JPH04112356A - マンマシンシステム設計支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はマンマシンシステム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） 人間と機械のインターフェースを構成するマンマシンシ
ステムの設計においては、設計されたシステムが人間に
よるタスクの実行において、その意図されたシステム機
能を十分に果たしているか否かを評価する必要がある。

その意味で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環境が必要とな
る。

従来技術においては、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イスに
対してはプラントシュミレータがシステム動作確認の為
の環境を提供してきた。この場合、システムの操作は人
間が行い、そのマンマシンシステムの背後にあるプラン
トシュミレ−夕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きた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、人間を操作者としてのマンマシンシステ
ムの評価を行う方法は、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偏りが生じてしまう危険性が
あること、また、一般性を持たせるために多くの人間を
長時間システム操作に携わらせなければならず、経済性
の面からも効率的とは言えないという問題点が存在した
。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的は、マンマシンシステムの設計の一環としての評価を
行う際に、人間の個人差による偏りを防ぎ、多くの人間
を長時間システム操作のために拘束することを必要とし
ない経済性の高い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） 上記目的を達成するために、本発明のマンマシンシステ
ム設計支援装置は、プラント等の機械系の動作、応答を
模擬す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、当該マンマシンシス
テムの設計パラメータを設定する設計パラメータ設定装
置と、当該マンマシンシステムの操作者としての運転員
の振舞いを模擬する運転員振舞い模擬装置と、当該運転
員振舞い模擬装置における運転員行動修正因子を設定す
るための運転員行動修正因子設定装置と、当該マンマシ
ンシステム模擬装置および運転員振舞い模擬装置の動作
時のデータを収集するデータ収集装置と、前記データ収
集装置により収集されたデータおよび設定された設計パ
ラメータおよび運転員行動修正因子とを併せて表示する
評価情報表示装置とから構成されることを特徴とする。

（作　用） 本発明のマンマシンシステム設計支援装置によると、マ
ンマシンシステムの操作者としての運転員の代わりに、
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ことにより、
運転員のエラーの起り易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図れる。さらに運転員の個人差によ
る評価の偏りを防ぎ、多くの運転員を長時間システム操
作のために拘束することを必要としない経済性の高いマ
ンマシンシステムを実現することができる。

また、設計パラメータ設定装置を介して種々の異なる設
計パラメータを、評価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に対して適用する
ことにより、異なる設計条件における当該マンマシンシ
ステムの動作を容易に模擬することが可能であり、種々
の異なる設計の選択肢を検討対象とすることを容易なら
しめる。

さらに、運転員行動修正因子設定装置を介して運転員振
舞い模擬装置に運転員行動の種々の条件を設定すること
により、幅広い人間行動に対する前記マンマシンシステ
ムの評価が可能となる。

また、評価情報表示装置により、設定された設計パラメ
ータおよび運転員行動修正因子と共に、マンマシンシス
テム模擬装置および運転員振舞い模擬装置の動作時のデ
ータを表示することにより、種々の設計条件と運転員行
動の条件の組み合わせの下における対象マンマシンシス
テムの評価を行うことが可能となる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック線図である。

第１図において、本実施例におけるマンマシンシステム
設計支援装置Ａではマシン模擬装置１が原子力発電プラ
ントを模擬するものとする。また、マンマシンシステム
模擬装置２が設計対象であるマンマシンシステムを模擬
し、設計パラメータ設定装置３が種々の異なる設計パラ
メータを設定する。運転員振舞い模擬装置４がマンマシ
ンシステムの操作者としての運転員の振舞いを模擬し、
運転置行動修正因子設定装置５が運転員行動の種々の条
件を設定する。

運転員振舞い模擬装置４は第２図のブロック線図に示す
ように、認知行動模擬手段８が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し、認知エラー制
御手段９が認知行動における運転員のエラー発生を制御
し、エラーリカバリー制御手段１−０が運転員のおかし
たエラーの認知および修復を制御する。

また、認知行動模擬手段８は第３図のブロック線図に示
すように、監視過程模擬手段１１はマンマシンシステム
の操作者としての運転員のマンマシンシステム模擬装置
２から送られてくる情報に基づいたマシンとしての原子
力発電プラントに対する監視過程を模擬する。診断過程
模擬手段１２は監視過程模擬手段１１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。対策立案
過程模擬手段１３は診断過程模擬手段１２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。対応操作実施過程模擬手段１
４は対策立案過程模擬手段１３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。

評価情報表示装置７は、マンマシンシステム模擬装置２
および運転員振舞い模擬装置４の動作時のデータを収集
するデータ収集装置６と、前記データ収集装置６により
収集されたデータおよび設定された設計パラメータおよ
び運転員行動修正因子とを併せて表示する。

次に、本実施例の作用について説明する。

設計評価のために、まず設計パラメータ設定装置３によ
り、マンマシンシステム模擬装置２における情報量、情
報内容、情報配置などの設計パラメータの設定を行う。

更に、運転員行動修正因子設定装置５により、運転員振
舞い模擬装置４に適用される運転員の注意領域の広さ、
知識の量および内容等を規定する運転員行動修正因子を
設定する。

ところで、本実施例の場合、マシン模擬装置１は原子力
発電プラントの異常状態の模擬を行う。

例えば、本実施例では復水ポンプの全台故障という状態
を生じさせる。これにより原子炉への給水が喪失し原子
炉水位低下により原子炉はスクラムする。また、高圧炉
心スプレィ系が起動不可能な状態を模擬しておく。こう
した原子カプラントの状態を表わす信号はマシン模擬装
置１によりマンマシンシステム模擬装置２を介して認知
行動模擬手段８の監視過程模擬手段１１へ送られる。

監視過程模擬手段１１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および発生
するアナシエータ等の監視を行い、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１
２へ伝達する。診断過程模擬手段１２においては、監視
過程模擬手段１１から伝送された異常発生を示す信号と
原子炉水位信号、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１３に送られる。

対策立案模擬過程手段１３では、この診断過程模擬手段
１２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１４に伝送される。対応操作実施過程
模擬手段１４ではこの対策立案過程模擬手段１３から送
られて生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装置２を通して実施
する。

このように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、一定時間後例えば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移動を発生させる。

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１１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、ここで本実施例のマンマシンシス
テム設計支援装置においては、認知エラー制御手段９に
認知エラー発生の制御が可能であり、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−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
スプレィ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１．１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域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１
１は複数の原子炉水位計の指示値の間に矛盾かあること
を診断過程模擬手段１２に伝える。

診断過程模擬手段１２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ていないこと、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１３に送られる。

既に認知エラー制御手段９により模擬された原子炉隔離
時冷却系の運転員状態に対する監視を怠った認知エラー
について、エラーリカバリー制御手段１０によりエラー
の検知を行う。すなわち正常と判断された水位計により
原子炉水位かレベル２より下がったことが確認されたの
にもかかわ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１２の診断結果を受けた対策立案過程
模擬手段１３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１４に
送られ具体的な対応操作が実施される。

上述したように、本実施例のマンマシンシステム設計支
援装置Ａ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体に模
擬することができる。

これにより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、ひいては原子カ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
どの様に影響を与えるかを評価することが可能となる。

また、設計パラメータ設定装置３を介して種々の異なる
設計パラメータを、評価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２に対して適用
することにより、異なる設計条件における当該マンマシ
ンシステムの動作を容易に模擬することが可能であり、
種々の異なる設計の選択肢を検討対象とすることを容易
ならしめる。

さらに、運転員行動修正因子設定装置５を介して、運転
員振舞い模擬装置４に運転員行動の種々の条件を設定す
ることにより、幅広い人間行動に対する、前記マンマシ
ンシステムの評価が可能となる。

また、評価情報表示装置７により設定された設計パラメ
ータおよび運転員行動修正因子と共に、マンマシンシス
テム模擬装置２および運転員振舞い模擬装置４の動作時
のデータを表示することにより、種々の設計条件と運転
員行動の条件の組合わせの下における対象マンマシンシ
ステムの評価を行うことが可能となる。

こうした認知行動模擬手段８を用いたマンマシンシステ
ムの評価は、通常の操作者としての運転員を用いる評価
と異なり、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。

また種々の状態でマンマシンシステムの評価を行うため
に多数の人間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。

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４を用いるこ
とにより、運転員のエラーの起り易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。

なお、上記実施例ではマシンとして原子力発電プラント
の模擬について説明したが、火力発電プランドや化学ブ
ランク等に対しても同様に適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によると、設計されたマン
マシンシステムを評価する場合に、操作を人間の運転員
に行わせずに、運転員の振舞いを模擬する運転員振舞い
模擬装置により行わせ、その操作時のマンマシンシステ
ムの動作データを収集し、このデータを当該マンマシン
システムの評価資料とするものであるから、人間の個人
差による偏りを防ぎ、多くの人間を長時間システム操作
のために拘束することを必要としない経済性の高いマン
マシンシステム設計支援装置を提供できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック線図、第２図は第
１図に示したマンマシンシステム設計支援装置における
運転員振舞い模擬装置の詳細を示すブロック線図、第３
図は第２図に示した運転員振舞い模擬装置における認知
行動模擬手段の詳細を示すブロック線図である。 Ａ・・・マンマシンシステム設計支援袋ｚ１・・・マシ
ン模擬装置 ２・・・マンマシンシステム模擬装置 ３・・・設計パラメータ設定装置 ４・・・運転員振舞い模擬装置 ５・・・運転員行動修正因子設定装置 ６・・・データ収集装置 ７・・・評価情報表示装置 ８・・・認知行動模擬装置 ９・・・認知エラー制御手段 ０・・・エラーリカバリー制御手段 ｌ・・・監視過程模擬手段 ２・・・診断過程模擬手段 ３・・・対策立案過程模擬手段 ４・・・対応操作実施過程模擬手段 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名） 第２図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラント等の機械系の動作、応答を模擬するマシン模擬
   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、当該マンマシンシステムの設計パラメー
   タを設定する設計パラメータ設定装置と、当該マンマシ
   ンシステムの操作者としての運転員の振舞いを模擬する
   運転員振舞い模擬装置と、当該運転員振舞い模擬装置に
   おける運転員行動修正因子を設定するための運転員行動
   修正因子設定装置と、当該マンマシンシステム模擬装置
   および運転員振舞い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、前記データ収集装置により収集さ
   れたデータおよび設定された設計パラメータおよび運転
   員行動修正因子とを併せて表示する評価情報表示装置と
   から構成されることを特徴とするマンマシンシステム設
   計支援装置。