第五章-人机系统可靠性-2课件.ppt

1、安全人机工程学 主讲 郑重 E_mail: 安全工程专业基础课程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

2、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

3、 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

4、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二、人机系统常见的事故及其原因

5、(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、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

6、政法大学 15 三、机械设备故障诊断技术三、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

7、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

8、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四、可靠性定义及其度量指标 4、维修度维修度 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四、可靠性定义及其度量

9、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。?niinsRRRRRR1321?例如一个

10、串联系统：五、系统或产品的可靠性预计五、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、nFFF?21?niinsFFFFF121?)1()1()1()1()1(11321?niinsRRRRRR?所以并联系统的可靠度为：?niisRR1)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

11、：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、维修性设计七、维修性设计 (一)维修及维修性 维修是指使产

12、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

13、靠性设计与维修性设计的关系 七、维修性设计七、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

14、。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 3

15、4(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=1b?b?b?b?b?(1r)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；(1r)作业的

16、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：RR=R?R 式中：RR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

17、 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