随着科学技术的发展，人与机器间的关系更加密切了。研究人的失误，探讨人、机器和环境三者之间的相互关系，研究人与系统之间的相互关系，对人的可靠性提出定性分析与定量评价，已日益成为重要的研究内容。

    本书是一本介绍人的可靠性分析理论、方法、实际应用以及最新研究进展的书籍。全书共10章。第1章概论；第2~4章讲述人的失误、人误的心理学分析以及人因工程学，这些是人的可靠性分析的基础；第5章系统介绍多种人的可靠性分析方法；第6章讲述概率安全评价中的人的可靠性分析过程，并给出人的可靠性分析的几个实例；第7~10章讲述人的可靠性分析的一些最新研究动态和内容。附录A和附录B给出THERP方法中的多个数据表格和数据分析流程。

    本书可作为核电站、石油、化工等领域工作人员在定性和定量风险分析中的参考资料，也可作为人因工程、可靠性工程、安全科学、风险分析等方向的本科生、研究生的教材或参考书。

    自动化水平的提高，已经在很大程度上将人从繁重的体力劳动中解放出来，使人更多充当设计、管理、控制和监视、故障排除者的角色。在一些高度自动化的复杂系统中，系统的正常运行并不需要人的干预。人的作用正在发生着变化。人的角色从能源输出变化为对自动化系统的监视和控制，因此系统更多地要求人具备诊断、评估、优化计划等处理复杂信息和做出综合决策的能力。自动化给生产过程带来了巨大效益，但同时也给人类带来了大量的隐患。高度的自动化、大量的信息降低了人的可认知性绩效，并隐藏了产生人误的机会。应急状态下一项任务中的微小疏忽，对于一项警告信号的忽视，一个短小的过程细节的跳跃，或者一项指令的错误理解，都有可能产生严重的后果，甚至导致付出许多生命的惨重代价。

    在人们的日常生活中，也总是会产生许多错误。必须承认人的绩效中存在着不可避免的差异，当系统涉及人的行为/动作时，总是有可能发生偏离系统功能要求的差错，而不论人员的培训水平、经验与技术的高低如何。人们企图设计全部自动化的设备而完全避免人的参与，但这不但是不合理的也是不可行的。许多人误行为产生于系统设计中的不合理性，这为诱发失误提供了可能的条件。因此，为了提高人机系统的整体可靠性，必须系统、仔细地研究诱发人误的情景环境（context) ，并给予有效的限制和消除。

    人的可靠性分析(human reliability analysis, HRA)是以分析、预测和减少与防止人误为研究核心,对人的可靠性进行定性与定量分析和评价的新兴学科。HRA也可作为一种方法, 用来对人机系统中人的可能性失误对系统正常功能的影响作出评价。因此,它也可视为一种预测性和追溯性的工具，用于系统的设计、改进或再改进，以便将重要的人误概率减少到系统可接受的最小限度。可以说，HRA是在人因工程学与系统可靠性理论相结合的基础上发展起来的一门新的学科。  人的可靠性分析虽然已有50多年的发展历史，但仍处于不成熟的阶段。第一个人的可靠性定量分析是由美国Sandia国家实验室（Sandia National Laboratory, SNL）在1952年的一个武器系统可行性研究项目中开展的。1958年，H.H.Williams提出在系统可靠性预计中必须包括人的可靠性，否则预测的系统可靠性将不能代表实际的情况。1973年国际电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE）的《可靠性学报》发表了人的可靠性专集。从那以后，人的可靠性的分析和预计逐渐被重视起来。

    工业系统中人的可靠性分析：原理、方法与应用 由于HRA的重要性，很多国家非常重视改进HRA现有的不足，尤其在西方欧美国家。美国核管会（Nuclear Regulatory Commission,NRC）制定了一个长期的HRA研究计划，用于收集HRA数据、完善HRA方法；经合组织（Organization for Economic Co\|operation and Development, OECD)和核能委员会（Nuclear Energy Agency,NEA)在挪威也有一个多国合作项目Halden Reactor Project，目的是利用Halden人机工程实验室（Halden Man\|Machine Laboratory, HAMMLAB)收集人误数据，并进行HRA模型的检验和确认；韩国最近在模拟机实验、数据收集方面有较大进展；日本则非常重视人误数据库的建立和核电站经验的整理以及人员执行型错误分析方法（a technique for human error analysis,ATHEANA）的实际应用；中国在HRA方面也开展了多年的研究，得到了国家自然科学基金多年的支持，并在模拟机数据采集、处理等方面取得了不少成绩，最近在HRA方法的比较、HRA导则方面的研究工作正在进行。所有这些研究必将极大推动HRA的发展。

    本书是一本介绍HRA理论、方法、实际应用以及最新研究进展的书籍。全书共10章。第1章概论；第2～4章讲述人的失误、人误的心理学分析以及人因工程学，这些是HRA的基础;第5章系统介绍多种人的可靠性分析方法；第6章讲述概率安全评价（probability risk assessment,PSA）中的HRA过程，并给出HRA的几个实例；第7～10章讲述HRA的最新研究动态和内容，包括执行型错误（error of commission,EOC)的研究、HRA方法比较、模拟机数据收集和处理、减少HRA不确定性的研究；最后的附录A和附录B，给出人员失误概率预测技术（technique for human error rate prediction,THERP)中的多个数据表格和数据分析流程。

    本书是作者在多年来完成国家自然科学基金项目（79170048:  人的可靠性分析方法论及其在核安全研究中的应用；79370040:  人的失误及人的可靠性分析(HRA); 79670048:  人的动态认知可靠性模型的理论及应用研究；70271008:  人的认知失误模型的理论及管理应用研究）、清华大学核研院基础研究基金项目（091110403:  概率风险评价技术中人的可靠性分析进展）的基础上编著而成的。

    本书在写作过程中得到了多位同行、同事和学生的帮助。清华大学沈祖培教授、赵炳全教授、北京科技大学高佳教授与作者进行了多年的合作，对书籍写作作出了很大的贡献；美国资深控制室人因工程和HRA专家Anthony J. Spurgin提供了很多有用的资料；国家环保总局核安全中心的杨孟琢教授在模拟机实验中提供了帮助；秦山核电站的操纵员、PSA人员、大亚湾核电站的PSA人员，多年来对作者的研究工作提供了大量帮助；南华大学张力教授、黄曙东副教授在本书的写作过程中给予了很大的鼓励；湖南工学院廖可兵副教授对第4章的内容提出了很多宝贵建议并作了补充；斯堪伯奥（Scandpower）风险管理公司的陈海波博士、Jan T. Ludvigsen给予了很大的理解和支持；清华大学的童节娟博士以及研究生赵瑞昌、付强也提供了很多帮助；清华大学出版社的张秋玲教授对书稿进行了大量的审核工作，在此一并表示感谢。

    最后感谢家人的理解和支持。

    由于作者水平有限，时间紧迫，错误实属难免，恳请读者批评指正。如有疑问，欢迎来信交流： xuhong.he@scandpower.com.cn. 

1 概论1

1.1 人的因素的提出1

1.2 人误事件引发的事故2

1.3 人的可靠性分析的概念5

1.4 人因工程与HRA6

1.5 HRA的历史回顾7

1.5.1 HRA的初始阶段7

1.5.2 HRA的两个发展阶段8

1.5.3 HRA方法的发展过程9

1.6 HRA和QRA11

1.6.1 QRA11

1.6.2 HRA和QRA之间的关系12

1.7 HRA与人误数据库的开发12

2 人的失误13

2.1 人机系统13

2.2 自动化与人机系统中的人误14

2.3 人误的定义16

2.4 人误与人的可靠性18

2.5 人误的特点19

2.5.1 人机系统中人与机器的差异19

2.5.2 人误的随机性与重复性20

2.5.3 人误往往是情景环境驱使的21

2.5.4 人误的潜在性22

2.5.5 人误的可修复性22

2.5.6 人具有学习能力23

2.5.7 人的容许限度23

2.6 人误的分类24

2.6.1 工程分类法24

2.6.2 认知行为分类法28

2.6.3 其他分类法30

2.6.4 PSA中的人误事件分类32

2.6.5 显性失误与潜在失误32

2.7 绩效形成因子32

2.7.1 外部的绩效形成因子33

2.7.2 内部的绩效形成因子34

2.7.3 应激水平34

2.7.4 绩效形成因子的选取36

2.8 人误分析的编码故障树方法38

2.8.1 事故原因类型编码38

2.8.2 重大事故的编码故障树描述38

2.8.3 总结44

3 人误的心理学分析46

3.1 人的心理系统的结构46

3.1.1 感觉46

3.1.2 知觉48

3.1.3 意识和注意49

3.1.4 记忆50

3.1.5 思维52

3.1.6 情绪54

3.1.7 动机55

3.1.8 人格56

3.2 人的行为特征57

3.3 人误的认知心理学57

3.3.1 认知心理学59

3.3.2 认知与认知过程61

3.3.3 人的认知行为中的几项基本原理61

3.3.4 人的意向与人误64

3.3.5 通用失误模型系统66

3.3.6 应用GEMS的核电站事故实例分析73

3.3.7 应用GEMS的人与系统交互模拟77

4 人因工程学79

4.1 人机系统中人的特性79

4.1.1 人的行为模型: S-O-R79

4.1.2 人的基本功能80

4.2 人机系统设计概述81

4.2.1 人机系统功能分配81

4.2.2 人机系统分析83

4.3 人机系统感知部件的工效学设计84

4.3.1 信息的种类与传递的信息特征84

4.3.2 视觉显示与听觉显示的设计85

4.3.3 人的感觉能力的心理反应限度89

4.4 人机系统信息处理的工效学设计91

4.4.1 按人的常规习惯的设计原则91

4.4.2 按立体(空间)一致性的设计原则91

4.4.3 按运动方向一致性的设计原则92

4.4.4 反应时间--信息处理的延迟92

4.5 人机系统的控制器部件的工效学设计93

4.5.1 一致性原则93

4.5.2 控制器的区分特性： 编码93

4.5.3 控制器位置的布置95

4.5.4 失效-安全准则96

4.6 环境条件96

4.6.1 照明96

4.6.2 温度和湿度96

4.6.3 噪声与振动97

4.6.4 计算机环境98

4.7 典型中国标准：电力行业标准《控制中心人机工程设计导则》99

4.7.1 概论99

4.7.2 导则的主要内容99

4.8 核电站操纵员心理评价研究103

4.8.1 前苏联的相关研究103

4.8.2 美国的相关研究103

4.8.3 我国台湾的相关研究104

4.8.4 我国内地的相关研究104

5 人的可靠性分析方法107

5.1 HRA的发展历史107

5.2 第一代HRA的缺点及第二代HRA的开发111

5.3 人员失误概率预测技术113

5.3.1 系统熟悉阶段113

5.3.2 定性分析阶段114

5.3.3 定量分析阶段115

5.3.4 THERP数据表格和分析流程117

5.3.5 评论118

5.4 ASEP HRA118

5.4.1 背景118

5.4.2 事故前筛选值定量化119

5.4.3 事故前精确值定量化119

5.4.4 事故后筛选值定量化120

5.4.5 事故后精确值定量化121

5.4.6 评论124

5.5 人的认知可靠性模型124

5.5.1 概述124

5.5.2 HCR的理论基础126

5.5.3 HCR的两种分布拟合函数126

5.5.4 人机界面的类型127

5.5.5 绩效形成因子的修正129

5.5.6 HCR/ORE模型的定量化分析过程129

5.5.7 HCR模型的应用实例130

5.6 绝对概率判断法和成对比较法131

5.6.1 绝对概率判断法131

5.6.2 成对比较法131

5.7 成功似然指数法132

5.7.1 方法介绍132

5.7.2 应用分析133

5.8 人误评价与减少方法134

5.8.1 筛选分析134

5.8.2 定量化分析134

5.8.3 评论137

5.9 认知可靠性和失误分析方法137

5.9.1 CREAM的基本理论137

5.9.2 CREAM追溯分析方法138

5.9.3 三哩岛核事故中人误根原因追溯分析141

5.9.4 CREAM预测法143

5.9.5 三哩岛核事故中人误事件的定量分析145

5.9.6 小结147

5.10 ATHEANA方法148

5.10.1 分析步骤149

5.10.2 实例分析151

5.11 全决策树法152

5.11.1 背景152

5.11.2 基本原理152

5.11.3 实施HDT分析的步骤154

5.11.4 前期工作154

5.11.5 选择影响人员行为的因素155

5.11.6 得出各个影响因子的重要性顺序157

5.11.7 全决策树的构造157

5.11.8 选择品质因子和鉴定影响因子的重要性等级158

5.11.9 选择品质描述值158

5.11.10 选定人误概率标定值158

5.11.11 计算人误概率值158

5.12 标准化核电站风险分析HRA方法159

5.12.1 方法描述160

5.12.2 应用实例163

5.12.3 评论164

5.13 CES方法165

5.14 IDA和IDAC模拟方法165

6 概率安全评价中的HRA167

6.1 PSA中的HRA分析基础167

6.1.1 PSA的概念167

6.1.2 PSA中的人员动作类型168

6.1.3 人员动作在PSA中的位置170

6.1.4 PSA中HRA分析的基本框架171

6.1.5 HRA的要求172

6.2 始发事件前的HRA分析175

6.2.1 定义--类型A动作的识别176

6.2.2 筛选178

6.2.3 定性分析178

6.2.4 表征179

6.2.5 模型结合179

6.2.6 定量化180

6.2.7 文档记录181

6.3 引起始发事件的HRA分析181

6.3.1 定义--类型B动作的识别181

6.3.2 筛选182

6.3.3 定性分析182

6.3.4 表征182

6.3.5 模型结合182

6.3.6 定量化182

6.3.7 文档记录183

6.4 始发事件后的HRA分析183

6.4.1 定义--类型C动作的识别184

6.4.2 筛选186

6.4.3 定性分析187

6.4.4 表征187

6.4.5 模型结合188

6.4.6 定量化188

6.4.7 文档记录189

6.5 相关性分析、不确定性范围估计和敏感性分析190

6.5.1 相关性分析190

6.5.2 不确定性范围估计193

6.5.3 敏感性分析201

6.6 HRA实际案例分析204

6.6.1 始发事件前的人误事件分析204

6.6.2 始发事件后的人误事件分析206

6.6.3 化工厂关断操作中的HRA分析215

7 执行型错误分析217

7.1 执行型操作的概念217

7.2 EOC研究和应用的现状218

7.3 进行EOC分析的HRA219

7.3.1 CESA方法简介220

7.3.2 分析步骤220

7.3.3 实例分析221

7.4 小结225

8 HRA方法比较分析研究227

8.1 HRA方法的选择227

8.2 HRA方法的比较标准229

8.3 HRA方法的比较结果230

9 模拟机数据处理方法研究232

9.1 人的不响应概率统计分析理论232

9.1.1 威布尔分布拟合232

9.1.2 对数正态分布拟合232

9.2 模拟机实验数据的处理结果233

9.2.1 预处理233

9.2.2 数据处理234

9.2.3 模拟机实验数据分析238

9.2.4 σ的估计值239

9.3 σ的影响分析239

9.4 参数拟合方法的改进241

9.5 秦山模拟机实验的威布尔参数与国外实验结果的比较243

9.6 结论244

10 减少HRA不确定性的研究246

10.1 概述246

10.2 HRA不确定性的来源247

10.3 减少HRA不确定性的措施248

附录A THERP数据表格250

附录B THERP表格数据分析流程265

缩略词表269

参考文献273