大规模数字化控制系统中人的认知行为研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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大规模数字化控制系统中人的认知行为研究

项目名称：大规模数字化控制系统中人的认知行为研究
项目类别：面上项目
批准号：71071051
申请代码：G0110
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2013-12-31

项目负责人：张力
负责人职称：教授
依托单位：湖南工学院
批准年度：2010

中文摘要：

大规模数字化控制系统中人的认知行为较传统控制系统中人的认知行为有显著差异，对其的研究是国际工业工程领域一个前沿性课题。本项目期望探讨大规模数字化控制系统中人的认知行为规律，主要研究内容包括数字化控制系统中人-系统界面与传统人-机界面的异同、人与系统交互行为的变化及人因的特征，数字化控制系统影响人的认知行为的因素及其作用机制和新的人误模式，数字化控制系统人的认知行为模型等。研究成果可为大规模数字化控制系统的人机界面设计和系统的安全高效运行提供理论基础。

中文主题词：数字化控制系统；人因；认知行为；人机交互；

英文摘要：

digital control system；human factor；cognitive behavior；human-machine interface；

英文主题词： digital control system；human factor；cognitive behavior；human-machine interface；

结论摘要：

项目已发表论文28篇，其中期刊论文23篇，国际会议论文5篇；SCI收录3篇，EI收录16篇，新华文摘全文转载1篇。成果在大亚湾核电站、岭澳核电站、岭东核电厂等应用。培养博士研究生2名，硕士研究生13名。深入研究了数字化控制系统与传统控制系统在人-机界面的异同，识别出数字化人-机界面新特征。发现这些特征使得系统中的人-机界面、人的作业模式和行为、甚至系统的组织结构和运行机制都发生了巨大的变化，人同系统的多种多样的元素发生联系，它们所形成的界面已不是传统的人-机界面所能涵盖的，它们已扩充演变为人-系统界面。研究了数字化人机交互复杂度的度量表征，确定任务逻辑复杂度、操作步骤复杂度、信息复杂度与知识水平复杂度为度量数字化人机交互复杂性的主要指标，且集成为一个综合性度量: 人机交互复杂度。基于熵值法建立了指标权重调整模型和交互复杂度计算模型。深入研究了数字化控制系统中人因的特征。特别对数字化核电站主控室操纵员监视转移行为进行了20个班次，60个小时的现场观察/实验，发现操纵员监视行为主要存在三种转移类型规程转移、异常转移、交流转移，分别占总转移次数的百分比为29%、14%、36%。对数字化控制系统操纵班组沟通模式特征进行了研究，发现沟通内容、沟通方式、沟通及时性是影响操纵班组成员间沟通有效性的三大因素。还实验验证了核电厂数字化主控室操纵班组执行SOP时沟通的内容特征为电厂状态及其参数、电厂系统功能和设备、规程。实验研究了数字化控制系统操作员目标搜索过程的眼动特征，发现被试进行目标搜索时受目标位置影响最大，其次是界面颜色特征、形状特征，颜色特征影响程度大于形状特征；眼动注视以目标位置为中心，向四周减弱；被试会有意或无意地对非目标信息源进行自动捕获和加工，且左视野比右视野强，上视野比下视野强。基于在岭东核电站模拟机开展的一系列实验研究，初步建立了操纵员监视模型、状态评估模型、响应计划模型、响应执行模型。研究了数字化控制系统中人与系统交互行为的变化和特征及其对人因的影响机制。基于认知资源理论和情景认知的思想，建立了基于认知资源理论的应激因子作用模型，基于情景控制模式的应激影响模型，认知功能状态的补偿性控制模型。识别出数字化核电站操纵员在监视、状态评估、响应计划与响应执行四个环节新出现的18种人因失误模式，并分析了其产生的可能原因。

成果综合统计