Situationsanpassning för kontroll: en studie av turbinoperatörers arbete under husturbindrift vid Ringhals kärnkraftverk

Full text

(1)2006:213 CIV. EXAMENSARBETE. Situationsanpassning för kontroll En studie av turbinoperatörers arbete under husturbindrift vid Ringhals kärnkraftverk. JONAS ANDERSSON. CIVILINGENJÖRSPROGRAMMET Ergonomisk design och produktion Luleå tekniska universitet Institutionen för Arbetsvetenskap Avdelningen för Teknisk psykologi. 2006:213 CIV • ISSN: 1402 - 1617 • ISRN: LTU - EX - - 06/213 - - SE.

(2) . . . 6LWXDWLRQVDQSDVVQLQJI|UNRQWUROO . . ±HQVWXGLHDYWXUELQRSHUDW|UHUVDUEHWHXQGHU KXVWXUELQGULIWYLG5LQJKDOVNlUQNUDIWYHUN. JONAS ANDERSSON. Luleå Tekniska Universitet Institutionen för Arbetsvetenskap Avdelningen Teknisk psykologi Göteborg, 2006.

(3) )|URUG. Detta är det avslutande examensarbetet för civilingenjörsutbildningen Ergonomisk design & produktion med inriktningen människa-maskin interaktion vid Luleå Tekniska Universitet. Projektet har utförts inom ett doktorandprojekt vid Chalmers Tekniska Högskola och i samarbete med Ringhals kärnkraftverk. Tack till Operatörerna vid Ringhals 4 Anna Thunberg, handledare på Chalmers Martin Forsberg, handledare på Ringhals Familj och vänner.

(4) 6DPPDQIDWWQLQJ. Detta examensarbete är en studie av turbinoperatörers arbete under driftsituationen husturbindrift vid Ringhals kärnkraftverk. Syftet är att undersöka dels under vilka förutsättningar turbinoperatörerna arbetar under detta driftfall och dels hur de grafiska användargränssnitten kan anpassas till driftfallet för att möta operatörernas informationsbehov. Utifrån intervjuer, observationer under simulatorträning, uppgifts- och länkanalyser fastställdes operatörens informationsbehov under husturbindrift och designkriterier för ett situationsanpassat gränssnitt togs fram. Arbetssättet &RJQLWLYH:RUN$QDO\VLV har fungerat som ett ramverk för studien. De viktigaste designkriterierna är: ¾ Parametrar som är viktiga för situationen ska presenteras tillsammans med mål och/eller gränser för värdet som visas. ¾ Gör gränssnittet intuitivt och lätt att använda genom att utnyttja representationer som är välkända för operatörerna. ¾ Bygg in instruktioner i gränssnittet som understöd vid sällan förekommande händelser. Det framtagna gränssnittsförslaget är utvecklat med hänsyn till turbinoperatörens mentala modell av processen och de parametrar som övervakas under driftfallet. Därför använder gränssnittet sig av inbyggda referensvärden och ekologiska gränssnittskomponenter för att möjliggöra snabbare och säkrare diagnostisering. Slutsatserna av arbetet är att som enskild händelse innebär husturbindrift inte någon stor kognitiv belastning för operatören samt att det är fördelaktigt att presentera viktiga parametrar tillsammans med de mål och gränser som gäller under en given situation. Utvärderingen med operatörerna visade att det grafiska gränssnittsförslaget är möjligt att använda som ett situationsanpassat gränssnitt för husturbindrift.. .

(5) $EVWUDFW. This thesis is a study of the work of turbine operators during in-house operations at the Ringhals nuclear power plant. The aim is to examine the conditions that turbine operators are working under during this case of operation and how the user interface can be adapted to satisfy the information need of the operators. Through interviews, observations during simulator training, task and link analyses, the information need of the operator during in-house operation was established. Design criteria for a situation adapted user interface were also developed. The framework &RJQLWLYH:RUN $QDO\VLV has served as a guideline to the study. The most important design criteria are: ¾ Parameters that are important in the given situation should be presented together with goals and/or limits. ¾ Make the user interface intuitive by using representations that are well known to the operators. ¾ Integrate instructions into the user interface to support the operator during infrequent events. The turbine operator’s mental model of the process and important parameters during in-house operations has been taken into consideration when developing the graphical user interface. Therefore the interface uses reference values and ecological interface components to help the operator perform quick and safe diagnoses. The conclusions are that as an isolated event, in-house operation does not implicate a high level of cognitive workload to the operator, and it is favourable to present important parameters with the goals and limits that are valid in a certain situation. The evaluation with the operators showed that the given concept is possible to use as a situation adapted user interface during in-house operation..

(6) ,QQHKnOOVI|UWHFNQLQJ. ,11(+c//6)g57(&.1,1* . ,1/('1,1* 1.1 BAKGRUND..................................................................................................................................................... 7 1.2 MÅL OCH SYFTE ............................................................................................................................................. 7 1.3 FRÅGESTÄLLNING .......................................................................................................................................... 7 1.4 AVGRÄNSNINGAR ........................................................................................................................................... 7. 6,78$7,216%(6.5,91,1* . 2.1 OPERATÖRENS ROLL I SYSTEMET .................................................................................................................... 8 2.2 PROCESSBESKRIVNING ................................................................................................................................... 9 2.3 SITUATIONEN HUSTURBINDRIFT ................................................................................................................... 10. 7(25, . 3.1 RASMUSSENS SRK-MODELL ......................................................................................................................... 10 6LJQDOHUWHFNHQRFKV\PEROHU 3.2 MÄNNISKAN I KOMPLEXA DYNAMISKA SYSTEM ........................................................................................... 12 3.3 EKOLOGISKA GRÄNSSNITT............................................................................................................................ 14. 0(72',. . 4.1 METODTEORI ................................................................................................................................................ 16 $QJUHSSVVlWWHW&RJQLWLYH:RUN$QDO\VLV 4.1.1.1 Steg 1: Abstraktionshierarkin ..........................................................................................................................17 4.1.1.2 Steg 2: Identifiering av kognitiva krav.............................................................................................................17 4.1.1.3 Steg 3: Information och samband ....................................................................................................................17 4.1.1.4 Steg 4: Kopplingen informationsbehov - grafisk presentation.........................................................................17 4.1.1.5 Steg 5: Konceptförslag ....................................................................................................................................18. +LHUDUNLVNXSSJLIWVDQDO\V +7$

(7) /lQNDQDO\V ,QWHUYMXHU 2EVHUYDWLRQHU 7LGLQIRUPDWLRQVDQDO\V 4.2 GENOMFÖRANDE .......................................................................................................................................... 19 /LWWHUDWXUVWXGLH +LHUDUNLVNXSSJLIWVDQDO\V +7$

(8) /lQNDQDO\V ,QWHUYMXHURFKREVHUYDWLRQHU 4.2.4.1 Kontakt med konsulter.....................................................................................................................................21. 7LGLQIRUPDWLRQVDQDO\V .RQFHSWJHQHUHULQJ 8WYlUGHULQJPHGRSHUDW|UHU . 5(68/7$7 . 5.1 DATAINSAMLING .......................................................................................................................................... 24 +LHUDUNLVNXSSJLIWVDQDO\V +7$

(9) /lQNDQDO\V ,QWHUYMXHURFKREVHUYDWLRQHU 5.1.3.1 Resultat av intervjuer .......................................................................................................................................24 5.1.3.2 Observationer i simulator under återträning.....................................................................................................25 5.1.3.3 Kontakt med konsulter.....................................................................................................................................25. 7LGLQIRUPDWLRQVDQDO\V 5.2 DATABEARBETNING - RESULTAT AV COGNITIVE WORK ANALYSIS ............................................................. 25 6WHJ$EVWUDNWLRQVKLHUDUNLQ 6WHJ,GHQWLILHULQJDYNRJQLWLYDNUDY 6WHJ,QIRUPDWLRQRFKVDPEDQG 6WHJ.RSSOLQJHQLQIRUPDWLRQVEHKRYJUDILVNSUHVHQWDWLRQ 6WHJ.RQFHSWI|UVODJ .

(10) $1$/<6 6.1 ANALYS AV RESULTATEN FRÅN DATABEARBETNINGEN................................................................................ 29 6.2 DESIGNKRITERIER OCH REKOMMENDATIONER UTIFRÅN ANALYSEN ............................................................. 30. .21&(37 879b5'(5,1* . 7.1 KONCEPT ...................................................................................................................................................... 31 'HWJUDILVNDJUlQVVQLWWVI|UVODJHW 7.1.1.1 Trendkurvor för differentialutvidgning och vibrationer...................................................................................32 7.1.1.2 Spänning på yttre nät .......................................................................................................................................32 7.1.1.3 Rekommenderad infasningsföljd .....................................................................................................................33 7.1.1.4 Fasningsknapp och utförda åtgärder inför fasning ...........................................................................................33 7.1.1.5 MAVA-flöde – Ångflödesbalans.....................................................................................................................34. 7.2 RESULTAT AV KONCEPTUTVÄRDERING MED OPERATÖRER ........................................................................... 34. ',6.866,21 . 8.1 METODER ..................................................................................................................................................... 35 8.2 KONCEPT ...................................................................................................................................................... 35 8.3 SYFTE OCH MÅL............................................................................................................................................ 36 8.4 FORTSATT ARBETE ....................................................................................................................................... 36. 6/876$76(5 5()(5(16(5 $33(1',; . APPENDIX 1: DET GRAFISKA GRÄNSSNITTSFÖRSLAGET ...................................................................................... 39 APPENDIX 2: HTA – INFASNING HUSTURBINDRIFT ............................................................................................. 40 APPENDIX 3: LÄNKANALYS ................................................................................................................................ 41 APPENDIX 4: TIDSLINJE - INFASNING .................................................................................................................. 42 APPENDIX 5: SAMMANSTÄLLNING AV RESULTAT FRÅN INTERVJUER .................................................................. 45 APPENDIX 6: UTVÄRDERINGSFRÅGOR ................................................................................................................ 48 APPENDIX 7. SAMMANSTÄLLNING AV UTVÄRDERING ........................................................................................ 49.

(11) ,QOHGQLQJ. Detta kapitel presenterar bakgrunden till projektet, dess mål och syfte, frågeställningar samt avgränsningar.. %DNJUXQG. Inom Ringhals är det beslutat att genom en ombyggnation höja den elektriska effekten på reaktorerna Ringhals 3 (R3) och Ringhals 4 (R4). Detta projekt har fått benämningen GREAT. GREAT står för GRadual Energy Addition unit Three och innebär en gradvis effekthöjning som syftar till att öka lönsamheten mot bakgrund av det ökande elbehovet. I denna stora investering ingår modernisering av styr- och skyddssystemen vid R3:s och R4:s turbinanläggningar. I och med moderniseringen ska delar av turbinövervakningsfunktionerna överföras till bildskärmar. Ringhals samarbetar här med Chalmers för att undersöka hur detta ska genomföras på bästa sätt och det är inom det samarbetet som detta examensarbete har utförts som en bidragande del. Efter ett byte till bättre ånggeneratorer finns det idag en outnyttjad produktionskapacitet vid R3 (Oxstrand, 2005). För att åstadkomma eleffekthöjningen ska också turbinanläggningen moderniseras och verkningsgraden höjas. I och med att R3 och R4 är systerblock, vilket innebär att de är i princip identiska, kan liknande förbättringar göras även på R4. Genom en ombyggnad av lågtrycksturbinerna vid R4 kan eleffekten ökas genom höjning av verkningsgraden. Utöver det så finns även möjlighet att omsätta en framtida termisk effekthöjning till ökad eleffekt.. 0nORFKV\IWH. Syftet med examensarbetet är att inför övergången till bildskärmsbaserade gränssnitt på Ringhals 3 och 4 studera turbinoperatörens arbete för att kunna anpassa de nya gränssnitten så väl som möjligt till operatörens förutsättningar i driftsituationen husturbindrift. Målet med examensarbetet är att utifrån analyser ta fram designkriterier för ett gränssnitt i den utvalda driftsituationen, som är väl anpassat till operatörens förutsättningar och som stöder operatören i dennes arbete. Dessutom ska designkriterierna användas för att skapa ett enkelt grafiskt förslag för att konkretisera kriterierna. Även en mindre utvärdering kommer att genomföras.. )UnJHVWlOOQLQJ. För att studera hur bildskärmsbaserade gränssnitt kan anpassas för operatörens förutsättningar under husturbindrift togs följande frågeställning fram: ¾ Under vilka förutsättningar arbetar turbinoperatören under husturbindrift? ¾ Vilket informationsbehov har turbinoperatören under husturbindrift? ¾ Hur kan denna information presenteras för operatören för att underlätta i dennes arbete?. $YJUlQVQLQJDU. Projektet är avgränsat till att behandla störningssituationen husturbindrift från identifiering av driftsituationen fram till avklarad infasning mot yttre elnät. Rapporten behandlar så kallad ”normal husturbindrift”. Med det menas att inga ytterligare störningar inträffar under tiden 7.

(12) husturbindriften pågår. Projektet innefattar inte eventuell övergång till turbinsnabbstopp. Projektet behandlar inte organisations- och kommunikationsaspekter då detta sågs bli allt för omfattande.. 6LWXDWLRQVEHVNULYQLQJ 2SHUDW|UHQVUROOLV\VWHPHW. Med en operatör menas någon som arbetar med kontroll och övervakning av en process, i detta fall driften av ett kärnkraftverk. I operatörens uppgifter ingår att övervaka processen så att anläggningen håller sig inom tillåtna gränser så att inte skador uppstår på utrustningen. Operatören optimerar också anläggningen till att så mycket nyttig och vinstskapande elenergi som möjligt produceras vid normaldrift. Under normaldrift är arbetet oftast mycket lugnt. De larm som kommer är oftast bekräftelser på att något som har utförts tidigare gett påverkan längre fram i processen. Operatörerna i kontrollrummet har även andra sysslor utöver övervakningen som utförs parallellt. Det kan vara att till exempel ändra arbetsinstruktioner eller planera kommande underhåll.. )LJXU Kontrollrummet Ringhals 4. Då något allvarligt fel inträffar i kärnkraftverket går omställningen mycket fort. Från att ha varit en trivsam övervakningsuppgift ställs operatören på några sekunder inför att lokalisera felet och skydda anläggningen och omgivningen från skador. I kontrollrummet börjar mängder av larm att blinka och ljuda och operatörerna höjer sin uppmärksamhet. Operatörerna börjar under skiftchefens ledning att utifrån de larm, instruktioner och den erfarenhet som finns att felsöka och åtgärda felet. Om detta inte går görs ansträngningar för. 8.

(13) att mildra konsekvenserna av den inträffade situationen. Samtliga operatörer har tidigare arbetat som drifttekniker och har därför stor kunskap om alla ingående delar i anläggningen. Detta tillsammans med utbildning och simulatorträning skapar förutsättningarna för att utföra arbetet på ett effektivt sätt.. 3URFHVVEHVNULYQLQJ. Ringhals 3 och 4 är så kallade tryckvattenreaktorer (PWR), se figur 2. Det innebär att vattnet i reaktorn hålls under ett högt tryck och inte tillåts koka under processen till skillnad från kokvattenreaktorer (BWR). En annan viktig skillnad är att ångan som driver turbinerna skapas i ett separat slutet system i en PWR. Något radioaktivt vatten lämnar då aldrig reaktorinneslutningen.. )LJXU Schematisk bild av tryckvattenreaktor (Ringhals, 2006).. I detta projekt har turbinsidan av anläggningen studerats. Med turbinsida menas systemet från ånggenerator till elgenerator och delarna däremellan, se figur 2. Det upphettade vattnet från reaktorn leds in i ånggeneratorerna och värmen överförs till vattnet i ånggeneratorn och bildar ånga (Ringhals, 2000). På respektive reaktor finns tre ånggeneratorer. Ångan leds sedan vidare till två turbinstråk. Varje turbinstråk består av fyra turbiner, en högtrycksturbin och tre lågtrycksturbiner. Högtrycksturbinen utför den största delen av arbetet, cirka 40 % av den totala effekten i stråket. De tre lågtrycksturbinerna bidrar med cirka 20 % vardera. Turbinerna driver i sin tur generatorer som producerar den elenergi som leds ut på det svenska stamnätet. Efter att ångan utfört sitt arbete i turbinerna leds den vidare till kondensorn. Kondensorn kondenserar ångan till vatten med hjälp av kylvatten från havet. Från kondensorn pumpas vattnet tillbaka till ånggeneratorn med kondensat- och matarvattenpumpar. På vägen från kondensorn hettas det kalla vattnet upp igen av het ånga som leds av innan turbinerna. Detta görs för att inte all upphettning ska ske i ånggeneratorn vilket skulle ge en försämrad verkningsgrad. På detta sätt cirkulerar vattnet runt i systemet och skapar elektricitet.. 9.

(14) 6LWXDWLRQHQKXVWXUELQGULIW. Husturbindrift är beteckningen på det driftfall då den producerade energin från kärnkraftverket endast används för att driva verket självt. Detta inträffar då den producerade elenergin inte kan matas ut på elnätet. Det kan inträffa vid till exempel fel i ett ställverk eller brott på en stor kraftledning. Den producerade överskottsenergin dumpas då genom att ångan direkt kondenseras utan att passera turbinerna. Vid husturbindrift dras reaktoreffekten ner så mycket som möjligt utan att stoppa reaktorn helt. Det finns stora fördelar med att undvika att stoppa reaktorn eftersom en uppstart tar mycket längre tid från helt stoppad reaktor än endast effekthöjning från husturbindrift till normaleffekt. Själva övergången till husturbindrift sker per automatik och går mycket fort. Efter några sekunder kan operatören se om ett bortfall av yttre nät orsakar husturbindrift eller reaktorsnabbstopp. Detta är inget som operatören kan styra över. Då läget stabiliserar sig och husturbindrift erhållits övergår operatören till övervakning av situationen och att parallellt förbereda systemet för infasning mot yttre nät då problemen är åtgärdade. Om läget blir kritiskt och vissa gränsvärden överskrids tar turbinoperatören beslut om turbinerna ska stoppas för att skydda maskinerna från skador. Detta innebär att även reaktorn måste stoppas. Vid en ” lyckad” husturbindrift undviks att reaktorn och turbinerna stoppas. Infasning mot elnätet sker då utan problem och effekten kan höjas igen och situationen återgår till normaldrift. De olika delarna i husturbindriften finns beskrivna mer detaljerat i avsnitt 5.1.3.1 5HVXOWDWDYLQWHUYMXHU. 7HRUL. I teoriavsnittet beskrivs de delar som undersökts i litteraturstudien. Dessa delar är: Rasmussens SRK-modell, Människan i komplexa dynamiska system samt Ekologiska gränssnitt. En motivering till varför dessa områden studerats finns i avsnitt 4.2.1 /LWWHUDWXUVWXGLH.. 5DVPXVVHQV65.PRGHOO. Rasmussens SRK-modell beskriver människans beteende i tre olika nivåer, (Rasmussen et al., 1994) den färdighetsbaserade (Skill-based), regelbaserade (Rule-based) och kunskapsbaserade nivån (Knowledge-based), se figur 3. Vilken nivå som bäst beskriver ett beteende beror på hur mycket uppmärksamhet och mental kapacitet som krävs av uppgiften. I den färdighetsbaserade nivån utförs handlingar i princip omedvetet. Det brukar heta att det ” sitter i ryggmärgen” . Denna typ av väl inlärda, automatiska handlingar kräver mycket lite mental kapacitet och resurser finns därför kvar till andra uppgifter. I den regelbaserade nivån utförs handlingar på ett mer medvetet sätt. För denna typ av beteende används regler som förvärvats sedan tidigare. Det kan ske genom att samma uppgift som utförts tidigare visat på hur handlingen bör utföras för bästa resultat. Regeln kan även förmedlas på annat sätt, till exempel som instruktioner eller recept. Det väsentliga är här att handlingen är målorienterad men utförs genom ” feed-forward” -styrning genom en befintlig regel (Rasmussen et al., 1994). Målet är i dessa situationer ofta dåligt definierat men framgår ur situationen som operatören kopplar till handlingsmönstret för en given situation. Detta innebär att kontrollbeteendet utvecklas genom de lyckade försök som görs och regeln kommer därigenom att spegla de inneboende begränsningar och egenskaper som finns i systemet.. 10.

(15) )LJXU Förenklad bild över nivåerna i SRK-modellen. Pilarna visar informationsflöde. (Rasmussen, 1986). Det kan vara svårt att skilja mellan den färdighetsbaserade och den regelbaserade nivån. Ett kännetecken för den färdighetsbaserade nivån är att utförandet av uppgiften flyter på men operatören har svårt att beskriva hur styrningen sker och på vilka grunder hon/han agerar. I den regelbaserade nivån är ofta operatören medveten om vilka regler som gäller för en situation och kan direkt återge dessa medan slutledningen som klargör vilken regel som skall användas inte är lika medveten. En förenklad bild över modellen visas i figur 3. Då nya och okända situationer uppstår krävs mer än det som sker i de färdighetsbaserade och regelbaserade nivåerna. Då ingen kunskap finns tillhands för operatören från tidigare erfarenheter, höjs utförandet till den kunskapsbaserade nivån. I denna nivå sker problemlösning. Operatörens handlingar är målstyrda men med en mental modell av systemet som grund. Målet är i denna nivå ofta väl definierat, baserat på analys och utvärdering av situationen. Planering av nästa handling sker utifrån den mentala modellen för att uppnå målet på bästa sätt.. 6LJQDOHUWHFNHQRFKV\PEROHU Rasmussen pekar också på skillnader i hur information tolkas i de olika nivåerna (Rasmussen et al., 1994). Samma information kan tolkas olika beroende på vilken situation operatören befinner sig i. Tolkning av information som signaler och tecken hör främst till de färdighetsbaserade och regelbaserade nivåerna och symboler till den kunskapsbaserade nivån (se figur 3). Med signaler menas sensoriska data som representeras som variabler knutna till en dynamisk miljö. Tecken visar däremot på tillstånd knutna till vissa egenskaper i ett system. De aktiverar ett sedan tidigare fastställt handlingsmönster (en regel) när operatören känner igen situationen. Med symboler menas här information som representerar till exempel. 11.

(16) samband och egenskaper. De är abstrakta teoretiska begrepp som kan kopplas till verkligheten genom olika beroenden. Figuren nedan ger exempel på skillnaderna mellan signaler, tecken och symboler.. )LJXU Signaler, tecken och symboler (Rasmussen, 1986).. 0lQQLVNDQLNRPSOH[DG\QDPLVNDV\VWHP. I och med utvecklingen och automatiseringen av industrin så har människans roll förändrats. Där operatörerna tidigare hade direktkontakt med processen har handlingarna som utförs i stor utsträckning automatiserats och operatören flyttats till ett kontrollrum. Därifrån styrs processen indirekt genom att processen presenteras genom visare eller bildskärmar. Den information operatören nu har tillgång till förmedlas av ett informationssystem och operatören är därmed satt att hantera processen utifrån den information som systemkonstruktören ser som relevant och möjlig att hämta från processen. Styrningen sker genom ett system som styr processen. Wickens och Hollands (2000) pekar på skillnader mellan hanteringen av komplexa system (till exempel ett kärnkraftverk) och enklare hantering av dynamiska system (till exempel bilkörning). I komplexa system förekommer fler variabler och återkopplingen på en utförd handling är ofta fördröjd. De många variablerna hänger ofta samman på olika sätt vilket gör att en förändring av en variabel gör att en eller flera andra variabler påverkas. Detta gör att systemet blir komplext och svårt att övervaka i sin helhet. Operatören får svårt att styra processen baserat på återkoppling om återkopplingen är fördröjd och måste istället förlita sig på kunskap om hur systemet kommer att svara på de utförda handlingarna (Wickens & Hollands, 2000). Vidare får långsammare kontroll till följd att faktorer som beslutsfattande, perception och minne får större betydelse än vid hantering av enklare system med snabbare återkoppling. Den information som inte presenteras direkt måste operatören skaffa sig genom slutledning. 12.

(17) utifrån den information som finns tillgänglig. Operatören kan alltså antingen få direkt tillgång till processens status eller få underlag till de slutledningar som behöver göras. Enligt Brehmer (1991) karakteriseras dynamiskt beslutsfattande av fyra viktiga delar: ¾ De kräver en serie beslut. ¾ Besluten är inte oberoende utan de beslut som tas vid en tidpunkt påverkar även beslut som måste tas senare. ¾ Systemets tillstånd ändras, både autonomt och till följd av operatörens ingripanden. ¾ Besluten måste fattas i realtid. Enligt Wickens och Hollands (2000) krävs tre faktorer för god kontroll av komplexa system. För det första behövs en klar målsättning och god förståelse för vilka produktionsmål som ska uppnås inom den närmaste framtiden. För det andra behöver operatören korrekt och tillräcklig information om den nuvarande driftsituationen (observerbarhetsvillkoret). För det tredje krävs att operatören har god förståelse för, och en riktig mental modell av, de samband och naturlagar som påverkar processen. Detta är särskilt viktigt om styrning måste ske utan direkt märkbar återkoppling. Om styrningen endast är baserad på feedback måste operatören handla, vänta på respons från systemet och sedan handla igen. Detta innebär ofta ett långsamt och ineffektivt arbetssätt. Till sist behöver operatören även ha tillräckliga möjligheter att påverka processen (styrbarhetsvillkoret). Processoperatörens roll kan delas upp i två delar, dels normaldrift och dels felhantering. Normaldriften består av övervakning och optimering av processen och sköts till stor del utifrån väl kända procedurer. Operatören måste här tänka på vad som påverkar vad och fokusera på ett ” forward-flow” av händelser. Felhantering och diagnostisering kräver däremot att tankebanorna vänds till det motsatta. Det vill säga fokusering på vad som orsakat vad. Människan har i allmänhet svårare för det diagnostiserande tankesättet (Wickens & Hollands, 2000). Det finns även indikationer på att visuella avsökningsmönster och strategier för informationsinhämtning skiljer sig åt mellan de båda tankesätten. Avsökningsmönster för normal övervakning kanske inte är lika effektiva vid felhantering. Om samma handlingsmönster och strategier används i ett felhanteringsscenario skulle de kunna hindra operatören från att göra de slutledningar som krävs för att identifiera felet (Wickens & Hollands, 2000). För att hitta en grund för effektivt handlande behövs också balans mellan återkoppling och modellbaserad ” feed-forward” kontroll (Wickens & Hollands, 2000). Om kontrollen endast sker utifrån återkoppling så kommer operatören att ständigt hamna efter och vara tvungen att ägna sin tid till kompenserande åtgärder. Om å andra sidan kontrollen sker enbart utifrån ” feed-forward” beror besluten på den modell av systemet som operatören har. Om denna modell inte stämmer helt överens med verkligheten blir förutsägelserna och handlandet förenat med stor osäkerhet. Därför behöver både återkoppling och ” feed-forward” samverka i balans för effektiv kontroll av ett komplext dynamiskt system. En annan aspekt av processtyrning är tid. Operatören behöver tillräckligt med tid för att ha möjlighet att reagera och handla på rätt sätt, se figur 5. Hur operatören agerar i kontrollrummet är till stor del avhängigt hur mycket tid som finns till förfogande (Hollnagel, 2001). Hollnagel visar på ett spektrum mellan total och ingen kontroll där total kontroll kännetecknas av väl planerade och organiserade handlingar med stor tillförlitlighet som följd. Även kontrollsituationens regelbundenhet påverkar operatörens beteende. I en situation med. 13.

(18) gott om tid och stort igenkännande är risken för misstag betydligt lägre än i en situation med begränsad tid till förfogande och stor osäkerhet i vad som händer och kommer att hända inom den närmsta framtiden.. )LJXUTidsaspekten i processtyrning. (Hollnagel, 2001). Hur mycket tid som finns till förfogande avgörs till stor del av processens egenskaper. Till exempel påverkar om driften sker i normal eller störningsläge, om oväntade händelser sker och på vilket sätt tidigare handlingar påverkar nuläget och vilka förväntningar som finns på vad som ska hända (Hollnagel, 2001). Operatörens tid delas upp mellan tid för utvärdering, tid för val av handling och tid för själva handlingen. För att underlätta för operatören finns ett antal alternativ utifrån tidsperspektivet. Genom att utnyttja automation har den så kallade 30 minuters regeln skapats inom kärnkraftsindustrin. Vid en allvarlig händelse ska operatörerna alltid ha 30 minuter på sig att sätta sig in i situationen medan automatik sköter anläggningen. Detta är ett sätt att öka operatörens möjligheter att handla efter rätt förutsättningar. Under analys av händelser är operatören hjälpt av att information presenteras på ett bra sätt. Under valet av handling kan operatören få till exempel beslutsunderstöd. Detta är funktioner som kan skapa gynnsammare förutsättningar för operatören ur ett tidsperspektiv.. (NRORJLVNDJUlQVVQLWW. Idén om ekologiska gränssnitt (EID) bygger på Rasmussens SRK-modell tillsammans med utnyttjandet av den så kallade abstraktionshierarkin. Målet med denna typ av gränssnitt är att inte tvinga användaren till en högre nivå av informationsprocessande än vad uppgiften kräver, samt att stödja de tre nivåerna av informationsbehandling som beskrivs i SRK-modellen (Vicente & Rasmussen, 1992). Utvecklingen av EID är ursprungligen ett försök att vidareutveckla den typ av gränssnitt där handlingar utförs direkt i gränssnittet (direct manipulative interfaces). Välkända rutinhändelser innebär i regel inga problem för operatören. I och med operatörernas stora erfarenhet och träning har de den färdighet som krävs och systemkonstruktörerna har också skapat systemet med dessa rutinhändelser i åtanke (Vicente & Rasmussen, 1992). Inte heller avvikande men förutsedda problem innebär några större svårigheter. Eftersom typen av 14.

(19) händelse är känd så finns också utarbetade handlingsplaner för att hantera situationen och operatörerna har ofta tränat dessa felfall i simulator. Systemkonstruktörerna har även räknat med dessa händelser och all information som är nödvändig finns därför tillgänglig för operatören. När det kommer till okända och oväntade händelser är situationen en annan. Där konstruktörerna inte kunnat förutse händelserna kan heller inte operatörerna vänta sig att någon färdig lösning ska finnas till hands, utan de måste själva improvisera och använda sin kunskap för att dra egna slutsatser om vad som bör göras. Den bästa lösningen vore givetvis att konstruera ett system där alla händelser har förutsetts men detta är inte genomförbart med den inneboende komplexitet som finns i till exempel ett kärnkraftverk. Det är här fördelarna med EID gör sig gällande. Genom att bygga gränssnitt utifrån systemets (processens) inneboende begränsningar och presentera dessa tillsammans med de samband som råder och de mål som finns för operatören skapas förutsättningar för att hantera oförutsedda händelser i domänen. Problematiken i att skapa gränssnitt för styrning av komplexa dynamiska system beskrivs förenklat i figur 6. Faktorerna som beskrivits ovan är några av dem som måste tas hänsyn till för att få fram ett gränssnitt som på ett bra sätt kan möta de svårigheter som operatören ställs inför.. System som skall styras. )UnJD: Hur beskriva systemets komplexitet? %HKRY: Ett sätt att representera systemet. Gränssnitt • innehåll • struktur • utseende. )UnJD: Hur kommunicera informationen till operatören? %HKRY: En modell av operatörers sätt att hantera komplexa system.. Operatör )LJXU Gränssnittsproblematiken (Vicente & Rasmussen, 1992).. För att svara på dessa två frågor finns två begrepp inom EID (Vicente & Rasmussen, 1992). Det första är abstraktionshierarkin som är ett sätt att klargöra begränsningarna i en arbetsdomän på ett sätt som tillåter operatören att hantera oförutsedda händelser. Det andra är Rasmussens SRK-modell som fungerar som ett ramverk för att beskriva de olika mekanismer som människan använder för att behandla information. Dessa delar beskrivs mer ingående i avsnitt 41.1$QJUHSSVVlWWHW&:$&RJQLWLYH:RUN$QDO\VLV samt avsnitt 3.15DVPXVVHQV 65.PRGHOO.. 15.

(20) 0HWRGLN. Detta kapitel innefattar metodteori och genomförande.. 0HWRGWHRUL. I metodteorin beskrivs de metoder som använts. Avsnitt 4.1.1 skiljer sig från de övriga då detta inte är någon metod i begreppets rätta mening. Cognitive Work Analysis är mer av ett ramverk eller angreppssätt i vilket andra metoder kan tillämpas. Det förtjänar dock sin beskrivning och finns därför med i detta avsnitt.. $QJUHSSVVlWWHW&RJQLWLYH:RUN$QDO\VLV För att kunna skapa datorbaserade system för att understödja mänskligt arbete behöver arbetet analyseras så framtagandet av riktlinjer bygger på verkliga fakta. Det är detta Cognitive Work Analysis (CWA) är avsett att göra för sociotekniska system. Med ett sociotekniskt system menas den samverkan som finns mellan det tekniska systemet (kärnkraftverket), användarna (operatörerna), organisationen och omgivningen. Denna uppsats har det tekniska systemet och användarna i fokus. CWA har använts för att det ger en god vägledning från beskrivning av arbetsdomänen fram till konkreta förbättringsförslag. Utförandet av CWA bygger på två olika infallsvinklar (Vicente, 1999). Den första innebär att analysera arbetsdomänen för att beskriva de krav som ställs för att kunna utföra de uppgifter som är aktuella. Detta görs genom att bryta ned arbetsdomänen i mål och medel. Med mål menas vad som ska uppnås och med medel vilka resurser som finns för att kunna uppfylla målen. Från denna analys är det möjligt att uppskatta hur komplexa uppgifter operatören ställs inför och vilken information som behöver presenteras. Den andra infallsvinkeln är intervjuer och observationer av arbetet. Detta kan göras i verkliga eller simulerade uppgifter och visar vilken kunskap och vilka strategier operatören använder för att hantera kraven från arbetsdomänen. CWA utförs enligt följande fem steg (Elm et al., 2002): 1. Skapa en abstraktionshierarki för att fånga de viktigaste principerna och sambanden i domänen. Detta hjälper till att definiera det problemområde som gäller för operatören. 2. Identifiera de kognitiva krav som ställs på arbetet i domänen. 3. Identifiera vilken information och de samband som operatören behöver för att kunna utföra uppgiften. 4. Koppla informationsbehovet till den grafiska presentationen. Skapa en modell för understöd till operatören. 5. Ta fram konceptförslag som följer kraven på representation och vedertagna principer för användarvänlighet. Inom angreppssättet CWA så kan flera metoder användas för att nå fram till det slutgiltiga resultatet. De metoder som använts i respektive steg visas figur 7. Dessa metoder beskrivs längre fram i detta avsnitt.. 16.

(21) Steg 1 Steg 2 Steg 3 Steg 4 Steg 5. stu. Li tte ra tu r. 0HWRG. di. e. s r ne naly s r o y e ati oa al an rvju erv -inf k A s d n te HT Lä In Ob Ti X X X X X X X X X. X X X X X. . )LJXUMetoder använda i respektive steg.. 6WHJ$EVWUDNWLRQVKLHUDUNLQ Första steget innebär att skapa en modell av hur arbetsdomänen ser ut och vilka samband som finns (Elm et al., 2002). Modellen skapas genom att bryta ned uppgifterna i en mål-medel hierarki. Detta görs för att förstå och kunna dokumentera de mål som skall uppnås i domänen samt de medel som finns till hands för att uppnå målen. Syftet med analysen är att få en bild av de egenskaper och samband som finns i systemet. Detta ligger sedan till grund för det slutliga gränssnittsförslaget som ska spegla den verklighet som ska kontrolleras. Förhoppningen är att komma så nära en experts mentala modell av domänen som möjligt. Detta inkluderar kunskaper om systemets egenskaper som helhet och enskilda delars funktion i denna helhet. Resultatet av det första steget är en så kallad abstraktionshierarki som visar domänens struktur. Undersökningen bygger på samarbete med experter på området (operatörer och ingenjörer) och kan utföras som intervjuer, arbetsanalyser och observationer. 6WHJ,GHQWLILHULQJDYNRJQLWLYDNUDY Med abstraktionshierarkins beskrivning av domänen som grund kan de kognitiva kraven på varje enskild del av arbetet härledas (Elm et al., 2002). I CWA innebär detta alla typer av igenkänning, beslutsfattande och problemlösande handlingar som operatören utför. Detta kan vara till exempel övervakning, kontroll av systemet (start, stopp och optimering) för att uppnå de definierade målen. Genom att knyta innebörden av de kognitiva kraven som ställs på operatören till delarna i abstraktionshierarkin, istället för att kraven knyts till uppgiften som i vanlig uppgiftsanalys, kan analysen hållas fokuserad på operatörens beslutsfattande. 6WHJ,QIRUPDWLRQRFKVDPEDQG Nästa steg är att identifiera och kartlägga den data och de samband som operatören behöver för att kunna ta de beslut som behövs (Elm et al., 2002). Det väsentliga i detta steg är att identifiera den fullständiga uppsättning data som behövs för ett visst beslut oavsett om den finns tillgänglig i det nuvarande systemet eller inte. Dessa data satt i sammanhang där operatören använder den bildar då information som operatören har nytta utav. 6WHJ.RSSOLQJHQLQIRUPDWLRQVEHKRYJUDILVNSUHVHQWDWLRQ Det fjärde steget ska specificera vilka krav som behöver ställas på den grafiska presentationen (Elm et al., 2002). Kraven definierar målen och omfattningen kring hur informationen ska representeras med uppgifternas kognitiva krav som grund. Detta är ett sätt att koppla ihop de kognitiva aspekterna med det mer konkreta grafiska gränssnittsförslaget.. 17.

(22) 6WHJ.RQFHSWI|UVODJ Slutligen skapas det grafiska gränssnittet utifrån den information som erhållits från de tidigare stegen. Ofta är arbetsgången mer av iterativ karaktär, än steg för steg som visas här. Det finns flera fördelar med denna typ av angreppssätt (Elm et al., 2002). Eftersom den som analyserar systemet fokuserar på domänens övergripande mål och funktioner, som beskriver hur en expert på systemet tänker, kan nya sätt att presentera systemet hittas som är direkt kopplade till abstrakta samband i domänen. Att samla kognitiva krav runt delarna i abstraktionshierarkin istället för till förutbestämda handlingar (som i exempelvis HTA) gör att beskrivningen av systemet blir mer inriktat på de beslut som tas. Därför ges en bättre förutsättning att skapa gränssnitt för hantering av oförutsedda situationer. Genom steg för steg metodiken så kan de slutgiltiga förslagen enkelt spåras tillbaka till de krav de är avsedda att uppfylla.. +LHUDUNLVNXSSJLIWVDQDO\V +7$

(23) . Uppgiftsanalyser används för att beskriva vilka steg en operatör måste gå igenom för att utföra en uppgift och nå ett visst mål (Kirwan & Ainsworth, 1992). Analysen börjar med att det övergripande målet för uppgiften identifieras. Detta övergripande mål delas sedan in i underordnade handlingar som måste utföras för att uppfylla målet. När inga fler underordnade handlingar kan identifieras avgörs om någon av de underordnade handlingarna kan delas upp i ytterligare delsteg. På detta sätt fortgår analysen till dess att en tillräcklig detaljgrad erhållits. Analysen kan sedan användas för att studera de olika delhandlingarna och undersöka vad som krävs för att utföra arbetet på ett effektivt sätt.. /lQNDQDO\V Länkanalys används för att undersöka hur en operatör förflyttar sig under utförandet av en uppgift (Stanton & Young, 1999). Metoden kan också användas för att se hur blicken förflyttas och därmed var uppmärksamheten är fokuserad under arbetet. Analysen utförs under stegvis genomgång av arbetsuppgiften då varje delsteg prickas in på en schematisk bild av arbetsplatsen. Undersökaren kan ha stor hjälp av en tidigare utförd hierarkisk uppgiftsanalys eller en arbetsinstruktion. Detta kan sedan användas för att analysera hur designförbättringar kan göras för att bättre följa arbetets verkliga utförande.. ,QWHUYMXHU En viktig skillnad mellan olika intervjumetoder är kvalitativ respektive kvantitativ intervjumetodik (Trost, 1997). En kvalitativ intervju syftar till att få fram hur den intervjuade tänker och tycker runt ett givet ämne. En kvantitativ intervju syftar till att till exempel få svar på med vilken frekvens eller hur mycket den intervjuade gör något. Det vill säga svaren består oftast av siffror. Vidare kan intervjuerna delas upp i strukturerade och ostrukturerade. Den strukturerade intervjun följer en given plan med exakt samma frågor i alla intervjuer. Detta görs för att undvika att svaren påverkas av hur frågorna ställs. Den semistrukturerade intervjun är en blandning av dessa. Här används några givna frågor som utgångspunkt som den tillfrågade tillåts tänka relativt fritt omkring. Intervjuaren ser till att ämnet inte lämnas och ställer fördjupande frågor utifrån vad den tillfrågade tar upp.. 2EVHUYDWLRQHU Observationer används för att undersöka hur till exempel operatörer agerar under en given. 18.

(24) situation. Observationer grundar sig på indata från de fem sinnena som sedan värderas av observatören utifrån dennes kunskap och erfarenhet. Denna tolkning utgör resultatet av observationen.. 7LGLQIRUPDWLRQVDQDO\V Tid-informationsanalys är ett sätt att överblicka parallella händelser på ett enkelt sätt. En tidslinje ritas upp med de skeenden som ska jämföras på ena axeln. Sedan kan respektive händelseförlopp beskrivas utefter tidslinjen och sedan enkelt jämföras med vad som sker samtidigt.. *HQRPI|UDQGH. I detta avsnitt beskrivs varför och på vilket sätt litteraturstudien, HTA:n, länkanalysen, intervjuerna, observationerna, tid-informationsanalysen, konceptgenereringen och utvärderingen har utförts. I figur 8 visas vilken ordning de olika delarna har genomförts. Litteraturstudie. Intervjuer Konceptgenerering. Utvärdering. Observationer. HTA. Länkanalys. Tidinfoanalys. )LJXU Genomförande.. /LWWHUDWXUVWXGLH Litteraturstudien utfördes för att öka kunskapen om hur ett kärnkraftverk fungerar och för att hitta fungerande metoder för att gå från operatörens arbete i kärnkraftverket till förslag på designkriterier för utveckling av ett bildskärmsbaserat gränssnitt. De områden som har undersökts är kärnkraftsprocessen, människan i komplexa system, ekologiska gränssnitt och ett antal olika metoder för att utvärdera operatörers mentala arbetsbelastning där angreppssättet Cognitive Work Analysis (CWA) studerats mest ingående. Informationen hämtades från litteratur ur avdelningens bibliotek och artiklar som hittades genom databassökningar i främst följande artikeldatabaser via Chalmers biblioteks hemsida; Ergonomics Abstract Online, IEEE Xplore, Inspec och Science Direct. Kärnkraftsprocessen studerades för att förstå de förklaringar och resonemang operatörerna förde under intervjuerna. Utbildningsmaterial för turbinoperatörer studerades, i vilket processen beskrevs på ett tydligt sätt. CWA valdes till stor del därför att arbetssättet inte är uppgiftsstyrt utan utgår från hur processen fungerar i sin helhet. Detta har även inneburit svårigheter då driftfallet som studerats är hårt styrt av instruktioner hur saker ska utföras. Samtidigt ger det fördelar då ett öppnare angreppssätt kan tas till hur operatören tänker och agerar.. 19.

(25) Hur människan fungerar i komplexa system ingick i litteraturstudien och här gjordes en fördjupning på kärnkraftsområdet. Detta eftersom kontrollrummen på kärnkraftverk på många sätt är unika i sin komplexitet jämfört med andra typer av kontrollrum i till exempel processindustri. Ekologiska gränssnitt studerades för att området hänger tätt samman med CWA och för att det i människa-maskinkretsar anses vara ett lovande område för framtida gränssnittsutveckling.. +LHUDUNLVNXSSJLIWVDQDO\V +7$

(26) . I denna studie användes en hierarkisk uppgiftsanalys (HTA) för att beskriva infasningen efter husturbindrift. Se Appendix 2. Uppgiftsanalysen är framtagen i samarbete med operatörer vid Ringhals 4. Syftet med genomförandet av uppgiftsanalysen var att få en detaljerad inblick och förståelse för hur infasningen efter husturbindrift går till. HTA gör det möjligt att genomföra en studie som är väl strukturerad och kan dokumenteras noggrant. (Kirwan, 1992) Målet med HTA:n är att få en detaljerad beskrivning av infasningen ur operatörens synvinkel och också kunna få fram eventuella brister inom det studerade området och koppla dessa till kognitiva modeller (exempelvis Rasmussens SRK-modell). De informationskällor som använts är direktkontakten med operatörer på plats i kontrollrummet och arbetsinstruktioner som finns för att vägleda operatören vid genomförandet av fasningsproceduren. Uppgiftsanalysen utfördes i samband med genomgången av störningsinstruktionen för infasning efter husturbindrift. Analysen speglar utförandet av instruktionen ner till knapptryckningsnivå.. /lQNDQDO\V För att få en överblick hur operatören förflyttar sig och var han/hon fokuserar genomfördes en länkanalys. Detta gjordes genom att använda en schematisk bild av den aktuella delen av kontrollrummet (Stanton & Young, 1999). På bilden prickades in var och i vilken ordning de olika handlingarna utförs enligt instruktionen och punkterna länkades samman. Se Appendix 3. Heldragna pilar indikerar fysisk förflyttning och där en visare kan avläsas från håll eller där operatören redan är på plats och flyttar fokus har det markerats med en streckad pil. Länkanalysen utgår från den genomgång av instruktionen för infasning som gjordes under intervjun med operatörerna.. ,QWHUYMXHURFKREVHUYDWLRQHU Intervjuerna utfördes under arbetslagens ordinarie skift på plats i kontrollrummet vid Ringhals 4. Tre skiftlag besöktes och fyra turbinoperatörer intervjuades för att undersöka och jämföra olika operatörers beskrivningar och synpunkter. Observationerna utfördes vid två besök under operatörernas återträning i simulatorn på Ringhals. För att få förståelse och kunskap om operatörernas arbete i allmänhet och driftfallet husturbindrift i synnerhet utfördes kvalitativa semistrukturerade intervjuer med turbinoperatörer under pågående skift. Sammanlagt fyra stycken operatörer intervjuades under tre tillfällen.. 20.

(27) Förutom en noggrann genomgång av störningsinstruktionen för infasning ställdes frågor om: ¾ ¾ ¾ ¾. hur driftfallet identifieras husturbindriften som övervakningsuppgift vilka parametrar som är viktiga under husturbindrift hur operatören skaffar sig en uppfattning om hur den närmsta framtiden kommer te sig. I denna studie användes kvalitativa intervjuer där operatören fick beskriva situationen husturbindrift. Intervjuerna var utformade så att de endast berörde situationen ur turbinoperatörens synvinkel samt att alla intervjuer utgick från störningsinstruktionen. Instruktionerna gicks igenom steg för steg och operatören förklarade hur stegen utfördes och vilka svårigheter som kan uppkomma. Samtliga intervjuer var semistrukturerade och en intervjuguide med ett antal frågor användes. På detta sätt hölls en tillräcklig jämförbarhet samtidigt som operatörerna inte stördes i sina tankegångar och kunde tänka fritt runt det som diskuterades. De två besöken i simulatorn gjordes tidigt i projektet. Operatörernas arbete observerades vid första tillfället från instruktörskuren och vid andra tillfället nära turbinoperatörens arbetsplats. Återträningen är det tillfälle då operatörerna har möjlighet att träna på att hantera kritiska händelser, utan att riskera att något händer i verkligheten. Under det första tillfället observerades händelseförloppet ifrån instruktörskuren. Från instruktörskuren styrs hela simulatorn och instruktören beslutar när och vad som ska inträffa. Operatörerna agerar sedan utifrån detta och instruktörerna observerar hur operatörerna agerar och ger ibland handledning för att den begränsade tiden i simulatorn ska bli så effektiv som möjligt. Vid det andra besöket studerades skiftlaget från turbinoperatörens plats och turbinoperatören och assisterande turbinoperatören kunde följas på nära håll. Efter respektive simulatorkörning hölls en genomgång med instruktörerna och skiftlaget om vad som gått bra och vad som kunde göras bättre. Innan genomgången avslutades fanns möjlighet att ställa frågor till operatörerna om vilka situationer som kändes svårast eller mest stressiga och vilka förbättringar som var tänkbara. Inga djupgående frågor ställdes utan det var mer utav en allmän diskussion. .RQWDNWPHGNRQVXOWHU Under projektets gång har kontakt hafts med konsulter från Swedpower. Swedpower är ett konsultbolag som arbetar både för Ringhals och för Alstom som är leverantör av det nya styrsystemet. Under ett möte utbyttes erfarenheter och idéer runt hur gränssnittet kan utformas. Samtidig erhölls viktig information om vilka begränsningar som finns på programvaran som kommer användas för att skapa de nya gränssnitten.. 7LGLQIRUPDWLRQVDQDO\V För att på ett tydligt sätt kunna se vilka händelser som sker parallellt i kontrollrummet under infasningen ritades en tidslinje upp där operatörshandlingar, störningsinstruktionen och styrsystemet kan jämföras. Se Appendix 4. Också informationsbehov och de beslut som tas lades till för att komplettera med operatörens mentala bild av händelseförloppet. Det bör påpekas att denna tidslinje endast visar det som sker under själva infasningen och inte innefattar eventuella händelser under övervakningen innan infasning. Här kan beslut om till 21.

(28) exempel vilken turbin som bör stoppas först i ett kritiskt läge tillkomma.. .RQFHSWJHQHUHULQJ Under konceptgenereringsfasen har arbetssättet Usability Engineering Lifecycle (UEL) tillämpats (Preece et al., 2002). UEL består av tre delar; behovsanalys, design och implementering. I denna studie är det främsta målet att ta fram designkriterier och därtill göra ett enkelt grafiskt förslag. Därför har endast behovsanalysen och en bit av designdelen utförts. De delar som använts visas i figur 9 med undantag av ” Omarbeta arbetssätt” som inte är tillämpbart på grund av handlingarnas hårda styrning från instruktioner.. Användare/ intressenter. Uppgiftsanalys. Systembegränsningar. Allmänna riktlinjer. Behovsanalys Mål för användarvänlighet. Designkriterier. Design. Omarbeta arbetssätt. Nej. . Iterativ utvärdering av koncept. Konceptmockups. Konceptdesign. Brister åtgärdade?. Ja. Grafisk modell )LJXUAnvänd del av “The Usability Engineering Lifecycle” . (Preece, 2002). Med användare och intressenter menas främst operatörens och skiftchefens åsikter på hur det nya systemet ska fungera. Dessa experters åsikter är de absolut viktigaste att fånga upp eftersom deras acceptans behövs för att få ett välfungerande system i slutändan. Övriga intressenter är till exempel bolagets ledning, human-factorsingenjörer och Statens Kärnkraftinspektion (SKI) som har som uppgift att ta systemet i drift och fastställa att det uppfyller säkerhetsbestämmelser. Uppgiftsanalysen är de undersökningar som gjorts innan själva utvecklingsarbetet startar. I. 22.

(29) denna studie har bland annat intervjuer, hierarkisk uppgiftsanalys och länkanalys utförts som delar inom arbetssättet CWA. Systembegränsningar innebär de ramar som finns från leverantören av styrsystemet. Det finns till exempel stora begränsningar i den grafik som styrsystemet klarar att visa. Detta sätter gränser för hur informationen kan presenteras. I denna studie har konsulter från Swedpower tillhandahållit viss information om vilka begränsningar som finns. Detta gjordes dock i ett sent skede av studien och har bara beaktats till viss del. Detta var samtidigt ett önskemål från Ringhals sida att inte låsa upp tankegångarna för mycket runt det system som ska användas eftersom det kan begränsa det kreativa förloppet. Med allmänna riktlinjer menas principer för användarvänlighet och riktlinjer som finns för kontrollrumsdesign från till exempel U.S. Nuclear Regulatory Comission (NRC). NRC är USA: s motsvarighet till SKI och publicerar omfattande riktlinjer som används inom kärnkraftsindustrin över hela världen. Genom att sammanställa dessa fyra delar togs mål för användarvänlighet specifika för det analyserade området fram. Utifrån målen föreslogs sedan designkriterier för att uppfylla dessa mål. Efter att designkriterierna tagits fram övergick arbetet i konceptgenerering. Enligt metodiken bedöms först om man för att nå de uppsatta målen för användarvänlighet kan behålla de nuvarande arbetsrutinerna. I denna studie förutsätts att det inte är önskvärt ändra de arbetsinstruktioner som finns. Eftersom instruktionerna är väl inarbetade och har genomgått noggrann kontroll innan de släpps för användning lämnas detta steg därhän. Det bör dock påpekas att de instruktioner som studerats innehöll brister som dålig uppdatering efter ombyggnad av styrpulpeten, där fanns steg i instruktionen som förutsatte reglage som tagits bort. Det är dock ett problem av administrativ karaktär och ses inte som kritiskt av de erfarna operatörerna. Utifrån designkriterierna fastställdes vilken information som är nödvändig att presentera för operatörerna för att de ska kunna utföra sin uppgift under husturbindrift. Denna information togs sedan vidare till de grafiska förslagen. Förslagen skapades i PowerPoint som enkla grafiska bilder utan interaktionsmöjlighet. Som tidigare nämnts är dessa endast ett sätt att konkretisera designkriterierna och inte att betrakta som någon färdig lösning för ett bildskärmsbaserat gränssnitt för husturbindrift.. 8WYlUGHULQJPHGRSHUDW|UHU Efter att det grafiska förslaget färdigställts skickades en utvärdering till samtliga operatörer som tidigare blivit intervjuade. Operatörerna ombads svara på sju frågor om det grafiska förslaget. Dessa finns att läsa i Appendix 6. Utvärderingen följdes upp per telefon och operatörerna gav värdefull feedback på förslaget. I Appendix 7 presenteras resultatet av utvärderingen. Kommentarerna bidrog till ytterligare förbättringar av förslaget.. 23.

(30) 5HVXOWDW. Detta kapitel innefattar resultat från datainsamling och databearbetning.. 'DWDLQVDPOLQJ +LHUDUNLVNXSSJLIWVDQDO\V +7$

(31) Resultatet av HTA:n är en bild över hur infasning efter husturbindrift går till steg för steg. Se Appendix 2. Det framkom att det finns viss otydlighet i hur funktionen lastbörvärde hanteras. Funktionen är inte kritisk då lastfördelningsautomatiken ändå kopplas ur enligt instruktionen, men det bör ändå påpekas att den hanteras olika av olika operatörer.. /lQNDQDO\V Från bilden i Appendix 3 framgår att operatören måste förflytta sig mellan arbetsplatsen för turbinövervakning och väggtavlorna flera gånger för att göra olika manöver under infasningsproceduren. Operatören måste också lämna kontrollrummet för att kvittera och återställa flaggreläer i relärummet som ligger i anslutning till kontrollrummet. Det finns ingen logisk arbetsföljd (till exempel från höger till vänster eller uppifrån och ned) i momentet.. ,QWHUYMXHURFKREVHUYDWLRQHU 5HVXOWDWDYLQWHUYMXHU Genomgången av störningsinstruktionen bekräftade att operatörerna är mycket styrda av instruktioner och särskilt av störningsinstruktioner. Det framkom under intervjuerna att arbetsgången dock inte följs exakt då detta inte är absolut nödvändigt. Operatörerna verkar ändå vara mycket medvetna om vilka åtgärder som behöver utföras enligt instruktionsföljden och vilka som kan skjutas upp. Husturbindriften identifieras främst genom ett snabbt effektfall ner till 20MW och larm om att yttre nät har fallit bort. Larmet att säkerhetsoljan utlösts lyser inte på pulpeten vilket det gör om turbinen snabbstoppar. Därtill blinkar lampan T41/T42-400-S1 på KCE1362 vilket indikerar att matningen till yttre nät är bruten. Turbinvarvtalet sjunker också något. Efter att den snabba övergången till husturbindrift inträffat och driftfallet identifierats övergår turbinoperatören till övervakning av kritiska parametrar samt förberedelser för infasning. Under husturbindriften har turbinoperatören nära kommunikation med reaktoroperatören och elingenjören i KR13 för att hela tiden hålla sig uppdaterad om när fasning tidigast kan förväntas ske. För att bilda sig en uppfattning om den närmsta framtiden använder operatörerna främst trendkurvor i driftdatorn BUR4. Dessa visar historik för bland annat differentialutvidgningen och vibrationer i alla åtta turbiner. Genom att extrapolera dessa kurvor kan operatören göra en bedömning av hur länge husturbindriften kan hållas innan en eller flera turbiner måste stoppas. Operatörerna gör även erfarenhetsmässiga bedömningar själva och i samråd med sina 1. Huvudledningarna på 400kV nätet ut från respektive turbin. KCE 136 är en specifik del av väggtavlan med information från generatorställverk på 400kV nätet. 3 Kontrollrummet vid Ringhals 1 har större möjligheter att se händelser på elnätet utanför kärnkraftverket. 4 BUR är ett datorsystem där en stor mängd driftinformation kan hämtas. 2. 24.

No results found