人因失误管理在核电中的探究与应用

中国核电工程有限公司 杨洋，蒋克涛，刘嘉维，余婧懿

一、引言

复杂工业-技术系统中硬件的日益完善大大降低了其失效的可能性，硬件的可靠性越来越高，在由人去监视、运行、维护、调试和决策计划的过程中，人本身的影响就变得越来越重要。据数据显示，在工业-技术系统失效中，60%-90%可归于人因失误。而在核工业领域，由操作员本身引发的系统失效占了非常大的比重。追溯到人的误操作问题达到了51%以上，且32%的设计缺陷和7%的状态不良的设备也是系统失效的原因，这两类原因大部分也可归于人的因素。总体来看，人的因素诱发系统失效的比例高达90%。联合调查数据显示，核电站中的人因事故最高的竟达85%。

二、核电生产安全管理普遍存在的问题

1989年4月26日，切尔诺贝利核电站4号机组发生核事故。事故发生的原因是此类反应堆设计存在严重缺陷，操作人员在事故发生时严重违反操作程序。根据事故后果，事故划为7级特大事故，这是迄今为止发生的最严重的一起核事故，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。三里岛次事故原因涉及系统设计缺陷、设备故障与人员操作失误等方面，其中所凸显的预防机制不足，让人们认识到安全管理尤其是人因失误对核电安全运行的重要意义。福岛核事故原因主要是人为设计缺陷、超设计基准的自然事件；福岛在电厂设计时防抗海啸的标准偏低，在后续的安全评审中未保守地采纳历史数值；由于海啸大部分安全设备失去；核安全功能无法及时恢复等。其中的人因错误也不容忽视，例如，选址错误，并未考虑大海啸威胁；运营和审查机构失职；2011年4月电站达到40年的运行设计年限，其延续运行20年的申请获得批准；当地震和海啸把厂外电源、应急柴油发电机毁坏后，没有紧急调来移动发电机向冷却系统供电，只能支撑8小时的蓄电池停止供电后，反应堆彻底失去冷却；现场工程师向管理层建议使用海水来冷却反应堆，但会导致反应堆报废，建议未被管理层采纳，导致最后核燃料的衰变热使反应堆熔毁、爆炸、放射性大量释放到外界环境等。

三、核电人因失误机理与模型

人因失误预防管理的核心因素即是人，但人在生理、心理、社会和精神等方面的特点，存在较大的可塑性和难控性。而近年来，随着人-机系统的发展和变化，人因失误机理研究从传统的人因失误分类、人因绩效影响因子、人因失误机制等延伸扩展到情景意识、团队协调与沟通、班组失误、失误过程仿真等领域。

（一）早期典型的人因失误产生机制

1.Bartlett的“图式”理论

Bartlett（1932）用图式的概念来解释回忆图片资料和文字资料中明显的系统失误，认为记忆的复制产物比原故事或图画更有规律、更有意义、更惯例化，待记住的资料的奇怪或罕见特征会被“平凡化”，使其与个人的期望和思维习惯相一致。把图式定义为：对过去的反应、经验的主动组织，且这个组织必须假设是以很好适应的有机反应的方式运行。即是说，只要有行为顺序或规律，就只能是特定的反应[1]。

图式的三个基本方面：（1）图式是无意识的心智结构（图式是主动的，但根本没有意识到）。（2）图式由旧知识构成（图式是经过组织的过去的经验体）。（3）长期记忆由主动的知识结构而不是被动的图像构成。因此，图式是重新构建而不是复制过去的经验，该过程会导致回忆时特定的可预测偏差，其主要原因是“人们倾向于按早期经验的一般特征解释获得的资料”。与同时代的完形心理学相似，直到20世纪70年代中期，图式概念才被挖掘出来，并在当今以描述人类知识和技能所有方面的基本的更高层次、一般性认知结构的术语而在心理学理论中占显著地位。

2.聚焦的注意力和“瓶颈”理论

20世纪50年代和60年代的主要理论问题是人类信息处理的“瓶颈”位置,能同时处理几个输入信息的并行处理系统在哪个阶段转换为给定时刻只能处理一套信号的串行系统？该问题假设人类在信息处理序列的某一点上像有限容量的单一通信通道一样。

当代的研究证实了早期的发现：人们确实非常善于处理两个实际上不同的并行信息源的其中之一，特别是要模仿的信道信息不含糊时，但该选择能力并不完美，未选信道特定类型的信息可能有干扰，该“干扰”取决于未监听信息的物理性质和语义性质。

对物理性质，人们通常可以分辨出未监听信息是人的声音还是噪音，如果是前者，还可以分辨是男声还是女声。他们还可以发现不相关声源物理性质的明显改变：讲话者声音突然变化、声音转换音调或转变为孤立的声音。此外，干扰率随着信息源之间空间距离的减小而增大。

其他种类的干扰明显由未监听消息的内容决定，明显可以调节注意力机制以发现特定的信号类型，而不论这些信号在选择的信道上还是未选择的信道上。常见的干扰为某人自己的姓名、最近访问过的国家的名称或听者自己了解的作家的书名。

未选择的信道上出现的字词与刚刚处理过的选择的信道上内容的情景相匹配时也可能造成干扰。其意义是选择的信息内容使注意力机制做好了准备，使随后有关内容的字词更容易得到有意识地处理。即使这些字词出现在未选择的信道上，但这一情景调整似乎并不能反向运行，未选择的信道信息内容对随后的效能没有影响。

3.分散注意力和资源理论

资源理论在其基本形式中将注意力假设为可以谨慎地视为所有心智活动同等可用的信息处理资源的单一存储器，更复杂的变量要调用多个非重叠的存储器。

将注意力视为有限但高度灵活的控制资源，就不需要假设某些专业化的过滤式机制来解释选择。资源理论中，选择暗含在注意力资源的有限性中，虽然关于选择的主张非常多，但选择仅能涉及有限的实体集。因此，仅仅那些得到重要资源分配的事件、任务要素或观点将实现更深层次地处理。

如前所述，资源理论的基础实验大部分都与人们将注意力分散到两个并行任务的能力有关，可以想象为连续的双任务情景，从完全无意识进行任务（因而不需要或几乎不需要注意力）的一个极端到两个任务都需要分配高度注意力而且高到即使孤立地实施都无法充分实施的另一个极端。大多数研究关注的中间地带，这样区域中的关键因素为任务的相似度，两个任务组成部分之间的相似度越高，则越可能同时调用相同的处理资源，因而产生相互干扰。

但人员在同时处理两项活动方面越是经验丰富，他们就会越熟练于应对区分两个任务的那些特征，从而减弱其最初的相似度并进而减少受干扰的可能性。Kinsbourne（1981）认为，随着时间的推移，处理层次将降低，从有限的问题解决层次降低到更为无意识的、需要更少注意力的方式，因此，正是注意过程的这种性质让其自身逐渐消失。

（二）基于S-O-R模型的人因失误机理

人因失误是人的行为的一种表现形式，它分为有意识人因失误和无意识人因失误，且具有一定的共性。一般情况下，人的行为是由人接受外部的刺激信息（包括视觉、听觉、触觉等），然后对这个刺激信息做出的反应，在受激并做出反应的过程中，也构成心理反应影响，S-O-R模型如图1所[2]。

图1 S-O-R 模型图

从图1可以看出，个体（O）受到了刺激（S）经历了一个复杂的信息处理过程，做出反应（R），而这个复杂的信息处理过程是人因失误发生可能的根本原因。而这个复杂的过程即人行为的机理，可以由如图2所示。

图2 人的行为机理图

图2可以看出，外界条件、个体自身心理、生理、素质、能力是导致人因失误的主要因素，人行为过程中的失误主要包括：信息刺激大脑时，大脑处理信息并做出决策的失误；行为输出时的失误；人感知环境信息方面的失误等方面。在生产过程中的人因失误产生机理如图3所示。

图3 基于S-O-R模型下人因失误产生机理

从图3中可以看出，“感知”是指生产过程和现场的工作指令、设备运行状态、非工作信息等外界信息通过操作人员的视觉或听觉等感官器官传入大脑，随后，操作人员根据工作经验、知识等对这些信息进行取舍，即“判断”，将“判断”后大脑发出的指令并通过神经系统传递给手脚，以产生动作进行控制的过程即为“操作”。在生产运行过程中，个体要持续重复上述“感知—判断—操作”过程，在过程中的任何环节都存在干扰的，并且任一环节出现差错或延迟，都有可能导致人因失误或人因事故。

（三）人因失误演变模式

人因失误演变模式是指在人因事件的发展过程中人的错误行为发展演变的表现形式。一个复杂的技术系统一般可以看成由国家、社会、协会、组织、个人、设备系统等不同层级组成，系统中各层级之间存在垂直或者水平的相互影响，而层级内各单元之间存在不同水平的影响，复杂的人因失误事件正是这些层级之间以及各层级内部单元之间相互影响的共同作用结果。任何重大的人因事件都不能简单地归因于仅由单个的人因失误或失效引起的。

四、人因失误的预防管理

近年来，人因失误逐渐被各行业和企业重视，尤其在核能、航空、军工等领域。核行业已从个体、设备、技术、组织管理与安全文化等层面加大了对人因失误的管理。而人因失误的预防原则，主要从人的因素、技术因素，以及组织与管理因素来维持人-机-环境系统和谐与优化[3]。

（一）人的因素

针对导致人因失误的个人因素，假设人的特性和人犯错误是不可避免，为了避免错误会导致有后果的事件发生，我们认为，人是不能作为抵御事件发生的唯一屏障。如果某种预期将导致较大或严重后果时，例如，可能影响到机组安全运行，则我们需要考虑设置多重屏障，并尽可能增加屏障的强度，实体屏障的可靠性远高于人因管理屏障。而对于人因失误人的因素的预防与控制应该着重考虑以三个方面：首先，应该建立并维持员工的主人翁意识，即培养员工对安全工作的兴趣和责任感，激发员工对待工作安全意识的主观能动性。采取自上而下、从浅到深的方式开展和推进安全文化建设，提高员工的安全意识，充分发挥在预防事件发生方面的主观能动性，达到有效预防和控制人因失误事件的发生；其次，在生产过程中，应该实行工作的标准化和程序化，例如，具体的工作步骤、使用的文件程序、现场条件、使用的工具及设备、每个人的职责等进行明确规定等；最后，进行完善的安全培训和技能训练，其中包括安全知识、安全技能教育和安全态度的教育等，以此来提高员工的自觉性、安全意识、技能水平。

（二）技术因素

为了减少人的失误，进一步提高核电厂运行的安全性，在技术上，例如硬件设施上，需要考虑：①人机界面友好便捷；②操纵装置、合理的作业空间和环境条件符合人体工程学要求；③人机任务分工合理；④人机系统安全状况良好；⑤多重防御体系的建立；⑥定期维护和检修以保持设备良好运转状态。在核工业，为防止核电厂机组系统或设备的失效，引发堆芯熔化事故，针对现有的设计缺陷，提出先进反应堆的关键设计原则：首先，必须把安全置于首位，并以事故的预防为重点，强调人员的安全和设备的保护；其次，要求采用非能动或者非能动加能动的方式简化设计、优化安全系统，简化不必要的复杂运行操作，减少或消除依靠重新连结切换才能完成安全功能的操作，减少操纵员的干预要求，增强机组的固有安全性能（非能动安全概念是指核电厂的安全设计有能动和非能动之分，其区别在于是否依赖外界的电能、信号或推动力，非能动设施没有这种依赖性，它们不会因失去外界动力或无人操作而失效。非能动设施的功能依靠状态的变化、储能的消耗或自我动作来实现，它们可能经受压力、温度、辐射、液位和流量的变化）；另外，需要有足够的安全裕度，即增加设计裕度，和增强固有承受预期瞬变的能力，事故后可有较长的处理事故的时间裕度，提高事故遏制能力；最后，结合人因工程学的研究成果，强调实现安全功能过程中操纵员与机组的关系安全性。

（三）组织与管理因素

核电厂的安全文化管理与管理学中提出的“组织文化”和“企业文化”概念具有相似的含义，它是组织、企业文化在核电行业的具体表现。既定的程序、培训、工作流程以及各种期望和政策引导着人的活动，这让人们的行为是可以预见的而且是安全的，尤其是在核电厂进行的工作。所有的因素加在一起，帮助人们对可能会出现的问题作出预测和准备。这道防线的完整和安全性取决于各层人员遵照相关的程序、期望和标准执行工作流程的严格程度。而问责制有助于验证人因失误率控制、防御和流程的完整性以及性能的质量。

五、结论

对于核电站而言，反应堆的安全可靠、高效运行是我们追求的目标。对人因失误管理领域探索和实践，是在公众和市场对核电行业的安全性及经济性要求越来越高的大背景下开展的。为了实现人因管理工作的标本兼治，通过高质量地观察指导来有效规范、提升人员行为，加强防人因失误工具使用，增强人员的防人因失误意识。通过不断优化人员行为系统，依托大数据处理分析，人因管理指标体系运作的科学性和人员行为弱项的定位准确性也不断提升，管理人员可以及时发现人员行为偏差并采取纠正措施，有效避免人因事件的发生，提升核工业的安全绩效水平。