1、交通安全工程交通安全工程第二章 交通安全基本理论本章内容本章内容2 交通安全基本理论交通安全基本理论（68学时）学时）2.1 安全科学基础安全科学基础2.2 可靠性理论可靠性理论2.3 事故致因理论事故致因理论2.4 事故预防原理事故预防原理一、安全科学的发展历程一、安全科学的发展历程 二、安全科学的定义二、安全科学的定义 三、安全科学的研究对象三、安全科学的研究对象2.1 安全科学基础安全科学基础 一、安全科学的发展历程一、安全科学的发展历程，生产力和仅有的自，生产力和仅有的自然科学都处于自然和分散发展的状态，人类对然科学都处于自然和分散发展的状态，人类对自身的安全问题还未能自觉地去认识和主
2、动采自身的安全问题还未能自觉地去认识和主动采取专门的安全技术措施，从科学的高度来看，取专门的安全技术措施，从科学的高度来看，还处于还处于。，生产中已使用大型动，生产中已使用大型动力机械和能源，导致生产力和危害因素的同步力机械和能源，导致生产力和危害因素的同步增长，迫使人们对这些局部技术危害问题不得增长，迫使人们对这些局部技术危害问题不得不进行深入认识并采取专门的安全技术措施，不进行深入认识并采取专门的安全技术措施，于是发展到于是发展到。2.1 安全科学基础安全科学基础，局部的安全认，局部的安全认识和单一的安全技术措施已无法解决这类生产制造和设备运识和单一的安全技术措施已无法解决这类生产制造和设
3、备运行系统中的安全问题，必须发展与生产力相适应的生产系统、行系统中的安全问题，必须发展与生产力相适应的生产系统、安全技术措施，于是进入安全技术措施，于是进入。是当今的生产和科学技术发展，特别是是当今的生产和科学技术发展，特别是，静态的系统安全技术措施和系统的安全认识即系统安，静态的系统安全技术措施和系统的安全认识即系统安全工程理论，已不能很好地解决动态过程中随机发生的安全全工程理论，已不能很好地解决动态过程中随机发生的安全问题，必须更深入地采取动态的安全系统工程技术措施和进问题，必须更深入地采取动态的安全系统工程技术措施和进行安全系统认识。这就是当前正在进入行安全系统认识。这就是当前正在进入，
4、这个阶段不仅要创立安全科学，还要使安全科学与技术在人这个阶段不仅要创立安全科学，还要使安全科学与技术在人类的大科学技术整体中确立自己独立的科学技术体系，在人类的大科学技术整体中确立自己独立的科学技术体系，在人类整个生产、生活以及生存过程中显示出它的巨大作用。类整个生产、生活以及生存过程中显示出它的巨大作用。2.1 安全科学基础安全科学基础 二、安全科学的定义二、安全科学的定义“安全科学研究技术应用中的可能危险产生安全科学研究技术应用中的可能危险产生的安全问题。它既不涉及军事或社会意义的安全或保安，也的安全问题。它既不涉及军事或社会意义的安全或保安，也不研究与疾病有关的安全。不研究与疾病有关的安
5、全。”“安全科学的最终目的是将应用现代技术所产生的任何损害安全科学的最终目的是将应用现代技术所产生的任何损害后果控制在绝对的最低限度内，或者至少使其保持在可容许后果控制在绝对的最低限度内，或者至少使其保持在可容许的限度内。的限度内。”“为实现这个目标，安全科学的特定功能是获取及总结有关为实现这个目标，安全科学的特定功能是获取及总结有关知识，并将有关发现和获得的知识引入到安全工程中来。知识，并将有关发现和获得的知识引入到安全工程中来。简言之，安全科学是研简言之，安全科学是研究安全问题的，是关于安全问题的学说。究安全问题的，是关于安全问题的学说。如果没有安全科学，就认识不到这些相互关系。如果没有安
6、全科学，就认识不到这些相互关系。”2.1 安全科学基础安全科学基础n“安全科学必须认清自己的责任是安全科学必须认清自己的责任是”对安全科学做了这样的定义：对安全科学做了这样的定义：“安全安全科学研究人、技术和环境之间的关系，以建立这三者科学研究人、技术和环境之间的关系，以建立这三者的的（Equilibrated System）为目的。）为目的。”把安全科学把安全科学定义为：定义为：“安全科学是专门研究安全科学是专门研究，以，以达到保护劳动者及其活动能力、保障其活动效率的跨达到保护劳动者及其活动能力、保障其活动效率的跨门类、综合性的横断科学。门类、综合性的横断科学。”2.1 安全科学基础安全科学
7、基础认为：认为：“安全科学是安全科学是研究研究事物安全与危险矛盾运动规律的科学事物安全与危险矛盾运动规律的科学。研究事物安全研究事物安全的本质规律，揭示事物安全相对应的客观因素及转化的本质规律，揭示事物安全相对应的客观因素及转化条件条件；研究预测、消除或控制事物安全与危险影响因研究预测、消除或控制事物安全与危险影响因素和转化条件的理论与技术素和转化条件的理论与技术；”等认为：等认为：“。换言之，安全科学是研究人的身心存在。换言之，安全科学是研究人的身心存在状态（含健康）的运动及变化规律，找出与其对应的客观状态（含健康）的运动及变化规律，找出与其对应的客观因素及其转化条件；研究消除或控制危害因素
8、和转化条件因素及其转化条件；研究消除或控制危害因素和转化条件的理论和技术即解决的方法和途径；研究安全的本质及其的理论和技术即解决的方法和途径；研究安全的本质及其运动规律，建立起安全、舒适、高效的人机规范和形成人运动规律，建立起安全、舒适、高效的人机规范和形成人们保障自身安全的思维方法和知识体系。们保障自身安全的思维方法和知识体系。”即，即，。2.1 安全科学基础安全科学基础：研究生产中人：研究生产中人-机机-环境系统，环境系统，实现本质安全化及进行随机安全控制的技术和实现本质安全化及进行随机安全控制的技术和管理方法的工程学称之为安全科学。管理方法的工程学称之为安全科学。2.1 安全科学基础安全
9、科学基础可归纳如下：可归纳如下：(1)(1)。n依靠自身的安全设计，进行本质方面的改善，即使依靠自身的安全设计，进行本质方面的改善，即使发生故障或误操作，系统仍能保证安全。发生故障或误操作，系统仍能保证安全。n安全科学必须适应人类技术发展的要求，提高人类安全科学必须适应人类技术发展的要求，提高人类的安全活动效果。的安全活动效果。变局部分散为整体、综合。变局部分散为整体、综合。变事后归纳整理为事前演绎预测。变事后归纳整理为事前演绎预测。变被动静态受制为主动动态控制。变被动静态受制为主动动态控制。(2)(2)。n不是简单的经验总结或推测，要具有科学的理性。不是简单的经验总结或推测，要具有科学的理性
10、。n不但要研究实现安全目标的技术方法和手段，而且不但要研究实现安全目标的技术方法和手段，而且要研究安全的理论和策略。要研究安全的理论和策略。2.1 安全科学基础安全科学基础(3)(3)。各种学科的出现和发展都要。各种学科的出现和发展都要适应人类社会稳定繁荣的趋向，安全科学就是要把各适应人类社会稳定繁荣的趋向，安全科学就是要把各相关学科的理论和方法综合起来，形成系统的理论，相关学科的理论和方法综合起来，形成系统的理论，真正为人类追求的最终目标真正为人类追求的最终目标安全而服务。这其中安全而服务。这其中(4)(4)。当前，安全科学。当前，安全科学研究的对象主要是人类的技术应用导致的灾害或事故。研究
11、的对象主要是人类的技术应用导致的灾害或事故。随着科学技术的不断发展，人类生活的方方面面都包随着科学技术的不断发展，人类生活的方方面面都包含科学技术的内容，所以含科学技术的内容，所以(5)(5)。2.1 安全科学基础安全科学基础三、安全科学的研究对象三、安全科学的研究对象n安全科学是研究安全科学是研究的学的学说。其目的是说。其目的是，并，并运用基础学科、运用基础学科、工程学科等相关学科工程学科等相关学科。2.1 安全科学基础安全科学基础n安全科学的研究对象可归纳为如下几个方面：安全科学的研究对象可归纳为如下几个方面：。它是对安全科学的最高理。它是对安全科学的最高理论概括，也是认识、揭示安全本质的
12、最科学、最论概括，也是认识、揭示安全本质的最科学、最根本的思维方式。确立安全科学的哲学观是研究根本的思维方式。确立安全科学的哲学观是研究安全的基础，只有确立了正确的安全观和方法论，安全的基础，只有确立了正确的安全观和方法论，才能正确地分析安全问题、解决安全问题，揭示才能正确地分析安全问题、解决安全问题，揭示安全科学的本质规律。为人类社会所面临的安全安全科学的本质规律。为人类社会所面临的安全问题提供科学的指导方法。问题提供科学的指导方法。人类面临的安全问题是各。人类面临的安全问题是各种各样的，各有其特殊性，但在安全的本质问题种各样的，各有其特殊性，但在安全的本质问题上却有共性的规律。因此要研究安
13、全科学的基本上却有共性的规律。因此要研究安全科学的基本理论，揭示事物共有的安全本质规律。理论，揭示事物共有的安全本质规律。2.1 安全科学基础安全科学基础。研究安全的工程技术问。研究安全的工程技术问题，包括安全系统工程、安全控制工程、题，包括安全系统工程、安全控制工程、安全管理工程、安全信息工程、安全人机安全管理工程、安全信息工程、安全人机环境工程及各工程领域的安全工程问题等。环境工程及各工程领域的安全工程问题等。安全经济基本理论、。安全经济基本理论、损失理论、评价理论、管理与决策理论等。损失理论、评价理论、管理与决策理论等。2.1 安全科学基础安全科学基础一、基本术语一、基本术语 二、可靠度
14、函数和故障率二、可靠度函数和故障率 三、系统可靠度三、系统可靠度四、人的可靠性四、人的可靠性 2.2 可靠性理论可靠性理论一、基本术语一、基本术语1 1、可靠性、维修性和有效性、可靠性、维修性和有效性2 2、可靠度、维修度和有效度、可靠度、维修度和有效度3 3、用时间计量的可靠度、维修度和有效度、用时间计量的可靠度、维修度和有效度 2.2 可靠性理论可靠性理论1 1、可靠性、维修性和有效性、可靠性、维修性和有效性（1 1）可靠性）可靠性可靠性的经典定义是：产品或系统（设备）在可靠性的经典定义是：产品或系统（设备）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。规定条件下和规定时间内完成规定功能的能
15、力。一个设备或系统本身不出故障的概率称为一个设备或系统本身不出故障的概率称为“结结构可靠性构可靠性”。满足精度要求的概率称为满足精度要求的概率称为“性能可靠性性能可靠性”。狭义可靠性通常包括狭义可靠性通常包括“结构可靠性结构可靠性”和和“性能性能可靠性可靠性”。2.2 可靠性理论可靠性理论（2 2）维修性）维修性对于可修复的产品，一旦出现故障是可能修复的，对于可修复的产品，一旦出现故障是可能修复的，修复的能力通常用维修性表示。修复的能力通常用维修性表示。是指是指在规在规定条件下使用的产品在规定的时间内，按规定的定条件下使用的产品在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规
16、程序和方法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力定功能的能力。2.2 可靠性理论可靠性理论（3 3）有效性）有效性产品的狭义可靠性和维修性能反映产品的有效工产品的狭义可靠性和维修性能反映产品的有效工作能力，这一能力称作能力，这一能力称，它是指，它是指可以维修的可以维修的产品在某时刻具有或维持规定功能的能力产品在某时刻具有或维持规定功能的能力。是指当按着规定的程序和方法进行维修时，是指当按着规定的程序和方法进行维修时，产品在规定的使用和维修条件下，达到某种技术产品在规定的使用和维修条件下，达到某种技术或经济指标极限时，完成规定功能的能力。或经济指标极限时，完成规定功能的能力。考虑产品的有效
17、性和耐久性就可获得产品的考虑产品的有效性和耐久性就可获得产品的。2.2 可靠性理论可靠性理论2.2.可靠度、维修度和有效度可靠度、维修度和有效度（1 1）可靠度）可靠度是衡量可靠性的尺度，它是指产品或系统是衡量可靠性的尺度，它是指产品或系统（设备）在规定条件下和规定时间内完成规定功（设备）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。能的概率。（2 2）维修度）维修度是表示维修难易的客观指标。其定义是在规定条是表示维修难易的客观指标。其定义是在规定条件下和规定时间内，可修复产品或系统（设备）在发生件下和规定时间内，可修复产品或系统（设备）在发生故障后能够完成维修的概率。其中，故障后能够完成维修的
18、概率。其中，“规定的条件规定的条件”无无疑与维修人员的技术水平、熟练程度、维修方法、备件疑与维修人员的技术水平、熟练程度、维修方法、备件以及补充部件的后勤体制等密切相关。以及补充部件的后勤体制等密切相关。（3 3）有效度）有效度就是在某种使用条件下和规定的时间内，产品或系就是在某种使用条件下和规定的时间内，产品或系统（设备）保持正常使用状态的概率。统（设备）保持正常使用状态的概率。2.2 可靠性理论可靠性理论n给定某使用时间给定某使用时间t t，维修所容许的时间，维修所容许的时间（远小于远小于t t），设某产品的可靠度、维修度和有效度分别为），设某产品的可靠度、维修度和有效度分别为R(t)R(
19、t)、M(t)M(t)和和A(t,)A(t,)，则它们之间的关系为：，则它们之间的关系为：n为了满足某种有效度，最好一开始就做到高可靠度为了满足某种有效度，最好一开始就做到高可靠度或高维修度，当然也可以使可靠度较低，提高维修或高维修度，当然也可以使可靠度较低，提高维修度来满足所需的有效度，但这样就会经常发生故障，度来满足所需的有效度，但这样就会经常发生故障，从而提高了维修费用。反之，若采用高可靠度、低从而提高了维修费用。反之，若采用高可靠度、低维修度，则产品的初始费用过高。所以，设计师必维修度，则产品的初始费用过高。所以，设计师必须在产品的价值和产品的可靠度二者之间进行均衡。须在产品的价值和产
20、品的可靠度二者之间进行均衡。(,)()(1()()A tR tR tM2.2 可靠性理论可靠性理论 3.3.用时间计量的可靠度、维修度和有效度用时间计量的可靠度、维修度和有效度（MTTFMTTF）n不可修复的产品，由开始工作直到发生故障前连不可修复的产品，由开始工作直到发生故障前连续的正常工作时间。续的正常工作时间。n显然这时间可以认为是显然这时间可以认为是0 0内的一个任意可能内的一个任意可能值。因而对某一产品或零件的故障前的平均时间，值。因而对某一产品或零件的故障前的平均时间，应理解为它们连续正常工作时间的数学期望。于应理解为它们连续正常工作时间的数学期望。于是有是有式中式中f(t)f(t
21、)为寿命的概率密度函数。在可靠性理论为寿命的概率密度函数。在可靠性理论中，它也是故障概率密度函数。中，它也是故障概率密度函数。0()()MTTFE ttf t dt2.2 可靠性理论可靠性理论（MTBFMTBF）n产品发生了故障后经修理或更换零件仍能正产品发生了故障后经修理或更换零件仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间。间。n式中式中 n n各单元发生故障的总次数；各单元发生故障的总次数；t ti i 第第i-1i-1到第到第i i次故障间隔时间。次故障间隔时间。11niiMTBFtn2.2 可靠性理论可靠性理论（MTTRMTTR）n产品出现故障
22、后到恢复正常工作时所需要的产品出现故障后到恢复正常工作时所需要的时间时间 。n式中式中 n n各单元发生故障的总次数；各单元发生故障的总次数；i i第第i i次故障修复时间。次故障修复时间。11niiMTTRn2.2 可靠性理论可靠性理论二、可靠度函数和故障率二、可靠度函数和故障率1 1、可靠度函数、可靠度函数2 2、故障率曲线、故障率曲线3 3、系统的单元故障概率、系统的单元故障概率 2.2 可靠性理论可靠性理论 1 1、可靠度函数、可靠度函数n在一定的使用条件下，可靠度是时间的函数。设在一定的使用条件下，可靠度是时间的函数。设可靠度为可靠度为 ，不可靠度为，不可靠度为 ，则有，则有 ()R
23、 t()F t()()1R tF t()()()dF tdR tf tdtdt 2.2 可靠性理论可靠性理论n式中：式中：故障（或失效）故障（或失效），表，表示在时刻示在时刻t t后的一个单位时间内，产品故障数与产品后的一个单位时间内，产品故障数与产品总数之比。总数之比。()f t0()()tF tf t dt()()tR tf t dt2.2 可靠性理论可靠性理论n对于对于的定义，亦即工作到某时刻尚的定义，亦即工作到某时刻尚未故障（或失效）的产品，在该时刻后单位时间内发未故障（或失效）的产品，在该时刻后单位时间内发生故障（或失效）的概率，它反映时刻的失效速率，生故障（或失效）的概率，它反映时
24、刻的失效速率，也称为瞬时失效率。也称为瞬时失效率。2.2 可靠性理论可靠性理论 2 2、故障率曲线、故障率曲线在实际使用过程中的产品或机械零件，如不进行预防在实际使用过程中的产品或机械零件，如不进行预防性维修或对于不可修复的产品，其故障率随时间而变性维修或对于不可修复的产品，其故障率随时间而变化。化。2.2 可靠性理论可靠性理论（1 1）早期故障期）早期故障期早期故障期的故障率，由极高值很快地降下来。这个早期故障期的故障率，由极高值很快地降下来。这个高的故障率主要是由于零件加工和部件装配等方面不高的故障率主要是由于零件加工和部件装配等方面不当引起的。当引起的。（2 2）偶然故障期）偶然故障期偶
25、然故障期的故障率降到很低而进入稳定的状态，其偶然故障期的故障率降到很低而进入稳定的状态，其故障率可是视为常量。这个时期是零件的正常使用期。故障率可是视为常量。这个时期是零件的正常使用期。在这个时期中发生的故障都是因为偶然原因引起的。在这个时期中发生的故障都是因为偶然原因引起的。（3 3）耗损故障期）耗损故障期耗损故障期是产品经历上述两个时期的使用后，由于耗损故障期是产品经历上述两个时期的使用后，由于材料的疲劳、蠕变和磨损等原因，使零件发生裂纹、材料的疲劳、蠕变和磨损等原因，使零件发生裂纹、尺寸的永久改变。间隙增大、冲击加剧、噪音增大等尺寸的永久改变。间隙增大、冲击加剧、噪音增大等后果，而使故障
26、率急剧地增大。后果，而使故障率急剧地增大。2.2 可靠性理论可靠性理论n机电产品在整个运转过程中，都会经历这三个不同的机电产品在整个运转过程中，都会经历这三个不同的故障率阶段。加强预防维修，尽可能避免偶然因素的故障率阶段。加强预防维修，尽可能避免偶然因素的影响，就可延长使用期。影响，就可延长使用期。2.2 可靠性理论可靠性理论 3 3、系统的单元故障概率、系统的单元故障概率（1 1）可修复系统的单元故障概率）可修复系统的单元故障概率取决于单元故障率（指单位时间内故障发生的频取决于单元故障率（指单位时间内故障发生的频率）和单元修复率（指单位时间内元件修复的频率）和单元修复率（指单位时间内元件修复
27、的频率）。率）。（2 2）不可修复系统的单元故障概率）不可修复系统的单元故障概率取决于单元故障率的时间分布函数。取决于单元故障率的时间分布函数。2.2 可靠性理论可靠性理论 三、系统可靠度三、系统可靠度产品、设备是由许多零（元）件、组件及部件等产品、设备是由许多零（元）件、组件及部件等组合而成的，它们通过相互作用而实现联系，以组合而成的，它们通过相互作用而实现联系，以完成一定的功能。由此可见，产品的系统可靠度完成一定的功能。由此可见，产品的系统可靠度是建立在系统中各个零（元）部件之间的作用关是建立在系统中各个零（元）部件之间的作用关系和这些零（元）部件本身可靠度的基础上的。系和这些零（元）部件
28、本身可靠度的基础上的。产品的系统可分为产品的系统可分为贮备系统、非贮备系统贮备系统、非贮备系统和和复杂复杂系统系统。其中，贮备系统又可分为。其中，贮备系统又可分为工作贮备工作贮备（也称（也称热贮备，在贮备期间部件又可能失效，而且可以热贮备，在贮备期间部件又可能失效，而且可以立即更换掉故障部件，并取而代之）与立即更换掉故障部件，并取而代之）与非工作贮非工作贮备备（也称冷贮备，在贮备期间部件不会发生失效（也称冷贮备，在贮备期间部件不会发生失效或失效率很小）。或失效率很小）。2.2 可靠性理论可靠性理论非贮备系统非贮备系统串联系统串联系统非工作贮备非工作贮备并联系统并联系统混联系统混联系统表决系统表
29、决系统工作贮备工作贮备贮备系统贮备系统复杂系统复杂系统2.2 可靠性理论可靠性理论 1 1、串联系统、串联系统组成系统的所有单元中，任一单元故障就会导致整个系组成系统的所有单元中，任一单元故障就会导致整个系统发生故障；或者说只有当系统中所有单元都正常工作统发生故障；或者说只有当系统中所有单元都正常工作时，系统才能正常工作的系统称为串联系统。时，系统才能正常工作的系统称为串联系统。R1R2R3Rn由n个相互独立的单元组成的串联系统，假定第i个单元的可靠度为()iR t，那么系统的可靠度为1()()nsiiR tR t2.2 可靠性理论可靠性理论n从设计角度考虑，要提高串联系统的可靠度，就从设计角
30、度考虑，要提高串联系统的可靠度，就应：应：n提高单元可靠度；提高单元可靠度；n尽可能减少串联单元数目；尽可能减少串联单元数目；n等效地缩短任务时间。等效地缩短任务时间。2.2 可靠性理论可靠性理论 2 2、并联系统、并联系统并联系统属于工作贮备系统。由个单元组成的并联并联系统属于工作贮备系统。由个单元组成的并联系统具有如下特征：系统中只要有一个单元正常工系统具有如下特征：系统中只要有一个单元正常工作，系统就能正常工作；只有系统中所有单元都失作，系统就能正常工作；只有系统中所有单元都失效，系统才失效。效，系统才失效。R1R2R3Rn2.2 可靠性理论可靠性理论由n个相互独立的单元组成的并联系统，
31、假定第i个单元的可靠度为()iR t，不可靠度为()1()iiF tR t，根据定义，若系统中所有单元均失效，系统才失效，所以有 1()()nsiiF tF t根据可靠度与不可靠度的关系，有 11()1()11()nnsiiiiR tF tR t 2.2 可靠性理论可靠性理论 3 3、混合系统、混合系统实际系统多为串并联的组合，称为混合系统。在实际系统多为串并联的组合，称为混合系统。在这种情况下，可以先把每一组成单元（串联与并这种情况下，可以先把每一组成单元（串联与并联）的可靠度求出，转换成单纯的串联或并联系联）的可靠度求出，转换成单纯的串联或并联系统，然后求出系统的可靠度。统，然后求出系统的
32、可靠度。R1R2R3R4R1R2R3RnR52.2 可靠性理论可靠性理论 4 4、表决系统、表决系统表决系统的特征是：系统中的表决系统的特征是：系统中的n n个单元中，至少个单元中，至少要有要有k k（）个单元正常工作，系统才能正）个单元正常工作，系统才能正常工作，也称为常工作，也称为 系统系统1kn/k nR1R2Rn/k n2.2 可靠性理论可靠性理论 5 5、非工作贮备系统（冷贮备）、非工作贮备系统（冷贮备）考虑考虑n=2n=2时的贮备系统，一台部件工作，另一台部件时的贮备系统，一台部件工作，另一台部件备用。假定备用期间不失效并且开关是理想的，根据备用。假定备用期间不失效并且开关是理想的
33、，根据复合事件概率的计算方法，可得系统的可靠度复合事件概率的计算方法，可得系统的可靠度.2.2 可靠性理论可靠性理论 6 6、复杂系统、复杂系统有些系统中，各单元之间并不能简单归纳为上述有些系统中，各单元之间并不能简单归纳为上述哪一类系统模型，它是一种网络结构的可靠性问哪一类系统模型，它是一种网络结构的可靠性问题，这类系统即复杂系统。题，这类系统即复杂系统。计算复杂系统的可靠度可用布尔真值表法、结构计算复杂系统的可靠度可用布尔真值表法、结构函数法、最小路集法、概率分解法、联络矩阵法函数法、最小路集法、概率分解法、联络矩阵法等。等。ABCDE2.2 可靠性理论可靠性理论 四、人的可靠性四、人的可
34、靠性人在各种工程系统的可靠性中起着重要的作用，人在各种工程系统的可靠性中起着重要的作用，因为各种系统都是由人这个环节使之相互联系的。因为各种系统都是由人这个环节使之相互联系的。为了使可靠性分析有意义，必须考虑人的可靠性为了使可靠性分析有意义，必须考虑人的可靠性因素。因素。人的可靠性定义为：人在系统工作的任何阶段，人的可靠性定义为：人在系统工作的任何阶段，在规定的最小时间限度内（假定时间要求是给定在规定的最小时间限度内（假定时间要求是给定的）成功地完成一项工作或任务的概率。的）成功地完成一项工作或任务的概率。在系统设计阶段，遵循人的因素的原则能有效地在系统设计阶段，遵循人的因素的原则能有效地提高
35、人的可靠性。另一方面，诸如仔细地挑选和提高人的可靠性。另一方面，诸如仔细地挑选和培训有关人员等也有助于提高人的可靠性。培训有关人员等也有助于提高人的可靠性。2.2 可靠性理论可靠性理论 1 1、应力、应力应力是影响人的行为及其可靠性的一个重要因素。显应力是影响人的行为及其可靠性的一个重要因素。显然，一个承受过重应力的人会有较高的可能性造成失然，一个承受过重应力的人会有较高的可能性造成失误。根据研究表明，人的工作效率与应力（或忧虑）误。根据研究表明，人的工作效率与应力（或忧虑）之间有如图所示的关系。之间有如图所示的关系。2.2 可靠性理论可靠性理论2.2 可靠性理论可靠性理论n应力不完全是一种消
36、极因素。实际上，适度的应力有应力不完全是一种消极因素。实际上，适度的应力有利于把人的功效提高到最佳状态。如果应力过轻，任利于把人的功效提高到最佳状态。如果应力过轻，任务简单且单调，反而使人会觉得工作没有意义而变得务简单且单调，反而使人会觉得工作没有意义而变得迟钝，因而人的功效不会达到高峰状态；相反，若应迟钝，因而人的功效不会达到高峰状态；相反，若应力过重，超过中等应力情况下，将引起人的功效下降。力过重，超过中等应力情况下，将引起人的功效下降。引起下降的原因是多方面的，如疲劳、忧虑、恐惧或引起下降的原因是多方面的，如疲劳、忧虑、恐惧或其它心理上的应力。其它心理上的应力。2.2 可靠性理论可靠性理
37、论（1 1）职业应力）职业应力职业应力可分为以下四种类型：职业应力可分为以下四种类型：类型类型I I：与工作负荷有关。在超负荷工作的情况下，任务要求超过：与工作负荷有关。在超负荷工作的情况下，任务要求超过了个人满足要求的能力；同样，在低负荷工作的况下，一个人完了个人满足要求的能力；同样，在低负荷工作的况下，一个人完成的工作调动不起积极性。低负荷工作的例子有：不需要动脑成的工作调动不起积极性。低负荷工作的例子有：不需要动脑筋；没有发挥个人专长和技能的机会；重复性工作。筋；没有发挥个人专长和技能的机会；重复性工作。类型类型：与职业变动有关。职业改变破坏了个人行为上的、心理：与职业变动有关。职业改变
38、破坏了个人行为上的、心理上的和认识上的功能模式。这种应力类型出现在与生产率和增长上的和认识上的功能模式。这种应力类型出现在与生产率和增长有关的机构中。职业变动的形式如调整编制、职务提升、科研开有关的机构中。职业变动的形式如调整编制、职务提升、科研开发和重新安置等。发和重新安置等。类型类型：与职业上受到挫折有关。当工作不能满足预先的目标时，：与职业上受到挫折有关。当工作不能满足预先的目标时，会导致这种情况。如缺乏联系、分工不明确、官僚主义、缺乏职会导致这种情况。如缺乏联系、分工不明确、官僚主义、缺乏职业开发准则等。业开发准则等。类型类型：其它可能的职业性环境因素，如振动、噪声、高温、光：其它可能
39、的职业性环境因素，如振动、噪声、高温、光线太暗或太亮、不好的人际关系等。线太暗或太亮、不好的人际关系等。2.2 可靠性理论可靠性理论（2 2）操作人员的应力特征）操作人员的应力特征人都有一定的局限性，当执行某一具体任务时，若超过人都有一定的局限性，当执行某一具体任务时，若超过这些限度，差错的发生概率就会上升。为了使人的差错这些限度，差错的发生概率就会上升。为了使人的差错减到最小，设计工程师和可靠性工程师应密切配合，在减到最小，设计工程师和可靠性工程师应密切配合，在设计阶段应考虑到操作人员的能力限度和特征。操作人设计阶段应考虑到操作人员的能力限度和特征。操作人员可能受到的应力特征是：反馈给操作人
40、员的信息不员可能受到的应力特征是：反馈给操作人员的信息不充分，不能确定其工作正确与否；要求操作人员迅速充分，不能确定其工作正确与否；要求操作人员迅速地对两个或两个以上的显示值做出比较；操作人员要地对两个或两个以上的显示值做出比较；操作人员要在很短时间内做出决策；要求操作人员延长监视时间；在很短时间内做出决策；要求操作人员延长监视时间；为了完成一项任务，所要做的步骤很多；有一个以为了完成一项任务，所要做的步骤很多；有一个以上的显示值难以辨认；要求同时高速完成一个以上的上的显示值难以辨认；要求同时高速完成一个以上的控制；要求操作人员高速完成操作步骤；要求根据控制；要求操作人员高速完成操作步骤；要求
41、根据不同来源收集到的数据做出决策。不同来源收集到的数据做出决策。2.2 可靠性理论可靠性理论（3 3）个人的应力因素）个人的应力因素个人应力因素是指一般工作人员可能因某种原因造成个人应力因素是指一般工作人员可能因某种原因造成了心理压力而引起的应力。这些因素中有些是在一个了心理压力而引起的应力。这些因素中有些是在一个人的一生中遇到的实际问题。将其中一些列举如下：人的一生中遇到的实际问题。将其中一些列举如下：必须与性格难以捉摸的人在一起工作；不喜欢做必须与性格难以捉摸的人在一起工作；不喜欢做现在的工作或事情；与配偶或子女有矛盾；严重现在的工作或事情；与配偶或子女有矛盾；严重的经济困难造成的心理上的
42、压力；在工作中有可能的经济困难造成的心理上的压力；在工作中有可能成为编外人员；在工作中得到晋升的机会很少；成为编外人员；在工作中得到晋升的机会很少；缺乏完成现在工作的能力；健康欠佳；时间上要缺乏完成现在工作的能力；健康欠佳；时间上要求很紧的工作；为了按期完成工作，不得不加班干；求很紧的工作；为了按期完成工作，不得不加班干；工作上上级提出过多的要求；做一项凭自己的能工作上上级提出过多的要求；做一项凭自己的能力和经验不屑去做的工作等。力和经验不屑去做的工作等。2.2 可靠性理论可靠性理论 2 2、人的差错（失误）、人的差错（失误）人的差错是指人在执行规定任务时发生失误（或人的差错是指人在执行规定任
43、务时发生失误（或做了禁止的动作），可能导致预定操作中断或引做了禁止的动作），可能导致预定操作中断或引起人员伤亡和财产损坏。人的差错对系统产生的起人员伤亡和财产损坏。人的差错对系统产生的影响随不同的系统而不同，造成的后果也是不一影响随不同的系统而不同，造成的后果也是不一样的。样的。人的差错的发生有各种不同原因，大多数人的差人的差错的发生有各种不同原因，大多数人的差错发生的原因是基于这样一个事实，即人可以用错发生的原因是基于这样一个事实，即人可以用各种不同方式去做各种不同的事情。各种不同方式去做各种不同的事情。2.2 可靠性理论可靠性理论n人的差错的原因主要包括：在工作的环境中光线人的差错的原因主
44、要包括：在工作的环境中光线不合适；操作人员由于培训上的不足而没有达到不合适；操作人员由于培训上的不足而没有达到一定的技能，因而造成失误；仪器设备的设计太一定的技能，因而造成失误；仪器设备的设计太差，质量不好；工作环境中温度太高；高噪声的差，质量不好；工作环境中温度太高；高噪声的环境；工作图纸不合理；工作人员的空间太挤；环境；工作图纸不合理；工作人员的空间太挤；目标不明确；使用工具错误；操作规程写的质量目标不明确；使用工具错误；操作规程写的质量太罨蛘有错误；管理太差；任务太复杂；信息和太罨蛘有错误；管理太差；任务太复杂；信息和语言交流上太差，等等。语言交流上太差，等等。2.2 可靠性理论可靠性理
45、论（1 1）人的差错分类）人的差错分类n人的差错一般可按以下几种形式分类。人的差错一般可按以下几种形式分类。n按信息处理过程分类：按信息处理过程分类：未正确提供、传递信息。未正确提供、传递信息。识别、确认错误。识别、确认错误。记忆、判断错误。记忆、判断错误。操作、动作错误。操作、动作错误。n按执行任务性质分类按执行任务性质分类设计错误设计错误 操作错误操作错误装配错误装配错误 检验错误检验错误安装错误安装错误 维修错误维修错误2.2 可靠性理论可靠性理论n哈默的人为差错分类哈默的人为差错分类疏忽性：对困难作出不正确的决策；疏忽性：对困难作出不正确的决策；执行性：不能实现所需的功能；执行性：不能
46、实现所需的功能；多余性：完成一项不该完成的操作；多余性：完成一项不该完成的操作；次序性：执行操作时，发生次序差错；次序性：执行操作时，发生次序差错；时间性：时间掌握不严，对意外事件反应时间性：时间掌握不严，对意外事件反应迟钝，不能意识到的风险情况。迟钝，不能意识到的风险情况。2.2 可靠性理论可靠性理论（2 2）人的故障模式）人的故障模式人的差错的发生有各种不同的原因，诸如信息提人的差错的发生有各种不同的原因，诸如信息提供、识别、判断、操作等一个或多个人的活动都供、识别、判断、操作等一个或多个人的活动都可涉及人的差错。这些差错归纳起来为人的故障可涉及人的差错。这些差错归纳起来为人的故障模式。模
47、式。人的故障模式未履行职责错误地履行职责执行职责不全面执行职能时间不对按错误程序执行职能执行未赋予的份外职能2.2 可靠性理论可靠性理论(3)人的差错概人的差错概率估计率估计人的差错概人的差错概率是对人的率是对人的行为的基本行为的基本量度。量度。典型人的差错概率序号操作说明人的差错概率12345678910111213141516171819图表记录仪读数模拟仪表读数读图表不正确地理解指示灯上的指示在高度紧张情况下将控制器拧错了方向把控制器转错了方向（没有违反群体习惯）拧上插接件阀门关闭不正在一组仅靠标签识别的相同控制器中选错了标签阅读技术说明书确定多位置电气开关的位置安装垫圈安装鱼形夹固定螺
48、母、螺钉和销子准备书面规程中疏忽了一项或书写错了一项分析真空管失真分析锈蚀和腐蚀分析凹陷、裂纹和划伤分析缓变电压和电平0.0060.0030.010.0010.50.00050.010.0020.0030.0080.0040.0040.0040.0030.0030.0040.0040.0030.042.2 可靠性理论可靠性理论n人的差错概率受多种因素的影响，如操作的紧迫程度、单人的差错概率受多种因素的影响，如操作的紧迫程度、单调性、不安全感、设备状况、人的生理状况、心理素质、调性、不安全感、设备状况、人的生理状况、心理素质、教育、训练程度以及社会影响和环境因素等。因此，具体教育、训练程度以及社
49、会影响和环境因素等。因此，具体进行人的可靠性分析非常复杂，一般要根据操作的内容、进行人的可靠性分析非常复杂，一般要根据操作的内容、环境等因素进行修正，在决定这些修正系数时带有很大的环境等因素进行修正，在决定这些修正系数时带有很大的经验性和主观性。经验性和主观性。n人们在处理或执行任何一次任务时，例如操作人员在操纵人们在处理或执行任何一次任务时，例如操作人员在操纵使用和处理设备、装置和物料时，都有一个对任务（情况）使用和处理设备、装置和物料时，都有一个对任务（情况）的识别（输入）、判断和行动（输出）三个过程，在这三的识别（输入）、判断和行动（输出）三个过程，在这三个过程中都有发生差错的可能性。就
50、某一行动而言，作业个过程中都有发生差错的可能性。就某一行动而言，作业者的基本可靠度为者的基本可靠度为123RR R R1R与输入有关的可靠度；2R与判断有关的可靠度；3R与输出有关的可靠度。2.2 可靠性理论可靠性理论1R、2R、3R的参考值类别影响因素1R2R3R简单变量不超过几个，人机工程学上考虑全面0.99950.99990.99900.99950.9999一般变量不超过 10 个0.99900.99950.99500.99900.9995复杂变量超过 10 个，人机工程学上考虑不全面0.99000.99900.99000.99000.99902.2 可靠性理论可靠性理论n由于受作业条件
