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核电厂主控室人机界面评价方法研究

作　者: 夏春艳
导　师: 颜声远
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 核电厂人机界面不完全信息评价权重分配指标体系
分类号: TL361
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 49次
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内容摘要

随着核电事业的迅速发展,安全已成为核电存在和发展的基础。良好的核电厂主控室人机界面设计对减少人因失误、保障核电厂的安全运行具有十分重要的作用。人机界面评价是保障人机界面设计质量的重要手段,科学、适用的人机界面评价理论和方法是正确评价的前提和基础,因此,建立和完善人机界面评价理论和相关技术具有重要的理论和现实意义。本文以核电厂主控室人机界面评价为研究对象,分析了人机界面评价研究的必要性,回顾了评价理论的研究现状,研究了具有多层次、多属性、不完全信息的复杂系统评价问题。针对评价指标的筛选、指标体系的构建、指标权重的分配、不完全信息系统的评价等几个关键的技术问题展开研究。具体的研究工作如下：首先,在回顾和分析评价指标筛选方法的基础上,运用系统分析的思想,综合考虑指标的相关性、重要性和有效性,提出了评价指标筛选的多因子综合算法；同时对评价指标的有效性检验进行了探索性的研究,提出了利用灰色关联分析进行评价指标的有效性检验,研究案例验证了所提出方法的有效性和可行性。在此基础上,分析了核电厂主控室人机界面评价的相关标准和影响因素,构建了核电厂主控室人机界面评价指标体系。其次,将灰色理论引入到层次分析法中,从整体相似性的角度构造专家判断的信度系数,提出了基于信度系数的指标权重分配方法,实现了认知特性的定量描述,解决了多专家权重信息的集结问题。同时利用灰色关联分析构造Ⅰ型和Ⅱ型判断矩阵,提出了基于灰关联层次分析的多指标权重分配方法,给出了权重分配实现的过程和算法,分析了权重分配结果的稳定性。实例研究表明所构造的Ⅰ型判断矩阵自然满足一致性要求,适合于指标过多时的权重分配问题。再次,探讨了人机界面不完全信息的评价方法,提出利用区间灰数处理人机界面不完全信息。研究了包含不完全信息的复杂系统多方案评价问题,以灰色理论和理想点法为理论基础,构造了灰区间绝对关联分析模型和灰区间理想点模型,提出了灰区间相近度指标,建立了基于相近度的人机界面不完全信息综合评价模型,通过案例分析验证了该模型的有效性和合理性。同时研究了具有不完全信息的多层次复杂系统评价问题,提出了基于灰区间聚类的多层次评价方法,建立了典型白化权函数的灰区间聚类多层次评价模型,给出了该方法实现的具体步骤和边界条件,研究案例表明了该方法的可行性。最后,研究了核电厂主控室人机界面评价软件开发过程中主、客观评价指标的量化方法,开发了核电厂主控室人机界面综合评价软件,利用该软件对某核电厂主控室人机界面后备盘中部分盘面设计情况进行评价,分析了评价结果,提出了改进意见,验证了本文提出的理论和方法。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-26
  1.1 研究背景  12-17
    1.1.1 核电厂主控室人机界面评价研究的必要性  12-16
    1.1.2 人机界面评价理论研究的必要性  16-17
  1.2 人机界面及相关技术研究现状综述  17-24
    1.2.1 人机界面的定义  17
    1.2.2 人机界面评价方法研究现状综述  17-19
    1.2.3 评价理论研究现状综述  19-23
    1.2.4 权重分配方法研究现状综述  23-24
  1.3 课题研究的目的及意义  24
  1.4 研究内容  24-26
第2章评价指标筛选方法的分析与构建  26-45
  2.1 引言  26-27
  2.2 评价指标的筛选原则  27
  2.3 评价指标筛选方法研究概况及分析  27-30
    2.3.1 评价指标筛选方法研究概况  27-30
    2.3.2 评价指标筛选方法研究概况分析  30
  2.4 评价指标筛选方法的构建  30-44
    2.4.1 多因子综合算法的提出  30-31
    2.4.2 多因子综合算法的基本原理  31-37
    2.4.3 实例验证  37-44
  2.5 本章小结  44-45
第3章主控室人机界面评价指标体系的构建  45-63
  3.1 引言  45
  3.2 核电厂主控室人机界面评价的相关标准  45-48
    3.2.1 国外的相关标准  45-47
    3.2.2 国内的相关标准  47-48
  3.3 主控室人机界面评价因素的分析  48-55
    3.3.1 硬件界面评价因素  49-53
    3.3.2 工作空间评价因素  53-54
    3.3.3 作业环境评价因素  54-55
    3.3.4 软件界面评价因素  55
  3.4 主控室人机界面评价指标体系的建立  55-62
    3.4.1 评价指标体系总体框架的建立  55
    3.4.2 底层评价指标的确定  55-62
  3.5 本章小结  62-63
第4章人机界面评价指标权重分配方法的研究  63-80
  4.1 引言  63
  4.2 层次分析法概述  63-65
    4.2.1 层次分析法确定权重的原理  63-64
    4.2.2 层次分析法确定人机界面评价指标权重存在的问题  64-65
  4.3 多专家权重信息集结方法的构建  65-72
    4.3.1 基于信度系数的指标权重分配方法的提出  65
    4.3.2 基于信度系数的指标权重分配方法的基本原理  65-68
    4.3.3 实例验证  68-70
    4.3.4 结果分析  70-72
  4.4 多指标权重分配方法的构建  72-79
    4.4.1 灰关联层析分析法的提出  72-73
    4.4.2 灰关联层次分析法的基本原理  73-75
    4.4.3 研究案例  75-78
    4.4.4 结果分析  78-79
  4.5 本章小结  79-80
第5章人机界面不完全信息评价模型的建立  80-97
  5.1 引言  80
  5.2 区间灰数的概念  80-81
    5.2.1 区间灰数的定义  80
    5.2.2 区间灰数的基本运算  80-81
  5.3 不完全信息多方案评价模型的构建  81-90
    5.3.1 方法的提出  81-82
    5.3.2 灰区间绝对关联分析模型的建立  82-84
    5.3.3 灰区间理想点模型的建立  84-85
    5.3.4 灰区间相近度的提出  85-87
    5.3.5 基于灰区间相近度的综合评价模型的建立  87
    5.3.6 实例验证  87-88
    5.3.7 结果分析  88-90
  5.4 不完全信息多层次评价模型的构建  90-95
    5.4.1 灰区间聚类算法的提出  90
    5.4.2 典型白化权函数的灰区间聚类评价模型的建立  90-93
    5.4.3 基于灰区间聚类算法的人机界面评价实例  93-95
  5.5 本章小结  95-97
第6章综合评价软件的开发与应用  97-109
  6.1 综合评价软件的开发  97-102
    6.1.1 评价指标的量化  97-98
    6.1.2 开发环境的选择  98-99
    6.1.3 评价软件的框架设计  99-100
    6.1.4 菜单和对话框的设计  100-101
    6.1.5 评价软件的生成和功能  101-102
  6.2 评价实例  102-108
    6.2.1 三维模型的建立  102-103
    6.2.2 盘面评价  103-107
    6.2.3 评价结果分析  107-108
  6.3 本章小结  108-109
结论  109-110
参考文献  110-120
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果  120-121
致谢  121-122
个人简历  122

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