安全管理——技术讲义作业-技术36-人机系统可靠性计算(doc 8)1729.docx

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1、人机系统统可靠性性计算【大纲考考试内容容要求】：1、熟熟悉人机机系统可可靠性计计算；22、掌握握人机系系统可靠靠性设计计原则。【教材内容】：四、人机系统可靠性计算(一)系统中人的可靠度计算由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)也是很困难的。1人的基本可靠度系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示：ra1a2a3 (410)式中a1输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误；a2判断可靠度，考虑进行判断时失误；a3输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误

2、，如按错开关。上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1，a2，a3，各值如表43所示。表可靠度计算人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。(1)连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下：r(t)exp0+l(t)dt (411)式中r(t)连续性操作人的基本可靠度；t连续工作时间；l(t)t时间内人的差错率。(2)间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性

3、作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为：rl一p(nN) (412)式中N总动作次数；n失败动作次数；p概率符号。2人的作业可靠度考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为：RH1blb2b3b4bs(1r) (4一13)式中b1作业时间系数；b2作业操作频率系数；b3作业危险度系数；b4作业生理和心理条件系数；b5作业环境条件系数；(1-r)作业的基本失效概率或基本不可靠度。r可根据表44及式(410)求出。b1b5；可根据表44来确定。表4-4 可靠度RH的系数(blb5)(二)人机系统的可靠度计算人机系统组成的串联系统可

4、按下式表达：RsRHRM (414)式中Rs人机系统可靠度；RH人的操作可靠度；RM机器设备可靠度。人机系统可靠度采用并联方法来提高。常用的并联方法有并行工作冗余法和后备冗余法。并行工作冗余法是同时使用两个以上相同单元来完成同一系统任务，当一个单元失效时，其余单元仍能完成工作的并联系统。后备冗余法也是配备两个以上相同单元来完成同一系统的并联系统。它与并行工作冗余法不同之处在于后备冗余法有备用单元，当系统出现故障时，才启用备用单元。1两人监控人机系统的可靠度当系统由两人监控时，控制如图48所示。一旦发生异常情况应立即切断电源。该系统有以下两种控制情形。(1)异常状况时，相当于两人并联，可靠度比一

5、人控制的系统增大了，这时操作者切断电源的可靠度为RHb(正确操作的概率)：RHb1-(1-R1)(1-R2) (415)(2)正常状况时，相当于两人串联，可靠度比一人控制的系统减小了，即产生误操作的概率增大了，操作者不切断电源的可靠度为RHc(不产生误动作的概率)：RHcRlR2 (416)从监视的角度考虑，首要问题是避免异常状况时的危险，即保证异常状况时切断电源的可靠度，而提高正常状况下不误操作的可靠度则是次要的，因此这个监控系统是可行的。所以两人监控的人机系统的可靠度度Rsr为：异常情况时，RsrRHbRM1-(1-R1)(1-R2)RM (417)正常情况时，RsrRHcRMRlR2RM

6、 (418)人机系统统可靠性性设计基基本原则则五、人机机系统可可靠性设设计基本本原则1系统统的整体体可靠性性原则从人机系系统的整整体可靠靠性出发发，合理理确定人人与机器器的功能能分配，从从而设计计出经济济可靠的的人机系系统。一般情况况下，机机器的可可靠性高高于人的的可靠性性，实现现生产的的机械化化和自动动化，就就可将人人从机器器的危险险点和危危险环境境中解脱脱出来，从从根本上上提高了了人机系系统可靠靠性。2高可可靠性组组成单元元要素原原则系统要采采用经过过检验的的、高可可靠性单单元要素素来进行行设计。3具有有安全系系数的设设计原则则由于负荷荷条件和和环境因因素随时时间而变变化，所所以可靠靠性也

7、是是随时间间变化的的函数，并并且随时时间的增增加，可可靠性在在降低。因因此，设设计的可可靠性和和有关参参数应具具有一定定的安全全系数。4高可可靠性方方式原则则为提高可可靠性，宜宜采用冗冗余设计计、故障障安全装装置、自自动保险险装置等等高可靠靠度结构构组合方方式。(1)系系统“自动保保险”装置。自自动保险险，就是是即使是是外行不不懂业务务的人或或不熟练练的人进行操作作，也能能保证安安全，不不受伤害害或不出出故障。这是机器器设备设设计和装装置设计计的根本本性指导导思想，是是本质安安全化追追求的目目标。要要通过不不断完善善结构，尽尽可能地地接近这这个目标标。(2)系系统“故障安安全”结构。故故障安全

8、全，就是是即使个个别零部部件发生生故障或或失效，系系统性能能不变，仍仍能可靠靠工作。系统安全全常常是是以正常常的准确确的完成成规定功功能为前前提。可可是，由由于组成成零件产产生故障障而引起起误动作作，常常常导致重重大事故故发生。为为达到功功能准确确性，采采用保险险结构方方法可保保证系统统的可靠靠性。从系统控控制的功功能方面面来看，故故障安全全结构有有以下几几种：消极被被动式。组组成单元元发生故故障时，机机器变为为停止状状态。积极主主动式。组组成单元元发生故故障时，机机器一面面报警，一一面还能能短时运运转。运行操操作式。即即使组成成单元发发生故障障，机器器也能运运行到下下次的定定期检查查。通常在

9、产产业系统统中，大大多为消消极被动动式结构构。5标准准化原则则为减少故故障环节节，应尽尽可能简简化结构构，尽可可能采用用标准化化结构和和方式。6高维维修度原原则为便于检检修故障障，且在在发生故故障时易易于快速速修复，同同时为考考虑经济济性和备备用方便便，应采采用零件件标准化化、部件件通用化化、设备备系列化化的产品品。7事先先进行试试验和进进行评价价的原则则对于缺乏乏实践考考验和实实用经验验的材料料和方法法，必须须事先进进行试验验和科学学评价，然然后再根根据其可可靠性和和安全性性而选用用。8预测测和预防防的原则则要事先对对系统及及其组成成要素的的可靠性性和安全全性进行行预测。对对已发现现的问题题

10、加以必必要的改改善，对对易于发发生故障障或事故故的薄弱弱环节和和部位也也要事先先制定预预防措施施和应变变措施。9人机机工程学学原则从正确处处理人一一机一环环境的合合理关系系出发，采采用人类类易于使使用并且且差错较较少的方方式。10技技术经济济性原则则不仅要考考虑可靠靠性和安安全性，还还必须考考虑系统统的质量量因素和和输出功功能指标标。其中中还包括括技术功功能和经经济成本本。11审审查原则则既要进行行可靠性性设计，又又要对设设计进行行可靠性性审查和和其他专专业审查查，也就就是要重重申和贯贯彻各专专业各行行业提出出的评价价指标。12整整理准备备资料和和交流信信息原则则为便于设设计工作作者进行行分析

11、、设设计和评评价，应应充分收收集和整整理设计计者所需需要的数数据和各各种资料料，以有有效地利利用已有有的实际际经验。13信信息反馈馈原则应对实际际使用的的经验进进行分析析之后，将将分析结结果反馈馈给有关关部门。14设设立相应应的组织织机构为实现高高可靠性性和高安安全性的的目的，应应建立相相应的组组织机构构，以便便有力推推进综合合管理和和技术开开发。【例题】人人机系统统可靠性性设计基基本原则则包括：（）A、系统统的整体体可靠性性原则B、高可可靠性方方式原则则C、高维维修度原原则D、技术术经济性性原则E、标准准化原则则【答案】AABCDDE一、单选选题: 1、 即即使是外外行不懂懂业务的的人或不不

12、熟练的的人进行行操作，也也能保证证安全，不不受伤害害或不出出故障，这这是采用用了（）。A. “自动保保险”装置B. “故障安安全”结构C. 标准化化结构D. 预预测和预预防的原原则 AA BB CC DD 你的的答案： 标标准答案案：a 本题题分数： 1.00 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 0 分分 解析： -2、 即即使个别别零部件件发生故故障或失失效，系系统性能能不变，仍仍能可靠靠工作，这这是采用用了（）。A. “自动保保险”装置B. “故障安安全”结构C. 标准化化结构D. 预预测和预预防的原原则 AA BB CC DD 你的的答案： 标标准答案案：b 本题题分数

13、： 1.00 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 0 分分 解析： -3、 某某人机系系统采用用“故障安安全”结构设设计，当当组成单单元发生生故障时时，机器器一面报报警，一一面还能能短时运运转，这这是（）。A.消极极被动式式B. 积积极主动动式C. 运运行自检检式D. 运运行操作作式 AA BB CC DD 你的的答案： 标标准答案案：b 本题题分数： 1.00 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 0 分分 解析： -二、多选选题: 4、 人人的基本本可靠度度主要由由以下参参数决定定（）。A. 性性格可靠靠度B. 技技术可靠靠度C. 输输入可靠靠度D. 判判断可靠靠度E. 输输出可靠靠度 A B C D E 你的的答案： 标标准答案案：c, d, e 本题题分数： 2.00 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 .000 分 解析： -5、 人人机系统统组成的的串联系系统，其其可靠度度等于（）的的乘积。A. 人人的基本本可靠度度B. 人人的操作作可靠度度；C. 人人的实际际可靠度度D. 机机器设备备可靠度度E. 机机器设备备实际可可靠度 A B C D E 你的的答案： 标标准答案案：b, d