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数字化工作环境下班组成员相互意识对事故诊断的影响

作　者: 袁浠卉
导　师: 李志忠
学　校: 清华大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 班组相互意识情境意识事故诊断
分类号: TM623
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

监视与控制系统数字化是工业现代化的发展趋势。与传统的控制方式相比，数字化系统能够提供的信息量更大，操作更多，监视信息更全面。但这样庞大的信息系统也造成了人员工作负荷的增加，甚至远远超出了单个人的承受范围，需要一个班组来共同承担操作任务。为了保证班组工作的有效性和可靠性，必须在班组成员之间维持较好的信息共享，使得班组每一个成员都能够随时了解系统其他部分正在发生的变化，避免班组成员间的沟通失误和操作冲突。在界面设计中加入相互意识辅助工具，是提高班组成员对其他人工作了解的重要手段。对于一些大型数字化工业系统，如核电站数字化主控室，目前尚未见到班组相互意识辅助工具的实际应用。而在这类数字化系统中，无论采用多先进的自动化技术，发生紧急事故时仍需要人员的介入，包括诊断和操作。人员的诊断任务绩效严重依赖于操纵员对工作情境的理解，而这种理解又基于对各方面信息的掌握，包括了解班组其他成员工作的情况。因此，有必要开展班组相互意识辅助工具的探索，并研究其对班组协作的影响。本研究以核电站班组诊断任务为原型，分析了核电站的认知任务需求，在界面设计上增加了班组相互意识辅助工具，并通过人因学实验来探究班组相互意识辅助工具和任务难度对班组诊断任务绩效是否有影响。实验结果显示：在界面设计中加入班组相互意识辅助工具能够有效提高班组的相互意识，而班组相互意识的提高又有利于班组诊断绩效的提升，具体体现在：班组的事故分析更加全面，讨论时间更长，讨论更加充分；相互意识辅助工具的引入没有对班组成员的个人操作绩效产生显著的负面影响，警报漏失率、常规操作失误率都没有明显增加，个人的脑力负荷也没有明显增加；对于个人来说，由于脑力资源有限，相互意识的提升会导致个人情境意识的下降，因此需要在界面设计和任务设计中合理平衡个人情境意识与班组成员相互意识，否则会造成新的班组失误。总体而言，班组相互意识对于诊断类型的任务有积极的辅助作用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
第1章引言  8-10
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 研究内容  9
  1.3 论文结构  9-10
第2章文献综述  10-27
  2.1 数字化工作环境下的班组合作  10-14
    2.1.1 班组工作特点  10-11
    2.1.2 混合焦点式班组合作  11
    2.1.3 班组诊断决策  11-12
    2.1.4 班组失误  12-13
    2.1.5 核电站班组工作  13-14
  2.2 班组成员相互意识  14-22
    2.2.1 个人情境意识  14-16
    2.2.2 班组成员相互意识  16-19
    2.2.3 情境意识的维护  19-21
    2.2.4 情境意识的测量  21-22
  2.3 相互意识辅助工具  22-26
    2.3.1 在界面设计中支持相互意识  22-23
    2.3.2 相互意识信息的筛选和呈现  23-24
    2.3.3 相互意识辅助工具设计  24-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章研究框架与方法  27-39
  3.1 研究框架  27
  3.2 研究假设  27-29
  3.3 实验设计  29-34
    3.3.1 自变量  29-30
    3.3.2 因变量  30-33
    3.3.3 参试者及分组  33-34
  3.4 实验任务  34-37
    3.4.1 任务一：单一事故诊断  34-35
    3.4.2 任务二：多重事故诊断  35-37
  3.5 实验流程  37-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章实验平台开发  39-54
  4.1 LabHess 虚拟核电站设计  39-46
    4.1.1 工作原理和设备  39-41
    4.1.2 系统功能  41-42
    4.1.3 界面设计  42-46
  4.2 事故仿真  46-48
    4.2.1 LOCA 事故模拟  46-47
    4.2.2 SGTR 事故模拟  47
    4.2.3 LOHS 事故模拟  47-48
  4.3 事故处理规程  48-52
    4.3.1 停堆安注规程  48-49
    4.3.2 恢复热阱规程  49-50
    4.3.3 降低一回路压力规程  50-52
    4.3.4 降低蒸汽发生器压力规程  52
  4.4 程序实现  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章实验与数据分析  54-71
  5.1 实验过程与参试者信息  54-56
  5.2 验证假设一  56-57
  5.3 验证假设二、三、四  57-65
    5.3.1 界面和任务难度对事故分析的影响  57-60
    5.3.2 界面和任务难度对诊断时间的影响  60-63
    5.3.3 界面和任务难度对诊断结果的影响  63-65
    5.3.4 班组相互意识与班组诊断绩效的相关性  65
  5.4 验证假设五、六、七  65-69
    5.4.1 相互意识增强界面对警报确认失误的影响  65
    5.4.2 相互意识增强界面对操作失误的影响  65-66
    5.4.3 相互意识增强界面对警报确认反应时间的影响  66-67
    5.4.4 相互意识增强界面对个人情境意识的影响  67
    5.4.5 相互意识增强界面对脑力负荷的影响  67-69
    5.4.6 相互意识与个人情境意识间的相关性  69
  5.5 本章小结  69-71
第6章结论与展望  71-75
  6.1 结论分析  71-73
  6.2 研究总结  73
  6.3 展望  73-75
参考文献  75-81
致谢  81-83
附录 A 实验中的调查问卷  83-89
附录 B 培训资料  89-100
附录 C 其他实验材料  100-110
附录 D 实验原始数据  110-116
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  116

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