第五章人机系统可靠性课件.ppt

安全人机工程学,主讲,郑重,E_mail:,安全工程专业基础课程,课程名称,中南财经政法大学,2,第,6,章,人机系统的可靠性,内容提要,6.1,可靠性的概念,6.2,可靠性度量,6.3,人的可靠性,6.4,机的可靠性,6.5,人机系统的可靠性,6.6,提高人机系统的可靠性的途径,课程名称,中南财经政法大学,3,第,6,章,人机系统的可靠性,6.3,人的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,4,1,、影响人的可靠性的因素,1),生理因素,2),心理因素,3),管理因素,4),环境因素,5),个人因素,6),社会因素,7),操作因素,8),大脑的意识水平,第三节人的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,5,2,、人为失误分析,人为失误是在规定时间内和规定条件下，没有完成分配的功,能。,第三节人的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,6,（,1,）失误类型,1),没有执行分配给他的功能,2),执行了没有分配给他的功能,3),错误地执行了分配给他的功能,4),按错误的程序或错误的时间执行了分配给他的功能,第三节人的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,2,、人为失误分析,课程名称,中南财经政法大学,7,（,2,）失误种类,1),设计失误,2),制造失误,3),组装失误,4),检验失误,5),维修保养不正确,6),操作失误,7),管理失误,（,1,）失误类型,第三节人的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,2,、人为失误分析,课程名称,中南财经政法大学,8,（,3,）失误后果,?,人为失误的后果可归纳为五种情况：,失误对系统未发生影响,失误对系统有潜在的影响,；,推迟了作业进程,；,失误造成事故，但系统可修复,；,失误导致重大事故，造成机毁人亡，系统失效。,（,2,）失误种类,（,1,）失误类型,第三节人的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,2,、人为失误分析,课程名称,中南财经政法大学,9,（,4,）失误原因,1,）设计原因,2,）操作原因,3,）管理原因,（,2,）失误种类,（,1,）失误类型,第三节人的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,2,、人为失误分析,（,3,）失误后果,课程名称,中南财经政法大学,10,第,6,章,人机系统的可靠性,6.4,机械的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,11,一、机械安全的定义及特性,(,一,),机械安全定义,机械安全,是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下，,执行其,功能,和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修、,拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,12,一、机械安全的定义及特性,(,二,),机械安全的特性,1,、,系统性,2,、,防护性,3,、,友善性,4,、,整体性,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,13,二、人机系统常见的事故及其原因,(,一,),常见的事故,1,、,卷入和挤压,：主要来自旋转机械的旋转零部件。,2,、,碰撞和撞击,：主要来自直线运动的零部件和飞来物或坠落物。,3,、,接触伤害,：主要是指人体某一部分接触到运动或静止机械的,尖角、棱角、锐边、粗糙度表面等发生的划伤或割伤的机械,伤害和接触到过冷过热及绝缘不良的导电体而发生冻伤、烫,伤及触电等伤害事故。,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,14,二、人机系统常见的事故及其原因,(,二,),事故原因,1,、机械设备存在先天性潜在缺陷,2,、设备磨损或老化,3,、人的不安全行为,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,15,三、机械设备故障诊断技术,(,一,),机械设备状态监测及故障诊断模型,故障诊断是研究机械设备运行状态变化的信息，进而识别、,预测和监视机械运行状态的技术方法。,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,图,故障诊断的基本模型,课程名称,中南财经政法大学,16,三、机械设备故障诊断技术,(,二,),故障诊断的基本流程及实施步骤,故障诊断包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。,诊断实施过程是故障诊断的中心工作。分为,4,个基本步骤：,1,、信,号检测；,2,、特征提取；,3,、状态识别；,4,、诊断决策,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,图,故障诊断的基本方法,课程名称,中南财经政法大学,17,三、机械设备故障诊断技术,1,、振动信号的检测与分析,2,、油液分析技术,3,、温度检测及红外线监测技术,4,、超声探伤技术,5,、表面缺陷探伤技术,(,三,),故障诊断技术与状态监测,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,18,四、可靠性定义及其度量指标,(,一,),可靠性定义,(,二,),可靠性度量指标,1,、可靠度,2,、故障率,产品失效过程分为以下三个阶段：,(1),早期故障期；,(2),偶发故障期；,(3),磨损故障期,。,3,、平均寿命,(,或平均无故障工作时间,),第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,19,四、可靠性定义及其度量指标,4,、,维修度,：是指维修产品故障后，在规定条件,(,备件储备、维修,工具、维修方法及维修技术水平等,),和规定时间内能修复的概,率。,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,20,维修性与可靠性指标对比,可靠性,维修性,累积分布,密度分布,率,两种状态中停留时间,(,平,均）,四、可靠性定义及其度量指标,4,、,维修度,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,21,四、可靠性定义及其度量指标,5,、,有效度,：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。,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,22,五、系统或产品的可靠性预计,产品的可靠性预计是根据零组部件的可靠性数据来预算产品,的可靠性指标。,可靠性预计的目的是为可靠性设计选择最佳设计方案提供可,靠依据。,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,23,(,一,),串联系统的可靠性预计,串联系统的可靠性表示系统中所有单元均正常时，系统才能正常工作。,?,?,?,?,?,?,n,i,i,n,s,R,R,R,R,R,R,1,3,2,1,?,例如一个串联系统：,五、系统或产品的可靠性预计,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,24,(,二,),并联系统的可靠性预计,并联系统可靠性表示系统中只要有一个单元能正常工作，系统就,能正常工作、,n,F,F,F,?,2,1,?,?,?,?,?,?,n,i,i,n,s,F,F,F,F,F,1,2,1,?,),1,(,),1,(,),1,(,),1,(,),1,(,1,1,3,2,1,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,n,i,i,n,s,R,R,R,R,R,R,?,所以并联系统的可靠度为：,?,?,?,?,?,n,i,i,s,R,R,1,),1,(,1,各个单元是相互独立的，不可靠度分别为,并联系统的不可靠度为,Fs,，则,例如：一个并联系统：,五、系统或产品的可靠性预计,课程名称,中南财经政法大学,25,例,某系统的可靠性框图如图：,1,2,3,4,5,6,7,已知：,R1=0.90,，,R2=0.92,，,R3=0.91,，,R4=0.86,，,R5=0.85,，,R6=0.88,，,R7=0.95,，试,计算该系统的可靠度大小。,课程名称,中南财经政法大学,26,六、机械设备结构可靠性设计要点,(,一,),确定零件合理的安全系数,(,二,),储备设计,(,冗余设计,),(,三,),耐环境设计,(,四,),简单化和标准化设计,(,五,),提高结合部的可靠性,(,六,),结构安全设计,(,七,),设置齐全的安全装置,(,八,),人机界面设计,(,熟悉,),第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,27,七、维修性设计,(,一,),维修及维修性,维修,是指使产品保持在正常使用和运行状态，以及为排除故障或,缺陷所采取的一切措施。,维修性,是指对故障产品修复的难易程度。,维修性设计,是指产品设计时，设计师从维修的观点出发，保证当,产品一旦出故障，能容易地发现故障，易拆、易检修、易安,装，即可维修度要高。,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,28,(,二,),产品结构的维修性设计,1,、可达性,可达性是指检修人员接近产品故障部位进行检查、修理操作,插入工具和更换零件等维修作业的难易程度。,可达性设计应从以下,3,方面考虑：,(1),安装场所的可达性。,(2),设备外部的可达性。,(3),设备内部的可达性。,2,、零组部件的标准化与互换性,3,、维修人员的安全,(,三,),可靠性设计与维修性设计的关系,七、维修性设计,第四节,机械的可靠性,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,29,第,6,章,人机系统的可靠性,6.5,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,30,一、人机信息及能量交换系统模型,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,31,二、人机系统,1,、,“,机宜人,”,2,、,“,人适机,”,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,32,三、人机功能分配,(,一,),人在人机系统中的主,要功能,1,、,传感功能,。,2,、,信息处,理功能,。,3,、,操纵功能,。,人的主要功能,传感器：感受信息，,感知工作和机器情况,信息处理器：,对信息处理分析、判断,操纵器：,通过动作进行操纵,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,(,二,),人机特性的比较,(,三,),人机功能分配原则,课程名称,中南财经政法大学,33,四、人机系统可靠性计算,(,一,),系统中人的可靠度计算,1,、人的基本可靠度：系统不因人体差错发生功能降低,和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度。,r=a,?,a,?,a,?,式中,a,?,输入可靠度；,a,?,判断可靠度；,a,?,输出可靠度。,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,34,(,一,),系统中人的可靠度计算,1,、人的基本可靠度：,(1),连续作业：在作业时间内连续进行监视和操纵,的作业。,(2),间歇性作业：在作业时间内不连续地观察和作,业。,四、人机系统可靠性计算,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,35,四、人机系统可靠性计算,(,一,),系统中人的可靠度计算,1,、人的基本可靠度：,2,、人的作业可靠度：考虑了外部环境因素的人的可靠,度。,R=1,b,?,b,?,b,?,b,?,b,?,(1,r),式中：,b,?,作业时间系数；,b,?,作业操作频率系数；,b,?,作业危险度系数；,b,?,作业生理和心理条件系数；,b,?,作业环境条件系数；,(1,r),作业的基本失效概率或基本不可靠度。,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,36,四、人机系统可靠性计算,(,一,),系统中人的可靠度计算,(,二,),人机系统的可靠度计算,人机系统组成的串联系统可按下式表达：,R,R,=R,?,R,式中：,R,R,人机系统可靠度；,R,?,人的操作可靠度；,R,机器设备可靠度。,人机系统可靠度采用,并联,方法来提高。,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,37,五、人机系统可靠性设计基本原则,1,、系统的整体可靠性原则,2,、高可靠性组成单元要素原则,3,、具有安全系数的设计原则,4,、高可靠性方式原则,5,、标准化原则,6,、高维修度原则,7,、事先进行试验和进行评价的原则,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,38,五、人机系统可靠性设计基本原则,8,、预测和预防的原则,9,、人机工程学原则,10,、技术经济性原则,11,、审查原则,12,、整理准备资料和交流信息原则,13,、信息反馈原则,14,、设立相应的组织机构,第五节,人机系统的可靠度计算,第,6,章,人机系统的可靠性,课程名称,中南财经政法大学,39,第,6,章,人机系统的可靠性,6.6,提高人机系统的可靠性的途径,课程名称,中南财经政法大学,40,1,合理进行人机功能分配,2,减少人为失误,3,产品进行可靠性设计,4.,加强机械设备的维护保养,5,改善作业环境,第六节,提高人机系统的途径,第,6,章,人机系统的可靠性,1),考虑人的生理和心理,2),变换单一操作,3),改善工作环境,