[其它]安全人机工程-ch05-3.ppt

《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》第 五 章 人机系统的安全设计与评价-3《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》第五节 人机系统安全与可靠性 可靠性——系统或组成要素在规定的工作条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力 可靠度——可靠性的度量指标，指系统或组成要素在规定条件 下和规定时间内能稳定完成规定功能的概率，用R表示 人机系统可靠度Rs=Rh*Rm*Re例子： 1.1986.1.28“挑战者”O形助推器密封圈； 2.200.7.26，协和超音速飞机，113人PC－10发动机，钛链 3.秘鲁航空602航班，一条胶带－静力通风管，人失误 注意：当把人作为可靠性研究对象时，机器的状态和所处环境 即为规定条件；人为差错（失误）（率）、故障（率） 、环 境故障）（率） 《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》一、人的可靠性l）人为失误 人为失误（有的占70%-80%）是人为的使系统发生故障 或发生机能不良事件，是违背设计和操作规程的错误行为 在作业中，人的作用主要有三个方面：①通过感觉器官（视觉、听觉、触觉等）接受信息，感知系统的作业情况和机器的状态； ②将接受的信息和已储存在大脑中的经验和知识信息进行比较分析后，作出决定，如作出继续、停止或改变操作的决定； ③根据决定采取相应的行动，如开关机器或增减其速度等。

《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》S—O—R（刺激一机体一反应）行动模型 人为失误主要表现在下三个方面：①S（刺激）方面－信息感知 当规定信息缺乏、不明确、不及时等，人的感知能力就会下降而犯错误，造成事故如果信息量过大，超过人对信息接受能力的限度，也会造成感知上的失误环境因素，如噪声、振动、超重、失重、高低温、照明不足等也都会引起人不能正确地感知信息如在某些典型的核电站控制室内有 1200到 1500个信号器，控制室的水 损失事故的模拟显示中，第一分钟内有500个警告灯亮，第二分钟内有 800个灯亮这样多的信息无助于作业者很好地接受信息并作出正确的判断，这是造成美国三哩岛核电站事故的原因之一 《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》②O（机体）方面－信息处理 在信息处理方面的人为失误，主要取决于人的生理特点、心理状态以及人对信息处理和加工的技能人对信息的处理受人的单一的信号决定通道的限制说明：人只有一个单一的决定通道，所有信息都按次序通过这个通道，当两个信息同时传向大脑时，其中一个必须等另一个放入工作记忆中之后，再执行处理和决定为什么人在同一时刻只能注意一件事情？Ø 当人长期从事某项工作时，会产生疲劳，感知系统的机能下降，记忆力减退，从而影响了对信息处理的能力。

Ø 人在工作时的心理状态直接关系到人对信息处理的可靠性如生活上的压力、工作态度和责任心不强、感情的不稳定性等，都会造成工作时的精力不集中而引起失误Ø 训练和培养《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》③R（反应）方面－操作实施 即输出行动的错误所造成的失误，其中包括人机系统设计不合理、违章操作、环境干扰等因素Ø 违反操作规程而造成的失误主要是对作业安全性重视不够引起的屡见不鲜Ø 遗漏操作，即某些操作程序和步骤遗漏了，从而导致失误Ø 改变操作程序后，操纵者不熟悉、不习惯，而在新的操作中，采用了大脑保留的原操作程序，因此造成失误《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》应力－效率模型应力－心理和生理负荷 分析：应力不完全是消极因 素，适度应力有利于把人的功效提高到最佳状态应力的分类： ①职业应力（与工作有关的应力；与职业变动有关的问题；与与 职业上受到挫折有关；职业性环境因素）②操作人员的应力（能 力限度或特征）③个人的应力因素（性格、家庭、身体状况、喜 好等）《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》例如，读电流表时，人的可靠度为0.9945，而把读数记录 下可靠度为0.9966。

若一个作业序中只有这两个作业，那么这 个作业序的可靠度R＝0.9945×0.9966这时人的失误率F＝l－（0.9945×0.9966）＝ 0.00888可靠度是指系统中的研究对象人或机器在规定条件下和规定时间内能正常工作的概率当一组作业序中有多个作业单元时，其可靠度为每个作业单元可靠度的乘积，即R＝R1R2R3…Ri 2）人为差错的概率估计《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》• 例题：某工人加工某个零件，需要通过车床和刨床两道基本 作业工序将此作业工序分解成单一基本作业，如图所示， 试求该工人加工零件的可靠度RH＝？加工零件作业单元分解图《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》解：该工人作业工序可分为2个基本作业过程：一个是车床加 工基本作业过程，一个是刨床加工基本作业过程在车床加 工基本作业中又分成5个作业因素，即上刀具、上工件、调整 、启动与停车，它们的可靠度分别为γ11，γ12，γ13，γ14与 γ15；对于刨床加工基本作业也有5个作业因素，它们的可靠 度分别为γ21，γ22，γ23，γ24与γ25；令R1与R2分别表示车床 加工基本作业与刨床加工基本作业的可靠度，于是有该工人加工零件的可靠度应为：RH＝R1×R2＝0.9964×0.9964＝0.9928《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》日本东京大学京口雅一的可靠度修正公式R=1－a.b.c.d.e(1-r) 其中：r=r1.r2.r3 a－作业时间；b－操作频率；c－危险度；d－生理、心理 条件；e－环境条件系数abcde 1.0充分适当安全良好良好1.0~3.0不连续发生有危险不良好不良好3.0~10.0无极少发生能恶性事故非常不好非常不好《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》二、机器的可靠性 机器设备的可靠性是指机器、部件、零件在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

规定条件包括使用条件、维护条件、环境条件、贮存条件和工作方式等 （1）可靠度及可靠度函数 可靠度是在规定时间和条件内，机器设备或部件能完成功能的概率，是时间的函数，就概率而言，可靠度是累积分布函数，它表示在该时间内成功完成功能的机器或部件占全部工作的机器或部件的百分数 Ø R(t)=P(Tt)T－产品故障前的工作时间；t－规定时间 Ø R（t）=｛N－n(t)｝/N=1 － n(t) /NN－在t=0时，在规定条件下进行工作的产品数；n（t）－从0到t时刻工作时间内，失效的产品总数《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》（2）累积故障分布函数（不可靠度）产品在规定的条件下和规定时间内，丧失规定功能的概率，称为累积故障概率（又称不可靠度）F(t)= P(T≤t)或n(t) /N; F(t)＋ R（t)=1(3)故障分布密度函数若 F（t）对时间微分，即可得函数f（t），称为故障密度函 数，即f(t)＝dF(t)/dt＝－dR(t)/dt 即单位时间故障频率4)故障率函数工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率（λ（t））《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》假设t＝0有N，t时刻时n（t）故障，N－n（t）个产品连续工作。

假设在t时刻继续工作△t时刻，t到t+△t时刻，故障数有n（t＋△t）－n（t）个 在（t，t+△t）内的故障频率为△n（t）/（N－n（t））于是产品工作到t时刻之后，每单位时间内所发生的频率即为故障率λ（t）《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》Ø R（t）与λ（t）的关系 从上面推导可知，，则有，，进一步推导，《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》故障率与时间的关系 浴盆曲线－故障率曲线偶发（随机）故障期耗损《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》机器的可靠性分析 Ø 串联配置方式 特点：如果系统中的任一个单元发生故障，就会导致整个系统发生故障因此对于重要的和可靠性要求高的系统，应力求避免采用串联配置方式 如果每个单元的可靠度为R1，R2，R3，…，Rn ，则系统的可靠度 《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》Ø 并联配置方式 并联运行的可靠性比串联方式高得多，但经济性差，选择要 据系统的重要程度 该系统中只要不是全部 单元发生故障，系统仍可 以正常工作因为系统中 没有发生故障的单元照样 保持能量的输入和输出并联配置方式的系统可靠性按概率公式可表示为Rs（t）＝1－（1－R1）(1－R2) …(1－Rn) 《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》三、人机系统总体安全可靠度分析1、简单的人机系统可靠度假设环境的可靠度为1，简单人机是串联的形式2、两人监控人机系统的可靠度（出现异常切断电源）《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》系统有两种控制情形：1)异常状况时，相当于两人并联，即两人都不发现异常状况才出现人机系统故障，操作者切断电源的可靠度比一人控制的系统增加了。

2)正常状况时，相当于两人串联，即一人出现误操作即出现人机系统故障（当系统正常时，其中一人错误切断电源就发生人机系统故障），产生误操作的概率增加了，可靠度减小了操作者不切断电源的可靠度为：《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》3.多人表决的冗余人机系统可靠度由多人构成控制系统，当其中γ个人的控制工作同时失误时，系统才会失败，这种为多数人表决的冗余人机系统设每个人的可靠度为R，则系统操作的可靠度RHn表达式如下：例：由3人监视作业时，有两个以上同意才能切断电源，n＝3，r＝2，则其可靠度为：由多人构成控制系统，当其中γ个人的控制工作同时失误时，系统才会失败，这种为多数人表决的冗余人机系统设每个人的可靠度为R，则系统操作的可靠度RHn表达式如下：由多人构成控制系统，当其中γ个人的控制工作同时失误时，系统才会失败，这种为多数人表决的冗余人机系统设每个人的可靠度为R，则系统操作的可靠度RHn表达式如下：若每人正确操作的概率为R＝0.90，误操作的概率为F＝0.15，则有《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》机器自动化 Rmz人监督 RH4.自动控制冗余人机系统可靠度 （人在自动化系统发生误差时进行修正）5.控制器监控的冗余人机系统可靠度人 RH监督者 Rmk机器 RM《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》第六节人机系统的分析评价方法通过分析，可以掌握一个人－机系统作为整体所具有 的功能以及各子系统的功能；通过评价，可以判断一个 设计、建设或运行的人－机系统实现计划目标的程度。

目 的途 径(1)作业效能的改善 (2)降低培训费用 (3)改善人力资源的利用率 (4)减少事故和人为错误 (5)提高生产效率 (6)提高使用者的满意度 《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》 一、连接分析法1．连接分析法的含义 工业企业在设计生产线时，使作业空间、作业姿 势、作业方法尽量达到最适合于人的要求实际设计 中，对于如何处理好人、机、物流和信息流的关系， 连接分析法是一种简单适用的系统分析方法 连接分析法的连接，是指人与机、人与人、机与机 之间为完成某种功能而发生相互作用的联系 《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》 2．连接分析法的程序 进行连接分析前，要先确定系统中使用的机器台数 、操作机器的人数、 操作方法1)表示方式 (2)调查每个人各自使用哪 些机器、谁与谁有联系、 机器间有何联系 在图纸上配置人和机器的位置，发生关系的用连线 连接，尽量减少作业时的交叉环节和不合理关系在 图纸上进行反复的修改，直到取得简单、合理的配置 为止 《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》 DBFC连接对象： 1：A,B,E; 2:3,B,D; 3:2,B,C,F A:1; B:1,2,3; C:3; D:2,F; E:1; F:3,D《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》《《安全人机工程第七章安全人机工程第七章》》《《。