人机系统的可靠性

1、安全科技概论 安全人机工程 安全科技概论 可靠性的定义 第一节 人的可靠性 第二节 人机系统的可靠性 机器的可靠性 第三节 提高可靠性的途径 第四节 引言 1 可靠性的定义及其度量 人机系统 的可靠性 定义：可靠性是指研 究对象在规定条件下、规 定时间内、完成规定功能 的能力。 1 可靠性的定义及其度量 可靠性度量指标：是指对系统或产品的可靠程度作出定量 表示。 常用的基本度量指标有可靠度、不可靠度（或累积故障概 率）、故障率（或失效率）、平均无故障工作时间（或平均寿 命）、维修度、有效度等。 人机系统 的可靠性 1 可靠性的定义及其度量 可靠度 可靠度是可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条

2、 件和规定时间内完成规定功能的概率。 可靠度是时间的函数，常用以R(t)表示，称为可靠度 函数。 产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障 的频率来估计的。 人机系统 的可靠性 1 可靠性的定义及其度量 例如，取N个产品进行试验，若在规定时间t内共有Nf(t)个产 品出故障，则该产品可靠度可表示为： R(t) N-Nf (t) / N 当t=0，Nf（t） 0，则R（t）l。 随着t的增加，出故障的产品数Nf（t）也随之增加，则可靠度 R(t)下降。当 t， Nf(t)N ，则 R(t)0。 可靠度的变化范围约为0R(t)1。 人机系统 的可靠性 1 可靠性的定义及其度量 不可靠度 是指

3、系统或产品在规定条件和规定时间内未完成规定功 能的概率，即发生故障的概率，所以也称累积故障概率。 F(t) Nf(t) / N =1- R(t) F(t) 随Nf（t）的增加而增加。 F(t)的变化范围约为0F(t)1。 人机系统 的可靠性 1 可靠性的定义及其度量 故障率（或失效率） 故障和失效，都表示产品在低功能状态下工作或完全丧 失功能，前者可以修复，后者不可修复。 故障率是指工作到t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，故障率也是时间的函数，记 为(t)，称为故障率函数。 人机系统 的可靠性 1 可靠性的定义及其度量 产品在其整个寿命期间内各个时期的故障率是不同

4、的，其故 障率随时间变化的曲线称为寿命曲线，也称浴盆曲线。 人机系统 的可靠性 1.早期故障期 2.偶发故障期 3.磨损故障期 1 可靠性的定义及其度量 初期故障：发生于机器试制或投产早期的试运转期间。 【思考】初期故障高发的原因是什么？ 人机系统 的可靠性 产品在使用初期，由于材质的缺陷，设计、制造、安装、 调整等环节造成的缺陷，或检验疏忽等原因存在的固有缺陷 陆续暴露出来，此期间故障率较高。 1 可靠性的定义及其度量 随机故障：是在机器处于正常工作状态下的偶发故障。 人机系统 的可靠性 这段时间较长，是产品的最佳工作期。这时发生的故障 是随机的，是偶然原因引起应力增加，当应力超过设计规定

5、的额定值时，就可能发生故障。 1 可靠性的定义及其度量 耗损故障：也即后期磨损故障。 【思考】损耗故障高发的原因是什么？ 人机系统 的可靠性 这个时期的故障迅速上升，因为产品经长期使用后，由 于磨损、老化，大部分零部件将接近或达到固有寿命期，所 以故障率较高。 1 可靠性的定义及其度量 平均寿命 平均无故障工作时间 式中 t 总工作时间； n 故障（或失效）次数或试验产品数。 人机系统 的可靠性 ntt/ 1 可靠性的定义及其度量 维修度 是指维修产品发生故障后，在规定条件、维修工具、维修 方法及维修技术水平下，在规定时间内能修复的概率，它是维 修时间的函数，用M()表示，称为维修度函数。 人

6、机系统 的可靠性 1 可靠性的定义及其度量 有效度 狭义可靠度与维修度的综合称为有效度，也称广义可靠度。 定义：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。 人机系统 的可靠性 2 人的可靠性 影响人的可靠性的因素 人机系统 的可靠性 生理因素：如体力、耐 久力、疾病、饥渴、对环境 因素承受能力的限度等；大 脑的意识水平影响 。 人机系统 的可靠性 5月4日，李先生驾车带着家人 出游。先后观赏游玩了渝北张关水 溶洞、龙兴古镇和民国街，接着去 渝北统景泡温泉。连续辛苦7个多 小时后，当天下午15时许，车子开 出去不到两公里，李先

7、生开始意识 模糊，睡眼迷离，一瞬间冲向了路 中央的隔离护栏，“嘭嘭嘭”的几 声巨响，飞驰的车子在将护栏撞碎 近20米后被迫停了下来。 2 人的可靠性 影响人的可靠性的因素 人机系统 的可靠性 心理因素：因感觉灵敏 度变化引起反应速度变化， 因某种刺激导致心理特性波 动，如情绪低落、发呆或惊 慌失措等。 2 人的可靠性 人机系统 的可靠性 环境因素：对新环境和作 业不适应，由于温度、气压、 供氧、照明等环境条件的变化 不符合要求，以及振动和噪声 的影响，引起操作者生理、心 理上的不舒适。 2 人的可靠性 人机系统 的可靠性 管理因素：如不正确 的指令，不恰当的指导， 人际关系不融洽，工作岗 位不

8、称心等。 2 人的可靠性 人机系统 的可靠性 个人素质：训练程度、经验 多少、操作熟练程度、技术水平 高低、责任心强弱等。 2 人的可靠性 人机系统 的可靠性 操作因素：操作的连续 性、操作的反复性、操作时 间的长短、操作速度、频率 及灵活性等。 2 人的可靠性 人机系统 的可靠性 社会因素：家庭 不和、人际关系不 协调。 3 机器的可靠性 人机系统 的可靠性 在人机系统中，由于机器设备本身的故障以及人机系统设 计的协调性差而导致了许多事故的发生。因此，人们为了防止 事故，在进行生产活动开始时，就要对机器设备的安全性进行 预测。 4 提高人机系统安全可靠性的途径 人机系统 的可靠性 对于部件等

9、系统宜选用并联组装。 形成冗余的人机系统：系统运行中应让其有充足的多余时间， 不能使系统无暇顾及运行中的错误情形，杜绝其失误运行。 系统运行时其运行频率应适度。 1、合理进行人机功能分配，建立高效可靠的人机系统 4 提高人机系统安全可靠性的途径 人机系统 的可靠性 系统运行时应设置纠错装置，当操作者出现误操作时，也不 能酿成系统事故。如电脑中的纠错系统等。 经过上岗前严格培训与考核，允许具有进入“稳定工作期” 可靠度的人上岗操作。 4 提高人机系统安全可靠性的途径 人机系统 的可靠性 使操纵意识始终处于最佳意识状态 。 建立合理的安全规章制度、规范，并严格执行，以约束不按 操作规程操作的人员的行为。 安全教育和安全训练。 按照人的生理特点安排工作。 减少单调作业，克服单调作业导致人的失误。 2 、减少人为失误 4 提高人机系统安全可靠性的途径 人机系统 的可靠性 确定零部件合理的安全系 数、进行合理的冗余设计、耐 环境设计、简单化和标准化设 计、结构安全设计、安全装置 设计、结合部的可靠性及其结 合面的设计、维修性设计。 3、对机械产品进行可靠性设计 4 提高人机系统安全可靠性的途径 人机系统 的可靠性 机