

對(duì)操縱員支持系統(tǒng)維度進(jìn)行具體分析，指標(biāo)得分如圖5所示，維度均值為3.31，e3、e4、e5、e9、e10和e11得分低于維度均值。查表1可知，e3、e4和e5指標(biāo)打分偏低，初步說(shuō)明當(dāng)前的操縱員支持系統(tǒng)不夠完善，主要作用還是提供信息，未做到對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的預(yù)測(cè)和支持操縱員做出決策。e9指標(biāo)打分偏低說(shuō)明當(dāng)前計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)不能快速查詢先前操縱員與支持系統(tǒng)間的交互情況，這可能是因?yàn)楫?dāng)前數(shù)字化界面更加復(fù)雜。e10指標(biāo)打分較低說(shuō)明當(dāng)前支持系統(tǒng)不具備為解決問(wèn)題做出計(jì)劃策略的能力，應(yīng)對(duì)策略的儲(chǔ)備不足。e11指標(biāo)打分較低說(shuō)明當(dāng)前的支持系統(tǒng)不具備問(wèn)答與解譯功能，所以操縱員不能得到支持系統(tǒng)分析和建議的依據(jù)和結(jié)果，從而不能確定支持系統(tǒng)做出的建議是否是系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的最優(yōu)解。

圖5 操縱員支持系統(tǒng)得分Fig.5 Score of operator support system

6) 情景交互維度指標(biāo)分析

對(duì)情景交互維度進(jìn)行具體分析，本維度共設(shè)置22個(gè)指標(biāo)，為使指標(biāo)盡可能覆蓋全面，同時(shí)符合正常用語(yǔ)習(xí)慣，方便被調(diào)查人員理解，部分指標(biāo)為正指標(biāo)，部分為逆指標(biāo)。在錄入數(shù)據(jù)時(shí)將正指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行反向處理，統(tǒng)一評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)定為打分越低，評(píng)價(jià)越理想；打分越高，代表越不認(rèn)可。指標(biāo)得分如圖6所示，維度均值為3.15，指標(biāo)f6、f7、f9、f12～f22打分均高于維度均值，可見(jiàn)從總體來(lái)看，被調(diào)查人員對(duì)當(dāng)前的核電廠數(shù)字化人機(jī)界面感到不滿意。查表1可知，f6、f7指標(biāo)打分不理想說(shuō)明當(dāng)前界面信息布局存在缺陷，操縱員很可能迷失在畫(huà)面的大量數(shù)據(jù)和復(fù)雜的規(guī)程中。f9指標(biāo)打分較高說(shuō)明數(shù)字化界面中的按鈕、開(kāi)關(guān)等存在一定的延遲、操作程序復(fù)雜，操縱員在進(jìn)行具體操作時(shí)存在一定困難。f12～f22指標(biāo)都打分偏高，這些題項(xiàng)均為操縱員在使用當(dāng)前數(shù)字化人機(jī)界面時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的失誤情景，涉及數(shù)字化人機(jī)界面的畫(huà)面信息顯示、操作復(fù)雜度等方面，分別對(duì)應(yīng)當(dāng)前數(shù)字化界面可能存在的問(wèn)題和不足，為日后的數(shù)字化界面優(yōu)化提供思路方向。

圖6 情景交互得分Fig.6 Score of situational interaction

4 結(jié)論與討論

結(jié)合問(wèn)卷分析結(jié)果，通過(guò)與被調(diào)查對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步討論，可以得出整體看來(lái)，核電廠數(shù)字化界面仍存在很多不足，當(dāng)前主要優(yōu)化重點(diǎn)應(yīng)放在改良操作畫(huà)面的信息分配、完善規(guī)程執(zhí)行信息提示、減小軟控制操作難度、加強(qiáng)輔助決策功能等方面。具體討論如下。

1) 對(duì)于信息顯示，信息布局因子包含的a10、a11、a9、a12這4個(gè)指標(biāo)在當(dāng)前維度占據(jù)重要地位。a9、a11、a12打分均接近或高于維度均值，而a10指標(biāo)打分遠(yuǎn)低于維度均值，可見(jiàn)a10指標(biāo)存在問(wèn)題，今后進(jìn)行界面優(yōu)化需重點(diǎn)關(guān)注操作畫(huà)面的信息分配。另外，補(bǔ)充文本之類(lèi)的信息輔助功能也需要進(jìn)一步強(qiáng)化。傳統(tǒng)界面顯示的主要是底層的具體參數(shù)(組件層)，與傳統(tǒng)界面相比，數(shù)字化界面的信息顯示更集中，大屏幕顯示系統(tǒng)總體狀況，更多的是通過(guò)綜合集成的抽象信息(系統(tǒng)層)。操縱員經(jīng)常需要面對(duì)巨量信息，所以處理好畫(huà)面信息的分配意義重大。

2) 對(duì)于數(shù)字化SOP，規(guī)程功能因子包含的b1、b6、b10、b11、b12、b7、b8、b9等8個(gè)指標(biāo)在該維度占重要地位。b7、b8、b9這幾個(gè)指標(biāo)打分偏低，由此可說(shuō)明在進(jìn)行SOP優(yōu)化時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮風(fēng)險(xiǎn)提示、操作指示、各項(xiàng)補(bǔ)充信息等方面，這幾個(gè)方面都會(huì)影響操縱員執(zhí)行規(guī)程的效率，從而降低操縱員的情景意識(shí)。與傳統(tǒng)控制界面相比，SOP是一項(xiàng)全新的技術(shù)，它代替了傳統(tǒng)界面采用的紙質(zhì)規(guī)程，通過(guò)對(duì)多年積累的工作方式和運(yùn)行流程的數(shù)字化，大大增加了規(guī)程的可讀性和操作性。但由于SOP十分復(fù)雜，容易迷失在規(guī)程中，降低操縱員情景意識(shí)，從而影響人員績(jī)效，所以優(yōu)化重心應(yīng)放在完善各類(lèi)輔助提示功能。

3) 對(duì)于軟控制系統(tǒng)，系統(tǒng)易用性因子包含的c2、c1、c3、c4、c5這5個(gè)指標(biāo)較為重要，c1、c2、c4、c5指標(biāo)打分均接近或高于維度均值，而c4指標(biāo)打分遠(yuǎn)低于維度均值。所以對(duì)軟控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)需將重點(diǎn)放在減小操縱員區(qū)分相似畫(huà)面的難度上，從而減少人因失誤。此外與控制行為有關(guān)的互鎖、外鎖等信息并不全面，不能有效地幫助操縱員實(shí)施控制功能，同時(shí)操縱員可能需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行重置，這也是需要考慮優(yōu)化的。傳統(tǒng)界面采用的是硬控制(實(shí)物)的方式，功能較為單一，控制較為方便，與此相比，當(dāng)前數(shù)字化軟控制系統(tǒng)采用多層次的分布式結(jié)構(gòu)，功能分散全面，提高了系統(tǒng)整體的可靠性。但軟控制操作復(fù)雜，增加了工作負(fù)荷，同時(shí)軟控制系統(tǒng)要求相同功能的控制器在顏色、尺寸、控制動(dòng)作方式等方面必須保持一致，這就導(dǎo)致相似畫(huà)面較多。

4) 對(duì)于報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)識(shí)別因子包含的d4、d5、d3、d2等4個(gè)指標(biāo)在報(bào)警系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，而d3、d4、d5指標(biāo)打分偏低，所以在今后進(jìn)行優(yōu)化時(shí)應(yīng)著重考慮這3個(gè)方面，即報(bào)警系統(tǒng)不能使操縱員輕易理解系統(tǒng)具體發(fā)生了什么報(bào)警，系統(tǒng)識(shí)別的報(bào)警顯示不夠全面及沒(méi)有對(duì)報(bào)警進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。傳統(tǒng)界面采用報(bào)警光字牌，報(bào)警直觀且一目了然，但顯示的報(bào)警數(shù)量有限，對(duì)報(bào)警的解釋有限，數(shù)字化的報(bào)警系統(tǒng)在報(bào)警信號(hào)處理和報(bào)警信息管理方面擁有更廣闊的空間，報(bào)警顯示和解釋更為全面，但計(jì)算機(jī)顯示的報(bào)警信息在直觀性和全局性上有所不足，如何讓操縱員全面快速地接收并理解報(bào)警信息是今后優(yōu)化的重點(diǎn)。

5) 對(duì)于操縱員支持系統(tǒng)，輔助功能因子包含的e12、e9、e11、e7、e10、e6、e8等7個(gè)指標(biāo)較為重要，其中e9、e10和e11打分偏低，所以今后在對(duì)操縱員支持系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注提高支持系統(tǒng)信息查詢和完善問(wèn)答與解譯功能上，同時(shí)應(yīng)完善強(qiáng)化支持系統(tǒng)，使系統(tǒng)可以支持系統(tǒng)狀態(tài)的預(yù)測(cè)和支持操縱員對(duì)復(fù)雜問(wèn)題做出計(jì)劃決策。傳統(tǒng)界面是以操縱員監(jiān)視+操作為主，沒(méi)有功能較強(qiáng)的支持系統(tǒng)，而當(dāng)前數(shù)字化界面操縱員支持系統(tǒng)是采用自動(dòng)診斷與綜合計(jì)算相結(jié)合的方式開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)，它的作用是幫助操縱員快速判斷電廠水平和形成操作策略，所以優(yōu)化重心應(yīng)放在開(kāi)發(fā)更全面的決策支持和完善各類(lèi)輔助功能上。

盡管本文通過(guò)核電廠發(fā)放問(wèn)卷得出了一些結(jié)論，但是調(diào)查問(wèn)卷樣本相對(duì)較少，可能會(huì)影響結(jié)論的準(zhǔn)確性，需以后進(jìn)行更多的問(wèn)卷調(diào)查以提高結(jié)論的可靠性。同樣，本文未考慮被調(diào)查者的經(jīng)驗(yàn)對(duì)結(jié)果的影響。再者，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，需提出具體的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，這是接下來(lái)需要進(jìn)一步研究的工作。