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第四届全国人的可靠性和人一机一环境系统可靠性专题研讨会论文集 武器系统中人的可靠性分析 阮仲皋任郑兵阮光珍潘火荣 ( 徐州空军学院) 一、引言 近年来，随着人类在高新技术领域的不断进展，以军事信息技术、军用新材料技术、军用新能 源技术、军用生物技术、军用海洋开发技术和军用航天技术为代表的军事高技术正在引起高技术武 器装备的快速发展而随着武器系统的精度提高和复杂程度的增加，人对武器系统发生故障造成的 损失将不可估量武器装备在使用过程中发生的故障，可能严重影响使用安全，并对管理造成十分 不利的影响，甚至造成重大的损失传统意义上的武器装备管理侧重于武器本身的可靠性、维修性 和保障性等，并以此为基础进行统筹管理，充分发挥和提高武器系统的利用率和作战效能，而往往 忽视了武器装备的操作者即人本身可靠性的研究武器系统有关人员的可靠性问题直接关系整个武 器系统的技术面貌 人与武器系统的关系 任何系统都是由一定的成分按一定的关系组成的整体每个系统都有自己独特的功能和作用 成分、关系、功能是任何一个系统的三个基本要素三个要素中任何一个发生变化时，都会使系统 的性质发生变化依据人一机一环境系统工程的有关理论，人一武器系统一环境组成了一个复杂多变的 大系统，这里已经把人看作这个大系统中不可或缺的最重要的一个要素。

但在不同的人一武器系统中， 人的作用有不同的特点在手控式人一武器系统中，系统以人力为动力源武器直接受人力驱动而工 作因而在手控式人一武器系统中，人的活动与作用主要是体力的，整个系统的效率直接取决于人对 武器施力的大小例如，手榴弹等投掷类武器；机控式人一武器系统以电能或化学能为动力在这种 系统中人主要依靠显示器了解武器的运行状态，通过开关、按钮等控制器操纵武器的活动，人的作 用主要表现为通过显示器和控制器对武器的运转进行监测、调节和控制例如火炮、激光炮，航空 制导炸弹等武器；在自动化入一武器系统中，武器本身是一个闭环系统，它能自动地实现包括信息接 收、加工和执行等功能人的作用主要表现为向武器输入工作程序和对武器的运行进行监视，只有 在武器发生故障或需要武器改变工作程序时，才需要人进行干预例如地对空导弹系统，空对空导 弹系统等现代化武器 ． t人是武器系统的操作者，与武器装备有着最直接的接触，其对武器装备的合理使用可以减少非 正常的装备损耗，延长装备的服役期限，对装备的管理工作有很大的促进作用一个理想的人一武器 系统应该有可靠性高、跟踪响应快、抗干扰强、操作负荷轻、费用效益比小等性能能满足这些性 能要求，除了要求人与武器系统具有优良性能外，还要使人一武器系统之间得到最合理的配合。

人一 武器系统配合包括两方面的含义：一是人一武器系统功能分配，二是人一武器系统在构型与性能特点上 的匹配人员是使用和维修武器装备的主导因素，人员可靠性分析的一个主要目的是评估人的因素 7 第四届全国人的可靠性和人一机一环境系统可靠性专题研讨会论文集 对武器装备R M S ( 可靠性、维修性、保障性) 的影响使用、维修不当将导致武器装备可靠性下降， 为了保持武器装备的可靠性，需要进行人的可靠性分析，制定相应措施，提高他们的责任心、技术 水平等，使人员具有合适的知识和技术去完成使用和维修工作人与其所使用武器的接口很可能关 系到战斗的成败因此，人与武器系统的可靠性关系非常密切 人的可靠性相关研究 1 ．人的可靠性相关概念 研究人对武器系统可靠性的影响问题，实质上就是研究人的可靠性问题与此相关的概念有： ( 1 ) 人的可靠性 在规定的最小时间限度内( 如果规定有时间要求) ，在系统运行中的任一阶段，由人成功地完成 工作或任务的概率 ( 2 ) 人的差错 指降低系统效率和安全水平的不恰当的人类行为从技术上讲，人的差错包括系统操作者所犯 的错误，也包括系统设计者以及管理、训练和指导操作者的人员所犯的错误。

人的差错可以细分为 各种不同的类别：操作错误、装配错误、设计错误、检验错误、安装错误和维修错误等 ( 3 ) 入的动作可靠性 一个人在规定条件下能完成全部规定的人的功能的概率 人的行为是决定其工作绩效的直接原因，是提高管理效能的出发点，它是主观因素与客观因素 相互作用的结果R a s m u s s e n 于1 9 8 3 年提出的人的三种行为类别是技能行为、规则行为、知识行为 技能行为是指在信息输入与人的反应之间存在着非常密切的耦合关系，它依赖于人员培训水平和完 成任务的经验，它不需要人对显示信息进行解释而下意识地对信息给予反应操作；规则行为是由一 组规则或程序所控制，它依赖于对实践的了解或掌握的程度；知识行为是发生在当前情景症状不清 楚，目标状态出现矛盾或者完全未遇到过的新情况下，操作员必须依靠自己的知识经验进行分析诊 断和制定决策 人员可靠性除了理论研究之外，还必须分析实际的人的失误，以找出影响人员可靠性的根本原因， 并探讨其内在的规律和联系，从而寻求提高人员的可靠性、减少与预防人的失误的有效方法目前， 与人的可靠性分析技术和方法的有效性相比，在人的可靠性研究中严重缺乏数据，人员可靠性信息 不足已经成为开展人的可靠性研究的最关键的障碍因素。

2 ．人的可靠性的影响因素 从人的生理和心理方面看，人处于不安静的状态，健康状况不佳，情绪不好或出现错觉时，极 易发生各种差错；即使在正常状态下，人也会有失误各种研究表明，系统失效的很大一部分是由 人的差错造成的影响人的可靠性因素极为复杂，但总可以归结为人的内在状态和外部因素相互作 用的结果表1 简要地估计了武器系统中人的可靠性影响因素 总之，武器系统中人的可靠性不仅受到自身心理因素，生理因素及操作能力的影响和约束，而 且受到外部的机械因素，环境因素的影响和制约，甚至受到家庭、人际关系和管理因素等的制约和参 影响 四、武器系统中人的可靠性评价 许多研究者试图发现武器系统中人的差错的规律并加以预测，这方面的工作属于人的可靠性评 8 第四届全国人的可靠性和人一机一环境系统可靠性专题研讨会论文集 表1 武器系统中人的可靠性影响因素 因素范畴 诱发和影响的因素 个体因素( 年龄、性格、文化基础、健康状况、训练程度、能力、工作责任心、经验、动机、觉醒水平等) 人的因素 生理因素( 紧张、疲劳、体弱、疾病等) 心瑗因素( 心理紧张、注意力不集中、心理疲劳等) 照明、噪声、振动、温度、湿度等 自然与工作环境 电气、机械、热、压力、辐射危险等 空气污染、有毒物质．爆炸等 。

社会规范、道德 社会、组织环境与机器、工具以及团队人员的匹配与协调’ 激励机制 纪律不严，管理者没有对操作人员的心智模式进行疏导 安全教育抓的不好．操作人员的缺乏训练或强度不够 ’ 操作规程、操作模块、操作时问划分不科学 管理制度 信息传递错误．决策错误 计划不周．工作组织不严密．法规、制度不健全 监督检查要求不当 信息加工错误 分析、判断、决策等) 人员选择不当 技术、工作特性技术培训不力 人机工程设计错误 经验不足 信息显示装置差错( 信息太弱、太乱、显示不正确) 控制装置差错( 灵敏度不够．操作不便等) 机械、设备、工具 功能、结构、设计不良 其它系统成分出现故障 1 ．人的差错减防方法( S } 玎黜) 系统人的差错减防方法( S y s t e m a t i cH u m 蛐E 玎0 rR e d u c t i o n 粕dP 陀d i c t i o nA p p r o a c h ，简称 S 髓砌) A ) 就是一个比较有影响的可靠性评价方法S 髓砒' A 主要用于确定潜在的心理差错的机制， 并进而识别可能产生的行为差错具体使用时，S 髓R 1 ) A 专家在任务分析的基础上，通过检核表列 出武器系统使用、维护中各项具体的任务以及相应的外部错误类型、引起差错的心理机制、可采取 的恢复步骤以及可能产生的结果。

S 阿弧P A 列出的行为差错包括下列类型：动作遗漏；动作太快； 动作太慢；动作太多；动作太少；动作太长；动作太短：动作方向错误；动作虽然正确，但动作所 针对的客体错误；动作所针对的客体虽然正确，但动作本身错误；对准错误：没有获得( 或传送) 信息；遗漏核对动作；核对错误的客体；核对时闻错误；核对动作本身发生错误但是，包括s l 礓Ⅺ．A 在内的各种方法都存在缺陷，因此，有研究者建议同时应用多种人的可靠性评价方法 2 ．模糊综合评价方法 模糊综合评价可以用来对武器系统中的人员进行全面、正确而又定量的评价，因此它是提高人 员决策能力和管理水平的一种有效方法人在面对多种而又复杂的方案时，常常会感到不知所措， 以致由于主观决策失误，给作战带来损失但是，此时若能运用模糊综合评价方法，就可能避免上 9 第四届全国人的可靠性和人一机一环境系统可靠性专题研讨会论文集 述情况的发生对于人的可靠性的评价，人们往往从多种因素出发的，而且这些考虑一般只能用模 糊语言来描述例如，评价者从考虑问题的诸因素出发，参考有关的数据和情况，根据他们的判断 对复杂问题分别作出“大、中、小”；“高、中、低”：“优、良、可、劣”：“好、较好、一般、较差、 差”等程度的模糊评价。

然后通过数学提供的方法进行运算，就能得出定量的综合评价结果，从而 为正确决策提供依据多因素评价比较困难，因为要同时综合考虑的因素较多，而各因素的重要程 度又不同，这些都使问题变得很复杂，如用经典数学方法来解决综合评价问题，就显得很困难，而 模糊数学则为解决模糊综合评价问题提供了理论依据，从而找到一种有效而简单的方法 ( 1 ) 设定因素集U “因素”是指人们考虑问题时的着眼点对评定武器系统中人的可靠性，人们关心的是其使用、 管理、维护和维修武器装备的水平与能力等方面在因素集U = ( u l ，u z ，u 3 ，⋯，u ) 中，应该尽 量用精炼的因素来概括和描述问题，以达到简化评价运算的目的设评价因素模糊集为：u = ( u 1 ， u 2 ，u 3 ，u 4 ，u 5 ，u 6 ) = { 个人因素，自然环境因素，社会环境因素，管理与组织因素，机械设备因 素，技术操作因素’ ( 2 ) 设定评价集V 对应各单因素可靠性的模糊评价，人系统模糊可靠性也可分为如下： v = ．[ v 1 ．v 2 ．v 3 ．v 4 - v 5 ．v 6 } = { 极可靠、很可靠、可靠、不可靠、很不可靠、极不可靠} ，各个因素的隶属 度为{ _ u 。

∽) ，肛似) ，以，似) ，肛．∽) ，肛．，0 ) ，以∽) 】．，然后根据具体情况的需要， 对单一因素作出不同程度的评价 ( 3 ) 确定权重集A ，进行专家评价，建立评价矩阵R 在诸“因素”中，人们的侧重点是不同的，这就是权重模糊综合评价是因素权重和单因素评 价的复合作用，因此，权重集( 权重分配) 的确定十分重要一般用如下几种方法来确定：①评价 专家共同讨论确定；②两两对比法；③层次分析法( —蚯口) 在介绍问题的有关背景、数据和情况的 基础上，由专家们对反映问题因素进行模糊评价通常可采用“民意测验”方法来采集专家们的评 价意见 R = 式中r I l 表示因素u l 具有评语v I 的程度，即隶属度根据武器系统中入各个影响因素的特点， 建立各因素权重A = ( ( o l ∞s ，∞6 ) 可得到人的模糊可靠性v = AR = ( b l ’b 2 b 3 ，b 4 ，b s ’b ‘) ， 其中表示模糊算子，b i 表示人总体可靠性属于等级v I 的隶属度，通过模糊矩阵复合运算可求得v 为了确定指标的权重，在介绍武器系统问题的有关背景、数据和情况的基础上，由从事与武器系 统相关的组织、人事工作且经验丰富的重要人员组成专家组，根据层次分析法原理对指标进行评价， 设专家共有s 位专家参与判断，第t 位专家的结果用如下的反对称矩阵表示： B ( ”= O6 ‘”1 2 —6 ‘”1 2O A人 一6 ‘“l 。