Эргономические требования к рабочему месту на примере АЭС.

Содержание
Введение
Чернобыльская АЭС. Краткие сведения.
АЭС Фукусима. Краткие сведения.
Эргономика в атомной энергетике
Заключение
Список литературы

Эргономические требования к рабочему месту на примере АЭС.

Во-первых, важность характеристик деятельности оператора для безопасной и экономичной работы этих систем приводит к необходимости выявления и устранения недостатков в области взаимодействия человека с машиной, в частности, в пультах управления. Во-вторых, роль человека во все более сложных и высокоавтоматизированных условиях деятельности в первую очередь заключается в переработке информации и принятии решений, т. е. связана с познавательными процессами. Для обеспечения адекватной деятельности оператора в этих условиях требуются соответствующие методы и знания, которые позволяли бы выявлять проблемы и принимать правильные
Наконец, успехи науки и техники привели к расширению потенциального диапазона и увеличению возможностей усовершенствования интерфейсов в системе человек – машина. Однакос учетом значительных затрат и широкого диапазона возможных вариантов усовершенствованных подсистем взаимодействия, которые могли бы быть разработаны и применены, требуются более изощренные методы анализа для выявления тех преимуществ, которые достижимы в этой области.
Считается, что знания о человеческих факторах всерьез стали использоваться в американской атомной энергетике после инцидента на втором блоке АЭС «Тримайл Айленд» в 1979 г. Во время этого происшествия операторы диспетчерского пункта управления потратили почти два часа, пытаясь контролировать аварийный режим, причин которого они не понимали, хотя были уверены в том, что он не создает угрозы для безопасности АЭС. Проблема состояла в утечке теплоносителя. Бригада операторов правильно интерпретировала информацию приборов пульта управления, но состояние станции и процесса было оценено неверно. Уровень охлаждающей воды продолжал понижаться до тех пор, пока активная зона реактора не была частично осушена и серьезно повреждена11.
После данного инцидента надзорные органы атомной энергетики США более внимательно стали относиться к работе по проверке лицензионных документов энергетических компаний, занимающихся эксплуатацией АЭС.
Основное внимание уделялось следующим задачам в области
человеческих факторов:
1. Проверка обслуживающего персонала АЭС для гарантии того, чтобы численность, функции и квалификация персонала соответствовали требованиям безопасной эксплуатации АЭС.
2. Анализ и усовершенствование программ тренировки обслуживающего персонала эксплуатируемых и строящихся АЭС для гарантии того, чтобы персонал был способен удовлетворить существующим должностным требованиям.
3. Анализ и усовершенствование процедур и программ пусковых проверок для гарантии их адекватности и эффективности.
4. Обследование пунктов управления АЭС и пультов дистанционной остановки реакторов с точки зрения упрощения взаимодействий в системе человек — машина.
5. Обзор организационно-управленческих структур энергетических компаний для гарантии их соответствия.
В результате в атомной промышленности США были изменены общие принципы проектирования с точки зрения, чтобы учитывать и использовать знания о человеческих факторах и соответствующие критерии при проектировании новых пультовых помещений, оценке я перепланировке существующих пультовых помещений, разработке новых вариантов интерфейсов человек – машина для пультов управления, разработке эксплуатационных процедур, а также тренажерных и других устройств тренировки персонала.
Подобно большинству современных технологических установок, атомные электростанции управляются дистанционно операторами из центральной пультовой (рис. 2). На большинстве АЭС используют комбинацию автоматизированного и ручного управления. Во время пуска станции, эксплуатации на полной мощности и плановой остановки большинство основных агрегатов и узлов станции находится в режиме автоматического управления. Роль человека-оператора сводится к восприятию данных и регулировке автоматических контроллеров для обеспечения эффективной выходной мощности станции.
Рис.3. Типичный пункт управления АЭС
Остановка станции (выключение реактора) в случае ненормальных режимов также происходит автоматически. Идентификация заранее установленных режимов, требующих выключения реактора и начала остановки станции, находится под автоматическим контролем. Однако бригада операторов пультовой играет важную роль в обеспечении безопасной и эффективной остановки станции. Ручные операции должны выполняться в определенные моменты времени в поддержку и параллельно программе действий, включаемой автоматически.
Далее, операторы должны быть в состоянии анализировать текущее состояние станции и выбирать необходимые ручные действия для перевода станции в безопасный режим работы. Даже если предусмотрены документированные процедуры для оказания помощи бригаде операторов пультовой, то для успешного решения этих задач требуется, чтобы операторы владели полными и современными знаниями по станционным системам и имели достаточно развитые навыки познавательной деятельности.
Информация о режиме работы станции и ручном управлении ею поступает к операторам через дисплеи аппаратного типа (измерительные приборы, двоичные индикаторы, записи самописцев и т. д.) и органы управления (переключатели, нажимные кнопки и т. п.). В приборном оборудовании большинства станций используется принцип «одно измерение — один индикатор», который означает: то, что видит оператор на измерительном приборе или стрелочном индикаторе в пультовой (например, значения давления или температуры), представляет собой выходной сигнал единственного датчика, показывающего отклонение от нормы. Современные АЭС не оборудованы системами компьютерной обработки сигналов датчиков для получения более осмысленной информации высокого уровня. Вместо этого оператор обычно получает практически необработанную информацию.
С учетом того, что АЭС представляют собой крупные и сложные объекты, содержащие много узлов и агрегатов, которые должны контролироваться или управляться, применение технологии дисплеев с аппаратным обеспечением и кнопочного управления привело к большим по физическим объемам пультовым помещениям (некоторые пульты управления для единичного энергетического блока имеют длину 28 м) и большому числу индицируемых сигналов (до 3000), которые нужно контролировать бригаде операторов (см. рис. 2).
Поскольку операторы, вероятно, не могут контролировать всю эту информацию, то в помощь им предусмотрены системы сигнализации тревоги. Для каждого технологического режима, признанного важным в эксплуатации станции, имеется электрическая схема, которая подает на пункт управления сигнал тревоги как слуховой, так и визуальный, когда параметры процесса отклоняются от заранее заданных предельно допустимых значений. Тревожные сообщения, которые выводятся на экраны через оповестительные устройства, обычно поступают на верхнюю панель большинства пультов управления (рис.4).
Рис. 4. Система тревожной сигнализации в пультовой АЭС: над пультом управления располагается система панелей с файлами сообщений.
Для выявления проблем, связанных с человеко-машинным взаимодействием в диспетчерском пункте управления АЭС, использовались различные инженерно-психологические методы и процедуры. Важную роль при этом играла методология обследования (как уже отмечалось, КЯР потребовала, чтобы пультовая каждой действующей АЭС обследовалась на предмет выявления недостатков в системе взаимодействия человек — машина, существенных для безопасности станции), в том числе 12:
Контроль обязательного перечня параметров. Отдельные критерии инженерной психологии применяются к наиболее важным характеристикам оборудования, и степень их соответствия регистрируется опытным наблюдателем.
Стандартизованные интервью. Персонал АЭС, имеющий опыт эксплуатации или технического обслуживания, беседует с экспертом по человеческим факторам. Задаются заранее подготовленные вопросы, предназначенные для того, чтобы выявить сильные и слабые стороны интерфейса человек – машина.
Непосредственные наблюдения за поведением персонала. Эксперт по человеческим факторам наблюдает за персоналом, выполняющим предписанные задания; при этом регистрируются ошибки или трудности выполнения этих заданий.
Анализ рабочего задания и оценка рабочих процедур. Анализируются рабочие задания оператора и станционные процедуры с использованием стандартных методов анализа функций и рабочих заданий. Описываются требования к информации и управлению, необходимые для выполнения определенных функций и рабочих заданий; эти требования сравниваются с возможностями дисплеев и органов управления.
Анализ эксплуатационных данных. Изучаются зарегистрированные данные об известных эксплуатационных проблемах для выявления ошибок операторов и факторов, которые повлияли на эти ошибки.
Анализ критических инцидентов. Персонал станции опрашивается для описания аварий или близких к ним происшествий, к которым он имел отношение. Регистрируются факторы, которые способствовали этим инцидентам.
Анализ геометрических характеристик рабочего места. Измерения геометрических характеристик рабочего места регистрируются для последующего анализа соответствия планировки пультовой и конфигурации приборной панели этому рабочему месту.
В типичном случае после применения этих методов получают большой пакет данных, которые анализируются группой экспертов, состоящей из специалистов со станционным опытом работы и специалистов по человеческим факторам. Конечным результатом такого анализа обычно является перечень конструктивных особенностей оборудования, которые, по всей вероятности, неблагоприятно влияют на безопасность эксплуатации или эффективность работы АЭС. Эти недостатки конструкции или учета психофизиологических свойств оператора обычно представляют собой конструктивные особенности оборудования, не соответствующие требованиям эргономики и инженерной психологии и получившие неудовлетворительные оценки в процессе бесед с эксплуатационным персоналом, в отчетах с регистрационными данными по эксплуатации АЭС или по критическим инцидентам.
Эти методы не требуют для своего применения больших затрат и быстро дают полезные результаты. Исключение составляет анализ рабочих заданий, который, если его проводить тщательно для всех или значительной части рабочих заданий обслуживающего персонала, связан с большими затратами. Однако данный метод обычно применяют в первую очередь к наиболее важным рабочим заданиям, связанным с работой пультовой.
Интерпретация данных, полученных в результате применения этих проверочных методов, может быть неоднозначной. Не возникает трудностей, когда выявленные недостатки конструкции представляют собой значительные отклонения от требований эргономики и инженерной психологии, независимо подтверждены опытным персоналом и существенно влияют на безопасность. Но в других случаях, когда влияние таких недостатков на эксплуатационные качества персонала неочевидны и эти недостатки могут быть исправлены только за счет значительных затрат, для принятия обоснованного решения необходимо использовать дополнительные, более объективные данные. К эмпирическим методам относятся сбор и анализ данных по эксплуатационным качествам операторов с помощью натурных моделей пультовых помещений и статистический анализ ошибок операторов, о которых сообщалось в регистрационных данных об авариях на АЭС. Аналитические подходы основаны главным образом на использовании методов вероятностной оценки риска в целях определения возможностей ошибок операторов, связанных с безопасностью13.
При эксплуатационных обследованиях нередко вскрывались конструктивные недостатки в типичной пультовой типа показанной на рис. 3. Эти недостатки относятся к широкому спектру человеко-машинных взаимодействий и связанных с ними проблем. В частности, были выявлены конструктивные особенности оборудования, несовместимые с антропометрическими, сенсорными, перцептивными и когнитивными возможностями персонала, который должен взаимодействовать с оборудованием пультовой. Для дальнейшего анализа эти недостатки были сгруппированы по специфическим действиям оператора, на которые они влияют. К действиям оператора, не полностью согласующимся с установленным оборудованием, относятся14:
1. Считывание показаний;
2. Досягаемость органов управления;
3. Преобразование информации;
4. Включение органов управления;
5. Интерпретация закодированных данных;
6. Размещение отдельных дисплеев и органов управления;
7. Реагирование на сигналы тревоги.
Считывание показаний. Разрешающая способность человеческого глаза определяется угловой величиной целевого объекта, углом наблюдения и уровнем освещения площадки обзора. Естественно, наблюдатель должен иметь свободный обзор цели. Стандарты по человеческим факторам существуют для вариаций каждого из упомянутых выше параметров15.
Досягаемость органов управления. На правильно спроектированном пульте органы управления расположены в пределах функциональной досягаемости для самого низкорослого оператора, который будет использовать оборудование пульта. Поскольку на рост и массу операторов со стороны надзора нет никаких ограничений, то следует добиваться того, чтобы конструкции пультов управления, используемых на АЭС, были пригодными для пяти процентилей операторов (наиболее низкорослых). На рис. 4 проиллюстрирована та степень, в которой пульт управления, используемый на одной из станций, удовлетворяет этому требованию. Любые органы управления, размещенные на вертикальной приборной панели или на тыльной части наклонной приборной панели, находятся за пределами функциональной досягаемости (85 см, включая возможность наклона в направлении прибора самого низкорослого оператора. Превышение расстояния функциональной досягаемости не означает, что низкорослый оператор не сможет достать орган управления на вертикальной приборной панели, он должен лишь принять неудобную рабочую позу.
Рис. 5. Конфигурация пульта управления на одной из АЭС.