Análisis de incidentes operativos en sistemas complejos: actuación humana ante alarmas

• Autores: Mª Belen Torralba Martin
• Directores de la Tesis: María del Rosario Martínez Arias (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2016
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José María Prieto Zamora (presid.), Elisa Pérez Moreno (secret.), Luca Podofillini (voc.), Juan Blázquez Martínez (voc.), Francisco Pablo Holgado Tello (voc.)
• Materias:
  • Psicología
    • Psicología experimental
      • Análisis experimental de la conducta
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense (pdf)
• Resumen
  • español

    La investigación explora el rol y el uso del sistema de alarma en un simulador de una sala de control avanzada, analiza la presentación de información de alarma, considera, a partir de un enfoque novedoso, la actividad visual de la actuación del operador ante anomalías.

    Inicialmente se caracteriza la sala de control, avanzada frente a convencional, el papel del operador, los sistemas de alarmas, la normativa de la incorporación de los factores humanos en el diseño de la sala de control y del sistema de alarma. Describimos los principales problemas de las alarmas, identificando la relevancia de las alarmas en una serie de incidentes y accidentes.

    En la parte experimental, la actividad visual de seis operadores profesionales de reactor y seis de turbina se analiza, con datos de seguimiento de movimientos oculares, considerando diversos diseños experimentales y tres escenarios, con un nivel diferente de complejidad y de automatización.

    Consideramos un total de trece hipótesis o preguntas de investigación relacionadas con el uso del sistema de alarmas y su interfaz con otras fuentes de información de la sala de control. También exploramos la actividad visual relacionada con el contenido del mensaje de alarma y las acciones de tratamiento de las alarmas (silenciar, reconocer y comprimir) llevadas a cabo por los operadores.

    Encontramos que los equipos de operación emplean el sistema de alarma alrededor del 10% del tiempo disponible, con una mayor duración de las fijaciones de los operadores de reactor que de los operadores de turbina (12,82% frente a 7,21%).

    El análisis del rol de las pantallas del sistema de alarma, espacialmente dedicada y continuamente visible, presentación en paralelo, en ventanillas de alarmas frente a posición variable y presentación secuencial de la lista de mensajes de alarma ordenada cronológicamente, muestra, de forma estadísticamente significativa, que los operadores alcanzan puntuaciones más elevadas en el número y la duración de las fijaciones en la lista de alarmas que en las alarmas en ventanillas, siendo además la lista una fuente de información relevante para la detección. Los resultados sugieren la complementariedad de ambas formas de presentación de información. Destacar que los equipos detectaron las anomalías empleando una diversidad de fuentes de información, incluye el sistema de alarmas, los formatos del proceso y la pantalla de visión general de gran tamaño.

    Los operadores observaron el sistema de alarma en las fases de monitorización, detección, diagnóstico, toma de decisiones e implementación de la respuesta, lo que conlleva que los operadores también supervisan el proceso por medio del sistema de alarma. Encontramos una alta correlación entre la mayoría de los datos de duración y de frecuencia de las áreas del sistema de alarma.

    Identificamos múltiples funciones del sistema de alarma, en el control de procesos, que no están asociadas a sucesos anómalos. Existen aplicaciones polifacéticas de las alarmas, entre ellas, alertar de anomalías en la planta, monitorizar durante operación normal, actualizar el conocimiento del estado del proceso, proporcionar retroalimentación de determinadas acciones del operador y confirmar datos de otras fuentes de información. Los operadores no sólo responden a las alarmas, también anticipan algunas. Un hallazgo es, por tanto, que el sistema de alarma a menudo desempeña otro papel que el previsto por los diseñadores.

    Los resultados del análisis de la actividad visual de los operadores llevan a concluir que el sistema de alarma es un elemento vital en la sala de control, debido a la complejidad de las tareas de control del proceso, es la principal fuente para detectar fallos en la planta, sirviendo para una variedad de funciones, en operación normal y accidental.

  • English

    The research has been conducted to explore the role and the use of alarm system in an advanced control room in the process control domain. Alarm system supports the operator to maintain variables within normal operating range in the safety margins of the plant. The alarms are a vital element in the process control. In the theoretical part of the research project, before starting with aspects related to the alarm system in the process control, initially we characterize the control room and the simulators in the process control, the approach to the different types of design (conventional versus advanced), issues of the introduction of new technologies in the control room and the relevance of the concept of operation of the plant. Second, the role of the operator in the control room is explained, the operator’s functions and the tasks assigned to them based on the plant states during diverse operating conditions, and the capabilities and limitations of the human being relevant for a user-centred design approach. A state-of-the-art review covers the basic philosophy of an alarm system in the control room, the concept of alarm and alarm system, the functions of the alarms, and the uses of the alarm systems. Next follows a review of the regulatory approach on the incorporation of human factors principles in the control room and in the alarm system design as well as a description of principles, guidelines and recommendations, standards and style guides. Then, the primary problems with alarm system design, that operators and organizations need to handle, are reviewed for the nuclear industry and other environments. Next, some incidents and accidents that happened in different domains are described, highlighting the role of the alarms in the events. The features of the alarm system, focus on the alarm presentation media in a conventional control room versus an advanced control room, are the subject of one of the chapters. The last chapter of the theoretical part presents a literature review of the state of the art for alarm systems in relation to the hypotheses and the research questions of this research project. The bases for formulating of the thirteen hypotheses comes from previous studies described in the state-ofthe- art review and from our experience in the design and evaluation of the interface of alarm systems in control room simulators of the nuclear field. The primary focus of the research is on the presentation of alarm information and how operators use the alarm system in the control room. In the experimental part, initially the experimental method of the study is described. The visual activity of operating crews was analyzed with experimental design which comprises between designs and within designs in different scenarios. Several sources of information data collection were employed in the study, such as eye movement tracking equipment data, simulator logs, videotapes, and records of on line process expert’ comments during the simulations. Six professional crews of nuclear power plants in operation participated (eighteen licensed operators), and each crew was composed of reactor operator, turbine operator and shift supervisor. The reactor and turbine operators used the eye movement tracking equipment. Therefore, the crew data were averaged over the reactor and turbine operators, not including the role of supervisor or other potential members of the shift...