JP2021196809A - 設計プロセス支援システム、設計プロセス支援方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
非特許文献1には、最新のHRAについて記載があり、例えば、人的過誤の要因は、検出の失敗、理解の失敗、意思決定の失敗、動作の失敗、チームワークの失敗の5つのタイプ(Macro-cognitive function)に分類できることが開示されている。
非特許文献2には、システムを構成する機器の相互作用に基づいてシステムの安全性を解析する手法として知られるSTAMP/STPA(Systems Theoretic Accident Model and Processes / System-Theoretic Process Analysis)を拡張し、人と機器との相互作用を考慮してシステムの安全性を解析する技術について開示がある。
以下、第一実施形態に係る設計プロセスの支援方法について、図1〜図4を参照して説明する。
(設計プロセスの概要)
図1は、第一実施形態に係る設計プロセスの一例を示す概略図である。
図1は、HFEとHRAを統合して制御室設計へ展開する設計プロセスを示している。 本実施形態では、HFE(Human Reliability Analysis)による分析結果(破線枠H1、以下、HFEプロセスと記載する。)に、PRA/HRAによる分析結果(破線R1、以下、PRAプロセスと記載する。)を統合する。より具体的には、HRAの分析結果をHFEの分析結果に適用する処理(S1)に関する。図1の各プロセスのうち、本実施形態に関係のないプロセスについては説明を省略する。
図2は、実施形態に係る支援装置の一例を示す機能ブロック図である。
支援装置10は、PIFテーブル登録部11と、記憶部12と、HFE分析結果取得部13と、処理部14と、出力部15と、を備える。
PIFテーブル登録部11は、次に図3に例示するPIFテーブルの情報を取得する。
記憶部12は、PIFテーブル等、HFEプロセスとHRAプロセスを統合する処理に必要な各種データを記憶する。
HFE分析結果取得部13は、HFEプロセスによって分析された、人的過誤の発生に影響があると考えられるタスクの情報(以下、HFE分析タスクと記載する。)、その分析結果の情報を取得する。
処理部14は、PIFテーブルに基づいて、HFE分析タスクを評価する処理を行う。例えば、処理部14は、HFE分析タスクの中からエラーの発生確率が高いタスクを抽出し、そのタスクへの有効な対策を示す情報を付加する。
出力部15は、処理部14によって処理されたHFE分析タスクおよびその対策を他のシステムへ出力する。例えば、出力部15は、原子力プラントの制御室設計を行うシステム、事故の発生を防ぐシステム、事故の検出や事故後の対策を行うシステム、プラントの運転訓練システムなどへ出力する。
図3は、実施形態に係るPIFテーブルの一例を示す図である。
非特許文献1に開示されているようにPIFは、環境や状況に関する要因、システムに関する要因、人の関係の要因、タスク関係の要因に分類されている。分類後のPIFにおいては更に細かな項目に細分されている。例えば、タスク関係のPIFでは、“シナリオ(運転手順)に慣れているか”、“情報の利用可能性と信頼性”、“タスクの複雑さ”等7つの観点から評価できるよう細分化されている。更に、例えば、“シナリオに慣れているか”の観点から評価する場合、SF0:“No−impact”(常時行っているシナリオ)、SF1:“Unpredictable dynamics in known scenarios”(タスクの目標が変化する)、SF2:“Unfamiliar elements in the scenario”(不慣れな手順が含まれるシナリオ)など7つの属性に分類され、それぞれの属性について、検出、理解、意思決定、動作、チームワークの5つの観点(Macro-cognitive function)別にヒューマンエラーが生じるエラー確率が設定されている。図3に例示するPIFテーブルの範囲Aに示す情報は、HRAプロセスで提案されているPIFに関する情報(PIF関連情報)である。但し、範囲Aの各セルの色は、本実施形態の範囲である。具体的には、PIFの属性ごとに定められたエラー確率に閾値を設け、エラー確率が第1閾値以上であれば赤色(重要、リスク高)、第2閾値(第1閾値>第2閾値)以上であればオレンジ色(重要度中、リスク中)、第2閾値未満であれば黄色(重要度低、リスク低)に分類し、色分けする。更にPIFの属性ごとに、例えば、HSI、手順、訓練の各観点からみた対策が設定される(範囲B)。
図4は、実施形態に係るHFEプロセスとHRAプロセスの統合処理の一例を示すフローチャートである。
一例として、原子力プラントにおける蒸気発生器伝熱管破損事象(SGTR)について、HFEプロセス(ステップS10)が実行される。次にSGTRについて、HRAプロセス(ステップS11)が実行される。例えば、HRAプロセスでは以下の各処理が実行される。
(1)シナリオ分析を行って、HFEvを特定する(図1のP2)。
(2)HFEv分析を実行し、重要なタスクを特定する(図1のP3)。
(3)認知分析を実行してタスクのCFMを特定し、PIFを設定する(図1のP5)。
(4)人的重要タスクに関係するCFMごと、PIFごとのエラー率を累積して、タスクごとのHEPを算出する(図1のP6)。
以上は、通常のHRAプロセスである。
あるいは、上記の補助プロセスでPIFを追加する際に、HFE分析タスクに対応するPIFとMacro-cognitive functionの情報をHFE分析タスクに付加する処理を行って、予め行っておき、処理部14は、この付加情報に基づいてステップS16の処理を実行してもよい。
以下、第二実施形態に係る設計プロセスの支援方法について、図5〜図12を参照して説明する。第二実施形態では、第一実施形態のHRAプロセスP1とHFEプロセスH1を統合した設計プロセスに、HRAプロセスP1によって算出したPIFに対して検討した対策をSTPA又はSTAMPを用いて評価するプロセスを追加する。
図5は、第二実施形態に係る設計プロセスの一例を示す概略図である。
図5に示す設計プロセスは、図1に示した設計プロセスのうちHRAプロセスP1と、STAMP/STPA(図5ではSTPA)を含むプロセス(S2)について、第二実施形態に固有のプロセスを追加して示したものである。図5に示す設計プロセスの流れを説明する。
HRAプロセスP1によって得られるPIF及びCFMについて、人的エラーを防止する設計方策(Task support requirement)を検討する(Q1)。次にSTPAによる安全性解析を行う(Q2)。次にSTPAの解析結果に基づいて、設計方策を再検討し(Q3)、その結果を制御盤の画面設計(VDU display specifications)(例えば、人的過誤を防ぐガイド情報をモニタに表示させる。)、運転員の作業場所の環境設計(Work place design specifications)に反映させてシミュレータを用いた運転検証を行い(Q4)、運転員のパフォーマンス評価(Q5)、設計方策の評価(Q6)を行う。この評価結果をQ1、Q3のプロセスに反映させる。本実施形態では、STPAによる安全性解析(Q2)において、HRAプロセスP1の分析結果(PIF関連情報)を適用することを特徴とする。
図6〜図10は、それぞれ、第二実施形態に係るSTPAについて説明する第1図〜第5図である。
STPAは一般に以下の4つのステップで実行される。
ステップ1:コントロールストラクチャーの構築
ステップ2:非安全制御アクションの特定
ステップ3:非安全制御アクションに関連するシナリオの特定
ステップ4:施策設計の有効性評価
例えば、HRAにおいて、Macro-cognitive function“検出”の”Information Availability and Reliability”というPIFに対して”Inf0”すなわち“No−impact”という前提で評価していたが、図9の対応付けの設定に従い、これをHuman controller modelのEnvironment Modelに対応付け、非安全シナリオを検討する。すると、例えば、プロセスを監視するキーとなる指示計(例えば、RCS圧力、RCS温度等)に可用性が無い場合において起こりえる影響(指示計の故障等)に想到することが可能となる。手順書ベースでPIFを検討するHRAプロセスでは、想像力が乏しい(例えば、指示計の故障に思い至らない。)とPIFの見落としが発生するところ、Human controller modelにPIFを適用すると、制御側/非制御対象間のインタラクションプロセスを意識して、非安全制御アクションに関連するシナリオを検討することができ、PIFの見落としを防止できる可能性が高まる。また、指示計の可用性のリスクについては、例えば、一般的には2重化する等の対応を図るが、リスクの観点から、運転員がどのようにRCS温度、RCS圧力の上昇について気づくかについて代替的な対策を見つけ出すためには、Human controller modelを用いた分析は、有効な分析と考えられる。このようにMacro cognitive functionに基づいて、HRAプロセスP1で得られたPIFを、Human controller modelに適用することによって、リスクの見落としを防ぐことができる。
図10にHuman controller modelを用いて検討した非安全性シナリオの一例を示す。
図11は、第二実施形態に係る支援装置の一例を示す機能ブロック図である。
支援装置10Aは、PIFテーブル登録部11と、記憶部12と、HFE分析結果取得部13と、処理部14と、出力部15と、PIF関連情報取得部16と、マッピング部17と、を備える。第一実施形態と同様の機能部については同じ符号を付し、説明を省略する。
PIF関連情報取得部16は、HRAプロセスP1で分析されたタスク(例えば、タスクd、タスクg)に割り当てられたPIF関連情報を取得する。
マッピング部17は、PIF関連情報取得部16が取得したPIF関連情報を図8に例示するHuman controller modelの各コンポーネントに対応付ける。例えば、マッピング部17は、HRAプロセスで発見されたMacro-cognitive function“検出”の”Information Availability and Reliability”というPIFを、図9に示す対応付けルールに従って、Environment Modelsに対応付ける。
出力部15は、PIF関連情報が対応付けられたHuman controller modelを出力する。
記憶部12は、図9に例示するMacro-cognitive functionとHuman controller modelの対応付け情報(マッピング情報)を記憶する。
図12は、第二実施形態に係る支援装置の処理の一例を示すフローチャートである。
PIF関連情報取得部16は、PIF関連情報を取得する(ステップS20)。次にマッピング部17は、記憶部12が記憶するマッピング情報とPIF関連情報のMacro-cognitive functionに基づいてPIFをHuman controller modelの各コンポーネントに対応付ける(ステップS21)。次に出力部15は、PIFが対応付けられたHuman controller modelを表示装置や電子ファイルに出力する。設計者は、そのHuman controller modelを参照しながら、非安全制御アクションに関連するシナリオを特定し、特定された非安全性制御アクションに関連するシナリオへの方策設計(Task support requirements)を行う。
なお、上記例では、STPA分析を例に説明を行ったが、STAMP分析においても同様の処理を行うことができる。
コンピュータ900は、CPU901、主記憶装置902、補助記憶装置903、入出力インタフェース904、通信インタフェース905を備える。
上述の支援装置10は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置903に記憶されている。CPU901は、プログラムを補助記憶装置903から読み出して主記憶装置902に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU901は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置902に確保する。また、CPU901は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置903に確保する。
各実施形態に記載の設計プロセス支援システム、設計プロセス支援方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。
これにより、HFEプロセスとHRAプロセスを統合し、HFEプロセスの分析結果得られたタスクを、認知的プロセスモデル(Macro Cognitive Model)を用いて評価することができる。
これにより、エラーの発生確率が高いタスクだけを抽出して、その対策情報を、原子力プラントの制御室設計に展開することができる。
これにより、原子力プラントの制御室設計において人的過誤の発生を防ぐ対策と、人的過誤が発生した後の影響を軽減するための対策とを反映させることができる。
これにより、制御盤等のインタフェース、運転手順、運転訓練において、人的過誤の発生を防ぐ対策を行うことができる。
認知的プロセスモデル(Macro Cognitive Model)の結果を用いてHFE分析タスクを評価することができる。
これにより、STAMP/STPAにおける非安全シナリオの検討を、より包括的に行うことができる。
PIFを適切にHuman controller modelのコンポーネントに対応付けることで、手順書ベースでPIFの検討を行うHRAプロセスでは想像力が働かずに見落としがちな人的過誤に気づくことができる。
11・・・PIFテーブル登録部
12・・・記憶部
13・・・HFE分析結果取得部
14・・・処理部
15・・・出力部
16・・・PIF関連情報取得部
17・・・マッピング部
900・・・コンピュータ
901・・・CPU、
902・・・主記憶装置、
903・・・補助記憶装置、
904・・・入出力インタフェース
905・・・通信インタフェース
Claims (9)
- 人間工学に基づくタスク分析に人間信頼性分析を統合した設計プロセスを支援する設計プロセス支援システムであって、
前記人間信頼性分析によって抽出された行動影響因子と、前記行動影響因子を要因とする人的過誤の発生確率と、前記人的過誤に対する対策とを関連付けたデータを記憶するデータベースと、
前記データベースを参照して、前記タスク分析によって得られた人的過誤の発生に関係するタスクについて、当該タスクに対応する前記行動影響因子を有するデータを読み込んで、前記タスクに対応付ける処理部と、
前記タスクと当該タスクに対応付けられた前記対策を含むヒューマンエラー対策支援情報とを出力する出力部と、
を備える設計プロセス支援システム。 - 前記出力部は、前記タスクに対応付けられた前記発生確率が所定の閾値以上の前記タスクおよび前記対策を出力する、
請求項1に記載の設計プロセス支援システム。 - 前記対策には、人的過誤の発生を防ぐ対策と、人的過誤が発生した後の影響を軽減するための対策とが含まれる、
請求項1又は請求項2に記載の設計プロセス支援システム。 - 前記対策には、ヒューマンマシンインタフェースについての対策と、手順についての対策と、訓練についての対策とが含まれる、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の設計プロセス支援システム。 - 前記発生確率は、前記行動影響因子ごとに、検出、理解、意思決定、動作、チームワークの5つの観点別に設定されている、
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の設計プロセス支援システム。 - STAMP又はSTPAにおける非安全性シナリオの特定に用いられるHuman controller modelを構成するコンポーネントに、前記人間信頼性分析で特定された前記行動影響因子を、前記行動影響因子が割り当てられた人的過誤タイプの観点に基づいて対応付けるマッピング部、をさらに備える
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の設計プロセス支援システム。 - 前記マッピング部は、検出、理解、意思決定に割り当てられた前記行動影響因子をMental modelに対応させ、検出、理解に割り当てられた前記行動影響因子をProcess State Modelsに対応させ、理解、意思決定に割り当てられた前記行動影響因子をProcess behaviorに対応させ、検出、理解、チームワークに割り当てられた前記行動影響因子をEnvironment Modelsに対応させ、検出、理解、意思決定に割り当てられた前記行動影響因子をMental Model Updatesに対応させる、
請求項6に記載の設計プロセス支援システム。 - 人間工学に基づくタスク分析に人間信頼性分析を統合した設計プロセスを支援する設計プロセス支援方法であって、
前記人間信頼性分析によって抽出された行動影響因子と、前記行動影響因子を要因とする人的過誤の発生確率と、前記人的過誤に対する対策とを関連付けたデータを記憶するデータベースを記憶部に登録するステップと、
前記データベースを参照して、前記タスク分析によって得られた人的過誤の発生に関係するタスクについて、前記タスクに対応する前記行動影響因子を有する前記データを読み込んで、前記タスクに対応付けるステップと、
前記タスクと当該タスクに対応付けられた前記対策とを含むヒューマンエラー対策支援情報を出力するステップと、
を有する設計プロセス支援方法。 - コンピュータに、
人間工学に基づくタスク分析に人間信頼性分析を統合した設計プロセスを支援する設計プロセス支援方法であって、
前記人間信頼性分析によって抽出された行動影響因子と、前記行動影響因子を要因とする人的過誤の発生確率と、前記人的過誤に対する対策とを関連付けたデータを記憶するデータベースを記憶部に登録するステップと、
前記データベースを参照して、前記タスク分析によって得られた人的過誤の発生に関係するタスクについて、前記タスクに対応する前記行動影響因子を有する前記データを読み込んで、前記タスクに対応付けるステップと、
前記タスクと当該タスクに対応付けられた前記対策を含むヒューマンエラー対策支援情報を出力するステップと、を有する設計プロセス支援方法、を実行させるプログラム。
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