第五章人机系统可靠性-2

安全人机工程学主讲郑重E_mail:46896257@安全工程专业基础课程1第6章人机系统的可靠性

内容提要

6.1可靠性的概念6.2可靠性度量6.3人的可靠性6.4机的可靠性6.5人机系统的可靠性

6.6提高人机系统的可靠性的途径

2第6章人机系统的可靠性6.3人的可靠性31、影响人的可靠性的因素1)生理因素2)心理因素3)管理因素4)环境因素5)个人因素6)社会因素7)操作因素8)大脑的意识水平第三节人的可靠性第6章人机系统的可靠性42、人为失误分析人为失误是在规定时间内和规定条件下，没有完成分配的功能。第三节人的可靠性第6章人机系统的可靠性5（1）失误类型1)没有执行分配给他的功能2)执行了没有分配给他的功能3)错误地执行了分配给他的功能4)按错误的程序或错误的时间执行了分配给他的功能第三节人的可靠性第6章人机系统的可靠性2、人为失误分析6（2）失误种类1)设计失误2)制造失误3)组装失误4)检验失误5)维修保养不正确6)操作失误7)管理失误（1）失误类型第三节人的可靠性第6章人机系统的可靠性2、人为失误分析7（3）失误后果人为失误的后果可归纳为五种情况：①失误对系统未发生影响②失误对系统有潜在的影响；③推迟了作业进程；④失误造成事故，但系统可修复；⑤失误导致重大事故，造成机毁人亡，系统失效。（2）失误种类（1）失误类型第三节人的可靠性第6章人机系统的可靠性2、人为失误分析8（4）失误原因1）设计原因2）操作原因3）管理原因（2）失误种类（1）失误类型第三节人的可靠性第6章人机系统的可靠性2、人为失误分析（3）失误后果9第6章人机系统的可靠性6.4机械的可靠性10一、机械安全的定义及特性(一)机械安全定义

机械安全是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下，执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性11一、机械安全的定义及特性(二)机械安全的特性1、系统性2、防护性3、友善性4、整体性第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性12二、人机系统常见的事故及其原因(一)常见的事故1、卷入和挤压：主要来自旋转机械的旋转零部件。2、碰撞和撞击：主要来自直线运动的零部件和飞来物或坠落物。3、接触伤害：主要是指人体某一部分接触到运动或静止机械的尖角、棱角、锐边、粗糙度表面等发生的划伤或割伤的机械伤害和接触到过冷过热及绝缘不良的导电体而发生冻伤、烫伤及触电等伤害事故。第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性13二、人机系统常见的事故及其原因(二)事故原因1、机械设备存在先天性潜在缺陷2、设备磨损或老化3、人的不安全行为第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性14三、机械设备故障诊断技术(一)机械设备状态监测及故障诊断模型故障诊断是研究机械设备运行状态变化的信息，进而识别、预测和监视机械运行状态的技术方法。第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性图故障诊断的基本模型15三、机械设备故障诊断技术(二)故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。诊断实施过程是故障诊断的中心工作。分为4个基本步骤：1、信号检测；2、特征提取；3、状态识别；4、诊断决策第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性图故障诊断的基本方法16三、机械设备故障诊断技术1、振动信号的检测与分析2、油液分析技术3、温度检测及红外线监测技术4、超声探伤技术5、表面缺陷探伤技术(三)故障诊断技术与状态监测第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性17四、可靠性定义及其度量指标(一)可靠性定义(二)可靠性度量指标1、可靠度2、故障率

产品失效过程分为以下三个阶段：(1)早期故障期；(2)偶发故障期；(3)磨损故障期。3、平均寿命(或平均无故障工作时间)第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性18四、可靠性定义及其度量指标4、维修度：是指维修产品故障后，在规定条件(备件储备、维修工具、维修方法及维修技术水平等)和规定时间内能修复的概率。第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性19维修性与可靠性指标对比可靠性维修性累积分布

密度分布率两种状态中停留时间(平均）四、可靠性定义及其度量指标4、维修度第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性20四、可靠性定义及其度量指标5、有效度：对维修产品，在规定的条件下使用，在规定维修条件下修理，在规定的时间内具有或维持其规定功能处于正常状态的概率。第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性21五、系统或产品的可靠性预计产品的可靠性预计是根据零组部件的可靠性数据来预算产品的可靠性指标。可靠性预计的目的是为可靠性设计选择最佳设计方案提供可靠依据。第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性22(一)串联系统的可靠性预计

串联系统的可靠性表示系统中所有单元均正常时，系统才能正常工作。例如一个串联系统：五、系统或产品的可靠性预计第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性23(二)并联系统的可靠性预计并联系统可靠性表示系统中只要有一个单元能正常工作，系统就能正常工作、所以并联系统的可靠度为：各个单元是相互独立的，不可靠度分别为并联系统的不可靠度为Fs，则例如：一个并联系统：五、系统或产品的可靠性预计24例某系统的可靠性框图如图：1234567已知：R1=0.90，R2=0.92，R3=0.91，R4=0.86，R5=0.85，R6=0.88，R7=0.95，试计算该系统的可靠度大小。25六、机械设备结构可靠性设计要点(一)确定零件合理的安全系数(二)储备设计(冗余设计)(三)耐环境设计(四)简单化和标准化设计(五)提高结合部的可靠性(六)结构安全设计(七)设置齐全的安全装置(八)人机界面设计(熟悉)第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性26七、维修性设计(一)维修及维修性维修是指使产品保持在正常使用和运行状态，以及为排除故障或缺陷所采取的一切措施。维修性是指对故障产品修复的难易程度。维修性设计是指产品设计时，设计师从维修的观点出发，保证当产品一旦出故障，能容易地发现故障，易拆、易检修、易安装，即可维修度要高。第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性27(二)产品结构的维修性设计1、可达性可达性是指检修人员接近产品故障部位进行检查、修理操作、插入工具和更换零件等维修作业的难易程度。可达性设计应从以下3方面考虑：(1)安装场所的可达性。(2)设备外部的可达性。(3)设备内部的可达性。2、零组部件的标准化与互换性3、维修人员的安全(三)可靠性设计与维修性设计的关系七、维修性设计第四节机械的可靠性第6章人机系统的可靠性28第6章人机系统的可靠性6.5人机系统的可靠性29一、人机信息及能量交换系统模型第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性30二、人机系统1、“机宜人”2、“人适机”第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性31三、人机功能分配(一)人在人机系统中的主要功能1、传感功能。2、信息处理功能。3、操纵功能。第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性(二)人机特性的比较(三)人机功能分配原则32四、人机系统可靠性计算(一)系统中人的可靠度计算1、人的基本可靠度：系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度。

r=a₁a₂a₃式中a₁——输入可靠度；

a₂——判断可靠度；

a₃——输出可靠度。第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性33(一)系统中人的可靠度计算1、人的基本可靠度：(1)连续作业：在作业时间内连续进行监视和操纵的作业。(2)间歇性作业：在作业时间内不连续地观察和作业。四、人机系统可靠性计算第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性34四、人机系统可靠性计算(一)系统中人的可靠度计算1、人的基本可靠度：2、人的作业可靠度：考虑了外部环境因素的人的可靠度。

Rн=1–b₁b₂b₃b₄b₅(1–r)式中：b₁—作业时间系数；

b₂—作业操作频率系数；

b₃—作业危险度系数；

b₄—作业生理和心理条件系数；

b₅—作业环境条件系数；

(1–r)—作业的基本失效概率或基本不可靠度。第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性35四、人机系统可靠性计算(一)系统中人的可靠度计算(二)人机系统的可靠度计算人机系统组成的串联系统可按下式表达：

RR=RʜRм式中：RR——人机系统可靠度；

Rʜ—人的操作可靠度；

Rм—机器设备可靠度。人机系统可靠度采用并联方法来提高。第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性36五、人机系统可靠性设计基本原则1、系统的整体可靠性原则2、高可靠性组成单元要素原则3、具有安全系数的设计原则4、高可靠性方式原则5、标准化原则6、高维修度原则7、事先进行试验和进行评价的原则第五节人机系统的可靠度计算第6章人机系统的可靠性37五、人机系统可靠性设计基本原则8、预测和预防的原则9、人机工程学