安全人機(jī)工程學(xué)主講鄭重E_mail:46896257@安全工程專業(yè)基礎(chǔ)課程1第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性

內(nèi)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機(jī)的可靠性6.5人機(jī)系統(tǒng)的可靠性

6.6提高人機(jī)系統(tǒng)的可靠性的途徑

2第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性6.3人的可靠性31、影響人的可靠性的因素1)生理因素2)心理因素3)管理因素4)環(huán)境因素5)個(gè)人因素6)社會(huì)因素7)操作因素8)大腦的意識(shí)水平第三節(jié)人的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性42、人為失誤分析人為失誤是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下，沒(méi)有完成分配的功能。第三節(jié)人的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性5（1）失誤類型1)沒(méi)有執(zhí)行分配給他的功能2)執(zhí)行了沒(méi)有分配給他的功能3)錯(cuò)誤地執(zhí)行了分配給他的功能4)按錯(cuò)誤的程序或錯(cuò)誤的時(shí)間執(zhí)行了分配給他的功能第三節(jié)人的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性2、人為失誤分析6（2）失誤種類1)設(shè)計(jì)失誤2)制造失誤3)組裝失誤4)檢驗(yàn)失誤5)維修保養(yǎng)不正確6)操作失誤7)管理失誤（1）失誤類型第三節(jié)人的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性2、人為失誤分析7（3）失誤后果人為失誤的后果可歸納為五種情況：①失誤對(duì)系統(tǒng)未發(fā)生影響②失誤對(duì)系統(tǒng)有潛在的影響；③推遲了作業(yè)進(jìn)程；④失誤造成事故，但系統(tǒng)可修復(fù)；⑤失誤導(dǎo)致重大事故，造成機(jī)毀人亡，系統(tǒng)失效。（2）失誤種類（1）失誤類型第三節(jié)人的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性2、人為失誤分析8（4）失誤原因1）設(shè)計(jì)原因2）操作原因3）管理原因（2）失誤種類（1）失誤類型第三節(jié)人的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性2、人為失誤分析（3）失誤后果9第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性6.4機(jī)械的可靠性10一、機(jī)械安全的定義及特性(一)機(jī)械安全定義

機(jī)械安全是指機(jī)器在按使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定的預(yù)定使用條件下，執(zhí)行其功能和在對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維修、拆卸和處理時(shí)對(duì)操作者不發(fā)生損傷或危害其健康的能力。第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性11一、機(jī)械安全的定義及特性(二)機(jī)械安全的特性1、系統(tǒng)性2、防護(hù)性3、友善性4、整體性第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性12二、人機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)的事故及其原因(一)常見(jiàn)的事故1、卷入和擠壓：主要來(lái)自旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)零部件。2、碰撞和撞擊：主要來(lái)自直線運(yùn)動(dòng)的零部件和飛來(lái)物或墜落物。3、接觸傷害：主要是指人體某一部分接觸到運(yùn)動(dòng)或靜止機(jī)械的尖角、棱角、銳邊、粗糙度表面等發(fā)生的劃傷或割傷的機(jī)械傷害和接觸到過(guò)冷過(guò)熱及絕緣不良的導(dǎo)電體而發(fā)生凍傷、燙傷及觸電等傷害事故。第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性13二、人機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)的事故及其原因(二)事故原因1、機(jī)械設(shè)備存在先天性潛在缺陷2、設(shè)備磨損或老化3、人的不安全行為第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性14三、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)(一)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷模型故障診斷是研究機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化的信息，進(jìn)而識(shí)別、預(yù)測(cè)和監(jiān)視機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)方法。第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性圖故障診斷的基本模型15三、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)(二)故障診斷的基本流程及實(shí)施步驟故障診斷包括診斷文檔建立和診斷實(shí)施兩大部分。診斷實(shí)施過(guò)程是故障診斷的中心工作。分為4個(gè)基本步驟：1、信號(hào)檢測(cè)；2、特征提取；3、狀態(tài)識(shí)別；4、診斷決策第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性圖故障診斷的基本方法16三、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)1、振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)與分析2、油液分析技術(shù)3、溫度檢測(cè)及紅外線監(jiān)測(cè)技術(shù)4、超聲探傷技術(shù)5、表面缺陷探傷技術(shù)(三)故障診斷技術(shù)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性17四、可靠性定義及其度量指標(biāo)(一)可靠性定義(二)可靠性度量指標(biāo)1、可靠度2、故障率

產(chǎn)品失效過(guò)程分為以下三個(gè)階段：(1)早期故障期；(2)偶發(fā)故障期；(3)磨損故障期。3、平均壽命(或平均無(wú)故障工作時(shí)間)第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性18四、可靠性定義及其度量指標(biāo)4、維修度：是指維修產(chǎn)品故障后，在規(guī)定條件(備件儲(chǔ)備、維修工具、維修方法及維修技術(shù)水平等)和規(guī)定時(shí)間內(nèi)能修復(fù)的概率。第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性19維修性與可靠性指標(biāo)對(duì)比可靠性維修性累積分布

密度分布率兩種狀態(tài)中停留時(shí)間(平均）四、可靠性定義及其度量指標(biāo)4、維修度第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性20四、可靠性定義及其度量指標(biāo)5、有效度：對(duì)維修產(chǎn)品，在規(guī)定的條件下使用，在規(guī)定維修條件下修理，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)具有或維持其規(guī)定功能處于正常狀態(tài)的概率。第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性21五、系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)是根據(jù)零組部件的可靠性數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)算產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)?？煽啃灶A(yù)計(jì)的目的是為可靠性設(shè)計(jì)選擇最佳設(shè)計(jì)方案提供可靠依據(jù)。第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性22(一)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)

串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性表示系統(tǒng)中所有單元均正常時(shí)，系統(tǒng)才能正常工作。例如一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)：五、系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性23(二)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計(jì)并聯(lián)系統(tǒng)可靠性表示系統(tǒng)中只要有一個(gè)單元能正常工作，系統(tǒng)就能正常工作、所以并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：各個(gè)單元是相互獨(dú)立的，不可靠度分別為并聯(lián)系統(tǒng)的不可靠度為Fs，則例如：一個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)：五、系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)24例某系統(tǒng)的可靠性框圖如圖：1234567已知：R1=0.90，R2=0.92，R3=0.91，R4=0.86，R5=0.85，R6=0.88，R7=0.95，試計(jì)算該系統(tǒng)的可靠度大小。25六、機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)要點(diǎn)(一)確定零件合理的安全系數(shù)(二)儲(chǔ)備設(shè)計(jì)(冗余設(shè)計(jì))(三)耐環(huán)境設(shè)計(jì)(四)簡(jiǎn)單化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)(五)提高結(jié)合部的可靠性(六)結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)(七)設(shè)置齊全的安全裝置(八)人機(jī)界面設(shè)計(jì)(熟悉)第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性26七、維修性設(shè)計(jì)(一)維修及維修性維修是指使產(chǎn)品保持在正常使用和運(yùn)行狀態(tài)，以及為排除故障或缺陷所采取的一切措施。維修性是指對(duì)故障產(chǎn)品修復(fù)的難易程度。維修性設(shè)計(jì)是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師從維修的觀點(diǎn)出發(fā)，保證當(dāng)產(chǎn)品一旦出故障，能容易地發(fā)現(xiàn)故障，易拆、易檢修、易安裝，即可維修度要高。第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性27(二)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)1、可達(dá)性可達(dá)性是指檢修人員接近產(chǎn)品故障部位進(jìn)行檢查、修理操作、插入工具和更換零件等維修作業(yè)的難易程度?？蛇_(dá)性設(shè)計(jì)應(yīng)從以下3方面考慮：(1)安裝場(chǎng)所的可達(dá)性。(2)設(shè)備外部的可達(dá)性。(3)設(shè)備內(nèi)部的可達(dá)性。2、零組部件的標(biāo)準(zhǔn)化與互換性3、維修人員的安全(三)可靠性設(shè)計(jì)與維修性設(shè)計(jì)的關(guān)系七、維修性設(shè)計(jì)第四節(jié)機(jī)械的可靠性第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性28第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性6.5人機(jī)系統(tǒng)的可靠性29一、人機(jī)信息及能量交換系統(tǒng)模型第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性30二、人機(jī)系統(tǒng)1、“機(jī)宜人”2、“人適機(jī)”第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性31三、人機(jī)功能分配(一)人在人機(jī)系統(tǒng)中的主要功能1、傳感功能。2、信息處理功能。3、操縱功能。第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性(二)人機(jī)特性的比較(三)人機(jī)功能分配原則32四、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算(一)系統(tǒng)中人的可靠度計(jì)算1、人的基本可靠度：系統(tǒng)不因人體差錯(cuò)發(fā)生功能降低和故障時(shí)人的成功概率，稱為人的基本可靠度。

r=a?a?a?式中a?——輸入可靠度；

a?——判斷可靠度；

a?——輸出可靠度。第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性33(一)系統(tǒng)中人的可靠度計(jì)算1、人的基本可靠度：(1)連續(xù)作業(yè)：在作業(yè)時(shí)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行監(jiān)視和操縱的作業(yè)。(2)間歇性作業(yè)：在作業(yè)時(shí)間內(nèi)不連續(xù)地觀察和作業(yè)。四、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性34四、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算(一)系統(tǒng)中人的可靠度計(jì)算1、人的基本可靠度：2、人的作業(yè)可靠度：考慮了外部環(huán)境因素的人的可靠度。

Rн=1–b?b?b?b?b?(1–r)式中：b?—作業(yè)時(shí)間系數(shù)；

b?—作業(yè)操作頻率系數(shù)；

b?—作業(yè)危險(xiǎn)度系數(shù)；

b?—作業(yè)生理和心理?xiàng)l件系數(shù)；

b?—作業(yè)環(huán)境條件系數(shù)；

(1–r)—作業(yè)的基本失效概率或基本不可靠度。第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性35四、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算(一)系統(tǒng)中人的可靠度計(jì)算(二)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算人機(jī)系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng)可按下式表達(dá)：

RR=R?Rм式中：RR——人機(jī)系統(tǒng)可靠度；

R?—人的操作可靠度；

Rм—機(jī)器設(shè)備可靠度。人機(jī)系統(tǒng)可靠度采用并聯(lián)方法來(lái)提高。第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性36五、人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)基本原則1、系統(tǒng)的整體可靠性原則2、高可靠性組成單元要素原則3、具有安全系數(shù)的設(shè)計(jì)原則4、高可靠性方式原則5、標(biāo)準(zhǔn)化原則6、高維修度原則7、事先進(jìn)行試驗(yàn)和進(jìn)行評(píng)價(jià)的原則第五節(jié)人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算第6章人機(jī)系統(tǒng)的可靠性37五、人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)基本原則8、預(yù)測(cè)和預(yù)防的原則9、人機(jī)工程學(xué)