葛小飛

【摘 要】系統(tǒng)地回顧IDA和IDAC模擬方法的研究進程，旨在為今后量化人因可靠性分析工作提供借鑒。筆者將對IDA和IDAC模擬方法兩個系列的研究概況進行概括分析，IDA模型包括單個操縱員模型和班組群體行為模型兩種，IDAC模型是近年來提出的新的班組IDA模型。文中對兩種模擬方法的基本元素和認知模型進行概述，希望對未來的人因可靠性分析工作參考依據(jù)。

【關鍵詞】IDA；IDAC；認知過程；情景模型

0 簡介

IDA模型是美國馬里蘭大學的研究人員1994年提出的人的可靠性分析模型。它是描述核電站在事故工況下操作員班組的響應模型，用于在某些約束和限制條件下，對操縱員的問題解決和決策階段的行為建立模型。IDA模型可分為單個操縱員模型與班組群體行為模型。模型由3個部分組成：信息模塊、問題解決和決策模塊和動作模塊其中問題解決和決策模塊是核心。

IDAC模型是美國馬里蘭大學的風險與可靠性研究中心在IDA的基礎上發(fā)展的基于仿真的HRA方法。該方法模擬在事故情境下主控室操作班組緩解事故后果將系統(tǒng)帶入安全狀態(tài)的行為響應及發(fā)生概率。IDAC模型是一個包括三類操縱員（即決策者、執(zhí)行者和咨詢者）的班組模型。在班組情境環(huán)境中，模擬了班組中每個操縱員的行為響應。

1 IDA模型

描述描述IDA模型的系列論文有4篇，其中論文[1]描述了IDA模型的主要組成部分如：記憶結構、目標、解決問題和決策策略。它還定義了目標和策略之間轉換的根本原因。這些因素包括外部環(huán)境和操縱員心理狀態(tài)（也叫精神狀態(tài)）的影響。首先描述的通用IDA模型，然后對特定于核電站環(huán)境更精確地異常情景進行描述。

在論文[2]討論了動態(tài)認知模型的相關問題。如：操縱員交互系統(tǒng)的時間序列， 獲取信息過程，記憶演化過程，一系列目標的設定和解決問題的策略，執(zhí)行行動等。并且描述了在解決問題和做出決策中如何執(zhí)行給定策略和管理信息的心理狀態(tài)和記憶內(nèi)容的演化過程。

鑒于前兩篇論文論述單個操縱員行為模型，論文[3]將論述單個操縱員模型擴張的班組群體行為模型。班組模型成員主要職責為：執(zhí)行者（RO）—負責具體執(zhí)行行為，決策者（SRO）—負責決策，和顧問（Consultant）負責對值長做出建議。在本文中班組的每個成員都通過單個操縱員行為模型描述。單個操縱員行為模型不同在于他們的記憶內(nèi)容、精神狀態(tài)和被允許的策略和目標不同，等等。班組模型與n個單個操縱員行為模型的不同在于更多的附加功能，例如，班組成員之間的溝通和信任。

論文[4]提出了利用IDA模型所收集的人因可靠性數(shù)據(jù)的開發(fā)實施的程序框架。對模型應用能力的進行局部測試。目前，IDA模型是通過集成的計算機軟件實現(xiàn)模擬核電站事故動態(tài)概率風險評估PRA過程。在該論文中通過執(zhí)行代碼研究特定的情景環(huán)境對操作員失誤的影響。仿真環(huán)境還提供了一組實驗室測試模型效應的數(shù)據(jù)與實際操作數(shù)據(jù)和其他仿真數(shù)據(jù)進行比較。

另外在該系列論文之外，還有一些論文對IDA 模型也進行了論述，例如：在論文[5]中提出了一種基于人為錯誤分類和數(shù)據(jù)收集的模型，IDA模型是基層模型，是一個分析核電站在事故工況下操縱員班組的響應模型。對其進行分類為：建立了三個模型外部參照點和四個模型內(nèi)部參照點。根本原因分析方法說明了實際事件發(fā)生的一部分原因，對人為錯誤數(shù)據(jù)收集的應用進行了評估。

1.1 評述

IDA模型對于同時期的其他模型的優(yōu)勢在于填補了在解決問題制定決策方面空白。在模型也介紹了在事故工況下操縱員活動的其他方面的改進（如班組成員的交互問題）。IDA是一個從認知科學和人為因素研究獲取可靠理論和實證結果的工程方法，通過近似和假設，產(chǎn)生一個不需要涉及到的所有基礎的認知元素的模型。

雖然從技術和應用科學的歷史數(shù)據(jù)來看，工程方法是成功的，但其對人因績效的適用性具有不確定性。然而，盡管對模型本身仍存在許多質疑，但在全面科學的了解人類行為之前，該方法在某種程度上可以得到更合理的決策。

2 IDAC模型

描述描述IDA模型的系列論文有5篇包括四部分，在本系列論文中討論了應用IDAC模型的案例。操縱員的在事故工況下的行為響應包括認知、情感、物理行為等。模型用于對核電廠主控室操縱員在事故中的響應概率進行預測，是一個包括三類操縱員的班組模型。IDAC 模型也可視為一個人因因果模型。在 IDAC 中覆蓋了操縱員的各種動態(tài)響應階段，包括狀態(tài)評估、診斷、恢復行為等。IDAC 模型涵蓋了一個操縱員的信息處理（I）、做決策（D）和動作執(zhí)行（A）這三個過程。IDAC 模型反過來仿真操縱員的各種響應，包括作用于系統(tǒng)的行為。

其中論文[6]第一部分對（IDAC） 班組模型進行人的可靠性分析（HRA），討論了在情景環(huán)境中的信息，決策和行動模塊。該論文描述了IDAC模型的結構和實現(xiàn)人因可靠性分析（HRA）的原則，概述IDAC概率因果模型模型并集成到一個動態(tài)PRA框架中。

第二部分定義了一組IDAC模型的班組績效因子PIFs，提供它們的定義和因果組織模型。通過計算機仿真環(huán)境中實現(xiàn)50個班組績效因子PIFs對IDAC模型進行案例支持。相關依據(jù)來自于在心理學文獻的基礎上組織因素的影響，實際觀察，和其它的人因可靠性分析方法。

第三部分討論了模型組成部分和規(guī)則流程。操縱員的問題解決過程分為三種部分：信息，決策和行動模塊。明確每一類操縱員響應的情景規(guī)則和三類操縱員響應的調(diào)節(jié)過程。詳細論述了操縱員的響應類型和對不同類型的操縱員的響應的班組績效因子PIFs影響。

第四部分評估了班組績效因子對操作員的響應信息預處理（I），診斷和決策（D），和行動執(zhí)行（A）3個階段的影響。并對第三部分中不同類型的操作員的班組績效因子PIFs影響進行探討，對班組績效因子PIFs影響進行評估。

論文提出了一種可實現(xiàn)的簡化IDAC概率因果模型，用事故動態(tài)模擬器ADS代碼運行來論證IDAC概率因果模型可以被納入的人因可靠性分析模型中的動態(tài)概率風險評價（PRA）。

2.1 IDA和IDAC模型差異

1）IDA模型目標：在核電站運行的背景下，目標為：即正常運行維護安全裕度和故障排除。IDAC模型目標：正常運行，故障排除，維護系統(tǒng)安全裕度和設備安全裕度。

2）IDA模型策略：程序響應，直接匹配，遵循程序過程，邏輯擴張，試驗和錯誤，等待和監(jiān)控。IDAC模型策略：等待和監(jiān)控 ，直接匹配，本能反應，歸納和演繹，按照書面程序，遵循口頭指令，尋求建議，試驗和錯誤，有限推理。

3）IDAC因果模型中對人因失誤與情境環(huán)境因素進行了研究，其影響關系共分為三類，即單因素主導的影響（用I表示）：PIF本身將對具體的行為有顯著的影響；集體因素共同主導的影響（用C表示）：一組行為影響因子（PIFs）成員一起像 I 類 PIFs 一樣有同樣影響；可調(diào)整的影響（用A表示）：對行為響應有某種程度的影響，看作是影響程度的修正因素，但沒有“I”和“C”類影響重要。

4）IDAC模型是一個嵌套結構，內(nèi)嵌一個IDA結構I-D-A過程的每個階段進一步分解為形式嵌套I-D-A結構。盡管在I階段是高度自動化的信息收集行為，但在I階段也需要對收集到的信息進行辨認，決定如何處理這些信息。另外在D階段進行決策時也需要不停的收集信息、選擇信息、選擇規(guī)程步驟等。

2.2 評述

IDAC相對與其他認知模型的優(yōu)勢在于：

它包含一些基本的因果模型，因而可以使用較少數(shù)目的規(guī)則和因果鏈來模擬各種情況下操縱員的響應；結合ADS（事故動態(tài)仿真器） 程序，可以在事故演變的各個可能的人員決策點進行操縱員動態(tài)響應的模擬分析。

不足之處：

在ADS系統(tǒng)中，IDAC 模型是核心組件之一，由于考慮到與仿真系統(tǒng)中其他組件的接口和一致性，IDAC 模型變得過于復雜，包含大量的參數(shù)和階段，但是其參數(shù)的設定依然大多依賴于專家指定，過于具體的參數(shù)細分導致了事件數(shù)據(jù)處理的難度和數(shù)據(jù)量的短缺，也不利于模型的擴展更新以及數(shù)據(jù)的積累。同時由于該系統(tǒng)的復雜性和實施代價也使得其不適合用于高度規(guī)范化和工程化的HRA 應用。

3 結論

人的認知機理是非常復雜的，要想明確認知過程，必須針對具體的任務及認知功能需求進行具體的分析，對人的認知行為模型進行擴展，不斷深化基礎的認知元素，才有能于對認知機理的深入認識。因此，本文對IDA和IDAC模擬方法進行了概括，作為第二代的HRA方法，用事故動態(tài)模擬器模擬操縱員在事故工況下的交互模型，將認知可靠性評估與動作執(zhí)行可靠性評估相結合，并在IDAC模擬中考慮到了班組行為的組織效應。目前 ，雖然IDA和IDAC模擬方法在人因可靠性分析方面已做了較多工作 ，但是還需要繼續(xù)完善和發(fā)展。

【參考文獻】

[1]廉士乾.組織因素影響下的人因可靠性分析研究[D].南華大學，2008.

[2]Mosleh A，Smidts C，Shen S H.Modeling cognition dynamics and its application to human reliability analysis[J].Transactions of the American Nuclear Society，1996， 75（75）.

[3]高文宇.核電廠人因可靠性分析的幾個問題研究[D].南華大學，2014.

[4]李鵬程.核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)中人因失誤與可靠性研究[D].華南理工大學，2011.

[5]張力.概率安全評價中人因可靠性分析技術研究[D].湖南大學，2004.

[6]Chang Y H J，Mosleh A.Cognitive modeling and dynamic probabilistic simulation of operating crew response to complex system accidents：Part（one-five）：Overview of the IDAC Model[J].Reliability Engineering & System Safety，2007，92（8）：1041-1060.

[責任編輯：田吉捷]