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“人-机-环-管”系统任务安全性分析与

评价研究

摘要：本文分别从人、机、环境、管理的角度，定性分析了在装备保障过程

中影响任务安全性的主要机理及其对整个系统任务安全性的影响，并分别建立了

四者的安全性数学模型，最后以这些模型为依据，以实际保障所测数据为基础，

对人-机-环境-管理系统工程进行了定量的分析，为装备保障的安全分析、评价

和管理工作提供了依据。

关键词：人-机-环境-管理系统；任务安全性分析；安全评价

1人-机-环境-管理系统任务整体安全性分析与计算

人-机-环境-管理系统工程是一门与装备维护、保障效率、维修管理及工作

者身心健康相关的学科，是运用系统科学理论和系统工程方法，以人-机-环境-

管理系统为研究对象，正确处理4大要素的关系，深入研究系统最优组合，提出

系统任务安全分析与评价的研究方法，从而实现系统的本质安全化，为安全可靠

的装备保障过程提供理论支持和管理依据。[1]利用理论计算和实验测试的方式，

确定了整个系统的安全度，即包含人、机、环境、管理4个子系统的函数，并作

为功能串联整体系统。为整个系统的安全度;、、、分别为人、机、

环境、管理的安全度。通用表达式如下：

(1)

2人的安全性分析

2.1人不安全行为产生的机理、原因及分类

从工作者的角度看，人的不安全行为主要是由于人感知环境信息的失误，人

大脑处理信息时作出错误的决策，动作器官没能完成指定动作3方面原因引起的。

从系统的角度看，主要是由于人的心理、生理、管理决策、社会环境以及人机界

面设计不协调等多方面原因所导致。[2]其中人的生理方面的原因主要指人的各种

能力的限度，包括人的知觉、感觉、反应速度、体力、生物节律等；人的心理方

面的原因主要指人的气质、性格、情绪、意识等；管理决策方面的原因主要指不

合理的作业时间，作业计划，操作规程的不合理等；环境的原因包括物理环境和

人际环境，即作业场所和人际关系的好坏；人机界面设计方面的原因主要指人机

功能分配不当，工程设计上的不合理使人易失误等。

2.2人的安全性数学模型

本文采用人的认知安全性模型作为系统整体任务安全性的计算因子，核心内

容是：人认知行为（规则、技能、知识型）的失误概率与时间的关系服从三

参数的威布尔分布，如公式（2），为完成该行为的平均时间；为第

类（=1,2,3，分别表示技能、规则、知识型）作业人员行为形成因子的量化值，

即规范化威布尔分布三参数。

（2）

3机的安全性分析

3.1机的不安全状态产生的机理、原因及分类

机的不安全状态指那些不安全装备设备的状态是造成事故的直接原因。在机

的安全性设计中，要计算装备设备的安全性，主要理论依据是干涉理论。干涉理

论认为，当应力分布曲线与强度分布曲线重叠时，设备就发生失效；它是把应力

和强度都当作随机变量，通过二者的比较来计算的。在现代装备大规模复杂人-

机-环境-管理系统中，随着科技的发展与进步，系统软硬件安全性不断提高，运

行环境也得到大的改善，由它们引起的事故比例逐渐下降。但机的不安全状态也

是导致系统任务安全问题的主要原因，这不仅表现在机的不安全状态，能单独导

致事故的发生，而且在大多数情况下，它能导致人的不安全行为的发生。[3]

3.2机安全性数学模型

机的安全性数学模型通用公式为：

（3）

考虑到维修保障现场的复杂性，采用机的安全性数学模型通用公式来对其安

全性进行定量计算可操作性较差，且计算结果不一定精确。[4]因此，采用模糊综

合评判的方法来确定机的安全性。将机的系统完成工作任务的能力分为好、一般、

差，这样得到系统的评价集为：