葛小飞

【摘 要】系统地回顾IDA和IDAC模拟方法的研究进程，旨在为今后量化人因可靠性分析工作提供借鉴。笔者将对IDA和IDAC模拟方法两个系列的研究概况进行概括分析，IDA模型包括单个操纵员模型和班组群体行为模型两种，IDAC模型是近年来提出的新的班组IDA模型。文中对两种模拟方法的基本元素和认知模型进行概述，希望对未来的人因可靠性分析工作参考依据。

【关键词】IDA；IDAC；认知过程；情景模型

0 简介

IDA模型是美国马里兰大学的研究人员1994年提出的人的可靠性分析模型。它是描述核电站在事故工况下操作员班组的响应模型，用于在某些约束和限制条件下，对操纵员的问题解决和决策阶段的行为建立模型。IDA模型可分为单个操纵员模型与班组群体行为模型。模型由3个部分组成：信息模块、问题解决和决策模块和动作模块其中问题解决和决策模块是核心。

IDAC模型是美国马里兰大学的风险与可靠性研究中心在IDA的基础上发展的基于仿真的HRA方法。该方法模拟在事故情境下主控室操作班组缓解事故后果将系统带入安全状态的行为响应及发生概率。IDAC模型是一个包括三类操纵员（即决策者、执行者和咨询者）的班组模型。在班组情境环境中，模拟了班组中每个操纵员的行为响应。

1 IDA模型

描述描述IDA模型的系列论文有4篇，其中论文[1]描述了IDA模型的主要组成部分如：记忆结构、目标、解决问题和决策策略。它还定义了目标和策略之间转换的根本原因。这些因素包括外部环境和操纵员心理状态（也叫精神状态）的影响。首先描述的通用IDA模型，然后对特定于核电站环境更精确地异常情景进行描述。

在论文[2]讨论了动态认知模型的相关问题。如：操纵员交互系统的时间序列， 获取信息过程，记忆演化过程，一系列目标的设定和解决问题的策略，执行行动等。并且描述了在解决问题和做出决策中如何执行给定策略和管理信息的心理状态和记忆内容的演化过程。

鉴于前两篇论文论述单个操纵员行为模型，论文[3]将论述单个操纵员模型扩张的班组群体行为模型。班组模型成员主要职责为：执行者（RO）—负责具体执行行为，决策者（SRO）—负责决策，和顾问（Consultant）负责对值长做出建议。在本文中班组的每个成员都通过单个操纵员行为模型描述。单个操纵员行为模型不同在于他们的记忆内容、精神状态和被允许的策略和目标不同，等等。班组模型与n个单个操纵员行为模型的不同在于更多的附加功能，例如，班组成员之间的沟通和信任。

论文[4]提出了利用IDA模型所收集的人因可靠性数据的开发实施的程序框架。对模型应用能力的进行局部测试。目前，IDA模型是通過集成的计算机软件实现模拟核电站事故动态概率风险评估PRA过程。在该论文中通过执行代码研究特定的情景环境对操作员失误的影响。仿真环境还提供了一组实验室测试模型效应的数据与实际操作数据和其他仿真数据进行比较。

另外在该系列论文之外，还有一些论文对IDA 模型也进行了论述，例如：在论文[5]中提出了一种基于人为错误分类和数据收集的模型，IDA模型是基层模型，是一个分析核电站在事故工况下操纵员班组的响应模型。对其进行分类为：建立了三个模型外部参照点和四个模型内部参照点。根本原因分析方法说明了实际事件发生的一部分原因，对人为错误数据收集的应用进行了评估。

1.1 评述

IDA模型对于同时期的其他模型的优势在于填补了在解决问题制定决策方面空白。在模型也介绍了在事故工况下操纵员活动的其他方面的改进（如班组成员的交互问题）。IDA是一个从认知科学和人为因素研究获取可靠理论和实证结果的工程方法，通过近似和假设，产生一个不需要涉及到的所有基础的认知元素的模型。

虽然从技术和应用科学的历史数据来看，工程方法是成功的，但其对人因绩效的适用性具有不确定性。然而，尽管对模型本身仍存在许多质疑，但在全面科学的了解人类行为之前，该方法在某种程度上可以得到更合理的决策。

2 IDAC模型

描述描述IDA模型的系列论文有5篇包括四部分，在本系列论文中讨论了应用IDAC模型的案例。操纵员的在事故工况下的行为响应包括认知、情感、物理行为等。模型用于对核电厂主控室操纵员在事故中的响应概率进行预测，是一个包括三类操纵员的班组模型。IDAC 模型也可视为一个人因因果模型。在 IDAC 中覆盖了操纵员的各种动态响应阶段，包括状态评估、诊断、恢复行为等。IDAC 模型涵盖了一个操纵员的信息处理（I）、做决策（D）和动作执行（A）这三个过程。IDAC 模型反过来仿真操纵员的各种响应，包括作用于系统的行为。

其中论文[6]第一部分对（IDAC） 班组模型进行人的可靠性分析（HRA），讨论了在情景环境中的信息，决策和行动模块。该论文描述了IDAC模型的结构和实现人因可靠性分析（HRA）的原则，概述IDAC概率因果模型模型并集成到一个动态PRA框架中。

第二部分定义了一组IDAC模型的班组绩效因子PIFs，提供它们的定义和因果组织模型。通过计算机仿真环境中实现50个班组绩效因子PIFs对IDAC模型进行案例支持。相关依据来自于在心理学文献的基础上组织因素的影响，实际观察，和其它的人因可靠性分析方法。

第三部分讨论了模型组成部分和规则流程。操纵员的问题解决过程分为三种部分：信息，决策和行动模块。明确每一类操纵员响应的情景规则和三类操纵员响应的调节过程。详细论述了操纵员的响应类型和对不同类型的操纵员的响应的班组绩效因子PIFs影响。

第四部分评估了班组绩效因子对操作员的响应信息预处理（I），诊断和决策（D），和行动执行（A）3个阶段的影响。并对第三部分中不同类型的操作员的班组绩效因子PIFs影响进行探讨，对班组绩效因子PIFs影响进行评估。

论文提出了一种可实现的简化IDAC概率因果模型，用事故动态模拟器ADS代码运行来论证IDAC概率因果模型可以被纳入的人因可靠性分析模型中的动态概率风险评价（PRA）。

2.1 IDA和IDAC模型差异

1）IDA模型目标：在核电站运行的背景下，目标为：即正常运行维护安全裕度和故障排除。IDAC模型目标：正常运行，故障排除，维护系统安全裕度和设备安全裕度。

2）IDA模型策略：程序响应，直接匹配，遵循程序过程，逻辑扩张，试验和错误，等待和监控。IDAC模型策略：等待和监控 ，直接匹配，本能反应，归纳和演绎，按照书面程序，遵循口头指令，寻求建议，试验和错误，有限推理。

3）IDAC因果模型中对人因失误与情境环境因素进行了研究，其影响关系共分为三类，即单因素主导的影响（用I表示）：PIF本身将对具体的行为有显著的影响；集体因素共同主导的影响（用C表示）：一组行为影响因子（PIFs）成员一起像 I 类 PIFs 一样有同样影响；可调整的影响（用A表示）：对行为响应有某种程度的影响，看作是影响程度的修正因素，但没有“I”和“C”类影响重要。

4）IDAC模型是一个嵌套结构，内嵌一个IDA结构I-D-A过程的每个阶段进一步分解为形式嵌套I-D-A结构。尽管在I阶段是高度自动化的信息收集行为，但在I阶段也需要对收集到的信息进行辨认，决定如何处理这些信息。另外在D阶段进行决策时也需要不停的收集信息、选择信息、选择规程步骤等。

2.2 评述

IDAC相对与其他认知模型的优势在于：

它包含一些基本的因果模型，因而可以使用较少数目的规则和因果链来模拟各种情况下操纵员的响应；结合ADS（事故动态仿真器） 程序，可以在事故演变的各个可能的人员决策点进行操纵员动态响应的模拟分析。

不足之处：

在ADS系统中，IDAC 模型是核心组件之一，由于考虑到与仿真系统中其他组件的接口和一致性，IDAC 模型变得过于复杂，包含大量的參数和阶段，但是其参数的设定依然大多依赖于专家指定，过于具体的参数细分导致了事件数据处理的难度和数据量的短缺，也不利于模型的扩展更新以及数据的积累。同时由于该系统的复杂性和实施代价也使得其不适合用于高度规范化和工程化的HRA 应用。

3 结论

人的认知机理是非常复杂的，要想明确认知过程，必须针对具体的任务及认知功能需求进行具体的分析，对人的认知行为模型进行扩展，不断深化基础的认知元素，才有能于对认知机理的深入认识。因此，本文对IDA和IDAC模拟方法进行了概括，作为第二代的HRA方法，用事故动态模拟器模拟操纵员在事故工况下的交互模型，将认知可靠性评估与动作执行可靠性评估相结合，并在IDAC模拟中考虑到了班组行为的组织效应。目前 ，虽然IDA和IDAC模拟方法在人因可靠性分析方面已做了较多工作 ，但是还需要继续完善和发展。

【参考文献】

[1]廉士乾.组织因素影响下的人因可靠性分析研究[D].南华大学，2008.

[2]Mosleh A，Smidts C，Shen S H.Modeling cognition dynamics and its application to human reliability analysis[J].Transactions of the American Nuclear Society，1996， 75（75）.

[3]高文宇.核电厂人因可靠性分析的几个问题研究[D].南华大学，2014.

[4]李鹏程.核电厂数字化控制系统中人因失误与可靠性研究[D].华南理工大学，2011.

[5]张力.概率安全评价中人因可靠性分析技术研究[D].湖南大学，2004.

[6]Chang Y H J，Mosleh A.Cognitive modeling and dynamic probabilistic simulation of operating crew response to complex system accidents：Part（one-five）：Overview of the IDAC Model[J].Reliability Engineering & System Safety，2007，92（8）：1041-1060.

[责任编辑：田吉捷]