第17讲人机系统的可靠性和安全性.pdf

第十七讲 人机系统的可靠性和安全性 通过本章的学习，应能够： 1． 描述人机系统的可靠性、可靠度； 2． 掌握人、人机系统的可靠度计算方法； 3． 说明人机系统可靠性设计的要求； 4． 运用故障树对人机系统得安全性进行描述和分析。 一、基本概念 1．可靠性 定义：可靠性是指研究对象在规定条件下和规定时间内功能的能力。 研究对象：指系统、机器、部件或人员。本学科只研究人的操作可靠性，即以引起 系统故障或失效的人为因素为研究对象。 可靠性高低与研究对象所处的规定条件和规定时间有密切关系。研究对象所处的条 件包括温度、湿度、振动、冲击、负荷、压力等，还包括维护方法、自动操作还是 人工操作、作业人员的技术水平等广义的环境条件。规定的时间一般指通常的时间 概念，根据研究对象的不同也使用周期、距离、次数等相当于时间指标的量。 研究对象的功能：是指对象的某些特定的技术指标。 2．可靠度 定义： 可靠度 R 是指在规定的条件下、 规定的时间内， 完成规定功能的概率。 不可靠度或失效概率 F：研究对象在规定的条件下、 规定时间内丧失规定的功 能的概率。 R 十 F ＝1 或 R ＝l— F 可靠度的获得：研究对象的不可靠度可以通过大量的统计实验得出。 3．人的操作可靠度 定义：作业者在规定条件下、 规定时间内正确完成操作的概率， 用 RH 表示。 人的操作不可靠度 (人体差错率 )FH， RH+FH=1 。 - 1 - 人的操作可靠度计算： 人的行动过程包括：信息接受过程、信息判断加工过程、信息处理过程。人的 可靠性也包活人的信息接受的可靠性、信息判断的可靠性、信息处理的可靠性。这 三个过程的可靠性就表达了人的操作可靠性。 （1）间歇性操作的操作可靠度计算。 间歇性操作的特点是在作业活动中，作业者进行不连续的间断操作。例如，汽 车换挡、制动等均属间歇性操作。这种操作可能是有规律的，有时也可能是随机的。 因此，对于这种操作不宜用时间来表达其可靠度，一般用次数、距离、周期等来描 述其可靠度。 若某人执行某项操作 N 次，其中操作失败 n 次，则当 N 足够大时，则此人的操 作不可靠度为： FH ＝n/N 人在执行此项操作中，其操作可靠度为： RH ＝ 1— FH ＝1— n/N 例如，汽车司机操纵刹车 5000 次，其中有 1 次失误项操作的可靠度为： RH ＝1— 1/5000 ＝0．9998 （2 ）连续性操作的操作可靠度计算。 连续性操作是在作业活动过程中，作业者在作业时间里进行连续的操作活动。 例如对运行仪表的全过程监视，汽车司机开车活动中方向盘的操纵，对道路情况的 监视等。连续性操作可直接用时间进行描述。对连续性操作的操作可靠度，可用人 的操作可靠性模型来描述。 t ( t )dt R H ( t ) e 0 式中 t——连续工作时间； λ （t ）—— t 时间内人的差错率。 例如，汽车司机操纵方向盘的恒定差错率为 λ （t ）＝ 0.00001，若果个司机驾车 300 小时，其可靠度为： 说明： λ （t ）是随时间变化的函数；对于同一个人，在不同的时间内，其差错 - 2 - 率 λ （t ）是不同的，对于不同的人，其差错率 λ （t ）也是不同的；因此，在计算连 续性操作可靠度时，一般是根据不同的人、不同的时间、进行同一操作的差错率的 平均值计算的。 4．人机系统的可靠度 定义：人机系统在规定条件下、规定时间内正确完成操作的概率，