第17讲 人机系统的可靠性和安全性VIP免费

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。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。RH(t)=e∫0tλ(t)dt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，用RS表示。说明：人机系统可靠度是评价人机系统设计的重要内容。为了获得人机系统的最佳效能，除了机器本身可靠度指标要高外，还要求操作者的操作可靠度指标也要高。可靠度计算：把一个系统的可靠度设为RS（t），构成系统的各要素的可靠度设为Ri（t）（i=1，2，3，…n），根据各要素的连接方式，系统可靠度计算方法如下：（1）串联构成串联构成如图20．2所示，n个具有独立功能的要素构成串联配置，串联配置的含义是：一个系统各要素都正常时系统才正常。其系统的可靠度等于每个要素可靠度之积，如表达式（20-1）（20-1）（2）并联构成一个人机系统若至少有一个子系统(要素)正常，系统即正常，或各子系统(要素)都不正常，系统才不正常称之为并联系统。并联系统构成如图20．3，并联系统的可靠度如表达式20-2。（20-2）如果各要素的可靠度为等值R0，在串联时系统可靠度为RS（t）=（R0）n；并联时系统可靠度RS（t）=1-（1-R0）n。（3）串联和并联混合构成当有n个串联系统包括在m个并联系统中，则系统可...