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第一篇 研究背景 3

第1章 绪论 3

1.1人因可靠性研究的主要范畴与发展历程 3

1.1.1人因失误机理 5

1.1.2认知行为模型 6

1.1.3人因可靠性分析方法 7

1.1.4人因可靠性/人因失误数据 11

1.1.5人因可靠性改进 12

1.1.6控制系统数字化对人因可靠性带来的挑战 13

1.2国内外人因可靠性研究主要机构/团队 15

1.3本书成书基础与背景 16

参考文献 17

第2章 数字化核电厂与人因失误 30

2.1人因失误的概念 30

2.2人因失误机制 31

2.3数字化核电厂主控室与传统主控室人因相关方面的变化 32

2.4数字化核电厂主控室中行为形成因子对操纵员行为影响分析 34

2.4.1技术系统因素 34

2.4.2系统界面因素 35

2.4.3人-机交互因素 36

2.4.4规程因素 39

2.4.5任务因素 39

2.4.6班组因素 40

2.4.7其他重要的因素 41

2.5本章小结 43

参考文献 43

第二篇 数字化核电厂操纵员认知行为特性研究 47

第3章 数字化核电厂操纵员认知行为分析 47

3.1数字化主控室操纵员认知行为变化及其影响 48

3.1.1数字化主控室操纵员认知行为变化 48

3.1.2数字化主控室认知行为变化影响分析 50

3.2数字化控制系统中操纵员认知活动的四个阶段 52

3.2.1监视/察觉 52

3.2.2状态评估 53

3.2.3响应计划 54

3.2.4响应执行 55

3.3本章小结 56

参考文献 56

第4章 数字化核电厂操纵员认知行为模型 58

4.1监视模型 58

4.1.1监视行为及其认知基础理论 59

4.1.2核电厂数字化对操纵员监视行为影响分析 64

4.1.3操纵员监视行为认知机制与模型 66

4.1.4操纵员监视行为动力学机制 81

4.1.5操纵员监视转移机制及其马尔可夫模型 84

4.1.6操纵员监视行为可靠性分析模型 87

4.2状态评估模型 91

4.2.1操纵员状态评估过程的认知模拟 91

4.2.2操纵员状态评估模型 96

4.2.3核电厂主控室数字化对操纵员状态评估任务的影响 105

4.2.4操纵员状态评估过程的认知失误模式分析 116

4.3响应计划模型 120

4.3.1响应计划失误分类 121

4.3.2响应计划影响因素及失误机制分析 121

4.3.3响应计划可靠性评估模型 126

4.4响应执行模型 134

4.4.1响应执行失误分类 135

4.4.2响应执行影响因素及失误机制分析 136

4.4.3响应执行可靠性评估模型 142

4.5本章小结 145

参考文献 146

第5章 数字化核电厂操纵员作业行为动态演化规律 151

5.1矩阵的半张量积和布尔网络 151

5.1.1半张量积的定义和性质 152

5.1.2逻辑的矩阵表达 153

5.1.3布尔网络 155

5.2操纵员作业行为单元 155

5.3操纵员作业行为演化过程实验案例研究 157

5.3.1实验数据来源 157

5.3.2模型构建 159

5.3.3结果分析 161

5.4本章小结 161

参考文献 162

第6章 数字化核电厂人因失误事件统计分析 163

6.1人因事件分类体系和标准 163

6.2 WANO人因事件分析和统计 165

6.2.1相关性分析 166

6.2.2聚类分析 170

6.2.3各类人因事件分布 172

6.2.4核电厂运行各阶段人因事件分布 172

6.2.5年度运行经验报告分析 173

6.3国内核电厂人因事件分析和统计 173

6.4本章小结 174

参考文献 175

第7章 数字化核电厂操纵员人因失误模式分析 176

7.1研究方法 176

7.2人因失误模式研究 177

7.2.1技能型和规则型行为与人因失误模式 178

7.2.2知识型行为与人因失误模式 189

7.2.3人因失误事件组织因素分析 190

7.3主控室数字化对主控室人员绩效的影响 190

7.3.1对班组绩效的影响 190

7.3.2对班组交流的影响 191

7.3.3对情景意识的影响 191

7.3.4对电子规程的影响 192

7.3.5对界面管理任务的影响 192

7.4本章小结 193

参考文献 193

第三篇 数字化核电厂人因可靠性分析方法论 197

第8章 DCS-HRA方法与模型 197

8.1基于认知行为的DCS-HRA模型 197

8.1.1始发事件后操纵员行为阶段分析 197

8.1.2操纵班组认知行为分析 200

8.2 DCS-HRA计算方法 203

8.2.1人员行为分类 203

8.2.2觉察行为可靠性 205

8.2.3诊断行为可靠性 205

8.2.4决策行为可靠性 210

8.2.5操作行为可靠性 211

8.2.6操纵班组可靠性 214

8.2.7相关性 216

8.2.8不确定性 218

8.3 DCS+SOP-HRA方法与模型 218

8.3.1 SOP分析 219

8.3.2数字化SOP对人因失误的影响 222

8.3.3基于认知行为的DCS+SOP-HRA模型 224

8.3.4 DCS+SOP-HRA计算方法 227

8.4实例分析 230

8.5本章小结 233

参考文献 234

第9章 DCS-HRA数据库 235

9.1数据库软件系统简介 235

9.1.1数据库构建理论基础 235

9.1.2数据库的主要功能 236

9.1.3结构化数据分析 236

9.1.4数据库开发平台简介 239

9.2数据库软件系统设计 240

9.2.1数据库软件模块设计 240

9.2.2数据库ER模型 241

9.2.3数据库表格设计及关系模型 241

9.2.4软件系统数据结构设计 244

9.2.5外接接口设计 244

9.3 DCS-HRA数据库系统的运行 245

9.3.1用户登录管理 245

9.3.2主事件录入及删除 246

9.3.3子事件录入及删除 247

9.3.4子事件关联分析 247

9.3.5子事件HRA分析 249

9.3.6数据库检索 250

9.3.7属性修改 251

9.4本章小结 252

参考文献 252

第10章 DCS-HRA软件系统 253

10.1 DCS-HRA软件系统需求分析 253

10.2 DCS-HRA计算原理 253

10.3算法描述 254

10.4应用实例 257

10.4.1事件过程描述 257

10.4.2操纵员行为分析 257

10.4.3事件成功准则 257

10.4.4调查与访谈结论 258

10.4.5建模与计算 258

10.4.6本事件人因失误概率 260

10.5算法实现 260

10.5.1菜单界面 260

10.5.2功能界面及使用方法 261

10.6本章小结 264

参考文献 265

第11章 数字化核电厂人因失误分析技术 266

11.1核电厂数字化控制系统带来的人因失误机理变化 268

11.2组织定向的人因失误因果模型 269

11.2.1组织子模型 270

11.2.2情境状态子模型 271

11.2.3个体因素子模型 272

11.2.4人因失误子模型 272

11.3基于认知行为模型的人因失误分类 273

11.3.1人因失误分类 273

11.3.2人因失误的心理失误机理 277

11.3.3行为形成因子的分类 277

11.3.4失误恢复分类 281

11.3.5防御屏障分类 282

11.4人因失误分析方法 283

11.4.1回溯性人因失误分析技术 283

11.4.2预测性人因失误分析技术 287

11.5基于模拟机实验的人因失误分析 291

11.6本章小结 294

参考文献 294

第四篇 模拟机实验和人因工程实验研究 301

第12章 核电厂数字化主控室操纵员情景意识实验 301

12.1操纵员情景意识因果模型 302

12.2情景意识水平/可靠性定量评价基础原理 304

12.2.1贝叶斯推理 304

12.2.2情景意识影响因素等级 305

12.3情景意识水平测量方法 307

12.4情景意识实验 310

12.5情景意识可靠性定量评价方法 312

12.6应用实例分析 318

12.7本章小结 319

参考文献 320

第13章 数字化控制系统操作员视听觉特征实验 327

13.1视听觉实验相关理论与方法 328

13.1.1视觉行为基础理论 328

13.1.2视觉眼动测量原理与技术 330

13.1.3听觉行为基础理论 332

13.2数字化目标信息搜索活动眼动特征实验 334

13.2.1实验目的 335

13.2.2实验设计 335

13.2.3实验结果与分析 337

13.2.4研究结论 351

13.3操作员数字化目标信息识别实验 351

13.3.1实验目的 352

13.3.2实验设计 352

13.3.3实验结果与分析 353

13.3.4研究结论 357

13.4操作员数字化信息搜集失误实验 357

13.4.1实验目的 357

13.4.2实验设计 358

13.4.3实验结果与分析 359

13.4.4研究结论 362

13.5操作员数字化目标信息定位实验 363

13.5.1实验目的 363

13.5.2实验设计 363

13.5.3实验结果与分析 365

13.5.4研究结论 368

13.6操作员听觉实验 368

13.6.1实验目的 369

13.6.2实验设计 369

13.6.3实验结果与分析 371

13.6.4研究结论 372

13.7本章小结 373

参考文献 374

第14章 数字化核电厂操纵员监视行为特征实验 381

14.1监视行为相关理论与方法 381

14.1.1操纵员监视注意力转移机制及其马尔可夫模型 381

14.1.2监视行为注意力有效性及其检测方法 384

14.1.3操纵员监视行为可靠性基础理论 392

14.2数字化核电厂操纵员监视行为转移类型及特征实证研究 393

14.2.1实验目的 393

14.2.2实验设计 393

14.2.3实验结果与分析 395

14.2.4研究结论 399

14.3数字化核电厂操纵员执行规程期间屏幕间监视注意力转移机制及其实验验证 400

14.3.1实验目的 400

14.3.2实验设计 400

14.3.3实验结果与分析 404

14.3.4研究结论 406

14.4数字化核电厂操纵员监视行为注意力有效性检测实验 406

14.4.1实验目的 407

14.4.2实验设计 407

14.4.3实验结果与分析 410

14.4.4研究结论 416

14.5数字化核电厂操纵员监视行为绩效测试实验 416

14.5.1实验目的 417

14.5.2实验设计 417

14.5.3实验结果与分析 421

14.5.4研究结论 423

14.6本章小结 424

参考文献 425

第15章 数字化人-机界面信息显示特征对操纵员认知行为影响的实验研究 427

15.1数字化控制系统人-机交互复杂性度量研究 427

15.1.1相关基础理论 427

15.1.2基于熵的数字化控制系统人-机交互复杂性度量方法 430

15.1.3实例分析 435

15.2核电厂数字化主控室人-机界面信息显示特征对操纵员认知行为的影响 446

15.2.1基于信息熵表征的数字化控制系统信息提供率 446

15.2.2数字化控制系统信息显示特征对操纵员信息捕获绩效的影响及优化 453

15.3本章小结 457

参考文献 457

第16章 数字化人-机界面信息显示布局优化实验 461

16.1相关理论知识 461

16.1.1费茨定律 461

16.1.2费茨定律的有效性 462

16.1.3数字化人-机界面的布局原则 462

16.2指点定位实验 463

16.2.1实验设计 463

16.2.2实验结果与分析 467

16.2.3研究结论 494

16.3界面布局优化实验 494

16.3.1实验设计 494

16.3.2实验结果与分析 497

16.3.3研究结论 499

16.4本章小结 500

参考文献 501

第17章 数字化主控室操纵员心理负荷影响因素实验 503

17.1数字化主控室操纵员人格特质与心理负荷关系实证研究 503

17.1.1实验设计 503

17.1.2实验结果与分析 508

17.1.3研究结论 517

17.2基于事件相关电位技术对数字化主控室操纵员监视行为认知负荷研究 517

17.2.1认知负荷下任务绩效水平测量与主观评价实验 519

17.2.2 ERP技术测量认知负荷实验 525

17.2.3研究结论 534

17.3本章小结 534

参考文献 535

第18章 核电厂数字化主控室界面管理任务相关实验 552

18.1核电厂事故规程自动化水平对操纵员心智负荷和作业绩效的影响 552

18.1.1自动化水平 553

18.1.2实验设计 553

18.1.3实验结果与分析 555

18.1.4研究结论 559

18.2数字化核电厂主控室界面管理任务信息导航调度算法 559

18.2.1调度模型 560

18.2.2调度算法 562

18.2.3实验验证 565

18.2.4研究结论 566

18.3本章小结 566

参考文献 567

第19章 数字化核电厂主控室操纵班组沟通模式实验研究 569

19.1数字化主控室操纵班组言语行为编码方案 570

19.1.1 Bales的互动过程分析 570

19.1.2数字化主控室结合SOP背景下班组沟通的内容特征 571

19.1.3言语行为编码方案 574

19.2操纵班组沟通模式实验研究 575

19.2.1实验方案 575

19.2.2实验设计 576

19.2.3实验结果与分析 576

19.2.4操纵班组沟通模式 579

19.3操纵班组沟通模式对人因失误的影响 580

19.3.1沟通模式讨论 580

19.3.2沟通模式对人因失误的影响 582

19.4本章小结 583

参考文献 584

第20章 信息模型在数字化SOP信息量研究中的应用 585

20.1信息定量模型在数字化SOP中应用分析 585

20.1.1 Conant信息定量模型 586

20.1.2 Conant信息定量模型在SOP中的应用 587

20.2信息定量模型眼动验证实验 591

20.2.1实验设计 591

20.2.2实验数据处理与分析 593

20.2.3实验结论 594

20.3本章小结 597

参考文献 597

第21章 数字化核电厂操纵员鼠标操作模拟实验 607

21.1鼠标操作作业绩效测试理论基础 607

21.2主控室操纵员操作模拟实验方案 608

21.3操纵员操作模拟实验 613

21.3.1无干扰时（A组）数字化核电厂主控室操纵员操作模拟实验 613

21.3.2有干扰时（B组）数字化核电厂主控室操纵员操作模拟实验 616

21.3.3 A组与B组绩效数据对比 619

21.3.4 A、 B两组失误概率统计 621

21.4本章小结 622

参考文献 622

第五篇 人因可靠性在数字化核电厂的应用研究 625

第22章 岭澳二期核电厂人因可靠性分析 625

22.1岭澳二期核电厂HRA实施程序 625

22.2电厂情况与特征 626

22.3假设与边界 627

22.4文档模式 629

22.5人因事件分析举例 629

22.6岭澳二期核电厂HRA结论数据及讨论 637

22.6.1岭澳二期核电厂HRA数据汇总 637

22.6.2数据分析与讨论 641

22.7 DCS+SOP-HRA方法与SPAR-H方法数据对比分析 644

22.8本章小结 648

参考文献 648

第23章 数字化核电厂人因可靠性改进 649

23.1基于HRA分析的改进建议 649

23.1.1 SOP改进 649

23.1.2人-机界面改进 649

22.1.3主控室现场管理改进 651

23.1.4电厂事故管理及经验反馈改进 651

23.1.5操纵员培训改进 652

23.2人因失误预防建议 652

23.2.1预防组织风险 652

23.2.2减少失误后果 653

23.2.3减少失误诱发环境 654

23.2.4创建学习型组织 654

23.2.5加强班组情景意识 655

23.2.6加强人-机界面设计 655

23.2.7加强界面管理任务管理 656

23.2.8加强程序执行培训 656

23.2.9提高培训水平 657

参考文献 658

第24章 基于人因可靠性的数字化人-机界面优化模型 659

24.1数字化人-机界面相关因子优化原则 659

24.2数字化人-机界面监视单元布局优化模型 662

24.2.1基于改进遗传算法的数字化人-机界面监视布局优化方法 663

24.2.2人-机界面布局调整下监视过程的人因可靠性函数 667

24.3基于模糊免疫的数字化人-机界面功能单元数量优化方法 671

24.3.1功能块数量因子模糊编码 671

24.3.2基于模糊数量段的取中查找提取方法 672

24.3.3基于免疫进化理论的人因可靠性函数 673

24.4规程在屏之间自动布局最短移动路径优化模型 676

24.4.1动态标识的邻域最短路径搜索算法的提出 676

24.4.2动态标识的邻域最短路径算法的求解 677

24.4.3算法性能分析及代码描述 678

24.4.4基于人-机界面规程自动布局的人因可靠性评价模型 680

24.4.5人员行为影响因子及权重 681

24.5数字化人-机界面优化模型应用举例 682

24.5.1应用实例一：数字化人-机界面监视单元布局优化 682

24.5.2应用实例二：基于模糊免疫的数字化人-机界面功能单元数量优化 686

24.5.3应用实例三：规程在屏之间自动布局最短移动路径优化 693

24.6本章小结 698

参考文献 699

第25章 数字化核电厂报警系统评价 705

25.1数字化主控室报警系统评价指标体系 706

25.1.1数字化报警系统评价标准 706

25.1.2数字化主控室报警系统评价指标体系构建方法 707

25.1.3数字化报警系统评价指标体系构建 708

25.2数字化报警系统评价模型 713

25.2.1系统评价方法 713

25.2.2基于灰色理论的模糊综合评价模型 719

25.3数字化核电厂报警系统评价实例 721

25.4本章小结 724

参考文献 725

第26章 基于神经网络的数字化核电厂操纵员应急行为可靠性预测分析 732

26.1数字化控制系统操纵员应急行为可靠性主要影响因素分析 732

26.2用于操纵员应急行为可靠性预测的神经网络模型构建 733

26.2.1神经网络应用于应急行为可靠性预测的可行性分析 734

26.2.2应急行为可靠性预测的人工神经网络模型结构 735

26.2.3学习算法 738

26.3数据采集与预处理 739

26.4模型仿真与结果分析 741

26.4.1基于基本反向传播（SDBP）算法操纵员应急行为可靠性水平预测 741

26.4.2基于改进反向传播（LMBP）算法操纵员应急行为可靠性水平预测 743

26.5本章小结 745

参考文献 745

第27章 基于.NET的WANO事件报告人因失误统计分析系统设计与实现 748

27.1 WANO事件报告 748

27.2 WANO事件报告人因失误数据研究 748

27.3 WANO事件报告人因失误统计分析系统需求分析与设计 749

27.3.1系统功能需求特征 749

27.3.2系统性能需求分析 749

27.3.3系统体系架构设计 750

27.3.4系统功能模块概述 751

27.3.5系统业务流程设计 753

27.3.6 WANO事件报告人因失误数据库设计 754

27.3.7系统实现方案 755

27.4 WANO事件报告人因失误统计分析系统实现 757

27.4.1 WANO事件报告人因失误数据库实现 757

27.4.2基础工具类库开发 758

27.4.3系统主窗体开发 760

27.4.4系统安全模块开发 760

27.4.5组件模板管理模块实现 762

27.4.6数据收集模块实现 763

27.4.7数据审核功能实现 766

27.4.8数据源管理模块实现 767

27.4.9数据应用模块实现 768

27.5系统应用 769

27.5.1数据录入 770

27.5.2数据维护 770

27.5.3数据准备 771

27.5.4人因事件影响及后果分布统计 772

27.5.5事件相关人员关联规则分析 773

27.6本章小结 776

参考文献 776

第28章 Apriori算法在核电厂人因数据挖掘中的应用 783

28.1大数据与人因安全 783

28.2核电厂人因数据挖掘处理系统框架 784

28.2.1系统框架 784

28.2.2数据源层 785

28.2.3数据预处理 785

28.2.4人因数据处理中心 786

28.2.5人-机交互界面 788

28.3基于Apriori算法的WANO事件报告数据挖掘 788

28.3.1数据获取与存储 789

28.3.2数据处理与分析 789

28.3.3 WANO事件报告数据挖掘 792

28.3.4 WANO事件报告数据挖掘结果处理和分析 794

28.4本章小结 795

参考文献 796

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