1、編號：時間：2021年x月x日書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟頁碼：第8頁 共8頁人機系統可靠性計算【大綱考試內容要求】：1、熟悉人機系統可靠性計算；2、掌握人機系統可靠性設計原則。【教材內容】：四、人機系統可靠性計算(一)系統中人的可靠度計算由于人機系統中人的可靠性的因素眾多且隨機變化，因此人的可靠性是不穩定的。人的可靠度計算(定量計算)也是很困難的。1人的基本可靠度系統不因人體差錯發生功能降低和故障時人的成功概率，稱為人的基本可靠度，用r表示。人在進行作業操作時的基本可靠度可用下式表示：ra1a2a3       

2、0;              (410)式中a1輸入可靠度，考慮感知信號及其意義，時有失誤；a2判斷可靠度，考慮進行判斷時失誤；a3輸出可靠度，考慮輸出信息時運動器官執行失誤，如按錯開關。上式是外部環境在理想狀態下的可靠度值。a1，a2，a3，各值如表43所示。表可靠度計算人的作業方式可分為兩種情況，一種是在工作時間內連續性作業，另一種是間歇性作業。下面分別說明這兩種作業人的可靠度的確定方法。(1)連續作業。在作業時間內連續進行監視和操縱的作業稱為連續作業，例如控

3、制人員連續觀察儀表并連續調節流量；汽車司機連續觀察線路并連續操縱方向盤等。連續操作的人的基本可靠度可以用時間函數表示如下：r(t)exp0+l(t)dt                  (411)式中r(t)連續性操作人的基本可靠度；t連續工作時間；l(t)t時間內人的差錯率。(2)間歇性作業。在作業時間內不連續地觀察和作業，稱為間歇性作業，例如，汽車司機觀察汽車上的儀表，換擋、制動等。對間歇性作業一般采用失敗動作的次數來描

4、述可靠度，其計算公式為：rl一p(nN)                         (412)式中N總動作次數；n失敗動作次數；p概率符號。2人的作業可靠度考慮了外部環境因素的人的可靠度RH為：RH1bl·b2·b3·b4·bs(1r)      

5、60;  (4一13)式中b1作業時間系數；b2作業操作頻率系數；b3作業危險度系數；b4作業生理和心理條件系數；b5作業環境條件系數；(1-r)作業的基本失效概率或基本不可靠度。r可根據表44及式(410)求出。b1b5；可根據表44來確定。表4-4  可靠度RH的系數(blb5)(二)人機系統的可靠度計算人機系統組成的串聯系統可按下式表達：RsRH·RM    (414)式中Rs人機系統可靠度；RH人的操作可靠度；RM機器設備可靠度。人機系統可靠度采用并聯方法來提高。常用的并聯方法有并行工作冗余法和后備冗余法。并行工作冗余法是同時

6、使用兩個以上相同單元來完成同一系統任務，當一個單元失效時，其余單元仍能完成工作的并聯系統。后備冗余法也是配備兩個以上相同單元來完成同一系統的并聯系統。它與并行工作冗余法不同之處在于后備冗余法有備用單元，當系統出現故障時，才啟用備用單元。1兩人監控人機系統的可靠度當系統由兩人監控時，控制如圖48所示。一旦發生異常情況應立即切斷電源。該系統有以下兩種控制情形。(1)異常狀況時，相當于兩人并聯，可靠度比一人控制的系統增大了，這時操作者切斷電源的可靠度為RHb(正確操作的概率)：RHb1-(1-R1)(1-R2)       

7、60;                        (415)(2)正常狀況時，相當于兩人串聯，可靠度比一人控制的系統減小了，即產生誤操作的概率增大了，操作者不切斷電源的可靠度為RHc(不產生誤動作的概率)：RHcRl·R2           &

8、#160;                          (416)從監視的角度考慮，首要問題是避免異常狀況時的危險，即保證異常狀況時切斷電源的可靠度，而提高正常狀況下不誤操作的可靠度則是次要的，因此這個監控系統是可行的。所以兩人監控的人機系統的可靠度度Rsr為：異常情況時，RsrRHb·RM1-(1-R1)(1-R2)RM 

9、;                 (417)正常情況時，RsrRHc·RMRl·R2·RM                        (418)人機系統可靠性設計基本原則五、

10、人機系統可靠性設計基本原則1系統的整體可靠性原則從人機系統的整體可靠性出發，合理確定人與機器的功能分配，從而設計出經濟可靠的人機系統。一般情況下，機器的可靠性高于人的可靠性，實現生產的機械化和自動化，就可將人從機器的危險點和危險環境中解脫出來，從根本上提高了人機系統可靠性。2高可靠性組成單元要素原則系統要采用經過檢驗的、高可靠性單元要素來進行設計。3具有安全系數的設計原則由于負荷條件和環境因素隨時間而變化，所以可靠性也是隨時間變化的函數，并且隨時間的增加，可靠性在降低。因此，設計的可靠性和有關參數應具有一定的安全系數。4高可靠性方式原則為提高可靠性，宜采用冗余設計、故障安全裝置、自動保險裝置等

11、高可靠度結構組合方式。(1)系統“自動保險”裝置。自動保險，就是即使是外行不懂業務的人或不熟練的人進行操作，也能保證安全，不受傷害或不出故障。這是機器設備設計和裝置設計的根本性指導思想，是本質安全化追求的目標。要通過不斷完善結構，盡可能地接近這個目標。(2)系統“故障安全”結構。故障安全，就是即使個別零部件發生故障或失效，系統性能不變，仍能可靠工作。系統安全常常是以正常的準確的完成規定功能為前提。可是，由于組成零件產生故障而引起誤動作，常常導致重大事故發生。為達到功能準確性，采用保險結構方法可保證系統的可靠性。從系統控制的功能方面來看，故障安全結構有以下幾種：消極被動式。組成單元發生故障時，機

12、器變為停止狀態。積極主動式。組成單元發生故障時，機器一面報警，一面還能短時運轉。運行操作式。即使組成單元發生故障，機器也能運行到下次的定期檢查。通常在產業系統中，大多為消極被動式結構。5標準化原則為減少故障環節，應盡可能簡化結構，盡可能采用標準化結構和方式。6高維修度原則為便于檢修故障，且在發生故障時易于快速修復，同時為考慮經濟性和備用方便，應采用零件標準化、部件通用化、設備系列化的產品。7事先進行試驗和進行評價的原則對于缺乏實踐考驗和實用經驗的材料和方法，必須事先進行試驗和科學評價，然后再根據其可靠性和安全性而選用。8預測和預防的原則要事先對系統及其組成要素的可靠性和安全性進行預測。對已發現

13、的問題加以必要的改善，對易于發生故障或事故的薄弱環節和部位也要事先制定預防措施和應變措施。9人機工程學原則從正確處理人一機一環境的合理關系出發，采用人類易于使用并且差錯較少的方式。10技術經濟性原則不僅要考慮可靠性和安全性，還必須考慮系統的質量因素和輸出功能指標。其中還包括技術功能和經濟成本。11審查原則既要進行可靠性設計，又要對設計進行可靠性審查和其他專業審查，也就是要重申和貫徹各專業各行業提出的評價指標。12整理準備資料和交流信息原則為便于設計工作者進行分析、設計和評價，應充分收集和整理設計者所需要的數據和各種資料，以有效地利用已有的實際經驗。13信息反饋原則應對實際使用的經驗進行分析之后

14、，將分析結果反饋給有關部門。14設立相應的組織機構為實現高可靠性和高安全性的目的，應建立相應的組織機構，以便有力推進綜合管理和技術開發。【例題】人機系統可靠性設計基本原則包括：（）A、系統的整體可靠性原則B、高可靠性方式原則C、高維修度原則D、技術經濟性原則E、標準化原則【答案】ABCDE一、單選題: 1、 即使是外行不懂業務的人或不熟練的人進行操作，也能保證安全，不受傷害或不出故障，這是采用了（）。A. “自動保險”裝置B. “故障安全”結構C. 標準化結構D. 預測和預防的原則 A B C D 你的答案： 標準答案：a 本題分數： 1.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 0 分

15、 解析： - 2、 即使個別零部件發生故障或失效，系統性能不變，仍能可靠工作，這是采用了（）。A. “自動保險”裝置B. “故障安全”結構C. 標準化結構D. 預測和預防的原則 A B C D 你的答案： 標準答案：b 本題分數： 1.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 0 分 解析： - 3、 某人機系統采用“故障安全”結構設計，當組成單元發生故障時，機器一面報警，一面還能短時運轉，這是（）。A.消極被動式B. 積極主動式C. 運行自檢式D. 運行操作式 A B C D 你的答案： 標準答案：b 本題分數： 1.00 分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為 0 分 解析： - 二、多選題: 4、 人的基本可靠度主要由以下參