第讲人机系统的可靠性和安全性

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：描述人机系统的可靠性、可靠度；掌握人、人机系统的可靠度计算方法；说明人机系统可靠性设计的要求；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．人的操作可靠度翻定义柿：棕作业轧者在农规定她条件止下袖、视规定奴时间灰内正休确完朴成操泥作的颂概率闸，备用R士H胡表示匹。牺人的惕操作究不可征靠度走(人靠体差缘错率汪)F幻H爆，R土H卸+猪F目H赛=1五。欧人的哲操作鸟可靠虏度计艇算感：昏挖楼人的谊行动砍过程尼包括眠：信孟息接叛受过娱程、甘信息均判断旅加工捧过程衫、信呼息处驻理过针程。幸人的辱可靠忘性也侦包活什人的煤信息壮接受劲的可裤靠性转、信狼息判废断的慎可靠犹性、凭信息丘处理滨的可裹靠性肯。这怀三个肿过程多的可厚靠性起就表胃达了筒人的家操作蒙可靠诉性。糟（1追）花间歇轻性操瞒作的歌操作逐可靠豆度计窄算。够间歇刘性操团作的喜特点虾是在伯作业电活动基中，周作业叶者进折行不会连续辣的间愚断操筛作。苗例如你，汽领车换死挡、隶制动滔等均妨属派间歇浴性操庄作。许这种解操作蚁可能析是有麻规律具的，俯有时缴也可逐能是少随机叙的。裤因此减，对情于这寿种操睬作不严宜用红时间乔来表挑达其护可靠怨度，臂一般搞用次在数、登距离鄙、周沟期等半来描握述其维可靠授度。傅悔件若某菜人执狡行某竖项操夫作N世次，荐其中择操作慈失败倍n暂次，父则当拍N足犯够大迫时，晶则此孕人的庭操作被不可刑靠度决为：剂F益H厕＝岛n/炕N形人在竖执行陆此项偶操作恐中，国其操胆作可沾靠银度为狼：鸣R选H柱＝1降—托F积H期＝1珍—染n/吊N佛忘疾例如铁，汽牵车司辩机操屿纵刹搜车5呆00位0次忌，其帝中有捞1次骨失误衰项操尿作的枯可靠许度为狼：篮R械H今＝1贫—我1/镜50拥00筒＝党0团．9铅99抽8雾（2睬）写连续私性操城作的替操作汽可靠肆度计筋算。裳连续备性操偏作是猴在作症业活批动过权程中笔，作絮业者应在作派业时捧间里倍进行渣连续扶的操仆作活轧动。跌例如辱对运撑行仪魂表的忽全过曲程监波视，纷汽车夜司机泻开车洒活动齿中方艺向盘抄的操想纵，酸对道驾路情汪况的铃监视畏等。羊连续杜性操悔作可篮直接凉用时逐间进罚行描惯述。杂对连那续性当操作咳的操丈作可纲靠度柄，可肢用人货的操僵作可麦靠性于模型阳来描亿述。痕式中飘海t灶——旱连续阀工作柄时间活；必λ终（t甘）匹——雄t戏时间丧内人画的差蒙错率跌。猴粉寨例如寻，汽储车司番机操鸟纵方估向盘股的恒暂定差勇错率扑为矩λ抹（t览）窑＝勒0.罚00随00异1单，若鹿果个庄司机旗驾车拨30来0小锐时，茫其可废靠度经为：晶说明盖：孕λ携（t步）刻是随抬时间尖变化绕的函虏数；蔽对于具同一窃个人括，辜在不络同的略时间览内，掉其差吧错率睛λ条（t础）亏是不隐同的炒，对超于不险同的乌人，际其差墙错率洁λ颤（t存）详也是霜不同贤的；划因凶此，拢在计跨算连工续性恼操作眨可靠馆度时核，一涛般是侨根据仆不同津的人既、不遭同的礼时间妖、进尽行赤同一彩操作战的差蹲错沃率的敏平均级值吐计算鸟的。足4．山人机热系统纵的可予靠度笋定义唐：辱人机篮系统纪在规悲定条练件下热、规浆定时舰间内臣正确彻完成锣操作猎的概蛮率，男用R钳S钥表示贴。壶说明盾：人荐机系稻统谊可靠削度是储评价活人机拘系统屈设计请的重替要内晨容。么为了启获得削人机米系统前的最社佳效游能，究除了轧机器歪本身研可靠讨度指寨标要剩高外界，还肆要求毁操作誉者的仰操作物可靠块度指缠标也添要高怠。叼可靠歼度计皂算：剑把一政个系事统的啊可靠抚度设柴为R区S修（t蝶），么构成虫系统肚的各丧要素悄的可拢靠度绞设为蚂R促i恩（t疫）（数i=某1，叹2，细3，召…启n）此，根境据各笛要素潮的连边接方总式，掀系统抽可靠硬度计友算方谢法如蝇下：退（1两）乡串联萄构成判串联傅构成滩如图烧20借．2甜所示仰，辩n梳个具瞎有独扎立功蕉能的制要素俗构成红串联翠配置羞，串们联配勉置的只含义冠是：稠一个抢系统凡各要闪素都采正常怕时系糖统才过正常崇。其序系统拴的可核靠度席等于渠每个域要素忆可帜靠炼度之贺积，冲如表绣达式倦（2钳0-药1）搏贿崇货猪以件（2徐0-黎1）竟（2服）拾并联拼构成穗一个菌人机仁系统枕若至雅少有疑一个交子系被统(节要素疏)正墨常，蚕系统荷即正俊常，怨或各痰子系适统(蚕要素暮)都车不正到常，柿系统档才不鸭正常卷称之训为并荡联系堪统。袭并联集系统屿构成己如图拉20话．3准，并邻联系里统的贵可靠奶度袋如表型达式分20斥-2存。警失障廉花（梨20康-2粒）社如果释各要莫素的里可靠脉度为孟等值蹈R监0或，在妈串联初时系铅统可削靠度腿为骄R幻S抹（t施）=样（R切0婆）际n户；隆并联愉时系百统可逮靠度叔R鞠S祖（t帽）=泪1-桶（1皱-R昼0灰）瞧n析。著（3旺）旷串联芝和并煮联混额合构珍成润当有声n个毛串联蝇系统加包括草在m宗个并客联系担统中晚，则债系统踏可靠鉴度为略R左S享=1筒-（幻1-纷R口n李）亦m较。当徒m茂个并帜联系胀统构巡成晕n辽个串禾联系华统时悄，则换系统赚可靠叉度为削R泉S暖=[团1-蜘（1涌-R赞）滚m摆]旗n雷例：竹图2充0．水4中刮，瞧(a闻)为季2组格3个泪要素吹串联精构成雄的并引联系赏统；命(b袄)为虚3组眯两个坝要素播并联卡构成控的串程联系渡统。榜如果屈各个践要忍素杆可靠唉度皆拦为8颜0％气，则送(a害)图锡中可岛靠度症为足：育(b肺)图虎中可袄靠剪度为瓦：侮可以扛看出疤：优（1哑）：蔽(b形)系洒统的胸可靠遗度比诱(a玻)系饮统的歉可靠瓶度阵高，灭而且牙(b串)系背统的碍可靠俭度还猜高于精构成宪系统挎的各状个要箭素的两可改靠笔度。竹（2竖）：唯构成棵系统育的沉要素掩相同劲，驻如果拾连接号配置瓜的方躬式不创同，增则拐系统宋的可漂靠角度燃可能延不同到。臣（3锈）：吴在人撤机系选统边中镰，设由于裤人的天可靠支度不共可能崖期待蝶有大剃的提烈高，迹但是捕通过核设计受合适熟的系帖统构谋成，眯可以屑进一傲步提樱高系掉统的园可砌靠度粘。区二、度人机诞系统迅可靠职性设绿计修人机裳系统丈的可除靠性次与工侵程可珠靠性赞的差塑别在雀于巧：奇人机绿系统阿的可漆靠性误要把棍涉及密到人希的各敲种问占题以奴及环丢境因结素的编控制寿问题倾纳入迎到可泰靠性于内容屿当中忽。对梦人、观机、村环境撑三者歪及三盒者之势间的愤相互勒配合乌、功俯能分敏配、机可靠厕度分露配等馋必须雹予以检认真伙分析旋、研隔究，予方可台保证猫人机雷系统残的整言体可待靠性丧要求乱。进1．较人机再系统仰的可逗靠标性设钓计程摔序封（1貌）个制定蔽为达漏到赶系统赶可靠蛋性总蹄体指胜标的统各种捕设计秋方案敞；仿（2秘）村分析娇设计词方案不的可对靠唱性，逗选择汁可靠挖性设拦计方非案；邪（3俩）缘人、燕机器印、环卖境功宜能分倦配与向可靠程度分珠配；截（4代）租绘制缺人机豪系统锈图及士说明胁书；仔（5筹）宪试验队、试贞制、臣检验子计划星的编振制；讽（6稀）酱确认若试验义、改孙善设堪计；滨（7样）梨完成驱最终阔设计侮、提鸦出保湖证可袍靠性修等要拔求的浅设计隐书。据2．父人机拐系统耐的可教靠诚性分并配旅（1圾）嫂基本勺原则垦：狡机器斩与人缝之间壁的配瞎合，奋要尽渣量使局人操亭作简山便省章力，围尽量原减少评作业纤者在旨短时秘间内安完成竿许多锐不同哈的操浴作，纪使作下业者相的操歇作在骆其能专力范描围之垦内。益在人跌与机瘦器的尖功能塘分配甩上，哑要了酿解人赤、机安器各彼自的屯功能捧特征纯，并灭进行睬分析鱼比较找．充久分发泛挥人庙、机孝潜能俭，从欧而使属人机你系统善的整违体功息能达逮到最金佳状旧态。内（2潮）恢人、释机印的基燕本限扑度：军人的票基本秤限度括：正恨确度竭的限难度、扣体力匠的限煌度、检行动结速度共的限茎度、瞎知觉屑能力渔的限嫁度。葛机器固的基代本限搞度：屈机械忠性能竭维持闹能力气的限慎度、魂机器兔正常慕动作表的限其度、捎机械雪判断泽能力雀的限浅度、痕费用庸的限睁度恼。剂3．固人机躬环境礼各因榆素的每可靠井性设假计分阳析研（1京）瑞人的础操作竿可靠零性设谈计，膜包括啦：人抵的任绑务分赤析，慕根据出总任饱务槐要求摔和人摧、机休、环百境功衬能分藏析与牵分配隶，养找出仪人要晶完成服的所沉有任浪务，座并将码其分酿解为屋具体诉操作巩；人讨员配边置及潜人与遵人之峡间的惨分工邀；人批完成净任务朴时发派生差志错的锡可能周性分较桥；芹显示旋、控疲制装肆置设隐置对亮人操踪作影野响分砌析；溉环境舌因素描对人推的影洲响踩；对态人员甚的心林理和卵生理岗要求胞、选邪拔人粮员的裁条件肝与训渐练要避求；彼对人苏员的娇生活皱、休穿息、慰医务或保障负等措迟施的皂安排霸与执狸行。拔（2毙）犁机器捡的可框靠性租设计尝，包掀括：滔安全绵系数蹄的选拍择、绸静强怖度、对疲劳阀强度丙及概盐率断膏裂力顿学设管计；悠冗余呼设计蕉；容玩错设棉计、雀失效衰保护灯设计猎、故助障自她动诊认断和鹅恢复些能力茄；维鞭修性婆设计镜；人唉机界挺面与妹接口适设计包；耐滴环境辱设计京；降您额使改用。藏（3介）先环境店的可革靠性呀设计油，包躺括：宪各种传环境碌条件闹的分斑析判更断及望其准观确性仗；环伙境条皇件规羡范的虽降额劫；机庸器所分需要漫的人折造环战境条能件；沫人员展对环隙境条俗件和搂生理粘卫生赢要求言及环氧境控飞制、袍生命冻保障朗系统钻和个兔人装持备设孔计。庄4．察人机徐系统关设计芒注意无事项吸（1恼）抹明确雀人机相系统坚的目黄的及酱实现穿目的趋的制护约条谷件，政例如机地理萝、环狼境、例人力默、财谋力、恒技术泪装备魄、技俊术水欺平等滑，必亚须具自体分晨析，丸确定彼人机征系统呀的类源型。躺（2柱）厌提高谊系统蝇的功门能与式可靠滋性，牺并不专是孤脑立地盗依靠税某子遮系统孩的功密能和分可靠杠性的食改善淡及提轻高，趟而是竖力求捆各子游系统欣、单茫元间摇的相王互匹肺配，辫使整愉体优艺化。似（3胡）项尽量竟将生米产过期程变膝为简麦单操沉作，析且各贼种操替作对撤作业泳人员个不带羊有危团险性卡。尽艇量采惯用坐梢姿作圆业方惕式，励并且联不促虎使作翅业者款采取爽不当斧的姿葱势。筛（4蛛）牲最重瓜要的挺显示易器和营控制并器应伸当安聚排在普最适薄宜的颈位置雁．并免按功精能或臣系统予分组梢。有欺关联卷的显相示器牵和控锈制器凯要呈探对应懒关系及排列城。佩（5植）胁要充愉分考粒虑人告的心垮理因社素与跌生理升条件会。岗（6纹）驳要考遣虑人队和机狡器问吓的相批互监刷督作嚷用。活要做祸到，宅即使迎是人添发生痛误动让作，坟也不竭致造合成事拼故，眯且还症要让努人知季道动故作的字错误佳所在蔬，这洁就是掩由机黄器监款督人煎。另章一方求面，部当机袜器出现现异肠常时里．人舱应能抹准确秀判断殿异常觉原因缺，有斑时进弦行调霞整，菠使之龟恢复伏正常迎，这撇便是赢由人神监督醉机器窃。推（7伟）人勺机系啄统的歪分析牲评价筋是对绑整体印系统析的可东靠刘性、租安全倘性、晒舒伞适性竹以及哲作业方效率水等进仰行综翅合分背析与勉评价之。适三、京人机验系统却的安章全性让分析勒1．辈人机缩系统脏安全残性分悄析方驶法茶——拌故障耀树法皇从系旬统设线计初俊期阶伟段开辆始，社就应附该把坊握住孟影响弱系统骑安全喘的问专题，秘努力耍加以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