JP2704005B2 - マンマシンシステム設計支援装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子力プラント等のプラントの運転を監視制
御する制御盤等のマンマシンシステムを設計する際に、
その設計を支援するマンマシンシステム設計支援装置に
関する。

（従来の技術） 一般に、原子力プラント等の大規模なプロセスプラン
トでは、人間（マン）と機械（マシン）のインターフェ
ースを構成する制御盤等のマンマシンシステムにより機
械系としてのプラントの運転を監視制御している。

そして、このマンマシンシステムを新たに設計する場
合には実際の人間によるタスクの実行において、その意
図されたシステム機能を充分に果しているか否かを評価
する必要がある。

したがって、マンマシンシステムの設計においては、
設計されたシステムの動作を確認するための確認手段が
必要となる。

例えば、従来では原子力発電所の中央制御室に設置さ
れる制御盤等のマンマシンインターフェースに対して
は、プラントシュミレータがシステム動作確認の確認手
段を提供してきた。

しかし、この場合マンマシンシステムの操作は人間の
運転員が行ない、そのシステムの背後にあるプラントシ
ュミレータとの相互作用の結果により、システム動作の
妥当性を評価している。

そこで、マンマシンシステムを設計した場合には、こ
のシステムを実際の人間により操作させ、そのシステム
が充分に機能するか否か評価する必要がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このように実際の人間を操作者として
マンマシンシステムの評価を行なう方法では、操作者と
して選ばれた人間の個人差によりシステム評価にバラツ
キが生じる可能性がある。

また、そのシステム評価に一般性を持たせるためには
多数の人間を長時間システム操作に従事させなければな
らず、経済性の面からも低効率であるという課題があ
る。

そこで本発明は前記事情を考慮してなされたもので、
その目的は設計されたマンマシンシステムの評価を高効
率で行なって、その設計を支援するマンマシンシステム
設計支援装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、プラント等の機械系を模擬してこ
の機械系の各種事象を発生させるマシン模擬装置と、前
記機械系の運転の監視制御に用いる設計対象であるマン
マシンシステムを模擬するマンマシンシステム模擬装置
と、前記マンマシンシステムを操作するときの運転員の
振舞いを模擬する運転員振舞い模擬装置と、前記マンマ
シンシステム模擬装置の動作時のデータを収集するデー
タ収集装置とを有し、前記運転振舞い模擬装置は、マン
マシンシステムを操作するときの運転員の認知行動を模
擬する認知行動模擬手段と、この認知行動における運転
員のエラーを模擬する認知エラー模擬手段と、運転員の
おかしたエラーの検知および修復を模擬するエラーリカ
バリー模擬手段とを有することを特徴とする。

さらに、認知行動模擬手段は、運転員の監視過程を模
擬する監視過程模擬手段と、この監視過程模擬手段から
の情報に基づいて機械系の運転状態を診断する過程を模
擬する診断過程模擬手段と、この診断過程模擬手段から
の情報に基づいて前記機械系の運転状態を正常に復帰さ
せるための対策を立案する過程を模擬する対策立案過程
模擬手段と、この対策立案過程模擬手段により立案され
た対策に基づいて対応操作を実施する過程を模擬する対
応操作実施過程模擬手段とを有することを特徴とする。

（作用） 設計されたマンマシンシステムはまずマンマシンシス
テム模擬装置に模擬され、これを人間の運転員に代え
て、その運転員の振舞いを模擬する運転員振舞い模擬装
置により操作される。この操作時には、認知エラー模擬
手段により運転員のエラーが模擬される一方、そのエラ
ーの検知と修復がエラーリカバリー模擬手段により模擬
され、プラント等の機械系を模擬するマシン模擬装置の
運転が監視制御される。

このときのマンマシンシステム模擬装置の動作時の模
擬運転員によるエラーと、そのエラーの検知およびその
修復に関するデータを含むデータはデータ収集装置によ
り収集される。

したがって、このデータを解析、検討することによ
り、マシン模擬装置の各種事象における機能が十分かつ
正確に機能しているか否か検討し、設計されたマンマシ
ンシステムの評価を高効率および普遍的に行なうことが
でき、マンマシンシステム設計を支援することができ
る。

さらに、エラーの発生およびリカバリーを含めて運転
員の振舞いを模擬する運転員振舞い模擬装置を用いるの
で、運転員のエラーのおこりやすい条件およびリカバリ
ーのための条件を明確化することができ、信頼性の高い
マンマシンシステムの実現が可能となるという効果を有
する。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図であり、
本実施例のマンマシンシステム設計支援装置Ａは原子力
発電プラント等のプラントである機械系を模擬する例え
ばプラントシミュレータ等のマシン模擬装置１と、この
プラント等の機械系の運転を監視制御するマンマシンシ
ステムであって、今回設計されたものを模擬するマンマ
シンシステム模擬装置２と、前記マンマシンシステムを
操作する運転員の振舞いを模擬する運転員振舞い模擬装
置３と、マシン模擬装置１と運転員振舞い模擬装置３と
のデータの授受の中で、マンマシンシステム模擬装置２
がどのように動作したかを示すデータを収集するデータ
収集装置2aとを有する。

マシン模擬装置１は例えば原子力発電プラント等を模
擬したプラントシミュレータであり、図示しないシミュ
レータコンソールの操作盤を操作者により操作すること
により、プラントの初期状態を設定したり、各種事象を
発生させることができ、そのプラント状態に応じた各種
信号をマンマシンシステム模擬装置２に与えるようにな
っている。

マンマシンシステム模擬装置２は例えば原子力発電所
の中央制御室に設置される制御盤等のマンマシンインタ
ーフェースを模擬したものであり、しかも、今回新たに
設計されたマンマシンシステムを模擬したものである。

運転員振舞い模擬装置３は前記マンマシンシステムを
運転する人間の運転員とほぼ同様に操作をすると共に、
運転エラーをおかす一方、そのエラーをリカバリーする
操作等を模擬したものである。

すなわち、運転員振舞い模擬装置は第２図に示すよう
にマンマシンシステムの操作者としての運転員の認知行
動を模擬する認知行動模擬手段４と、この認知行動によ
る運転員をエラーを模擬する認知エラー模擬手段５と、
このエラーの検知および修復を模擬するエラーリカバリ
ー模擬手段６とから構成されている。

さらに、認知行動模擬手段４は第３図に示すように、
マンマシンシステムの操作者としての人間の監視過程を
模擬する監視過程模擬手段７と、この監視過程模擬手段
７からの情報に基づいてプラント状態を診断する過程を
模擬する診断過程模擬手段８と、この診断過程模擬手段
からの情報に基づいてプラント状態を正常に復帰させる
ための対策を立案する過程を模擬する対策立案過程模擬
手段９と、この対策立案模擬手段９により立案された対
策に基づいて対応操作を実施する過程を模擬する対応操
作実施過程模擬手段10とから構成される。

次に本実施例の作用を説明する。

マシン模擬装置１は原子力発電プラント以外の化学プ
ラント等も模擬することができるが、ここではマシン模
擬装置１が原子力発電プラントを模擬している場合につ
いて説明する。

しかも、図示しないシミュレータコンソールの操作盤
を操作者が操作することによりマシン模擬装置１に復水
ポンプの全台故障という事象を発生させたものとする。

すると、マシン模擬装置１は、原子炉への給水が喪失
し原子炉水位低低により原子炉をスクラムさせる状態を
模擬する。また、高圧炉心スプレイ系が起動不可能な状
態を模擬しておく。

こうした原子力プラントの状態を表わす信号は、マシ
ン模擬装置１よりマンマシンシステム模擬装置２に与え
られ、さらに、ここの認知行動模擬手段４の監視過程模
擬手段７へ与えられる。

監視過程模擬手段７においては原子炉水位、原子炉圧
力等の基本的なプラントパラメータと、発生するアナシ
エータ等の監視を行ない、プラント状態に何らかの異常
が発生した場合はその旨を診断過程模擬手段８へ伝達す
る。

診断過程模擬手段８においては監視過程模擬手段７か
ら与えられた異常発生を示す信号と、原子炉水位信号
と、復水ポンプの全台故障を示す信号とからプラント状
態を全給水喪失と診断する。この診断結果は対策立案過
程模擬手段９に与えられる。

対策立案過程模擬手段９では、この診断過程模擬手段
８より送られてきた全給水喪失という診断結果および現
在の原子炉水位の低下状態等から原子炉隔離時冷却系の
手動起動という対策を立案する。

この結果は対応操作実施過程模擬手段10に伝送され
る。対応操作実施過程模擬試験10ではこの対策立案過程
模擬手段９から送られてきた対策に基づいて原子炉隔離
時冷却系の手動起動操作をマンマシンシステム模擬手段
２を通して実施する。

さて、こうしてプラント状態が回復に向かうが、ここ
でマシン模擬装置１により、一定時間例えば５分後に原
子炉隔離時冷却系に異常を発生させ、原子炉への注水を
停止させる。

これに加えて、マンマシンシステム模擬装置２により
狭帯域原子炉水位計の異常を発生させる。

最初の原子炉隔離時冷却系の異常に対して、通常は監
視過程模擬手段７により原子炉隔離時冷却系の異常が検
知されるのであるが、ここで本発明に係るマンマシンシ
ステム設計支援装置においては認知エラー模擬手段５に
より認知エラーの模擬が可能であり、この原子炉隔離時
冷却系の運転状態に対する監視を怠った状態を模擬す
る。

これは一時的に原子炉隔離時冷却系の運転状態の監視
機能を停止させることにより実現される。

原子炉隔離時冷却系の異常および既に設定した高圧炉
心スプレイ系の異常により原子炉水位は低下するが、狭
帯域原子炉水位計の異常により監視過程模擬手段７にお
いては、当初はこの原子炉水位低下を検知しない。

次第に広帯域原子炉水位計と狭帯原子炉水位計との指
示値の差が拡大していった後、初めて監視過程模擬手段
７は複数の原子炉水位計の指示値の間に矛盾があること
を診断過程模擬手段８に伝える。

診断過程模擬手段８においては狭帯域原子炉水位計の
指示値が固定されて変化しないこと、炉水位低下に伴う
主蒸気隔離弁閉信号が既に発生していること等から、狭
帯域原子炉水位計が異常であり実際は原子炉水位が低下
していることを診断する。この診断結果は対策立案過程
模擬手段９に送られる。

既に認知エラー模擬手段５により模擬された原子炉隔
離時冷却系の運転状態に対する監視を怠った認知エラー
について、エラーリカバリー模擬手段６によりエラーの
検知を行なう。

すなわち正常と判断された水位計により原子炉水位が
レベル２より下がったことが確認されたのにも拘らず原
子炉隔離時冷却系の自動起動がなされていないことによ
り原子炉隔離時冷却系の異常を検知する。

診断過程模擬手段８の診断結果を受けた対策立案過程
模擬手段９では原子炉水位が低下しておりかつ高圧注水
系が不作動である点を考慮し、自動減圧系を作動させて
低圧炉心注水系により事態の打開を図るという対策を立
案する。この結果は対応操作実施過程模擬手段10に送ら
れ具体的な対応操作が実施される。

このようにマンマシンシステム模擬装置２の動作時に
は、その動作時のデータがデータ収集装置2aにより収集
されているので、このデータを解析、検計することによ
り、このマンマシンシステム模擬装置２が意図されたシ
ステム機能を充分に果しているか否かを容易に評価する
ことができ、このマンマシンシステム模擬装置２により
模擬されたマンマシンシステムの設計を高効率で支援す
ることができる。

したがって本実施例によれば、マンマシンシステムの
設計において、当該マンマシンシステムに異常が生じた
場合に操作者である運転員の認知行動過程に及ぼす影響
を具体的に模擬することができる。

その結果、マンマシンシステムの設計において運転員
の認知行動の信頼性、ひいては原子力プラントそのもの
の安全性・信頼性に、マンマシンシステムのいかなる部
分がどのように影響を与えるかを評価することが可能と
なる。

また、機械である運転員振舞い模擬装置３によりマン
マシンシステム模擬装置２を自動的に操作するので、人
間である運転員の個人差に影響されない一般性を有する
形での評価が可能となるという効果を有する。

また、種々のプラント状態でマンマシンシステムの評
価を行なうことができるので、多数の人間（運転員）を
長時間拘束するために要する人件費を大幅に削減するこ
とが可能となるというコスト低減効果を有する。

さらに、エラーの発生およびリカバリーを含めて運転
員の振舞いを模擬する運転員振舞い模擬装置３を用いる
ことにより、運転員のエラーのおこりやすい条件および
リカバリーのための条件を明確化することができて、信
頼性の高いマンマシンシステムの実現が可能となるとい
う効果を有する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、運転員の振舞いを模擬
する機械の運転員振舞い模擬装置により、設計されたマ
ンマシンシステムを模擬するマンマシンシステム模擬装
置を操作するので、このマンマシンシステムを人間の運
転員により操作して、そのシステムが意図された機械を
十分に奏するかを評価する場合に比して、そのコストの
著しい低減と、その評価の信頼性の向上とを共に図るこ
とができる。さらに、エラーの発生およびリカバリーを
含めて運転員の振舞いを模擬する運転員振舞い模擬装置
を用いるので、運転員のエラーのおこりやすい条件およ
びリカバリーのための条件を明確化することができ、信
頼性の高いマンマシンシステムの実現が可能となるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマンマシンシステム設計支援装置
の一実施例の全体構成を示すブロック図、第２図は第１
図で示した運転員振舞い模擬装置の構成を示すブロック
図、第３図は第２図で示した認知行動模擬手段の構成を
示すブロック図である。 １……マシン模擬装置、２……マンマシンシステム模擬
装置、2a……データ収集装置、３……運転員振舞い模擬
装置、４……認知行動模擬手段、５……認知エラー模擬
手段、６……エラーリカバリー模擬装置、７……監視過
程模擬手段、８……診断過程模擬手段、９……対策立案
過程模擬手段、10……対応操作実施過程模擬手段、Ａ…
…マンマシンシステム設計支援装置。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラント等の機械系を模擬してこの機械系
   の各種事象を発生させるマシン模擬装置と、前記機械系
   の運転の監視制御に用いる設計対象であるマンマシンシ
   ステムを模擬するマンマシンシステム模擬装置と、前記
   マンマシンシステムを操作するときの運転員の振舞いを
   模擬する運転員振舞い模擬装置と、前記マンマシンシス
   テム模擬装置の動作時のデータを収集するデータ収集装
   置とを有し、前記運転員振舞い模擬装置は、マンマシン
   システムを操作するときの運転員の認知行動を模擬する
   認知行動模擬手段と、この認知行動における運転員のエ
   ラーを模擬する認知エラー模擬手段と、運転員のおかし
   たエラーの検知および修復を模擬するエラーリカバリー
   模擬手段とを有することを特徴とするマンマシンシステ
   ム設計支援装置。
2. 【請求項２】認知行動模擬手段は、運転員の監視過程を
   模擬する監視過程模擬手段と、この監視過程模擬手段か
   らの情報に基づいて機械系の運転状態を診断する過程を
   模擬する診断過程模擬手段と、この診断過程模擬手段か
   らの情報に基づいて前記機械系の運転状態を正常に復帰
   させるための対策を立案する過程を模擬する対策立案過
   程模擬手段と、この対策立案過程模擬手段により立案さ
   れた対策に基づいて対応操作を実施する過程を模擬する
   対応操作実施過程模擬手段とを有する請求項１記載のマ
   ンマシンシステム設計支援装置。