IEC 634352025 核设施 人机界面 操作员支持系统标准立项发展报告

核设施人机界面操作员支持系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:NuclearFacilities-HumanMachineInterfaces-OperatorSupportSystems(IEC63435:2025)摘要随着全球核能产业的复苏与智能化升级，核设施运行安全对操作员认知能力与决策效率提出了前所未有的挑战。为应对复杂工况下人为失误风险，国际电工委员会（IEC）于2025年10月6日正式发布IEC63435:2025《核设施人机界面操作员支持系统》国际标准。该标准系核工业数字化人机交互领域首部系统性国际标准，填补了操作员支持系统（OperatorSupportSystems,OSS）在功能架构、性能要求与验证评估方面的国际规范空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术框架、核心内容及行业影响，重点分析了标准在人工智能辅助决策、异常事件预警、信息可视化呈现等方面的创新性规定，并对标准与我国核安全法规体系、在役核电厂DCS升级改造工程的衔接路径进行了深入探讨。报告认为，IEC63435:2025的发布将深刻重塑全球核设施人机接口设计与评估的技术范式，为我国核电厂数字化人因工程设计、运行规程优化及操纵员培训体系升级提供重要的国际对标基准，对推动核能领域新质生产力发展具有重要的战略指导意义。关键词：核设施；人机界面；操作员支持系统；国际电工委员会；人因工程；数字化控制室；运行安全Keywords:NuclearFacilities;HumanMachineInterface;OperatorSupportSystems;IEC;HumanFactorsEngineering;DigitalControlRoom;OperationalSafety一、引言1.1研究背景核能作为清洁低碳、高效稳定的基荷能源，在全球能源结构转型与碳中和目标推进中扮演着不可替代的角色。国际原子能机构（IAEA）2024年度报告显示，全球在运核电机组已达413座，在建机组58座，核能发电量占全球总发电量的9.2%。与此同时，新建核电机组广泛采用数字化仪控系统（DCS），传统模拟控制室正加速向数字化、智能化控制室转型。然而，数字化人机界面的引入在提升信息处理能力的同时，也带来了新的挑战。国际核事件分级表（INES）统计数据显示，近年来多起核电厂运行事件与操作员在数字化界面下的信息过载、态势感知能力下降直接相关。如何在信息洪流中保障操作员的高效决策与精准操作，已成为核安全领域亟待解决的关键技术问题。1.2标准立项的必要性在此背景下，操作员支持系统（OSS）作为融合人工智能、人因工程、数据挖掘等技术的智能化辅助工具，逐步成为提升核设施运行安全的重要技术路径。然而，长期以来国际上缺乏针对OSS的系统性标准，各核能发达国家在OSS的功能定义、性能指标、验证方法等方面存在显著差异，导致技术难以互认、经验难以共享、市场难以统一。国际电工委员会（IEC）作为全球电力和电子工程领域最具权威的标准化组织，其下设的核设施仪器仪表、控制和电气系统分技术委员会（IEC/SC45A）于2021年正式启动OSS国际标准制定工作。经过四年多的技术论证、草案编制和成员国投票，IEC63435:2025于2025年10月6日正式发布，成为该领域首部系统性国际标准。二、标准概述2.1标准基本信息IEC63435:2025《核设施人机界面操作员支持系统》由国际电工委员会（IEC）发布，标准状态为现行（Active），适用于核电站及其他核设施的人机界面设计与运行管理。标准语言为英语，采用电子版加密PDF格式发行。该标准属于核电站安全与人机工程交叉领域，分类号为核电站、安全。2.2标准定位与技术范畴IEC63435:2025明确了操作员支持系统的技术定位：即在核设施正常运行、异常事件响应及事故管理过程中，通过智能化信息处理与人机交互技术，增强操作员态势感知能力、辅助决策质量与操作执行准确性的计算机辅助系统。标准涵盖的技术范畴包括但不限于：-操作员支持系统的功能分类与架构设计-信息呈现与告警管理的人因要求-基于人工智能的决策支持技术规范-系统性能指标与验证评估方法-全生命周期质量管理与配置管理要求三、标准核心内容解析3.1系统架构与功能分类标准构建了操作员支持系统的三维功能架构模型，将OSS按照功能层次、应用场景和技术支撑三个维度进行分类：功能层次维度分为信息层（InformationLayer）、认知层（CognitionLayer）与决策层（Decision-makingLayer）三个层级。信息层负责数据的采集、融合与结构化呈现；认知层聚焦态势评估、异常识别与趋势预测；决策层提供操作建议、规程引导与后果评估。应用场景维度涵盖正常运行支持、异常事件响应、事故管理支持和维护优化辅助四大类。技术支撑维度包括规则推理、机器学习、数字孪生、自然语言处理等使能技术。3.2人因工程与信息呈现要求标准在人因工程方面设定了一系列创新性技术指标：-告警管理：要求OSS应具备基于优先级和情境的告警过滤与排序功能，确保主控制室告警密度不超过人因工程推荐的阈值区间，避免告警洪泛。-信息可视化：规定了信息层级递进呈现原则，通过总览-缩放-细节（Overview-Zoom-Detail）交互范式实现复杂信息的渐进式披露。-操作员负荷管理：引入了认知负荷的实时评估要求，在检测到操作员认知过载时主动调节信息输出节奏与复杂度。3.3人工智能辅助决策技术规范鉴于人工智能技术在核电领域的快速渗透，标准首次系统性地对AI辅助决策功能提出了规范性要求：-可解释性要求：AI辅助决策输出应提供决策依据的可追溯解释，确保操作员能够理解系统的推荐逻辑。-置信度指示：系统应在输出决策建议时同步显示置信度等级，操作员有权对低置信度建议进行人工复核。-人机权责分配：明确OSS系统在运行决策链中的角色为"辅助决策者"而非"替代决策者"，核心安全功能的最终决策权始终归属操作员。3.4性能验证与评估方法标准构建了覆盖全生命周期的OSS验证评估框架，包括：-实验室环境下的功能性能测试规范-基于全范围模拟机的集成验证方案-现场运行的人因绩效评估指标（如态势感知定量测量、决策响应时间、操作失误率等）-长期运行监测与持续改进机制四、标准参与单位与制定机构4.1IEC/SC45A技术委员会IEC63435:2025由IEC/SC45A（核设施仪器仪表、控制和电气系统分技术委员会）负责制定。SC45A是IEC核领域最核心的技术委员会之一，其工作范围涵盖核电厂及其他核设施的仪控系统、电气系统和人机接口相关标准制定。SC45A由来自全球30余个国家的标准化专家组成，下设多个工作组（WG）和项目组（PT），其中负责OSS标准编制的为PT63435项目组。4.2主要参与单位——法国法马通公司（Framatome）在IEC63435:2025的编制过程中，法国法马通公司作为全球核电设备制造的领军企业，发挥了核心主导作用。法马通在核设施数字化人机界面设计领域拥有超过三十年的工程经验，其开发的TELEPERMXS安全仪控系统和先进控制室解决方案已在全球超过100台核电机组中部署应用。法马通在标准制定中的主要贡献体现在：-主导OSS功能架构的顶层设计，将其在法国N4型机组和EPR机组控制室设计中的工程经验融入标准框架；-贡献了基于AI的异常事件诊断与操作规程自动推荐的关键算法层面的技术规范建议；-提供了在法马通全范围模拟机上开展OSS验证测试的方法学基础。4.3其他参与力量标准编制过程中，还包括以下重要技术力量的参与：-美国电力研究院（EPRI）：贡献了其在先进控制室人因工程验证领域的大量实验数据与方法体系；-加拿大原子能有限公司（AECL）：提供了坎杜堆（CANDU）机组数字化控制改造中OSS应用的实践经验；-中国核工业集团：作为来自新兴核电大国的重要代表，贡献了华龙一号等自主机型在数字化人机交互设计中的工程实践与验证数据；此外，日本东芝、韩国原子力研究院（KAERI）、俄罗斯原子能公司（Rosatom）等机构也派员参与了各阶段的技术评审与投票工作。五、标准影响与应用前景5.1对全球核工业的深远影响IEC63435:2025的发布标志着核设施人机交互领域进入标准化、体系化发展的新阶段。标准为全球核工业提供了统一的技术语言与评价基准，有望在未来十年内成为各国核安全监管机构对数字化控制室审评的重要参考依据。5.2在我国核工业中的应用展望对于我国而言，IEC63435:2025具有重要的参考价值与指导意义：-新建机组：华龙一号、国和一号等自主三代机型的批量化建设，可直接参照该标准开展数字化控制室与OSS系统的设计与验证，实现与国际先进水平的对标。-在役机组改造：我国在役核电机组的DCS升级改造和数字化控制室改造工程，可借鉴该标准的方法框架开展人因安全评估。-监管审评：国家核安全局可在后续审评中参考该标准的验证评估方法，完善我国核安全法规中关于人机接口的技术要求。5.3对核安全文化建设的促进标准中强调的"以人为中心"的设计理念和对操作员认知支持的重视，间接促进了核电厂运行阶段安全文化的建设。通过优化人机协同机制，操作员的专业技能得到更好的发挥，安全决策质量获得实质性提升。六、结论与展望IEC63435:2025《核设施人机界面操作员支持系统》的发布是国际核安全标准化进程中的一项里程碑式成果。该标准以系统化、结构化、可操作的方式首次为核设施人机交互智能化升级提供了权威技术规范。标准在充分吸纳全球核电行业数十年运行经验与最新人工智能技术成果的基础上，科学界定了操作员支持系统的功能边界、性能要求与验证路径，为行业提供了清晰的技术发展路线图。展望未来，随着人工智能、数字孪生等技术的持续演进，操作员支持系统将向更高程度的智能化、自适应化方向发展。IEC63435:2025确立的"人机协同、以人为本"的基本原则，将持续指引该领域的技术创新与标准化活动。我国应积极跟踪该标准的技术动态，深入参与后续修订与配套标准的制定工作，在国际核安全标准化舞台上贡献中国智慧和中国方案，助力实现从核电大国向核电强国的历史性跨越。参考文献[1]InternationalElectrotechnicalCommission.IEC63435:2025Nuclearfacilities—Humanmachineinterfaces—Operatorsupportsystems[S].Geneva:IEC,2025.[2]InternationalAtomicEnergyAgency.NuclearPowerReactorsintheWorld:2024Edition[R].Vienna:IAEA,2024.[3]InternationalAtomicEnergyAgency.HumanFactorsEngineeringintheDesignofNuclearPowerPlants:IAEASafetyStandardsSeriesNo.SSG-51[S].Vienna:IAEA,2019.[4]国家核安全局.核电厂人因工程准则:HAD102/10[S].北京:国家核安全局,2020.[5]国际电工委员会.IEC61513:2011Nuclearpowerplants—Instrumentationandcontrolimp