In this age of safety awareness, technological emergencies still happen, occasionally with catastrophic results. Often human intervention is the only way of averting disaster. Ensuring that the chosen emergency managers are competent requires a combination of training and assessment. However, assessment currently relies on expert judgement of behaviour as opposed to its impact on outcome, therefore it would be difficult to incorporate such data into formal Quantitative Risk Assessments (QRA). Although there is, as yet, no suitable alternative to expert judgement, there is a need for methods of quantifying the impact of emergency management on risk reduction in accident and incidents. The Task Performance Resource Constraint (TPRC) model is capable of representing the critical factors. It calculates probability of task success with respect to time based on uncertainties associated with the task and resource variables. The results can then be used to assess the management performance based on the physical outcome in the emergency, thereby providing a measure of the impact of emergency management on risk with a high degree of objectivity. Data obtained from training exercises for offshore and onshore emergency management were measured and successfully used with the TPRC model. The resulting probability of success functions also demonstrated a high level of external validity when used with improvements in emergency management or design changes or real data from the Piper Alpha disaster. It also appeared to have more external validity than other HRQ/QRA techniques as it uses physical data that are a greater influence on outcome than psychological changes - though this could be because the current HRA/QRA techniques view human unreliability as probability of error rather than probability of failure. The simulation data were also used to build up distributions of timings for simple emergency management tasks. Using additional theoretical data, this demonstrated the model's potential for assessing the probability of successf or novel situations and future designs.

Em virtude da grande proporção das falhas humanas em relação ao número total de falhas, dos gargalos de fornecimento de energia elétrica e do histórico de falhas humanas ocorridas nos últimos anos no sistema elétrico brasileiro, a análise da confiabilidade humana é relevante para o setor elétrico para o aumento da confiabilidade e mitigação da ocorrência de corte de fornecimento de energia aos consumidores. Nesse contexto, esse trabalho objetiva aplicar uma metodologia existente para analisar a probabilidade de ocorrência de falha humana em uma subestação de energia elétrica. Aborda o assunto inicialmente revisando a evolução do cenário de falhas humanas, desde o período da Guerra Fria (1945 a 1989), quando se realizaram os primeiros estudos, até o atual momento, para contextualizar a necessidade de atualização dos conhecimentos sobre confiabilidade humana. No referencial teórico, compilaram-se as conceituações dos diversos métodos utilizados para realização da análise da confiabilidade humana e os fatores que exercem influência sobre o desempenho do operador na execução das tarefas. Elaborou-se uma tabela com o objetivo de propiciar a comparação entre os diversos métodos com suas vantagens e desvantagens. Na sequência, faz-se a apresentação da metodologia para análise da confiabilidade humana, com a definição do cenário crítico, análise dos fatores que exercem influência sobre o desempenho dos operadores e estruturação e análise da árvore de decisão holística com os possíveis valores de probabilidade de ocorrência de erros humanos. Os resultados de sua aplicação em uma subestação do setor elétrico localizada no Estado de Mato Grosso indicaram um valor inicial de probabilidade de ocorrência de erro humano para o cenário analisado. O resultado da pesquisa demonstra qualitativa e quantitativamente quais fatores exerceram mais influência sobre o desempenho humano para esse cenário. Verificou-se que ações para melhoria dos níveis de qualidade dos fatores de desempenho avaliados negativamente, reduzem significativamente a probabilidade de ocorrência de erro humano. Com a determinação da probabilidade de erro humano e dos fatores que exercem influência sobre o operador para sua ocorrência, esta metodologia poderá ser aplicada como ferramenta adicional de gestão do processo de prevenção de falhas humanas e aumento da confiabilidade do setor elétrico. / Due to the large proportion of human failures in relation to the total number of failures, the restrictions in the supply of electric power and the history of human failures in recent years in the Brazilian electricity system, human reliability is relevant for the electric sector to increase the reliability and mitigation of the occurrence of power outages to consumers. In this context, this work aims to apply an existing methodology to analyze a probability of occurrence of human failure in an electric power substation. It addresses the subject initially by reviewing the evolution of the scenario of human failings, from the period of the Cold War (1945 to 1989), when the first studies were carried out, to date, to contextualize the need to update knowledge about human reliability. The theoretical framework supported the compile the concepts of the various methods used to perform the human reliability analysis and the factors that influence the performance of the operator in the execution of the tasks. A table that compares the more relevant methods presents the advantages and disadvantages of each one. Afterwards, the methodology for analysis of human reliability is presented, with the definition of the critical scenario, analysis of the factors that influence the performance of the operators, and the structuring and analysis of the holistic decision tree with the possible probability of occurrence of human errors. The results of its application in a substation of the electric sector located in the State of Mato Grosso indicated an initial probability of occurrence of human error for the analyzed scenario. The results of the research demonstrate qualitatively and quantitatively which are the factors that exerted the most influence on human performance for the scenario. Actions to improve the quality levels of the performance factors evaluated negatively reduce significantly the probability of occurrence of human error. With the determination of the probability of human error and which are the factors that influence the operator for its occurrence, this methodology can be an additional tool to manage the process of human error prevention and increase the reliability of the electric power system.

Due to the scarcity of Human Reliability Analysis (HRA) data, one of the key elements of any HRA analysis is use of engineering judgment. The Electric Power Research Institute (EPRI) HRA Calculator guides the user through the steps of any HRA analysis and allows the user to choose among analytical HRA methods. It applies Accident Sequence Evaluation Program (ASEP), Technique for Human Error Rate Prediction (THERP), the HCR/ORE Correlation, and the Caused Based Decision Tree Method (CBDTM). This program is intended to produce consistent results among different analysts provided that the initial information is similar. Even with this analytical approach, an HRA analyst must still render several judgments. The objective of this study was to evaluate the use of engineering judgment applied to the quantification of post-initiator actions using the HRA Calculator. The Comanche Peak Steam Electric Station (CPSES) Level 1 Probabilistic Risk Assessment (PRA) HRA was used as a database for examples and numerical comparison. Engineering judgments were evaluated in the following ways: 1) Survey of HRA experts. Two surveys were completed, and the participants provided a range of different perspectives on how they individually apply engineering judgment. 2) Numerical comparison among the three methods. 3) Review of CPSES HRA and identification of judgments and the effects on the overall results of the database. The results of this study identified thirteen areas in which an HRA analyst must interpret and render judgments on how to quantify a Human Error Probability (HEP) and recommendations are provided on how current industry practitioners render these same judgments. The areas are: identification and definition of actions to be modeled, identification and definition of actions to be modeled, definition of critical actions, definition of cognitive portion of the action, choice of methodology, stress level, rule-, skill- or knowledge-based designation, timing information, training, procedures, human interactions with hardware, recoveries and dependencies within an action, and review of final HEP.

Em virtude da grande proporção das falhas humanas em relação ao número total de falhas, dos gargalos de fornecimento de energia elétrica e do histórico de falhas humanas ocorridas nos últimos anos no sistema elétrico brasileiro, a análise da confiabilidade humana é relevante para o setor elétrico para o aumento da confiabilidade e mitigação da ocorrência de corte de fornecimento de energia aos consumidores. Nesse contexto, esse trabalho objetiva aplicar uma metodologia existente para analisar a probabilidade de ocorrência de falha humana em uma subestação de energia elétrica. Aborda o assunto inicialmente revisando a evolução do cenário de falhas humanas, desde o período da Guerra Fria (1945 a 1989), quando se realizaram os primeiros estudos, até o atual momento, para contextualizar a necessidade de atualização dos conhecimentos sobre confiabilidade humana. No referencial teórico, compilaram-se as conceituações dos diversos métodos utilizados para realização da análise da confiabilidade humana e os fatores que exercem influência sobre o desempenho do operador na execução das tarefas. Elaborou-se uma tabela com o objetivo de propiciar a comparação entre os diversos métodos com suas vantagens e desvantagens. Na sequência, faz-se a apresentação da metodologia para análise da confiabilidade humana, com a definição do cenário crítico, análise dos fatores que exercem influência sobre o desempenho dos operadores e estruturação e análise da árvore de decisão holística com os possíveis valores de probabilidade de ocorrência de erros humanos. Os resultados de sua aplicação em uma subestação do setor elétrico localizada no Estado de Mato Grosso indicaram um valor inicial de probabilidade de ocorrência de erro humano para o cenário analisado. O resultado da pesquisa demonstra qualitativa e quantitativamente quais fatores exerceram mais influência sobre o desempenho humano para esse cenário. Verificou-se que ações para melhoria dos níveis de qualidade dos fatores de desempenho avaliados negativamente, reduzem significativamente a probabilidade de ocorrência de erro humano. Com a determinação da probabilidade de erro humano e dos fatores que exercem influência sobre o operador para sua ocorrência, esta metodologia poderá ser aplicada como ferramenta adicional de gestão do processo de prevenção de falhas humanas e aumento da confiabilidade do setor elétrico. / Due to the large proportion of human failures in relation to the total number of failures, the restrictions in the supply of electric power and the history of human failures in recent years in the Brazilian electricity system, human reliability is relevant for the electric sector to increase the reliability and mitigation of the occurrence of power outages to consumers. In this context, this work aims to apply an existing methodology to analyze a probability of occurrence of human failure in an electric power substation. It addresses the subject initially by reviewing the evolution of the scenario of human failings, from the period of the Cold War (1945 to 1989), when the first studies were carried out, to date, to contextualize the need to update knowledge about human reliability. The theoretical framework supported the compile the concepts of the various methods used to perform the human reliability analysis and the factors that influence the performance of the operator in the execution of the tasks. A table that compares the more relevant methods presents the advantages and disadvantages of each one. Afterwards, the methodology for analysis of human reliability is presented, with the definition of the critical scenario, analysis of the factors that influence the performance of the operators, and the structuring and analysis of the holistic decision tree with the possible probability of occurrence of human errors. The results of its application in a substation of the electric sector located in the State of Mato Grosso indicated an initial probability of occurrence of human error for the analyzed scenario. The results of the research demonstrate qualitatively and quantitatively which are the factors that exerted the most influence on human performance for the scenario. Actions to improve the quality levels of the performance factors evaluated negatively reduce significantly the probability of occurrence of human error. With the determination of the probability of human error and which are the factors that influence the operator for its occurrence, this methodology can be an additional tool to manage the process of human error prevention and increase the reliability of the electric power system.

Em virtude da grande proporção das falhas humanas em relação ao número total de falhas, dos gargalos de fornecimento de energia elétrica e do histórico de falhas humanas ocorridas nos últimos anos no sistema elétrico brasileiro, a análise da confiabilidade humana é relevante para o setor elétrico para o aumento da confiabilidade e mitigação da ocorrência de corte de fornecimento de energia aos consumidores. Nesse contexto, esse trabalho objetiva aplicar uma metodologia existente para analisar a probabilidade de ocorrência de falha humana em uma subestação de energia elétrica. Aborda o assunto inicialmente revisando a evolução do cenário de falhas humanas, desde o período da Guerra Fria (1945 a 1989), quando se realizaram os primeiros estudos, até o atual momento, para contextualizar a necessidade de atualização dos conhecimentos sobre confiabilidade humana. No referencial teórico, compilaram-se as conceituações dos diversos métodos utilizados para realização da análise da confiabilidade humana e os fatores que exercem influência sobre o desempenho do operador na execução das tarefas. Elaborou-se uma tabela com o objetivo de propiciar a comparação entre os diversos métodos com suas vantagens e desvantagens. Na sequência, faz-se a apresentação da metodologia para análise da confiabilidade humana, com a definição do cenário crítico, análise dos fatores que exercem influência sobre o desempenho dos operadores e estruturação e análise da árvore de decisão holística com os possíveis valores de probabilidade de ocorrência de erros humanos. Os resultados de sua aplicação em uma subestação do setor elétrico localizada no Estado de Mato Grosso indicaram um valor inicial de probabilidade de ocorrência de erro humano para o cenário analisado. O resultado da pesquisa demonstra qualitativa e quantitativamente quais fatores exerceram mais influência sobre o desempenho humano para esse cenário. Verificou-se que ações para melhoria dos níveis de qualidade dos fatores de desempenho avaliados negativamente, reduzem significativamente a probabilidade de ocorrência de erro humano. Com a determinação da probabilidade de erro humano e dos fatores que exercem influência sobre o operador para sua ocorrência, esta metodologia poderá ser aplicada como ferramenta adicional de gestão do processo de prevenção de falhas humanas e aumento da confiabilidade do setor elétrico. / Due to the large proportion of human failures in relation to the total number of failures, the restrictions in the supply of electric power and the history of human failures in recent years in the Brazilian electricity system, human reliability is relevant for the electric sector to increase the reliability and mitigation of the occurrence of power outages to consumers. In this context, this work aims to apply an existing methodology to analyze a probability of occurrence of human failure in an electric power substation. It addresses the subject initially by reviewing the evolution of the scenario of human failings, from the period of the Cold War (1945 to 1989), when the first studies were carried out, to date, to contextualize the need to update knowledge about human reliability. The theoretical framework supported the compile the concepts of the various methods used to perform the human reliability analysis and the factors that influence the performance of the operator in the execution of the tasks. A table that compares the more relevant methods presents the advantages and disadvantages of each one. Afterwards, the methodology for analysis of human reliability is presented, with the definition of the critical scenario, analysis of the factors that influence the performance of the operators, and the structuring and analysis of the holistic decision tree with the possible probability of occurrence of human errors. The results of its application in a substation of the electric sector located in the State of Mato Grosso indicated an initial probability of occurrence of human error for the analyzed scenario. The results of the research demonstrate qualitatively and quantitatively which are the factors that exerted the most influence on human performance for the scenario. Actions to improve the quality levels of the performance factors evaluated negatively reduce significantly the probability of occurrence of human error. With the determination of the probability of human error and which are the factors that influence the operator for its occurrence, this methodology can be an additional tool to manage the process of human error prevention and increase the reliability of the electric power system.

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The safety of nuclear power plants must be proved, certified and improved. Probabilistic safety assessments are used to estimate the core meltdown risk, by means of sequential analyses of accidents. In order to assess probabilities of the appearance of these sequences, it is necessary to specifically assess probabilities of operation failures accomplished by human operators in a degraded mode. For this purpose, EDF, the French producer of electricity, developed a method that models failures of human actions, by means of a systematic determination of scenarios corresponding to different failure modes. This method, called MERMOS, has been used for several probabilistic safety assessments. In order to increase its reproducibility and to make it more robust, example missions and scenarios will be built. This set of example analyses will be used by experts assessing human reliability: they will develop studies and deduce results more easily. The purpose of this study involves the creation of a methodology to model existing analyses and human reliability data used in MERMOS. This study consists of optimizing a second generation human reliability assessment method in order to overpass its current weaknesses in an operational context by means of the identification of a set of example analyses. / Master of Science

A APS (Análise Probabilística de Segurança) de instalações industriais é assunto que evoluiu com a complexidade dos sistemas. A princípio, foram desenvolvidas ferramentas e técnicas com o propósito de analisar plantas já instaladas, possibilitando a identificação de fenômenos e mecanismos de falha desconhecidos até então. Com a evolução dos estudos dos acidentes, foram desenvolvidas técnicas aplicáveis às fases pré-operacionais com o propósito de diminuir os riscos na operação. Observa-se, portanto, um bom número de técnicas ideais para analisar projetos prontos ou em fase de conclusão. O mesmo não é observado para a fase de concepção. Apesar disto, cada vez mais especialistas na área de risco propõem que as considerações de segurança são mais eficazes quando ponderadas ao longo de toda a vida dos sistemas críticos. O estudo das APS realizadas no mundo em várias indústrias ajuda a entender o consenso sobre a contribuição potencial destas análises no desenvolvimento de novos sistemas. Para explorar este potencial, é essencial a elaboração de processos e modelos prospectivos que sejam simples, quantitativos, realistas, capazes de alimentar análises no estágio de projeto e que tragam resultados que possam ser interpretados pelos profissionais envolvidos no processo decisório. Estas considerações são extensíveis à ACH (Análise de Confiabilidade Humana), i.e., poucas são as ferramentas que ponderam aspectos operacionais, em especial o desempenho humano, na fase de projeto. A reconhecida contribuição do fator humano em acidentes envolvendo sistemas complexos - por vezes atribuída à falta de ferramentas adequadas para sua consideração na fase de projeto - evidencia ainda mais esta lacuna. Neste contexto, esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia e de uma técnica para a consideração precoce da confiabilidade humana na concepção de sistemas complexos, sendo que: 1) o desenvolvimento desta metodologia primou pela facilidade de entendimento de suas etapas e resultados, i.e., procurou-se a inteligibilidade para as pessoas envolvidas no projeto, sendo especialistas em ACH ou não, e; 2) a TECHR (Technique for Early Consideration of Human Reliability) foi concebida com o propósito de desenvolver um modelo prospectivo para o desempenho humano que possa ser explorado na fase de concepção de sistemas, e se baseia no aproveitamento da opinião de especialistas em relação a sistemas que operam ou operaram nos últimos anos para obter estimativas das probabilidades dos diversos tipos de erro humano que podem ocorrer durante a execução de uma ação específica. A metodologia proposta e a TECHR resultam em um procedimento simples e capaz de produzir modelos extremamente úteis na fase de projeto, representando uma contribuição original para o estado da arte da concepção de sistemas baseada em dados incertos. / PSA (Probabilistic Safety Assessment) is an industrial plant issue that has evolved with the complexity of systems. Initially, tools and techniques have been developed with the main purpose of analyzing operational plants, enabling the identification of phenomena and fault mechanisms hitherto not highlighted. With the evolution of accidents studies, some techniques applicable to pre-operational phases were developed in order to reduce the risks in operation. Therefore, a number of techniques adequate to analyze ready or near completion designs can be found. The same is not observed for the early design phase. Despite this, more and more experts in the risk assessment field suggest that safety considerations are most effective when assessed over the whole life of critical systems. Probabilistic safety analyses performed worldwide in various industries help us understand the consensus on the potential contribution of these analyses for developing new systems. To exploit this potential, it is essential to develop processes and prospective models that are simple, quantitative, realistic, able to feed analyses at the design stage and to bring results that can be interpreted by the professionals involved in the decision making process. These considerations are extended to HRA (Human Reliability Analysis), i.e., there are few tools that consider operational aspects, especially human performance, during the design phase. The recognized contribution of the human factor in accidents involving complex systems - sometimes attributed to the lack of suitable tools for its consideration in the design phase - further highlights this gap. In this context, this thesis presents a methodology and a technique developed for the early consideration of human reliability in complex systems design, and: 1) the development of this methodology has prioritized the easy understanding of its steps and results, i.e., its intelligibility for people involved in the system design has been sought, with expertise in HRA or not, and; 2) the technique for early consideration of human reliability (TECHR) was designed for developing a prospective human performance model that can be exploited in the system design phase, and is based on the use of expert opinion in relation to systems that operate or have operated in recent years to obtain estimates of the probabilities of the various types of human error that may occur during the performance of a specific action. The proposed methodology and technique result in a simple procedure capable of producing useful models for the design phase, representing an original contribution to the state of the art of systems conception under uncertainty.

A APS (Análise Probabilística de Segurança) de instalações industriais é assunto que evoluiu com a complexidade dos sistemas. A princípio, foram desenvolvidas ferramentas e técnicas com o propósito de analisar plantas já instaladas, possibilitando a identificação de fenômenos e mecanismos de falha desconhecidos até então. Com a evolução dos estudos dos acidentes, foram desenvolvidas técnicas aplicáveis às fases pré-operacionais com o propósito de diminuir os riscos na operação. Observa-se, portanto, um bom número de técnicas ideais para analisar projetos prontos ou em fase de conclusão. O mesmo não é observado para a fase de concepção. Apesar disto, cada vez mais especialistas na área de risco propõem que as considerações de segurança são mais eficazes quando ponderadas ao longo de toda a vida dos sistemas críticos. O estudo das APS realizadas no mundo em várias indústrias ajuda a entender o consenso sobre a contribuição potencial destas análises no desenvolvimento de novos sistemas. Para explorar este potencial, é essencial a elaboração de processos e modelos prospectivos que sejam simples, quantitativos, realistas, capazes de alimentar análises no estágio de projeto e que tragam resultados que possam ser interpretados pelos profissionais envolvidos no processo decisório. Estas considerações são extensíveis à ACH (Análise de Confiabilidade Humana), i.e., poucas são as ferramentas que ponderam aspectos operacionais, em especial o desempenho humano, na fase de projeto. A reconhecida contribuição do fator humano em acidentes envolvendo sistemas complexos - por vezes atribuída à falta de ferramentas adequadas para sua consideração na fase de projeto - evidencia ainda mais esta lacuna. Neste contexto, esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia e de uma técnica para a consideração precoce da confiabilidade humana na concepção de sistemas complexos, sendo que: 1) o desenvolvimento desta metodologia primou pela facilidade de entendimento de suas etapas e resultados, i.e., procurou-se a inteligibilidade para as pessoas envolvidas no projeto, sendo especialistas em ACH ou não, e; 2) a TECHR (Technique for Early Consideration of Human Reliability) foi concebida com o propósito de desenvolver um modelo prospectivo para o desempenho humano que possa ser explorado na fase de concepção de sistemas, e se baseia no aproveitamento da opinião de especialistas em relação a sistemas que operam ou operaram nos últimos anos para obter estimativas das probabilidades dos diversos tipos de erro humano que podem ocorrer durante a execução de uma ação específica. A metodologia proposta e a TECHR resultam em um procedimento simples e capaz de produzir modelos extremamente úteis na fase de projeto, representando uma contribuição original para o estado da arte da concepção de sistemas baseada em dados incertos. / PSA (Probabilistic Safety Assessment) is an industrial plant issue that has evolved with the complexity of systems. Initially, tools and techniques have been developed with the main purpose of analyzing operational plants, enabling the identification of phenomena and fault mechanisms hitherto not highlighted. With the evolution of accidents studies, some techniques applicable to pre-operational phases were developed in order to reduce the risks in operation. Therefore, a number of techniques adequate to analyze ready or near completion designs can be found. The same is not observed for the early design phase. Despite this, more and more experts in the risk assessment field suggest that safety considerations are most effective when assessed over the whole life of critical systems. Probabilistic safety analyses performed worldwide in various industries help us understand the consensus on the potential contribution of these analyses for developing new systems. To exploit this potential, it is essential to develop processes and prospective models that are simple, quantitative, realistic, able to feed analyses at the design stage and to bring results that can be interpreted by the professionals involved in the decision making process. These considerations are extended to HRA (Human Reliability Analysis), i.e., there are few tools that consider operational aspects, especially human performance, during the design phase. The recognized contribution of the human factor in accidents involving complex systems - sometimes attributed to the lack of suitable tools for its consideration in the design phase - further highlights this gap. In this context, this thesis presents a methodology and a technique developed for the early consideration of human reliability in complex systems design, and: 1) the development of this methodology has prioritized the easy understanding of its steps and results, i.e., its intelligibility for people involved in the system design has been sought, with expertise in HRA or not, and; 2) the technique for early consideration of human reliability (TECHR) was designed for developing a prospective human performance model that can be exploited in the system design phase, and is based on the use of expert opinion in relation to systems that operate or have operated in recent years to obtain estimates of the probabilities of the various types of human error that may occur during the performance of a specific action. The proposed methodology and technique result in a simple procedure capable of producing useful models for the design phase, representing an original contribution to the state of the art of systems conception under uncertainty.