控制室中時(shí)間壓力對人因可靠性的影響

顏弘揚(yáng)+戴立操

摘要：在核電站等復(fù)雜系統(tǒng)中，人的可靠性已成為影響系統(tǒng)安全的重要因素。而人因可靠性不僅受到培訓(xùn)水平和應(yīng)激水平的影響，還受到時(shí)間壓力的影響。在核電站控制室的實(shí)際操作中，特別是發(fā)生事故后的應(yīng)急處理時(shí)，時(shí)間是受到嚴(yán)格限制的，這就導(dǎo)致操作員處于高時(shí)間壓力狀態(tài)，人因可靠性得不到保證。這篇文章以認(rèn)知的“信息處理模型”為出發(fā)點(diǎn)，從信息接收、信息分析、決策與計(jì)劃、執(zhí)行等方面來分析時(shí)間壓力是如何影響人因可靠性的，并提出了減少時(shí)間壓力影響的方法。

關(guān)鍵詞：時(shí)間壓力；信息處理模型；人因可靠性

分類號：B849

1引言

科技的快速發(fā)展使核電站等系統(tǒng)的硬件可靠性有了大幅度的提升。相對而言，人的可靠性成為影響核電系統(tǒng)安全的最主要因素。有資料報(bào)道，當(dāng)今世界上所有的系統(tǒng)失效中，約有70%～90%是由人的因素所導(dǎo)致。因此，關(guān)于人因可靠性的相關(guān)研究也得到重視和發(fā)展，相繼產(chǎn)生了第一代、第二代人因可靠性分析方法。這些方法通過分析、預(yù)測人的失誤概率，尋求減少人的失誤的可能方式，從而達(dá)到提高人因可靠性的目的（何旭洪，黃祥瑞，2007）。針對人的可靠性和失誤的相關(guān)研究表明，影響人的可靠性的因素很多，包括人自身的因素、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、工作環(huán)境、時(shí)間和組織等。

在核電站的控制室中進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，人的不確定性對信息的識別、人機(jī)界面管理、操作規(guī)程、告警系統(tǒng)等方面的影響很大，這就需要研究控制室中如何提高人的可靠性。在核電站等系統(tǒng)中，控制室中操作員的操作是在一定的時(shí)間壓力下進(jìn)行的。時(shí)間壓力下操作員的人因可靠性與平時(shí)有所不同，例如時(shí)間壓力下人的信息處理方式有所改變，人的注意力更加集中，但不能夠充分考慮所有的選擇，由此需要研究控制室中時(shí)間壓力對人因可靠性的影響（Ozel，2001）。

2時(shí)間壓力和“信息處理模型”

在一定的時(shí)間限制下完成任務(wù)，時(shí)間變化對心理產(chǎn)生影響，可能會(huì)引起人因可靠性的波動(dòng)。時(shí)間壓力的大小與任務(wù)復(fù)雜程度、任務(wù)數(shù)量以及規(guī)定的時(shí)間定額有關(guān)，規(guī)定的時(shí)間越短、任務(wù)越復(fù)雜、任務(wù)數(shù)量越多，則時(shí)間壓力越大，反之，時(shí)間壓力就越小。亞當(dāng)斯法則指出，壓力與效率存在一種倒“U”形的關(guān)系。隨著壓力的增加，效率逐漸上升。當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，效率最高。當(dāng)壓力再繼續(xù)升高時(shí)，效率又會(huì)逐漸降低。時(shí)間壓力對人因可靠性的影響同樣如此，過低和過高的時(shí)間壓力都會(huì)使人因可靠性大大降低。

人因可靠性指的是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，人無差錯(cuò)地完成規(guī)定任務(wù)的能力。關(guān)于人因可靠性的研究始于20世紀(jì)50年代，并在隨后幾十年里得到了深入的發(fā)展。目前，將人的認(rèn)知模型引入可靠性分析中是一個(gè)重要的研究方向。最為常用的認(rèn)知模型是威肯斯于1992年提出的“信息處理模型”，如下頁圖1所示（威肯斯，霍蘭茲，2003）。在該模型中，操作人員被看作一個(gè)信息處理器，首先接收外界信息，然后對數(shù)量龐大的信息進(jìn)行分析，提取有價(jià)值的信息，在此基礎(chǔ)上做出決策和制訂相關(guān)計(jì)劃，最后根據(jù)計(jì)劃執(zhí)行動(dòng)作。

信息接收模塊的作用在于主動(dòng)或被動(dòng)地獲取情景信息和系統(tǒng)的狀態(tài)信息，而信息分析模塊則通過存在的某種機(jī)理對信息進(jìn)行過濾和提取，從而獲取有價(jià)值的信息。依據(jù)提取的信息，系統(tǒng)會(huì)首先判斷所處的狀態(tài)，做出決策，并制訂相應(yīng)的任務(wù)計(jì)劃。最后，執(zhí)行模塊根據(jù)計(jì)劃和規(guī)程進(jìn)行操作。在這個(gè)過程中，記憶資源能夠存儲相關(guān)信息，注意力資源能夠保證操作人員集中處理某個(gè)任務(wù)，它們在認(rèn)知過程中起輔助作用。

3時(shí)間壓力對人因可靠性的影響

隨著數(shù)字化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人與系統(tǒng)的交互變得更加頻繁，這就對人因可靠性提出了更高的要求。而人在完成任務(wù)時(shí)易受到時(shí)間壓力的影響，使人的可靠性變得不穩(wěn)定，造成事故頻頻發(fā)生。下面就從信息接收、信息分析、決策和執(zhí)行等角度來說明時(shí)間壓力的具體影響。

3.1信息接收

信息接收階段的任務(wù)是獲取大量有用的信息，增強(qiáng)信息可靠度。時(shí)間壓力對信息接收的影響體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

首先，時(shí)間壓力對人的注意范圍產(chǎn)生影響（呂中凡，2010）。有關(guān)研究表明，隨著時(shí)間壓力的增加，人的注意范圍逐漸下降。這是因?yàn)闀r(shí)間壓力的增加會(huì)導(dǎo)致人的喚醒水平的升高，喚醒水平的升高會(huì)逐漸限制來自外部環(huán)境的信息范圍，無法獲取足夠信息，導(dǎo)致完成信息接收這一任務(wù)的能力降低，也就是人的可靠性降低。

其次，時(shí)間壓力對圖形識別績效產(chǎn)生影響（李瑞芳，2012）。從圖形識別正確率的分析發(fā)現(xiàn)，時(shí)間壓力對于不規(guī)則幾何圖形、漢字、線條以及人臉識別正確率的影響各不相同。從識別時(shí)間上來看，在無時(shí)間壓力條件下，不管是不規(guī)則圖形、漢字還是線條圖的平均注視時(shí)間都顯著大于有時(shí)間壓力條件下，可能是因?yàn)樵跓o時(shí)間壓力的情況下，被試有較多的時(shí)間來關(guān)注圖片的細(xì)節(jié)。在有時(shí)間限制時(shí)，時(shí)間壓力影響圖形識別績效，對信息接收的可靠度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響人因可靠性。

控制室界面上的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)會(huì)隨著系統(tǒng)狀態(tài)的變化而變化，而且需要在許多個(gè)界面之間來回切換。要想在變化的界面中找到有價(jià)值的信息，需要操作員具有較高的動(dòng)態(tài)視覺搜索績效，而時(shí)間壓力對動(dòng)態(tài)視覺搜索績效有影響（郭小筠，2011）。影響動(dòng)態(tài)視覺搜索績效的因素有：視野大小、目標(biāo)落在視野內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的概率、單次凝視時(shí)間及追蹤時(shí)間。時(shí)間壓力的增加會(huì)使注意力水平降低，使視野減小，目標(biāo)落在視野內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的概率也隨之減小，且操作者會(huì)主動(dòng)增加凝視點(diǎn)的個(gè)數(shù)，從而降低單次凝視時(shí)間及追蹤時(shí)間。時(shí)間影響壓力搜索績效，使操作員無法獲取足夠的信息，且信息的可靠度也得不到保證，因此，完成任務(wù)的可靠性就會(huì)很低。

3.2信息分析

信息分析階段的任務(wù)是充分分析收集到的信息并設(shè)計(jì)可行的方案。時(shí)間壓力對信息分析過程主要有兩個(gè)方面的影響：決策選擇時(shí)間和決策策略。

時(shí)間壓力影響決策選擇時(shí)間的長短。在時(shí)間壓力下，操作員的決策選擇時(shí)間明顯短于在無時(shí)間壓力下時(shí)。當(dāng)任務(wù)沒有時(shí)間限制時(shí)，操作員會(huì)用盡可能多的時(shí)間來對信息進(jìn)行加工和分析，確保分析的全面和準(zhǔn)確。當(dāng)有時(shí)間限制時(shí)，操作員會(huì)分配一部分時(shí)間和資源在知覺時(shí)間上，從而導(dǎo)致分析的時(shí)間相對減少。時(shí)間的縮短影響信息分析的充分性，使任務(wù)完成可能性減小。

決策策略是決策所依據(jù)的規(guī)則或啟發(fā)式，指的是個(gè)體對決策信息與所具有的知識提取的過程特征（王大偉，2009）。決策者在時(shí)間壓力下的決策策略主要有兩種：加速和選擇。加速策略是指決策者以較快的速度來處理所接收到的信息；選擇性策略是指決策者選擇性地處理有關(guān)的信息或是較為重要的信息。不論是加速還是選擇，對信息的分析都不夠充分，無法設(shè)計(jì)出多種可行方案，任務(wù)完成的可能性也隨之減小。

3.3決策與計(jì)劃

前面我們提到認(rèn)知模型的前兩個(gè)階段：信息接收和信息分析。不管信息接收還是信息分析都是為決策與計(jì)劃服務(wù)的，決策和計(jì)劃的正確性是總的任務(wù)能否完成的最重要環(huán)節(jié)。因此，確保決策和計(jì)劃階段的正確性是保證人因可靠性的最重要部分?？刂剖覜Q策的任務(wù)有很多類型，主要分為低意識的決策、中等意識的決策和高意識的決策。

低意識的決策指的是一些比較普遍性的決策，例如下班后關(guān)掉顯示器等。在做這些決策時(shí)，操作員根據(jù)語音環(huán)或空間模板中存儲的信息直接進(jìn)行決策，整個(gè)過程不需要中央執(zhí)行系統(tǒng)的參與。時(shí)間壓力對這種低意識的決策不會(huì)產(chǎn)生影響。

中等意識的決策一般是指按照規(guī)則進(jìn)行的決策，例如正常進(jìn)行發(fā)電任務(wù)的操作。操作員按照操作的規(guī)程進(jìn)行操作，時(shí)間壓力對其有一定的影響。例如，時(shí)間壓力可能會(huì)使其規(guī)程閱讀錯(cuò)誤，從而決策錯(cuò)誤?？傊?，時(shí)間壓力通過對決策時(shí)人的信息輸入產(chǎn)生影響，導(dǎo)致決策發(fā)生錯(cuò)誤。

控制室中更重要的是高意識的決策，例如核電站發(fā)生事故后的決策，時(shí)間壓力就在其中起著重要作用。人員通過感知覺器官獲得信息，通過工作記憶加工輸出（圖2）。工作記憶加工采用兩種方式，一是語音環(huán)，二是空間模板。工作記憶是加工中心，時(shí)間壓力對工作記憶的影響主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，時(shí)間壓力影響信息對語音環(huán)或空間模板的輸入，造成獲取信息的不完整性，影響決策；其次，時(shí)間壓力使人處于精神緊張狀態(tài)，造成中央執(zhí)行系統(tǒng)參與產(chǎn)生的績效不高，分析問題不全面；再次，決策信息的輸出受到影響，使決策的執(zhí)行程度大打折扣。

總的來說，時(shí)間壓力對決策的影響有兩大方面。一是對信息的輸入和輸出產(chǎn)生影響。在時(shí)間壓力下進(jìn)行決策會(huì)增加心理上的負(fù)擔(dān)，并消耗認(rèn)知資源，短時(shí)間內(nèi)處理大量的信息造成信息加工負(fù)荷過載，有限的資源會(huì)導(dǎo)致較差的成績，影響決策質(zhì)量。二是對決策策略的影響，時(shí)間壓力下決策者增加了次優(yōu)認(rèn)知過程和簡單策略的使用，從而產(chǎn)生了更多的認(rèn)知錯(cuò)誤和偏差。不論是對信息輸入和輸出的影響，還是對決策策略的影響，都增加了產(chǎn)生失誤的可能，使人無差錯(cuò)完成任務(wù)的可能性降低，人因可靠性減小。

3.4執(zhí)行

執(zhí)行就是實(shí)際操作過程，對決策和計(jì)劃的具體實(shí)施。在核電站等控制室的操作中，操作員執(zhí)行操作規(guī)程時(shí)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性非常重要，一旦出錯(cuò)或者超時(shí)都將帶來巨大損失。時(shí)間壓力對執(zhí)行的影響主要有兩種情況：一是緊張而沒有動(dòng)作；二是動(dòng)作選擇出現(xiàn)錯(cuò)誤。操作員接收來自大腦的決策后，過高的時(shí)間壓力可能會(huì)導(dǎo)致集體短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)僵硬，從而錯(cuò)過動(dòng)作。時(shí)間壓力下，人處于緊張狀態(tài)，操作時(shí)對按鍵的選擇可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，易造成人因失誤。

3.5應(yīng)對方法

在核電站實(shí)際操作中，出現(xiàn)事故后的應(yīng)急操作處理是最重要的部分，要求操作員的操作具有較高的正確率。而在高時(shí)間壓力下，操作員的操作績效大打折扣。那么，該如何降低時(shí)間壓力對操作績效的影響呢？研究表明，時(shí)間壓力與自我意識的交互作用顯著，高自我意識下的操作績效受時(shí)間壓力的影響較小（鄭霞，潘志國，2012）。當(dāng)人處于高自我意識條件下時(shí)，會(huì)將更多的注意資源指向內(nèi)部，用于加工外部信息的資源較少，因而時(shí)間這一外部刺激帶來的影響力相對變?nèi)酢Ｍㄟ^這一結(jié)論，在日常工作中應(yīng)當(dāng)對操作員進(jìn)行模擬培訓(xùn)，增強(qiáng)應(yīng)對事故的理論自信。同時(shí)應(yīng)當(dāng)對操作員進(jìn)行一定的鼓勵(lì)，提高操作員的自我意識，這樣才能使操作員在高時(shí)間壓力下?lián)碛休^高的操作績效，使人因可靠性得到保證。

4結(jié)論與展望

隨著核電站等復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，對于人因可靠性的要求越來越高。在操作員的實(shí)際工作中，時(shí)間壓力總是伴隨其身，并對人因可靠性產(chǎn)生重要影響。本文從Wickens的“信息處理模型”出發(fā)，討論在認(rèn)知的四個(gè)子系統(tǒng)中，時(shí)間壓力是如何影響人因可靠性的。在信息接收階段，時(shí)間壓力通過視線注意范圍、圖形識別績效和視覺搜索績效來影響信息接收的廣度和可靠度。信息分析階段，時(shí)間壓力系縮短決策選擇時(shí)間和增加決策時(shí)簡單策略的應(yīng)用，使信息得不到充分分析，造成設(shè)計(jì)的方案存在缺陷。決策時(shí)，時(shí)間壓力影響工作記憶對信息的加工情況，使決策產(chǎn)生錯(cuò)誤。執(zhí)行時(shí)時(shí)間壓力又會(huì)影響動(dòng)作的正確率，造成動(dòng)作忽略和動(dòng)作選擇錯(cuò)誤?？偟膩碚f，時(shí)間壓力使操作員的操作易出現(xiàn)失誤，也就是人因可靠性降低。

遺憾的是，本文只是從理論方面探討了時(shí)間壓力對人因可靠性的影響，缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。此外，只是說明了如何影響，并沒有從根本上找到有效的方法來減少時(shí)間壓力的影響。相信在不久的將來，研究者能找到一個(gè)切實(shí)有效的方法，將時(shí)間壓力對人因可靠性的影響降到系統(tǒng)允許的范圍之內(nèi)。

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欄目編輯/王抒文 終校/王晶晶