核電廠人因失誤智防研究

沈 陽

(核動力運行研究所，湖北 武漢 430223)

1 研究背景

通過對核電廠運行事件和內(nèi)部事件按事件屬性(人因、機械、電氣、儀控和其他)統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)，人因因素相關事件比例高于其他四類因素的事件比例[1]。人的因素誘發(fā)的事件顯然已成為系統(tǒng)最主要的事故源之一。因此，如何減少人因失誤，減少人因事件，保證核電安全穩(wěn)定發(fā)展，已然成為核電營運單位亟待解決的問題。

目前，國內(nèi)核電廠人因管理工作主要以“人防”為主，即：從人員行為規(guī)范的角度入手，在人因事件/行為偏差發(fā)生后，通過組織對人因事件/行為偏差進行調(diào)查分析，識別人因失誤的根本原因，然后制定培訓計劃或管理流程優(yōu)化等糾正行動，從而避免人因事件或行為偏差的再次發(fā)生。

智防的理念是防御型人因管理，理念的核心結合新技術和新方法“防患于未然”，即在工作前期、工作任務準備、工作任務實施三個環(huán)節(jié)，通過智能化手段關注并提高工作人員安全意識水平，人因失誤陷阱識別能力，及時探測、發(fā)現(xiàn)、支持并實時糾正人員行為產(chǎn)生偏差，提高人員效能，避免人因失誤產(chǎn)生，從而從根本上減少人因事件的發(fā)生概率。

通過收集近三年運行核電廠典型人因因素相關事件，將主要人因失效點從行為的角度進行整理和分類(1起事件可能對應多個人因失效點)，發(fā)現(xiàn)從人的行為角度出發(fā)，人因失效點主要聚焦在9種人因失效點，具體分類和重要度排序如表1所示。

表1 人因事件人因失效點排序表Table 1 Sorting of human error points due to human events

通過對上述失效點進行進一步根本原因分析發(fā)現(xiàn)，上述人因失誤的主要原因如下：

(1)未經(jīng)許可或超出工作邊界

該類人因失誤主要由于在現(xiàn)場運維或調(diào)試活動中未得到許可就進行操作，或超出已確定的工作區(qū)域(或隔離邊界)進行操作，或工作區(qū)域長時間處于無人狀態(tài)，導致現(xiàn)場設備誤拆、設備狀態(tài)改變、設備誤碰等人因事件發(fā)生。

(2)走錯間隔

該類人因失誤主要由于工作人員(尤其承包商人員)在現(xiàn)場工作中對工作路徑不熟悉、現(xiàn)場布置相鄰或相似、設備標識錯誤等，從而導致在錯誤的工作對象上進行錯誤操作。

(3)現(xiàn)場作業(yè)過程缺少監(jiān)護/監(jiān)督

該類人因失誤主要由于要求進行全程監(jiān)護、監(jiān)督的工作中缺少現(xiàn)場監(jiān)護或監(jiān)督，導致現(xiàn)場作業(yè)不能得到有效保障，引發(fā)人身傷害、設備受損等人因事件。

(4)風險識別不足，關鍵敏感區(qū)域或設備缺少提醒或警示

該類人因失誤主要由于關鍵敏感區(qū)域、高風險區(qū)域、核電關鍵敏感設備(簡稱“SPV設備”)等風險識別不足，同時由于缺少警示提醒或警示提醒不夠明顯導致工作人員未注意到，注意力和關注度下降，導致人身受到傷害或直接導致停機停堆重大人因事件。

(5)未嚴格執(zhí)行規(guī)程步驟，存在漏步或跳步

該類人因失誤主要由于工作人員走捷徑或注意力不集中，在執(zhí)行規(guī)程過程中存在漏步或跳步的人因失誤，且未能及時發(fā)現(xiàn)，最終導致規(guī)程執(zhí)行不完整，系統(tǒng)設備狀態(tài)未能達到預期，引發(fā)機組運行事件。

(6)未確認設備或未確認設備狀態(tài)

該類人因失誤主要由于在現(xiàn)場進行邊界隔離或維修工作實施前設備狀態(tài)確認時，確認的設備對象錯誤或遺漏，導致隔離不完整或?qū)嵤╁e誤，引發(fā)人身觸電、設備誤啟動、閥門跑水或機組非停等人因事件。

(7)安全意識不高，安全風險分析不足

該類人因失誤主要由于現(xiàn)場作業(yè)人員安全意識薄弱，在執(zhí)行工作過程中走捷徑或安全風險分析不足，未有效佩戴安全保護措施，如：安全帽、安全帶等，從而導致工亡事故。

(8)信息溝通或傳遞失效

該類人因失誤主要由于工作人員在通過電話、對講機等遠程交流時，發(fā)送信息人員和收取信息人員之間不能對關鍵信息進行確認，三向交流防人因失誤工具未能有效使用，最終導致交流失效。尤其在大修期間，任務較多，主控和現(xiàn)場工作人員交流時存在失效風險可能性較大。

(9)工前會召開質(zhì)量不高

該類人因失誤主要由于工前會召開中，項目組成員未到齊工作負責人就召開工前會，或者工作負責人未召開工前會就直接到現(xiàn)場開始工作，缺少對工作風險的充分分析和制定預案，為后續(xù)人因事件發(fā)生埋下隱患。

綜上所述，由于人的固有局限性，人因事件的發(fā)生不能只關注于人員行為和行為過程，更是需要在工作前就要對人的安全意識形態(tài)、安全風險敏感性給予關注，并且在工作過程執(zhí)行過程中給予充分的提醒、指導和支持才能有效避免人因事件的發(fā)生。

2 核電人因失誤智防研究

本文將以目前成熟的智能化技術為基礎，以典型人因失效點作為切入點，從認知和行為兩個角度入手，將工作過程分解為工作前期、工作任務準備、工作任務實施三個環(huán)節(jié)，從安全意識、情景認知和任務執(zhí)行三個層面出發(fā)，在不同環(huán)節(jié)采取智能化技術手段防止人因失誤，即：

1)安全意識層面，即在工作前期提高安全意識。利用互聯(lián)網(wǎng)+技術開展個體/群體安全意識形態(tài)跟蹤、分析和提升，提高或保持工作人員安全意識處于高水平；

2)情景認知層面，即在工作任務準備環(huán)節(jié)強化場景融合。利用VR技術聚焦工作前的任務情景演練，提高工作人員對工作任務場景中的安全風險點和人因失誤陷阱感知力和識別能力；

3)任務執(zhí)行層面，即在工作任務實施環(huán)節(jié)實施實時支持。利用AR技術、人員定位、圖像識別等技術，結合核電現(xiàn)有防人因失誤工具理念對整個行為過程進行行為監(jiān)督和提醒，最終實現(xiàn)核電工作全過程人因失誤的智防，確保核安全的目標。

2.1 工作前:基于互聯(lián)網(wǎng)+安全意識管控

所謂安全意識，就是人們頭腦中建立起來的生產(chǎn)必須安全的觀念。由于核安全的特殊性和重要性，安全是核從業(yè)者的基本要求。作為核電營運單位，主要通過入廠基本安全授權集中培訓和考試來強化安全意識，但難以取得長期實效，隨著安全知識遺忘，安全意識也會隨之弱化，這也是現(xiàn)場安全事故頻發(fā)的主要原因。

從安全意識的產(chǎn)生過程我們不難發(fā)現(xiàn)，安全意識是在個體接受外界信息基礎上，通過進行風險識別、風險分析和安全行為決策，最終以安全行為的方式體現(xiàn)。因此，如果要提高現(xiàn)場安全行為水平，具有針對性的、持續(xù)的安全認知活動是提升作業(yè)人員安全意識的有效途徑。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和智能手機發(fā)展日漸成熟和普遍，通過開發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)+安全意識管控平臺，結合核電特點，利用網(wǎng)絡化學習平臺針對安全風險點進行學習，解決現(xiàn)場各類人員面臨的工作風險未識別、風控措施不到位、風險學習不及時、防范措施不清楚等安全問題，可大大提升作業(yè)人員安全意識敏感性。平臺具有以下功能特點：

(1)安全知識打卡，每日一條安全信息

該平臺要求作業(yè)人員每天進行安全打卡，并隨機抽取作業(yè)相關安全知識題目進行作答，對于錯誤題目可以進行即時小視頻學習，提高安全知識學習效率。

(2)標準化安全風險庫和安措庫

通過前期梳理形成核電廠標準化安全風險庫和安措庫，并通過實踐不斷補充優(yōu)化，主要用于指導作業(yè)人員能夠清楚在工作中面臨安全風險時如何應對，避免知識盲區(qū)。

(3)以任務為基礎，精準推送

針對不同專業(yè)班組在核電現(xiàn)場即將開展任務類型進行分析，在工作執(zhí)行前期，將涉及的安全風險安措與安全知識點進行精準推送，反復進行針對性的安全風險認知學習。

(4)安全事件震撼教育和警示

通過梳理不同類型安全事件，強調(diào)不安全行為后導致的嚴重后果，定期進行安全震撼教育，對安全意識的保持具有一定的促進作用。

(5)個體/班組安全意識形態(tài)動態(tài)監(jiān)測

通過手機端用戶每天的學習行為數(shù)據(jù)、考核數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可以定期了解個體/班組在安全意識形態(tài)和安全知識短板，針對共性或弱化問題及時采取干預措施。

2.2 工作任務準備:基于VR+任務場景演練

研究表明，VR技術確實能夠幫助學員提高學習的效率，被試人員平均VR學習體驗時間只有8～10 min，記憶準確率比傳統(tǒng)教學提高了20%。因此，在工作任務準備階段，利用VR技術通過開展任務場景演練，能夠幫助現(xiàn)場工作人員提前熟悉現(xiàn)場環(huán)境，更加直觀、有效地掌控工作中的安全風險和人因失誤陷阱，從而加強對現(xiàn)場安全風險感知，可以大大減少人因失誤。

該系統(tǒng)具備以下特點：

1)現(xiàn)場真實環(huán)境體驗。VR系統(tǒng)在虛擬環(huán)境中1∶1復制實際場景和安全風險，確保工作人員在安全環(huán)境中最大限度地熟悉整個任務場景，尤其對于第一次從事該項工作或稀有操作，能夠加強對現(xiàn)場環(huán)境的感知水平。

2)工作過程模擬和行為偏差識別。工作人員在任務演練過程中，每個行為演練動作都會記錄在模擬報告中，并在演練結束時將行為偏差呈現(xiàn)給用戶，進一步讓工作人員清晰個人在安全認知上的不足，避免將問題或認知盲點帶到現(xiàn)場。

3)安全風險庫的建立。工作演練最重要的就是配合復雜多變的人因失誤陷阱設置，相對于實體場景演練，虛擬場景具備了場景人因失誤陷阱設置的靈活性，可以結合虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)各種人因失誤陷阱的模擬和動態(tài)插入，提高了工作人員對任務可能人因失誤風險的識別能力。

4)任務場景復盤和評價。通過工作人員完成整個任務操作后，對整個任務演練過程可進行回放，通過復盤進行評價，提高對整個任務過程的風險和關鍵點的認知。

5)智能分析與提醒功能。通過大量任務場景演練數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可結合不同操作環(huán)節(jié)的偏差事實進行統(tǒng)計分析，從而針對容易產(chǎn)生人因失誤的環(huán)節(jié)進行提示和經(jīng)驗反饋，提高場景演練的有效性和針對性。

2.3 工作任務實施:行為過程實時監(jiān)督與支持

在工作任務實施階段，也是最容易產(chǎn)生即時型行為偏差而導致人因事件的環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)應該更加傾向于利用智能化手段為工作人員減輕腦力負荷，提供工作輔助支持工具，從而提高人員效能。本環(huán)節(jié)主要采取智能化手段如下：

1)基于圖像識別深度學習技術的智能化監(jiān)督。在作業(yè)過程中，借助現(xiàn)場固定或便攜式攝像頭，基于圖像識別深度學習技術，可實時對現(xiàn)場工作人員各類不安全行為進行在線安全監(jiān)督，尤其是高風險、高輻射作業(yè)項目，提高安全監(jiān)督全面性和實時性，從而避免人因事件和工業(yè)安全事故。

在具備無線環(huán)境下，如果工作中遇到問題需要專家支持，可借助視頻監(jiān)控技術由專家遠程為工作人員提供在線診斷或遠程觀察指導活動。

2)基于人員定位技術的現(xiàn)場監(jiān)護。人員定位技術可以實現(xiàn)工作人員位置信息的實時監(jiān)測和提醒，達到智能監(jiān)護的目的。結合典型人因失效點，具體場景應用如下。

(1)工作人員位置驗證

利用定位技術確定人員位置，當工作人員到達工作位置時，后臺會自動核對人員的授權信息并進行位置驗證，從而避免現(xiàn)場超范圍作業(yè)而造成誤碰、誤操作、高輻射區(qū)域或探傷區(qū)意外照射等人因失誤。

(2)工作過程中安全風險監(jiān)測

利用定位技術確定人員位置，對于高風險區(qū)域設置安全風險電子圍欄，對于進入該區(qū)域工作人員進行區(qū)域內(nèi)相應的安全風險進行提示，如高處作業(yè)、臨邊作業(yè)、密閉空間作業(yè)、坑洞風險、探傷風險等安全風險，避免因缺少警示提醒或警示提醒不夠明顯導致工作人員未注意到相關安全風險。

(3)工作過程中SPV設備風險監(jiān)測

利用定位技術確定人員位置，對于SPV設備區(qū)域設置關鍵敏感設備區(qū)域電子圍欄，對于進入該區(qū)域工作人員進行SPV區(qū)域風險提示和預警，從而提高工作人員對即將進行的操作的關注度和敏感度。

(4)基于AR穿戴裝備的現(xiàn)場支持

在現(xiàn)場工作過程中，由于現(xiàn)場環(huán)境復雜和多變，可以通過AR穿戴設備進一步提高對現(xiàn)場復雜環(huán)境的態(tài)勢感知。運維人員通過佩戴AR眼鏡，利用增強現(xiàn)實技術在視野前方就能獲取運維規(guī)程、安全風險點、關鍵敏感設備提醒、遠程交互信息等數(shù)據(jù)。

AR技術的應用，不僅能極大程度減少紙質(zhì)操作規(guī)程的使用，更能通過視覺提醒規(guī)范操作步驟、反饋實時信息，從而避免未使用遵守規(guī)程導致跳步漏步、信息交流不充分等人因失效問題，提高執(zhí)行效率，減少人因失誤。

3 結論與展望

由于核電的復雜性和特殊性，對核電現(xiàn)場工作人員行為可靠性要求非常高。隨著智能化技術迅猛發(fā)展，防止人因失誤的理念也逐漸從人員行為“人防”管理逐漸過渡到“智防”管理，結合智能感知獲取的人員行為相關數(shù)據(jù)分析，通過建立機器深度學習算法模型，使計算機來模擬人的思維過程和智能行為(如學習、推理、思考、規(guī)劃等)進行自動決策、操作和控制，從而輔助或替代核電廠工作人員更加高效、安全、可靠的工作已成為大勢所趨。