第五章 人机系统可靠性 2

人机系统的可靠性评价人机系统的可靠性：由机器可靠性和人的操作可靠性两方面组成,其可靠度R S是由机器的可靠度R M 和人的操作可靠度R H两部分构成的，一般情况下人机为串联系统如图5-2所示。

R S=R M·R H 5-1人的操作可靠性：是指在一定条件下、一定工作时间间隔内操作者能正确无误完成给定任务的程度。

其数量指标是操作可靠度。

操作可靠度：是指在一定条件下、一定工作时间间隔内操作者能正确无误完成给定任务的概率，记为R H。

图5-2图5-3表示人和机器的可靠性对系统可靠性的影响情况及它们之间的相互关系。

图5-3一、 人机功能分配1、操作过程分析人对机器的操作过程，可用行为心理学提出的普遍公式描述：刺激（S）意识（O）反应（R）刺激输入S（Stimulus input）:是操作者感受外部环境的物理、化学变化，如指示灯的亮灭，指示仪表的读数、设备功能的突然停止。

即刺激输入是一个感知过程，主要通过看、听、摸、尝、闻等感受外界的变化。

内部响应O：操作者识别刺激S、对信息作出处理和判断。

输出响应R：是操作者对于内部响应O所作出的实际行动或反应。

三者关系：在这个操作过程中，后一个要素依赖前一个要素，其中任何一个要素出了毛病，即会引起人为差错。

因此，在人机系统可靠性设计时，应考虑使操作者对于刺激易于感受，采取的结构要便于操作者作出反应，而且不应要求操作者有很高的内部响应能力。

主要的问题是再设计指示装置和控制装置之前，必须对人的能力和限度有足够科学的了解。

2、人机功能分配：根据人和机器的特征技能，合理分配其中人的功能和机器的功能，表5-1所示人和机器的特性比较。

对人和机器功能进行分配时，应考虑系统的任务性质、成本、质量、安全性和技术水平等条件，并考虑一下原则：a、笨重的、快速的、规律性强的、单调的、高阶运算的、操作复杂的工作，适合于机器承担；而指令和程序的安排、机器系统的监护、维修、设计、创造、故障处理以及应付突出事件等工作，则适合于人来承担。

人机系统的可靠性和安全性1. 引言人机系统是指将人与计算机系统结合起来共同完成任务的系统。

在现代社会，人机系统已经广泛应用于各个领域，包括交通、军事、医疗、工业等。

然而，在人机系统中，可靠性和安全性是至关重要的因素。

本文将讨论人机系统的可靠性和安全性的概念，重点介绍相关的技术和方法。

2. 可靠性人机系统的可靠性是指系统在给定时间内能够正常运行的能力。

一个可靠的人机系统应该能够在各种不确定性和异常情况下保持正常工作。

以下是提高人机系统可靠性的几个关键因素：2.1 设计合理的系统设计是提高人机系统可靠性的基础。

在设计人机系统时，需要考虑各种潜在的故障和问题，并采取相应的措施进行预防和纠正。

例如，采用冗余系统结构可以使系统在某些组件故障时仍然能够正常运行。

2.2 测试对人机系统进行全面的测试是确保其可靠性的重要步骤。

通过模拟真实的使用场景和各种异常情况，可以发现潜在的问题并进行修复。

同时，测试还可以评估系统的性能和稳定性，并为改进和优化提供指导。

2.3 维护及时的维护和修复是保持人机系统可靠性的重要手段。

定期进行系统巡检和维护，及时处理故障和问题，可以减少系统停机时间，提高系统的可靠性和可用性。

3. 安全性人机系统的安全性是指系统在面临各种潜在威胁和攻击时能够保护其数据和功能的能力。

随着计算机技术的发展，人机系统面临的安全威胁也越来越多样化和复杂化。

以下是提高人机系统安全性的几个关键因素：3.1 认证和授权在人机系统中，认证和授权是确保系统安全性的重要手段。

通过对用户身份的验证，可以防止未经授权的访问和操作。

同时，授权机制可以限制不同用户的访问权限，保护系统的关键数据和功能。

3.2 加密和隔离加密是保护数据在传输和存储过程中不被窃取或篡改的常用手段。

人机系统可以使用各种加密算法来对敏感数据进行加密，防止数据泄露和非法访问。

此外，通过隔离不同用户和应用程序的运行环境，可以减少系统遭受攻击的风险。

3.3 安全更新和漏洞修复定期进行安全更新和漏洞修复是保持人机系统安全的重要措施。

编订：__________________审核：__________________单位：__________________人机系统可靠性计算Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-3138-34 人机系统可靠性计算使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。

下载后就可自由编辑。

(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。

a1，a2，a3，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。

人机系统可靠性设计的基本原则1．系统整体可靠性原则从人机系统的整体可靠性出发，合理确定人与机器的功能分配，从而设计出经济可靠的人机系统。

一般情况下，机器的可靠性高于人的可靠性，实现生产的机械化和自动化，人们可以从机器的危险点和危险环境中解脱出来，从根本上提高了人机系统可靠性。

2．高可靠性元件原理系统要采用经过检验的、用于设计的高可靠性单元元件。

3．带安全系数的设计原则由于负荷条件和环境因素随时间而变化，所以可靠性也是随时间变化的函数，并且随时间的增加，可靠性在降低。

因此，设计的可靠性和相关参数应具有一定的安全系数。

4．高可靠性模式原理为提高可靠性，宜采用冗余设计、故障安全装置、自动安全装置等高可靠性结构的组合方式。

(1)、系统“自动保险”装置。

自动保险，也就是说，即使它是由不懂商业或不熟练的人经营的，也能保证安全，不受伤害或不出故障。

这是机械设备设计和装置设计的基本指导思想，是本质安全化追求的目标。

要通过不断完善结构，尽可能地接近这个目标。

(2)、系统“故障安全”结构。

故障安全，即使单个零件出现故障或，系统性能不变，仍能可靠工作。

系统安全通常基于正常和准确地完成指定功能。

可是，由于组成零件产生故障而引起误动作，常常导致重大事故发生。

为达到功能准确性，采用保险结构方法可保证系统的可靠性。

从系统控制的功能来看，故障安全结构有以下几种：①消极被动式。

当组件单元发生故障时，机器变为停止状态。

②积极主动式。

当组件单元发生故障时，机器一面报警，一面还能短时运转。

③运行操作式。

即使组成单元发生故障，机器也可以运行，直到下一次定期检查。

通常在产业系统中，主要是被动结构。

5．标准化原则为减少故障环节，应尽可能简化结构，尽量采用标准化的结构和方法。

6．高维护原则为便于检修故障，故障时易于快速修复，同时为考虑经济性和备用方便，应采用零件标准化、部件通用化、设备系列化的产品。

7．提前测试和评估原则对于缺乏实践测试和实践经验的材料和方法，必须事先进行试验和科学评价，然后再根据其可靠性和安全性而选用。

人机系统可靠性设计基本原则1．系统的整体可靠性原则从人机系统的整体可靠性出发，合理确定人与机器的功能分配，从而设计出经济可靠的人机系统。

一般情况下，机器的可靠性高于人的可靠性，实现生产的机械化和自动化，就可将人从机器的危险点和危险环境中解脱出来，从根本上提高了人机系统可靠性。

2．高可靠性组成单元要素原则系统要采用经过检验的、高可靠性单元要素来进行设计。

3．具有安全系数的设计原则由于负荷条件和环境因素随时间而变化，所以可靠性也是随时间变化的函数，并且随时间的增加，可靠性在降低。

因此，设计的可靠性和有关参数应具有一定的安全系数。

4．高可靠性方式原则为提高可靠性，宜采用冗余设计、故障安全装置、自动保险装置等高可靠度结构组合方式。

(1)、系统“自动保险”装置。

自动保险，就是即使是外行不懂业务的人或不熟练的人进行操作，也能保证安全，不受伤害或不出故障。

这是机器设备设计和装置设计的根本性指导思想，是本质安全化追求的目标。

要通过不断完善结构，尽可能地接近这个目标。

(2)、系统“故障安全”结构。

故障安全，就是即使个别零部件发生故障或失效，系统性能不变，仍能可靠工作。

系统安全常常是以正常的准确的完成规定功能为前提。

可是，由于组成零件产生故障而引起误动作，常常导致重大事故发生。

为达到功能准确性，采用保险结构方法可保证系统的可靠性。

从系统控制的功能方面来看，故障安全结构有以下几种：①消极被动式。

组成单元发生故障时，机器变为停止状态。

②积极主动式。

组成单元发生故障时，机器一面报警，一面还能短时运转。

③运行操作式。

即使组成单元发生故障，机器也能运行到下次的定期检查。

通常在产业系统中，大多为消极被动式结构。

5．标准化原则为减少故障环节，应尽可能简化结构，尽可能采用标准化结构和方式。

6．高维修度原则为便于检修故障，且在发生故障时易于快速修复，同时为考虑经济性和备用方便，应采用零件标准化、部件通用化、设备系列化的产品。

7．事先进行试验和进行评价的原则对于缺乏实践考验和实用经验的材料和方法，必须事先进行试验和科学评价，然后再根据其可靠性和安全性而选用。

人机系统可靠性计算1. 引言在现代工业制造中，人机系统已经成为了相当重要的组成部分，它不仅直接影响产品或生产线的效率和性能，也会对人员工作安全和健康产生影响。

因此，对人机系统可靠性的计算和评估也变得尤为重要。

2. 人机系统可靠性的定义人机系统可靠性是指人机交互过程中系统正确执行所需的能力。

在这个系统中，人员作为系统的一部分，与机械、电子、软件等组成部分之间建立了一系列交互过程。

人机系统可靠性的提高，不仅能够减少错误发生的可能性，还能保障人员的安全，提高整个系统的生产效率和性能。

3. 人机系统可靠性的计算方法人机系统可靠性的计算方法通常采用传统的可靠性理论，包括失效模式和失效率、功能模式和功能下限、可行度和可行度下限、可靠性指标等。

其中，失效率和可靠度是最为关键的评估指标。

3.1 失效率和失效模式失效率是指单位时间内系统失效的概率，可通过以下公式进行计算：λ = NF / T其中λ表示失效率，NF表示系统故障数，T表示故障的总时间。

失效模式是指系统失效的方式和原因，通过对系统运行过程的分析，可以确定不同的失效模式，进而进行针对性的预防措施。

3.2 功能模式和功能下限功能模式是指系统能够完成的工作或功能，例如人机系统可以完成显示、输入、处理、输出等多种功能。

功能下限是指能够满足系统功能要求的最小条件限制，包括输入能力、处理能力、输出能力等。

3.3 可行度和可行度下限可行度是指人机系统在特定环境下运行的能力，例如在恶劣的环境中，系统是否仍然能够保持正常的运行。

可行度下限是指可以保障系统正常运行的最低条件或限制。

3.4 可靠性指标可靠性指标是指反映系统实际可靠性水平的指标，包括平均无故障时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）、成功概率等。

这些指标可以帮助进行系统可靠性的评估和改进。

4. 结论人机系统可靠性是现代工业制造中不容忽视的重要组成部分，对系统可靠性的计算和评估，能够帮助提高整个系统的效率和性能，保障人员的安全，降低错误发生的可能性。

人机系统可靠性设计基本原则一、概述人机系统可靠性设计是指在人机交互系统的设计过程中，通过合理的设计、可靠性测试和维护，以保证系统的质量和可靠性。

人机系统可靠性设计的目的是建立一个安全、高效、可靠、易用和可维护的系统，能够满足用户的需求和期望。

人机系统可靠性设计是一项复杂的任务，需要综合考虑多个因素，包括使用环境、用户需求和使用习惯、硬件和软件的可靠性、维护成本等。

本文将介绍人机系统可靠性设计的基本原则，以帮助设计人员建立高效、可靠和用户友好的人机系统。

二、基本原则1. 用户为中心人机系统的设计应该以用户为中心，强调用户需求和体验。

设计人员应该考虑用户的使用环境、心理和认知特点，设计易用性高、操作简洁、界面友好的系统。

设计人员还需考虑用户的使用习惯和习惯动作，避免用户在使用时出现不适应的情况。

2. 可靠性系统的可靠性是一个基本的设计原则。

为了提高系统的可靠性，需要关注软件和硬件的质量，以及系统的维护成本。

设计人员需要使用可靠的技术，进行可靠的计算和测试，并进行适当的维护和监测，以保证系统的稳定。

3. 系统安全系统的安全是一个重要的设计原则。

设计人员需要考虑安全问题的发生可能性，并采取相应的措施来保障用户的信息和隐私安全。

4. 可维护性系统的可维护性是一个重要的设计原则。

设计人员需要考虑系统的维护成本，并设计相应的功能和界面，以方便维修和维护。

5. 合理的反馈机制系统必须建立一套完善的反馈机制，帮助用户了解看到的操作结果，让用户知道操作的行为是否有效，反馈的内容应该具体且明确。

同时，反馈机制应该合理，不能因过度反馈，导致用户的疲劳和不适应。

6. 弹性和容错性在设计系统时，应该考虑到错误操作或系统故障的情况。

设计人员应该设计系统弹性和容错性，以防止错误和故障的发生，并提供相应的解决方案。

并且，设计人员也应该在用户错误操作，或系统故障时，给予用户积极的、及时的建议和解决方案。

7. 可定制化设计人员应该考虑到不同用户对系统的需求和使用情况，使用合适的机制和手段，以便用户可以定制化自己的操作界面或工具。

人机系统可靠度的计算人机系统可靠度的计算，这听起来是不是有点高深莫测？但是它就像是在做一道简单的数学题，或者说是在计算一个小孩子的成绩单。

想象一下，你的手机，哎呀，这东西总是离不开的。

我们每天用它发消息、打电话、刷视频。

可它突然就罢工了，这可真让人心烦，恨不得把它扔到窗外去。

你有没有想过，为什么有些机器总是那么“乖”，而有些却让你想摔掉它？这就是所谓的可靠度了。

可靠度，简单来说，就是一个系统在规定条件下，能正常工作的概率。

就像你老妈做饭，有时候特别好吃，有时候就像是“黑暗料理”，这就是不可靠嘛。

我们想要的是那种“永不出错”的稳定性。

想象一下，如果你每天都要在同一时间起床，却总是闹钟失灵，那该多糟糕。

闹钟的可靠度低，生活就乱成一锅粥。

人机系统也是如此，可靠度高的系统，就像是那种永远准时的闹钟，让你安心，让你觉得生活有条不紊。

怎么计算这个可靠度呢？有些方法挺简单的，咱们可以用概率的方式来想象。

比如说，你的设备有一百次运作的机会，它能正常工作八十次，这就意味着它的可靠度是80%。

听起来简单吧？但背后可是一番“深不可测”的道道。

我们还得考虑各种因素，比如温度、湿度、使用环境等等。

这就像你出去旅游，天气好坏直接影响你的心情一样，机器也会受到环境的影响。

我们还可以用一些工具来帮助我们计算，比如故障树分析。

这听起来像是个大名词，但其实就是把可能出问题的地方列出来，逐一分析。

有点像是在查房，看看哪儿漏水了，哪个地方需要修理。

这种分析不仅能帮助我们找出潜在的问题，还能提高系统的可靠度，简直是“事半功倍”的好办法。

讲真，计算人机系统的可靠度，就像是喝茶，慢慢来，细细品。

你不能急，得一步一步来，心急吃不了热豆腐。

每一个小细节都可能影响整体的表现，所以，认真对待每一个环节，才能把可靠度提升上去。

就像咱们平时开车，不能光顾着开快车，得注意路况，才能安全到家。

咱们要学会总结经验教训，哪些地方出问题了，如何避免下次再犯。

这样，才能确保机器像老友一样，可靠又给力。

人机系统可靠性计算【大纲考试内容要求】：1、熟悉人机系统可靠性计算；2、掌握人机系统可靠性设计原则。

【教材内容】：四、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—10)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。

a1，a2，a3，各值如表4—3所示。

表４－３可靠度计算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：r(t)＝exp[∫0+∞l(t)dt] (4—11)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—12)式中N——总动作次数；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) (4一13)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。

人机系统的可靠性和安全性一、基本概念1．可靠性定义：可靠性是指研究对象在规定条件下和规定时间内功能的能力。

研究对象：指系统、机器、部件或人员。

本学科只研究人的操作可靠性，即以引起系统故障或失效的人为因素为研究对象。

可靠性高低与研究对象所处的规定条件和规定时间有密切关系。

研究对象所处的条件包括温度、湿度、振动、冲击、负荷、压力等，还包括维护方法、自动操作还是人工操作、作业人员的技术水平等广义的环境条件。

规定的时间一般指通常的时间概念，根据研究对象的不同也使用周期、距离、次数等相当于时间指标的量。

研究对象的功能：是指对象的某些特定的技术指标。

2．可靠度定义：可靠度R是指在规定的条件下、规定的时间内，完成规定功能的概率。

不可靠度或失效概率F：研究对象在规定的条件下、规定时间内丧失规定的功能的概率。

R十F＝1或R＝l—F可靠度的获得：研究对象的不可靠度可以通过大量的统计实验得出。

3．人的操作可靠度定义：作业者在规定条件下、规定时间内正确完成操作的概率，用R H表示。

人的操作不可靠度(人体差错率)F H，R H+F H=1。

人的操作可靠度计算：人的行动过程包括：信息接受过程、信息判断加工过程、信息处理过程。

人的可靠性也包活人的信息接受的可靠性、信息判断的可靠性、信息处理的可靠性。

这三个过程的可靠性就表达了人的操作可靠性。

（1）间歇性操作的操作可靠度计算。

间歇性操作的特点是在作业活动中，作业者进行不连续的间断操作。

例如，汽车换挡、制动等均属间歇性操作。

这种操作可能是有规律的，有时也可能是随机的。

因此，对于这种操作不宜用时间来表达其可靠度，一般用次数、距离、周期等来描述其可靠度。

若某人执行某项操作N次，其中操作失败n次，则当N足够大时，则此人的操作不可靠度为：F H＝n/N人在执行此项操作中，其操作可靠度为：R H＝1—F H＝1—n/N例如，汽车司机操纵刹车5000次，其中有1次失误项操作的可靠度为：R H＝1—1/5000＝0．9998（2）连续性操作的操作可靠度计算。

第五节⼈机系统w 主要内容：⼈机信息及能量交换系统模型、⼈机系统⼈机功能分配、⼈机系统可靠性计算、⼈机系统可靠性设计基本原则。

w ⼀、⼈机信息及能量交换系统模型n ⼈机系统的任何活动实质上是信息及能量的传递和交换。

⼈机之间在进⾏信息及能量的传递和交换中, ⾸先是⼈的感觉器官 (眼、⽿等 ) 从显⽰装置上感受到机器及环境作⽤于⼈的信息, 经⼤脑中枢神经的综合、分析、判断做出决策, 然后命令运动器官 ( ⼿或脚 ) 向机器的控制器发出控制信息, 即操纵机器相应的执⾏机构 ( ⼿柄或按钮等 ) 完成各种相虚的运动机能 ( 移动或转动 ), 且将控制的效果反映在显⽰器上, 构成⼀个信息及能量传递的闭环系统。

到此, ⼈机系统完成了⼀次功能循环。

⼆、⼈机系统w 在⼈机系统中, ⼈与机器为完成⼀定功能, 各⾃发挥⾃⼰的作⽤, ⼜必须相互联系, 相互配合, ⼆者之间有着相互依存、相互影响、⼜相互制约的关系, ⽽且这些关系随系统⾃动化程度的变化⽽变化。

w 为了取得⼈机系统的效果, 对⼈和机分别提出“⼈适应于机”、“机适宜于⼈” 的不同要求, 即“⼈适机”“与机宜⼈”。

所谓“机宜⼈”是指机器作为⼈从事⽣产和⽣活活动的⼯具, 要求设计、制造出来的机器应尽量满⾜使⽤者的体格、⽣理、⼼理等条件的要求, 做到显⽰的信息便于接受、判断, 控制系统的尺⼨、⼒度、位置、结构、形式等均应适合操作者的⽣理要求, ⼯具、器具及⽤品等的使⽤得⼼应⼿, ⼈所处的作业空间安全舒适, 达到有利于⼈的⾝⼼健康, 有利于发挥劳动者的效能和效率。

w ⼈适机是指使⼈去适应机器的要求。

机器的结构决定了其客观的运动规律, 其操作环a境也会因各种因素在时间和空间上受到某种限制, 如经济上的可⾏性、技术上的可能性、机器本⾝性能要求的条件以及使⽤机器时的外界环境条件 ( 如⾼温、⾼压作业 ) 等。

为了适应机器的这些情况, 就需要对⼈的因素予以限制, 对⼈进⾏教育、训练, 并且尽量发挥⼈的因素, 利⽤有⼀定可塑性这⼀特点。