人因工程是研究工業系統中人機關係，使操作人員動作性能最佳化的科學。最早人們稱其為工程心理學(engineering psychology)，後稱人機工程(human engineering)，近年來逐漸統稱為人因工程。核電廠主控制室人因工程研究如何最大限度地發揮操作人員及儀控設備的效能並減少操作人員的差錯。1979年美國三里島核電廠事故之後，首次在主控室設計中套用人因工程，並逐步發展為核電廠設計的基本準則。
基本介紹
- 外文名：main control room humanfactors engineering
主控室人因工程學原則 從核電廠的安全性和可操作性出發，使人機功能分配最佳化，人機接口合理化，以充分發揮人機的綜合效能，藉以保證操縱員能夠安全有效地運行核電廠和預防事故，並能在事故發生時或之後進行處理。
主控室人因工程內容 包括主控室功能分配、布置、環境、信息系統，以及人體工程學等方面。
主控室功能分配 在核電廠正常、異常及事故運行時主控室所履行的功能分析的基礎上，進行功能分配，分配給操縱員的任務應適度。分配時要考慮到負荷量、回響時間、準確度、動作速度、操作和決策的複雜性等因素；還需考慮在異常和事故工況下，時間、環境和心理壓力的影響，任何情況下對操縱員的要求都必須在人的心理和生理能力範圍內。功能分配還涉及到主控室工作人員之間的職能分配，以及相應的控制台、盤、屏的布置，必須確定並提供全部必要的信息和操作手段，並保持必要的最小數量，以避免操縱員負擔過重。
主控室布置 控制室必須具有足夠大的空間，允許控制室工作人員進行所有必需的活動。控制室內裝飾應考慮燈光和顏色的協調性，以形成良好的視覺環境。控制室內台、盤、屏的布置應考慮操縱員在台前坐姿時能看到執行其任務所需的全部信息，每個操縱員在其操作區內都具有執行其任務所需的信息和控制器，並且在異常工況下使操縱員移動的範圍最小。操縱員應能到達所需的任何位置，同時使操縱員之間的通路衝突減少到最小；控制室的布置應儘可能便於操縱員之間的聯繫和協調。
主控室環境 主控室構築物的抗震級別必須是抗震Ⅰ類，必須提供輻射禁止、抗自然事件及人為事件的防護能力。控制室的空調系統在正常情況下應滿足：室內溫度18~25℃，相對濕度20%~60%，通過人體的氣流速度不超過15m/min，引入的室外新鮮空氣不小於0.43m/(min·人)。照明應均勻，避免陰影、眩光和反光等，照度應滿足可視操作的要求，應急照明應自動起動並立即可用。控制室的聲學設計應保證不妨礙操縱員之間的口頭通信，環境噪聲不大於45dB，回聲應限制在1s以下。
主控室信息系統 信息系統是主控室內最主要的人機接口，它為控制室工作人員提供數據採集、處理、顯示、報警、記錄和列印功能。信息系統應具備一致性和明確性，即信號顯示在顏色、位置、指示、聲音等方面的一致性和可驗證性；同時各種信息不能混淆，不能引起操作人員誤解或無所適從；為此，所提供的信息應考慮優先順序或時間(或事件)順序。
隨著計算機技術在核電廠儀表和控制系統中的套用，在三里島事故以後開發了安全參數顯示系統(SPDS)，隨後又開發了操縱員支援系統。上述系統的開發本身就是套用人因工程原則的體現。安全參數的顯示應以最少數量的參數，易發覺和易理解的方式，向操縱員提供反應堆安全狀態信息。
主控室設計的人體工程學基礎 核電廠主控室設計應特別注意到與操作人員特性有關的人體工程學基礎，即考慮人體尺度、感官能力、思維能力、生理與心理特徵、動作習慣、反應能力及限度等。
(1)人體尺度：在人機接口設計中，人體尺度占有重要位置。這涉及系統性能、操縱員安全及機器的可操作性等。關於人體尺度數據，各國有所差別，原則上要為90%操作人員所接受。
(2)習慣選擇：控制設備的操作方式及儀表指針的位移方向要符合常人的操作觀察習慣，這可用圖中所示的功能與動作的關係進行表示。此外顏色的選擇亦應符合習慣，例如用紅色表示異常，綠色表示正常。螢幕顯示器(CRT)對工藝流程和事件順序的顯示，以及變數的過程顯示一般從左至右、從上至下展開。
控制設備功能與動作關係圖
控制設備功能與動作關係圖(3)感官能力：適合聽力的一般音響強度為60~90dB，頻率為500~3000Hz之間。適合視力的一般照度為200~500lx。對屏台的布置應考慮到操縱員的視角。對信號標誌應考慮到操縱員的視距。
(4)思維及反應能力：應特別注意操作人員在緊張狀態下處理信息的能力，包括其反應速度和邏輯判斷的正確性。考慮到操作人員生理與心理上的限度，為改善人機接口，提高操作人員效能，減少差錯，世界各國正在開發各種操作指導和事故分析系統。
主控室人因工程還包括更廣泛的內容，諸如為提高操縱員素質的教育和訓練，它涉及基礎知識教育、安全文化，以及在核電廠仿真機上的操作實習等；此外還有操作規程的規範化，以及設立技術支援中心等。
