人机系统可靠性计算.docx

人机系统可靠性计算-1--5-人机系统可靠性计算(一)、系统中人的可靠度计算由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。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用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示：r＝a1a2a3(4—13)、式中a1——输入可靠度考虑感知信号及其意义时有失误；a2——判断可靠度考虑进行判断时失误；a3——输出可靠度考虑输出信息时运动器官执行失误如按错开关。上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1a2a3各值如表4—5所示。人的作业方式可分为两种情况一种是在工作时间内连续性作业另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。(1)、连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下：式中r(t)、——连续性操作人的基本可靠度；t——连续工作时间；l(t)、——t时间内人的差错率。(2)、间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业称为间歇性作业例如汽车司机观察汽车上的仪表换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度其计算公式为：r＝l一p(n／N)、(4—15)、式中N失败动作次数；n——失败动作次数；p——概率符号。2．人的作业可靠度考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为：RH＝1-bl·b2·b3·b4·bs(1—r)、(4一16)、式中b1——作业时间系数；b2——作业操作频率系数；b3——作业危险度系数；b4——作业生理和心理条件系数；b5——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。r可根据表4—6及式(4—13)、求出。b1～b5；可根据表4—6来确定。表4--6可靠度RH的系数(bl～b5)、(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：Rs＝RH·RM(4—17)、式中Rs——人机系统可靠度；RH——人的操作可靠度；RM——机器设备可靠度。人机系统可靠度采用并联方法来提高。常用的并联方法有并行工作冗余法和后备冗余法。并行工作冗余法是同时使用两个以上相同单元来完成同一系统任务当一个单元失效时其余单元仍能完成工作的并联系统。后备冗余法也是配备两个以上相同单元来完成同一系统的并联系统。它与并行工作冗余法不同地地方在于后备冗余法有备用单元当系统出现故障时才启用备用单元。1．两个人监控人机系统的可靠度当系统由两个人监控时控制如图4—10所示。一旦发生异常情况应当立即切断电源。该系统有以下两种控制情形。(1)、异常情况时相当于两个人并联可靠度比一人控制的系统增大了这时操作者切断电源的可靠度为RHb(正确操作的概率)、：RHb＝1-(1-R1)、(1-R2)、(4—18)、(2)、正常情况时相当于两个人串联可靠度比一人控制的系统减小了即产生误操作的概率增大了操作者不切断电源的可靠度为RHc(不产生误动作的概率)、：RHc＝Rl·R2(4—19)、从监视的角度考虑首要问题是避免异常情况时的危险即保证异常情况时切断电源的可靠度而提高正常情况下不误操作的可靠度则是次要的因此这个监控系统是可行的。所以两个人监控的人机系统的可靠度度Rsr为：异常情况时Rsr＇＝RHb·RM＝[1-(1-R1)、(1-R2)、]RM(4—20)、正常情况时Rsr″＝RHc·RM＝Rl·R2·RM(4—21)、2．多人表决的冗余人机系统可靠度上述两个人监控作业是单纯的并联系统所以正常操作和误操作两种概率都增加了而由多数人表决的人机系统就可以避免这种情况。若由几个人构成控制系统当其中r个人的控制工作同时失误时系统才会失败我们称这样的系统为多数人表决的冗余人机系统。设每个人的可靠度均为R则系统全体人员的操作可靠度Rm为：