安全管理——技术讲义作业-技术36-人机系统可靠性计算(doc 8)

人机系统可靠性计算
【大纲考试内容要求】：
1、熟悉人机系统可靠性计算；
2、掌握人机系统可靠性设计原那么。

【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)也是特别困难的。

1．人的全然可靠度
系统不因人体过失发生功能落低和故障时人的成功概率，称为人的全然可靠度，用r表示。

人在进行作业操作时的全然可靠度可用下式表示：
r＝a1a2a3 (4—10)
式中a1——输进可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误；
a2——判定可靠度，考虑进行判定时失误；
a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，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4—3所示。

表４－３可靠度计算
人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时刻内连续性作业，另一种是间歇性作业。

下面分不讲明这两种作业人的可靠度确实定方法。

(1)连续作业。

在作业时刻内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如操纵人员连续瞧瞧
仪表并连续调节流量；汽车司机连续瞧瞧线路并连续操纵方向盘等。

连续操作的人的全然可靠度能够用时刻函数表示如下：
r(t)＝exp[∫0+∞l(t)dt](4—11)
式中r(t)——连续性操作人的全然可靠度；
t——连续工作时刻；
l(t)——t时刻内人的过失率。

(2)间歇性作业。

在作业时刻内不连续地瞧瞧和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机瞧瞧汽车内的仪表，换挡、制动等。

对间歇性作业一般采纳失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为：
r＝l一p(n／N) (4—12)
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：
RH＝1—bl·b2·b3·b4·bs(1—r) (4一13)
式中b1——作业时刻系数；
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)——作业的全然失效概率或全然不可靠度。

r可依据表4—4及式(4—10)求出。

b1～b5；可依据表4—4来确定。

表4--4 可靠度RH的系数(bl～b5)
(二)人机系统的可靠度计算
人机系统组成的串联系统可按下式表达：
Rs＝RH·RM(4—14)
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。

人机系统可靠度采纳并联方法来提高。

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，操纵如图4—8所示。

一旦发生异常情况应立即切断电源。

该系统有以下两种操尽情形。

(1)异常状况时，相当于两人并联，可靠度比一人操纵的系统增大了，这时操作者切断电源的可靠度为RHb(正确操作的概率)：
RHb＝
1-(1-R1)(1-R2) (4—15) (2)正常状况时，相当于两人串联，可靠度比一人操纵的系统减小了，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)：
RHc＝
Rl·R2(4—16)
从监视的角度考虑，首要咨询题是防止异常状况时的危险，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那么是次要的，因此那个监控系统是可行的。

因此两人监控的人机系统的可靠度度Rsr为：
异常情况时，
Rsr′＝RHb·RM＝[1-(1-R1)(1-R2)]RM (4—17)
正常情况时，
Rsr″＝RHc·RM＝Rl·R2·RM(4—18)
人机系统可靠性设计全然原那么
五、人机系统可靠性设计全然原那么
1．系统的整体可靠性原那么
从人机系统的整体可靠性动身，合理确定人与机器的功能分配，从而设计出经济可靠的人机系统。

一般情况下，机器的可靠性高于人的可靠性，实现生产的机械化和自动化，就可将人从机器的危险点和危险环境中解脱出来，从全然上提高了人机系统可靠性。

2．高可靠性组成单元要素原那么
系统要采纳通过检验的、高可靠性单元要素来进行设计。

3．具有平安系数的设计原那么
由于负荷条件和环境因素随时刻而变化，因此可靠性也是随时刻变化的函数，同时随时刻的增加，可靠性在落低。

因此，设计的可靠性和有关参数应具有一定的平安系数。

4．高可靠性方式原那么
为提高可靠性，宜采纳冗余设计、故障平安装置、自动保险装置等高可靠度结构组合方式。

(1)系统“自动保险〞装置。

自动保险，确实是根基即使是外行不明白业务的人或不熟练的人
进行操作，也能保证平安，不受损害或不出故障。

这是机器设备设计和装置设计的全然性指导思想，是实质平安化追求的目标。

要通过不断完善结构，尽可能地接近那个目标。

(2)系统“故障平安〞结构。

故障平安，确实是根基即使个不零部件发生故障或失效，系统性能不变，仍能可靠工作。

系统平安经常是以正常的正确的完成功能为前提。

然而，由于组成零件产生故障而引起误动作，经常导致重大事故发生。

为到达功能正确性，采纳保险结构方法可保证系统的可靠性。

从系统操纵的功能方面来瞧，故障平安结构有以下几种：
①消极被动式。

组成单元发生故障时，机器变为停止状态。

②积极主动式。

组成单元发生故障时，机器一面报警，一面还能短时运转。

③运行操作式。

即使组成单元发生故障，机器也能运行到下次的定期检查。

通常在产业系统中，大多为消极被动式结构。

5．标准化原那么
为减少故障环节，应尽可能简化结构，尽可能采纳标准化结构和方式。

6．高维修度原那么
为便于检修故障，且在发生故障时易于快速修复，同时为考虑经济性和备用方便，应采纳零件标准化、部件通用化、设备系列化的产品。

7．事先进行试验和进行评价的原那么
关于缺乏实践考验和有用经验的材料和方法，必须事先进行试验和科学评价，然后再依据其可靠性和平安性而选用。

8．推测和预防的原那么
要事先对系统及其组成要素的可靠性和平安性进行推测。

对已发现的咨询题加以必要的改善，对易于发生故障或事故的薄弱环节和部位也要事先制定预防措施和应变措施。

9．人机工程学原那么
从正确处理人一机一环境的合理关系动身，采纳人类易于使用同时过失较少的方式。

10．技术经济性原那么
不仅要考虑可靠性和平安性，还必须考虑系统的质量因素和输出功能指标。

其中还包括技术功能和经济本钞票。

11．审查原那么
既要进行可靠性设计，又要对设计进行可靠性审查和其他专业审查，也确实是根基要重申和贯彻各专业各行业提出的评价指标。

12．整理预备资料和交流信息原那么
为便于设计工作者进行分析、设计和评价，应充分收集和整理设计者所需要的数据和各种资料，以有效地利用已有的实际经验。

13．信息相应原那么
应对实际使用的经验进行分析之后，将分析结果相应给有关部门。

14．设立相应的组织机构
为实现高可靠性和高平安性的目的，应建立相应的组织机构，以便有力推进综合治理和技术开发。

【例题】人机系统可靠性设计全然原那么包括：〔〕
A、系统的整体可靠性原那么
B、高可靠性方式原那么
C、高维修度原那么
D、技术经济性原那么
E、标准化原那么
【答案】ABCDE
一、单项选择题:
1、即使是外行不明白业务的人或不熟练的人进行操作，也能保证平安，不受损害或不出故障，这是采纳了〔〕。

A.“自动保险〞装置
B.“故障平安〞结构
C.标准化结构
D.推测和预防的原那么
ABCD
你的答案：标准答案：a
此题分数：1.00分，你答题的情况为错误因此你的得分为0分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
2、即使个不零部件发生故障或失效，系统性能不变，仍能可靠工作，这是采纳了〔〕。

A.“自动保险〞装置
B.“故障平安〞结构
C.标准化结构
D.推测和预防的原那么
ABCD
你的答案：标准答案：b
此题分数：1.00分，你答题的情况为错误因此你的得分为0分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
3、某人机系统采纳“故障平安〞结构设计，当组成单元发生故障时，机器一面报警，一面还能短时运转，这是〔〕。

B.积极主动式
C.运行自检式
D.运行操作式
ABCD
你的答案：标准答案：b
此题分数：1.00分，你答题的情况为错误因此你的得分为0分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
二、多项选择题:
4、人的全然可靠度要紧由以下参数决定〔〕。

A.性格可靠度
B.技术可靠度
C.输进可靠度
D.判定可靠度
E.输出可靠度
ABCDE
你的答案：标准答案：c,d,e
此题分数：2.00分，你答题的情况为错误因此你的得分为.00分
解析：
--------------------------------------------------------------------------------
5、人机系统组成的串联系统，其可靠度等于〔〕的乘积。

A.人的全然可靠度
B.人的操作可靠度；
C.人的实际可靠度
D.机器设备可靠度
E.机器设备实际可靠度
ABCDE
你的答案：标准答案：b,d。