Chapter 4 汽车维修可靠性

1、Chapter 4 RM Reliability汽车维修可靠性 在我国汽车维修行业开展“人的可靠性分析”的思考目录第一节 维修系统可靠性研究的意义第二节 人的可靠性概论第三节 第一代HRA方法第四节 第二代HRA方法第一节 维修系统可靠性 研究的意义系统可靠性由人、设备和零件等各环节组成需要对系统中人的可靠性进行研究人诊断设备维修零件维修设备检测人员修理人员水桶理论“水桶理论”一个水桶的容量取决于最短的那块木板。道理很浅显, 水总是到了最短的那块板就溢出，其它的板再长也没用。 维修人员的素质低、可靠性差，是维修工作中的短木板因此，要加强维修人员可靠性的研究工作。它山石“人的可靠性分析(Huma

2、n Reliability Analysis， HRA）是以分析、预测、减少与预防人的失误为研究目标的新兴学科。开始应用于工业界,特别是航空、核电站等现代大规模、高科技、高风险行业1。20世纪70年代以来,又在欧美和日本等国相继被导入医疗领域2。航空、导弹维修工程中人的可靠性问题，已被国内外在20世纪80年代开始研究3 4 。可望在汽车维修工程中得到应用！ 参考文献1. 高佳,黄祥瑞,沈祖培.人的可靠性分析:需要、状况和进展.中南工学院学报,1999,13(1):10 15.2. 张振祥等，对我国医疗领域开展“人的可靠性分析”的思考 3. 加 B.S. 迪隆著，人的可靠性，上海科学技术出版社,

3、培格曼出版公司,19904. 徐维新，维修工程学，电子工业出版社，19925.王武宏，曹琦.人的失误及其可靠性分析. 西南交通大学出版社，1999第二节 人的可靠性概论1什么是人的可靠性分析？人的可靠性分析是人-机工程学 (Ergonomics) 或人因工程(Human factor engineering) 的延续和发展,现已逐渐形成一门相对独立的学科,它与认知心理学、统计学、行为科学、管理科学等诸多学科存在着密切的关系。人的可靠性分析(HRA）是以分析、预测、减少与预防人的失误为研究核心,以行为科学、认知科学、信息处理和系统分析、概率统计等理论为基础,对人的可靠性进行分析和评价的新兴学科。

4、1什么是人的可靠性分析？2为什么需要人的可靠性分析?3HRA的历史回顾作用：HRA也可作为一种方法， 对人-机系统中人的可能性失误对系统正常功能的影响作出评价。HRA还可以作为一种设计、改进系统的工具，以便将重要的人的失误概率减少到系统可接受的限度。Definition by Sandia Human Reliability Analysis (HRA) is the method by which the probability of a system-required human action, task, or job will be completed successfully wit

5、hin the required time period and that no extraneous human actions detrimental to system performance will be performed. Results of HRAs are often used as inputs to probabilistic risk assessments, which analyze the reliability of entire systems by decomposing the system into its constituent components

6、, including hardware, software, and human operators.2为什么需要人的可靠性分析?1) 人总会出错 人为差错是人类不可避免的一种特性。一般认为，差错是人的功能不确定性的内在状态与设备、环境等因素相互作用的结果。2) 墨菲定律 1949 年美国航空工程师墨菲(Murphy)提出所谓墨菲定律：人们做某一件事情，如果存在着一种错误的做法，迟早有人按照这种做法去做。3) 人在工程系统的总体可靠性中起着重要的作用。 因为各个系统之间的互相联结是由人来进行的。在50年代后期，Williams就已认识到达一事实。他指出，为了进行有意义的系统可靠性分析，必须将

7、人作为系统的组成部分而考虑人的可靠性。2为什么需要人的可靠性分析? 4) 由于技术系统变得日益复杂, 因此存在着巨大的经济的和安全的风险。据不完全统计,人的失误造成系统失效的贡献份额占满功率运行的核电厂事件的50%以上;近海石油钻探中人误导致的事故占70%;由于飞行员判断失误造成商业航班空难的至少占50%80%。 随着硬件及设备本身的可靠性日益加强,人的失误对于系统失效的贡献相对来说就更大了。 这种贡献不仅仅与有限的系统失效有关, 而且也与重大的灾难事故有关.例如,印度Bhopal化工厂毒剂泄漏美国三哩岛堆芯熔化事故切尔诺贝利核放射性物质大量释放灾难性事故挑战者号航天飞机失事The Great

8、 Fire of London, 1666Causes and eventsWooden houses in narrow streetsOverhanging buildingsHot dry summer and high windsFire buckets inadequateCollapse of the Tay Bridge, 1879Causes1 mile long bridge over TayEstuary collapsedTrain catapulted into seaSerious faults in construction ofbridge foundBridge

9、 inspector unqualified andwithout experience2为什么需要人的可靠性分析?5) 在系统设计阶段遵循有关人为因素的原则，能够明显地提高人的可靠性。如，仔细地挑选和培训有关人员，有助于改善人的可靠性。6) 加强人员培训、恰当的人员配置、完善设计与规程和提高管理质量比仅仅对事故责任者进行惩罚更有效。7) 从早期的设计阶段到它的使用甚至退役阶段，HRA进行的越早，费用-效能的收益就越大。HRA的发展过程大致可分为两个阶段.第一个阶段是指从60年代到80年代初期至中后期,主要的工作包括人的失误的理论与分类研究， 人的可靠性数据的收集和整理(现场数据和模拟机实验数

10、据)和发展以专家判断为基础的人的失误概率的统计分析与预测方法.HRA起源于50年代前期,最早为人所知的工作是美国Sandia国家实验室(SNL)的Herman Williams(数学家)和Purdy Meigs(电气工程师)进行的关于复杂武器系统可行性研究中复杂系统的风险分析中人误的估算，其中采用了常规的硬件可靠性分析方法，该项工作在1952年正式公开发表。在这项研究中，人在地面上的操作活动的失误概率为0.01,如果换到空中操作，失误概率则要加倍至0.02。SNL的这项研究被认为是在一个新的领域人的可靠性分析中的一个起始标志.六十年代初，Rook、Swain、Meister等致力于人的可靠性研

11、究3HRA的历史回顾3HRA的历史回顾其中最有代表性的是人的失误预测技术(THERP)及其核电厂应用中人的可靠性手册(Swain & Guttmann, 1983) 它的基本指导思想是将人的绩效操作事先分解为一系列的由系统功能或规程所规定的子任务或步骤, 并分别对其给出专家判断的人误概率值(Human Error Probability, HEP), 同时考虑到使用绩效形成因子(Performance-Shaping Factor, PSF)在不确定性范围内进行修正.这一阶段产生的HRA模型的基础是人的行为理论, 即以人的输出行为为着眼点, 不去探究行为的内在历程。在这类模型中, 对人的处理方

12、式类似于对机器的处理。因此将这一阶段称为静态的基于专家判断与统计分析相结合的第一代HRA方法。第二阶段：1979年美国三哩岛核电厂堆芯熔化事件发生之后,人们认识到电厂运行中人与系统的交互作用(尤其在事故进程中)对于事故的缓解或恶化起着至关重要的作用,也就是说复杂的动态过程中的而不仅仅是正常运行条件下的人的可靠性分析具有更加重要的现实意义。因而人的可靠性分析研究进入了结合认知心理学、以人的认知可靠性模型为研究热点的新的阶段,即着重研究人在应急情景下的动态认知过程, 包括探查、诊断、决策等意向行为, 其核心思想是将人放在事故情景环境中去探究人的失误机理, 而不是采取割裂的分解赋值方式。有人称此类方

13、法为第二代的HRA方法,又称为动态的人的可靠性分析模型.3HRA的历史回顾第三节 第一代HRA方法压 力人为差错发生的卢克(ROOK)模型人的动作可靠性模型故障树方法人为差错率预测方法(THERP)维修中的人为因素人的可靠性数据及数据库开发第三节 第一代HRA方法压力并不完全是消极的事情。适度的压力是有益的，它能使人的效率提高到最佳状态。否则，压力过轻时人会觉得没有挑战和变得迟钝，因而人的表现不会处于巅峰状态。另一方面，当承受的压力过重时，将引起人的工作效率急剧地下降。1. 压 力CausesCoal provides 70% of Chinas energy needsHigh demand

14、 = increased pressureIndustry notorious for its poor safety recordMany deaths in small mines: poor supervision and lack of basic safety equipmentReluctance to report incident due to potential reprisalsConditions similar to mines of 18th Century Britain Only 2-3000 safety officers for 200,000 minesSm

15、aller mines use cheap migrant labour and low overhead costsFacts Official annual death toll of 10,000 in coal and other minesAdditional 10,000 miners die of lung diseases p.a.Higher than deaths due to natural disasters (floods) in ChinaHigher than total number of people killed annually in mines rest

16、 of the worldChina: coal mine disasters操作人员的压力特征 在完成一项规定任务时，操作人员有一定的局限性当超过这些限度时，差错发生的概率就会增加。操作人员的某些压力特征有下列几点：反馈给操作人员的信息不充分，不足以使他(她)能够决心校正自己的动作操作人员被要求快速地比较两个或两个以上的显示结果操作人员作出决策的时间太短要求操作人员延长监测时间为了完成一项任务所需要的步骤非常长一个以上的显示结果不便于识别要求以高速同时完成一个以上的控制要求以高速完成操作步骤要求根据不同来源的数据作出决策压力对一个人的心血管、肌肉和消化系统的影响 按照某些研究工作人员得出的结

17、论，压力对人体有各种不同的影响。其中的一些是：头痛、背痛、血压增高、喉咙干燥、溃疡、食欲锐减、肌肉紧张、冠心病、心跳加速、胸部燥热等。此外，如中风、过敏性鼻黏膜炎(又称枯草热)、疲劳和嗜眠症、抵抗力下降等疾病和状态，都与压力有关。压力清单上的因素 不得不与性格难以琢磨的人一起工作 不喜欢眼前的职业或工作 严重的经济困难 与配偶或子女有矛盾 在工作中成为冗员的可能性 在工作上得到晋升的机会很少 缺乏专长去完成当前的工作 健康不佳 在极紧张的时间压力下工作 为了在规定期限内完成工作，大多数时间把工作带回家做 上级在工作上的要求过分 所承担的工作低于其能力与经验2. 人为差错发生的卢克(ROOK)模

18、型 对于所有z种独立的作业，该模型可以用来计算任务不失败的总概率。 与该模型有关的假设条件如下： 1为了完成一项任务，要完成许多不同的作业 2在任务中，每种作业可能进行一次以上此外，可能有一种或几种差错模式 3差错模式是独立的 4由于一种差错整个任务可能失败也可能不失败 由于第 i 种作业中第 k 个差错模式引起的任务失败的发生概率为3. 人的动作可靠性模型4. 故障树方法步骤1：确定系统步骤2： 建立故障树步骤3：对故障树进行定性分析步骤4：获得基本事件的有关数据步骤5：对故障树进行定量分析步骤6：提出建议分析步骤5.人为差错率预测方法THERP (Technique for Human E

19、rror Rate Prediction) 在THERP方法中，任务分析法通常借助于概率树法来完成这种方法涉及到有代表性的、关键的人的动作和其它的与所研究的系统有关的事件此外，任务图解分析用概率树的一个分枝来表示树枝表示每个事件的结果(成功获失败)树的每一分枝被分配给一个发生概率6. 维修中的人为因素活动百分比故障诊断补救措施验证65751525515 维修人员工作时间的近似划分维修缩减曲线7. 人的可靠性数据及数据库开发在可靠性研究中人的可靠性数据起着主要的作用。事实上，它是任何一种人的可靠性研究的支柱。 现在，与预测人的可靠性的技术和方法的有效性相比，在人的可靠性工作中缺乏数据。数据不足可

20、能已成为开发人的动作可靠性指标的最关键的阻碍因索人的可靠性数据收集的一般准则：可靠性、有效性、自动化、经济性、客观性和可定量性等。7. 人的可靠性数据及数据库开发数据收集的来源、故障报告和文件系统数据收集的来源过去的经验用户故障报告系统产品开发数据修理报告现场的安装试验制造和质量管理工厂的验收试验现场验证和环境鉴定试验7. 人的可靠性数据及数据库开发故障报告在设计中必须包括系统的最终用户保持故障报告表应尽可能的简单、清楚和明了使维修人员认识到记录缺陷与修理已发生故障的设备同样重要消除对记忆符号的需要可能时在表格上事先记录静态信息尽可能地分析记录的数据，并把分析结果反馈到所有有关的部门设计一个也能用来规定人力需要、提出工作要求、订购备件等的系统7. 人的可靠性数据及数据库开发 人的动作可靠性(Human Performance Reliability) 数据系统开发指南 保证数据回收过程简短 保证数据系统的灵活,以便能够从各种不同的来源接收数 据 保证使用的定义及术语对系统的用户有意义 保证