JPH0584907B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラントの運転監視制御装置や運転
訓練用シミユレータに係り、特にヒユーマンエラ
ーの内容を判定表示することによつて、ヒユーマ
ンエラーを防止したり、運転を教育するのに好適
とされたエラー判定装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、ヒユーマンエラーの判定方法としては、
ヒユーマンエラーデータ収集を目的として原子力
プラントの訓練用シミユレータに設置された“パ
ーフオーマンス メジヤーメント システム”
（Performance Measurement System）
（NUREG／CR〜3309）が知られている。これ
は、米国原子力規制局（USNRC）による論文
“ア シミユレーターベースド スタデイ オブ
ヒユーマン エラー イン ニユクリア パワ
ー プラント コントロール ルーム タスクズ
（Ａ Simulator−Based Study of Human
Error in Nuclear Power Plant Control Room
Tasks）”に示されているものである。このシス
テムでは事故訓練の時のヒユーマンエラーを同定
すべく予め事故のシナリオを定め、それに従つて
正しい一連の操作内容が定められるようになつて
いる。もしも運転員がその一意に定められた操作
手順と異なつた操作をすれば、ヒユーマンエラー
として判定されるようになつているものである。

しかしながら、この方法には以下のような問題
がある。即ち、）事故事象が予め定められてい
ることから、実際のプラントのように如何なる事
象が発生するか予測し得ない場合には適用し得な
いことになる。）ヒユーマンエラーの発生のた
めに事象が大幅に変化してしまう場合には、同様
に適用し得ないというものである。）多重の故
障を想定したシナリオの作成は極めて困難であ
る。）運転員の操作にはその順番を入れ換えて
もよい場合や、他の代替操作でもよい場合がある
が、これら操作もヒユーマンエラーとして判定さ
れてしまう。）教育・訓練用のシステムに用い
るためには、エラーが発生した場合にそれが如何
なる種類のものであるかを知る必要があるが、そ
れが知れないというものである。例えばエラーが
発生してもその原因が必要な操作を忘れたことに
あるのか、誤つた操作をしたことにあるのか、タ
イミングが悪かつたことにあるのか、その原因が
不用であるというわけである。そのシステムでは
ヒユーマンエラーを安全側への重要度で分類する
のみであり、ヒユーマンエラーの種類は分類され
ていないというものである。）運転員の操作に
は正しい操作ではないがしかし誤つた操作でもな
いといつた具合に、いわゆる任意性のあるものが
あるが、そのシステムではヒユーマンエラーとし
て判断されてしまうというものである。

一方、上記公知例とは別にヒユーマンエラーを
防止するためのものとしては、例えば特開昭60−
94134号公報や特開昭60−3694号公報が挙げられ
るが、これらのものは予め定めた運転手順と比較
するものであり、本質的には既述の公知例につい
て指摘した問題点をもつている。

正しい操作の問題に対する対策としては、例え
ば特開昭57−159307号公報に示されているよう
に、徴候をベースとして正しい運転操作のガイダ
ンスを表示するものが知られている。

また、これとは別に主要プロセス量のトレンド
情報と系統の作動状況に応じ、即ち、徴候に応じ
て正しい操作手順を選択し、実際の運転操作と比
較してヒユーマンエラーを摘出する方法が考えら
れる。これらの方法ではプラントの発生徴候に応
じた正しい操作手順を予め記憶しておき、現時点
のプラント徴候に応じて正しい操作手順がその記
憶内容より選択されるようになつているわけであ
るが、先に示した問題のうち）に対しては有効
であるも、他の問題に対しては有効とはなつてい
ない。問題の）と）に対しても、一見徴候に
応じて正しい操作手順を選択することで解決し得
そうである。しかしながらヒユーマンエラーや多
重故障を想定すると事象は千差万別であり、やは
り予め莫大数の組合せの操作手順を作成しておく
必要があり、事実上実際には適用し得ないものと
なつている。これの理由の第１は、千差万別の徴
候に対する正しい操作手順の作成は困難であり、
第２の正しい操作手順がたとえ定まつたとして
も、ヒユーマンエラーや多重故障が発生すれば事
象は次から次へと変化していくので、正しい操作
手順も次から次へと変えていく必要が出てくるか
らである。結局、複雑に推移する事象に対し、プ
ラントの徴候に応じ正しい対応操作手順を予め作
成しておくことは困難であるというものである。

正しい操作手順を定める方法の他の例としては
特開昭56−140401号公報に記載のように、予測シ
ミユレータを用いる方法がある。この方法では正
しい運転操作手順を予め作成、記憶しておくので
はなく、プラントの徴候に応じた処置法のいくつ
かを作成、記憶しておき、そのうちの何れを用い
るかはその時点までのプラントデータを用い将来
のプラント状態をシミユレーシヨンにより予測
し、重要なプロセス量の限界値に対し余裕量が最
大となる処置法を選択する方法である。この方法
では前記の問題の）と）に対し、いわゆる徴
候ベースの処置法に比しより柔軟に対応し得るも
のとなつている。しかし、事象が変化する度に予
測シミユレータにより幾種類かの処置法を計算す
る必要が生じるため、やはり事象が複雑に推移す
る場合には対応し得ないものとなつている。

以上述べたように、種々の正しい操作を定める
従来方法では前記問題点の），）に対し本質
的な解決策を提供していなく、また、ヒユーマン
エラーを判定する際での問題である）〜）に
対する対策は未だ提案されていないのが実状であ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、プラントのプロセス量の経時
変化に応じ正しい操作手順を設定することによつ
て、如何なる事象推移の場合でも対処し得、かつ
正しい操作手順と実操作との比較にもとづきヒユ
ーマンエラーとその種別を容易に判定し得るエラ
ー判定装置を供するにある。

〔発明の概要〕

この目的のため本発明は熟練した運転員の運転
操作に関する種々の知識を予め記憶しておき、あ
る時点のプラント状態を取り込んでその時点で操
作すべき操作項目をその知識を利用して生成し、
エラーを判定すべくなしたものである。これによ
り正しい操作手順作成上の問題点）〜）が解
決され得るものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図から第１１図により説明
するが、その前にその理論的背景について説明す
れば以下のようである。

即ち、既述したように本発明の最も大きな特徴
とするところは、熟練保守員の運転に関する知識
を断片的に記憶しておき、プラントの状態に対応
して使用する知識を選択し、正しい操作手順を逐
次作成させることにある。例えば、現象の推移に
関する知識は以下のように表現され得る。

If（スクラム発生）−Then（中性子束急減少） また、操作に関する知識も同様に表現され得
る。

If（スクラム発生）−Then（原子炉モードスイツ
チ切替） このように表現される知識を種々記憶しておく
ようにすれば、種々の断片的知識を次から次へと
辿ることによつて、如何なる事象に対しても正し
い対応操作を作成することが可能となるものであ
る。

ところで、前記問題点の）の運転員の操作に
存在する任意性に対しては以下の方法で対処す
る。即ち、操作の順序の任意性に対しては、順序
を変えてよい操作を一まとめにした規則とする。
また、代替操作に対しては規則の並記を行なう。
例えば、 If（炉水位低）−Then（給水流量増加） If（炉水位低）−Then（隔離時冷却系作動） といつた具合に並記することにより対応し得る。
この際、Then部に優先順位を含めておけば、よ
りプラントの実態に即した知識となる。勿論プラ
ント状態に応じ優先順位を変更する規則をもて
ば、更に実プラントの運転と調和したものにし得
る。

さて、ヒユーマンエラーは米国サンデイア
（Sandia）国立研究所のスワイン（Swain）博士
によれば、以下のような種類に分けられるものと
なつている。

(a) コミツシヨンエラー すべき操作と異なつた操作を行なうこと (b) オミツシヨンエラー すべき操作を忘れること (c) タイムアウトエラー 正しく操作をしたが、操作のタイミングを誤る
こと (d) シーケンスエラー 操作の順序を間違えること これらは、同じヒユーマンエラーであるにして
も原因が異なるものであるので、教育・訓練用シ
ステムではこの相違を判断し表示することが望ま
しいといえる。これに対しては、規則群と実操作
とをパターンマツチングすることによつて、その
不一致の具合から判断する知識を持つておくこと
で対処し得る。例えば、if（操作規則マツチしな
い、かつ操作規則のif部とThen部を入れ替える
とマツチする）−Then（シーケンスエラー）のよ
うな規則を知識として有しておくものである。

最後に、）の正しい操作でもなく、また、誤
つた操作でもないものに対しては、プラントに悪
影響を与えるか否かにより判別する。即ち、プラ
ントへの影響が大きい主要なプロセス量に対しそ
の許容値を予め定めておき、操作により許容プロ
セス量を超す場合はヒユーマンエラーとして、許
容プロセス量以下であればしてもしなくてもよい
操作として判断するものである。

さて、本発明を原子力プラントの事故時対応操
作に適用した場合に例を採つてより具体的に説明
すれば、第１図は本発明による装置の一例での全
体構成を示したものである。この第１図におい
て、１はプラント、あるいは訓練用シミユレータ
における操作盤、２は演算処理装置、３は記憶装
置、４はプラント、あるいは訓練用シミユレータ
（以下プラントと称す）である。図示のように本
例での演算処理装置２はプラント状態把握部２
ａ、正常操作手順作成部２ｂ、エラー同定部２ｃ
およびエラー摘出部２ｄより、また、記憶装置３
は状態把握知識記憶部３ａ、正常操作手順記憶部
３ｂ、エラー判別法記憶部３ｃおよび許容プロセ
ス量記憶部３ｄより構成されたものとなつてい
る。

次にこの装置におけるエラー判定処理手順を第
２図に示す処理のフローに沿つて順に説明すれば
以下のようである。

(1) 処理５ａではプラント４からプロセスデー
タ、機器の作動状況、警報データ等をプラント
状態把握部２ａに判断用データとして取り込
み、状態把握知識記憶部３ａにおける知識にも
とづきプラントの状態が判定され、この後の処
理５ｂではプラント４の安全運転、または安全
運転確保にとつて重要なパラメータの変化量、
あるいは変化の傾向がプロセスデータから判断
されるようになつている。重要なパラメータと
しては炉水位や炉圧、給水流量等が挙げられる
ものとなつている。

(2) 次に、正常操作手順作成部２ｂでは処理５ｃ
として、プラントの安定な運転や安全確保にと
つて必要な操作が正常操作手順記憶部３ｂから
の正常手順にもとづき作成され、処理５ｄでは
作成されたそれぞれの操作を実行した場合での
効果と、悪影響の有無が状態把握知識記憶部３
ａからの知識を用い判断されるようになつてい
る。

(3) 更に、正常操作手順作成部２ｂでは処理５ｅ
として同様の効果をもたらす他の代替操作が検
討され、その時点における操作項目の一覧が決
定されるものとなつている。

(4) エラー同定２ｃにおいては処理５ｆとして、
正常操作手順作成部２ｂにおいて作成された正
常操作と、操作盤１から入力された実際の運転
員による操作とが比較・照合され、照合すれば
運転員による操作は正常操作５ｇとして、照合
しなければ操作エラー候補５ｈとして判断され
るようになつている。更にエラー同定部２ｃに
おいては操作エラー候補５ｈを、２つの操作の
異なり方から、エラー判別法記憶部３ｃからの
知識を用いコミツシヨンエラー、オミツシヨン
エラー、シーケンスエラー、タイムアウトエラ
ーの何れかに分類するものとなつている。

(5) エラー摘出部２ｄにおいては処理５ｉとし
て、エラー同定部２ｃからのエラー候補５ｈに
よるプラント４でのプロセス量の変動が、許容
プロセス量記憶部３ｄからの許容プロセス量を
超えなければ、プラントへの影響が少ない、正
常操作でもなく、また、操作エラーでもないそ
の他の操作５ｊとして判断する一方、許容プロ
セス量を超えた場合はプラントへ悪影響を及ぼ
すので、操作エラー５ｋとして判断するように
なつている。

以上により全ての処理過程が終了した場合に
は、最終的な評価結果が操作盤１上に表示され
るところとなるものである。表示内容として
は、正常操作の表や実操作、ヒユーマンエラー
の個所、ヒユーマンエラーの種類、プラントへ
の悪影響の内容などが表示されるようになつて
いる。なお、訓練用シミユレータの場合には、
投入されたマルフアンクシヨンを併せて表示さ
れるものとなつている。

なお、第２図中におけるHPCS、RCICはそれ
ぞれ高圧炉心スプレイ系、原子炉隔離時冷却系を
示す。

本発明の概要は以上のようであるが、より詳細
に説明すれば、第３図は既述の処理５ａ，５ｂに
おけるプラント状態とその推移を把握するための
知識の例としてスクラム発生（MSIV（主蒸気隔
離弁）閉）時での現象の推移についてまとめて示
したものである。

スクラム発生により全制御棒が送入され、スク
ラム排出容器（SDV）のベント弁、ドレン弁が
全閉となり、炉水位の設定点がセツトダウンされ
る。次に全制御棒が挿入されると規則４，５によ
り熱流束とボイドの急減少があることを推論す
る。そしてボイド急減少の結果として規則８，９
により炉水位の急降下および主蒸気流量の急減少
を知る。このような知識をもつことによつて、ス
クラム発生時での緒現象と炉水位、主蒸気流量等
の主要パラメータの変化が把握され得るものであ
る。しかも、これらの知識は如何なる原因でスク
ラムした場合でも共通となつている。なお、第３
図中におけるPCIS、SGTS、CUWはそれぞれ格
納容器隔離制御系、非常用ガス処理系、炉水浄化
系を示す。

次に処理５ｃにおける正常操作手順作成のため
の知識の例について説明すれば、第４図は同じく
スクラム発生（MSIV開）時における原子炉側運
転員の標準操作を示したものである。

これは運転手順書に記載されている最も基本的
な対応操作であり、正常操作手順記憶部３ｂに記
憶されるようになつている。この標準操作を基本
として作成された対応操作の規則を第５図に示
す。これによると、全制御棒挿入が判定されれ
ば、原子炉モードスイツチは「停止」位置に切替
えされる必要があるなどの規則が示されている。
なお、第４図中ANNはアナンシエータ（警報
器）を、また、第５図中Ｔ／Ｄ−RFP，Ｍ／Ｄ
−RFPはそれぞれタービン駆動給水ポンプ、モ
ータ駆動給水ポンプを、更に、IRM、PLRはそ
れぞれ中間領域中性子モニタ、再循環系を示す。

また、処理５ｅとして第６図に示す代替操作の
知識にもとづいて、ある現象に対して可能な運転
操作の候補リストが作成される。例えば、スクラ
ム（MSIV閉）時には炉水位低となるが、この炉
水位低の現象に対しては規則１〜５に示すように
給水流量増加、原子炉隔離時冷却系（RCIC）、高
圧炉心スプレイ系（HPCS）、低圧炉心スプレイ
系（LPCS）、または低圧炉心注入系（LPCI）に
よる注水等で対処し得るものとなつている。第６
図の規則６以降は、運転操作を実施するために必
要な条件や操作を示している。給水流量増加によ
る水位回復には、規則６〜９に示す条件が成立し
ていることが必要であり、この条件が成立してい
れば優先順位が最も高いと見なす。これが満たさ
れていなければ、規則10〜12の条件が成立するこ
とを確認したうえRCICによる注水が優先度１と
なり、これを用いることを正して操作とするもの
である。なお、処理５ｄにおけるプラントで発生
する現象の予測は第３図に示す現象の知識を再度
利用することによつて行なわれる。

さて、処理５ｆにおける実操作との比較により
ヒユーマンエラーが判定・分別されるが、このた
めの知識を第７図、第８図に示す。このうち第７
図はオミツシヨンエラー、コミツシヨンエラー、
シーケンスエラーを摘出するための規則を示した
ものである。オミツシヨンエラーは代替操作も含
む正常操作の組であるルール群ＡのThen部に相
当する実操作がないことにより判別されるように
なつている。

ルール群Ａ：If Ａ Then A₁ If Ａ Then A₂ ： また、コミツシヨンエラーはルール群Ａの
Then部と異なる実操作があることにより、シー
ケンスエラーはルールＢのThen部にある一連の
操作と順序の異なる実操作があることにより判別
されるようになつている。

ルールＢ：If Ｂ Then B₁ B₂ B₃… オミツシヨンエラー、コミツシヨンエラー、シ
ーケンスエラーに対する判定・分別は以上のよう
であるが、第８図はタイムアウトエラーを摘出す
るための規則を示したものである。タイムアウト
エラーは操作の手順としては正しいが、ただその
操作タイミングが通常時でのそれよりも早過ぎ
（Ｆ）たり、または遅過ぎ（Ｌ）るだけであり、
他のエラーの場合と同様にしては摘出し得ないも
のとなつている。このような場合には、操作結果
として現われる現象によりタイムアウトエラーが
判定されるようになつている。即ち、規則として
は一般的なものではなく、各現象に対し操作が早
過ぎた場合、遅過ぎた場合の変化を規則化し、そ
れと実際のプロセス量変化から判断するものであ
る。

最終にプラントへの悪影響の有無により操作エ
ラーを判断する処理５ｉでは許容プロセス量が予
め定められており、この数値は許容プロセス量記
憶部３ｄに記憶されているようになつている。こ
の許容プロセス量にもとづくものの例としては、
炉水位、炉圧力などに関しての制御盤に設置され
ているアナンシエータが挙げられる。アナンシエ
ータは１プラントに1500個程あり、エラーを判定
する基準としては十分な量となつている。炉水位
を例に採れば、タービン側の安全を守る水位高高
のレベルよりも低目にアナンシエータ水位高が設
定され、また、燃料棒の露出を防ぐための水位低
低の少し上にアナンシエータ水位高が設定される
ようになつている。これらはプラントへの影響を
判定する基準として妥当なものである。

第９図は標準操作と運転員Ｘ，Ｙにより操作の
例を示したものである。これはこれまでと同じく
スクラム発生時でのものである。標準操作では１
〜９へと順に操作が実施されることになつてい
る。さて、この場合運転員Ｘは９の操作を相当早
めに実施したが、スクラム対応操作の知識からす
れば、エラーではないとして判定されている。こ
れに対し運転員Ｙは４の操作を忘れるオミツシヨ
ンエラーと、７と８の順番を間違えるシーケンス
エラーを犯していることが判る。なお、第９図中
SRM、CPはそれぞれ中性子源領域モニタ、復水
ポンプを示す。

第１０図は運転員Ｙが犯したシーケンスエラー
に対する表示の例を示す。本例でのものは運転訓
練シミユレータの場合を示しており、投入マルフ
アンクシヨンの種類と時刻、更には正常操作と運
転員Ｙによる実操作、エラーの種類と判定理由が
表示されるようになつている。

第１１図は運転員の理解を助ける参考情報の例
として、関連プロセス量と関連系統構成の表示例
を示したものである。第１０図、第１１図に示さ
れた表示より運転員は自分の犯したエラーの内容
を知れるものである。

なお、本発明はヒユーマンエラーの判定に用い
る装置であるが、正しい操作手順を作成する機能
はインストラクシヨンシステムの事故時処置法を
決定する機能としても有効なものである。また、
本装置は正しい操作手順に加えて、自動起動をす
る系統・機器の運転手順も含めて記憶しこれと実
際の系統・機器状態を比較することによつては、
ヒユーマンエラーばかりではなく、系統・機器の
作動失敗も判別し得ることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、プラント
のプロセス量の経時変化に応じ正しい操作手順を
設定することで、如何なる事象の推移に対しても
対処し得、かつ正しい操作手順と実操作との比較
によつてヒユーマンエラーとその種類を判定し得
る。したがつて、運転訓練シミユレータにおいて
はヒユーマンエラーが自動的に判別表示されるこ
とで運転員の教育に有効であり、また、実プラン
トでは正しい操作手順が表示され得るだけではな
く、正しい操作手順に違反する運転操作にプロテ
クシヨンをかけるなどの処置によつてはヒユーマ
ンエラーを低減し得ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の一例での全体構
成を示す図、第２図は、その装置によるエラー判
定処理のフローを示す図、第３図、第４図、第５
図、第６図、第７図、第８図は、その処理の詳細
を説明するための図、第９図は、本発明に係る標
準操作と実操作の例を対比して示す図、第１０図
は、ヒユーマンエラーに対する表示例を示す図、
第１１図は、実操作に対する補助参考情報の表示
例を示す図である。 １……操作盤、２……演算処理装置、２ａ……
プラント状態把握部、２ｂ……正常操作手順作成
部、２ｃ……エラー同定部、２ｄ……エラー摘出
部、３……記憶装置、３ａ……状態把握知識記憶
部、３ｂ……正常操作手順記憶部、３ｃ……エラ
ー判定法記憶部、３ｄ……許容プロセス量記憶
部、４……プラント、あるいは訓練用シミユレー
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 演算処理手段における状態把握部では、プラ
   ント、あるいはプラントシミユレータからの状態
   量、各機器作動状況の少なくとも何れかと記憶手
   段からの状態把握知識にもとづき現時点でのプラ
   ント状態が判定され、現時点でのプラント状態が
   より安全側におかれるべく正常操作手順作成部で
   は、上記記憶手段からの、上記プラント状態に対
   応した正常操作手順にもとづき、代替操作も可と
   して必要な１以上の操作手順が候補として作成さ
   れ、作成された操作手順はエラー同定部にて操
   作・表示手段からの実操作内容との間で上記記憶
   手段からのエラー判別手順にもとづき比較・照合
   されることによつて、ヒユーマンエラーの候補と
   該エラーの種別が判定される一方、エラー摘出部
   においては、プラントからの実操作結果としての
   プロセス量と上記記憶手段からの許容プロセス量
   との比較より、ヒユーマンエラーの候補の中か
   ら、特定のシユーマンエラーが操作エラーとして
   判定され、該摘出部および上記エラー同定部から
   の判定結果は上記操作・表示手段に表示されるべ
   くなした構成を特徴とするエラー判定装置。 ２ エラー同定部では、作成された操作手順と実
   操作内容のトレンド情報とが比較され、異なりの
   態様に応じてヒユーマンエラーの種別が判定され
   る特許請求の範囲第１項記載のエラー判定装置。 ３ エラー摘出部では、プラントからのプロセス
   量が許容プロセス量の範囲外にある場合に、特定
   のヒユーマンエラーが存在すると判定される特許
   請求の範囲第１項記載のエラー判定装置。 ４ １以上の操作手順の候補各々に対しては、現
   時点でのプラントの状態に応じ優先度が与えられ
   る特許請求の範囲第１項記載のエラー判定装置。