第17讲 人机系统的可靠性和安全性
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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。
人机系统的安全性人机系统是一个由人类和计算机系统组成的复杂系统,为了保护这个系统的安全性,需要从多方面进行考虑。
首先是物理安全性。
对于硬件设备,必须采取适当的物理措施来保护它们。
例如,在公共场所放置的 ATMs、自动售货机等机器需要设置相应的安全措施,如防盗锁、控制门等。
对于服务器和计算机等设备,需要考虑对建筑物、房间、机柜等进行严格的物理访问控制,通过安装监控摄像头、闪光灯等设备来监控和预防越级入侵事件。
其次是网络安全性。
在人机系统中,网络是一个重要的组成部分。
任何未经授权的人或组织都可能通过网络攻击进入系统,损害系统的安全性。
为了保护人机系统的安全性,需要采取一系列措施,如安装防火墙、加密通信、网络入侵检测系统等,以便发现和应对网络攻击。
第三是数据安全性。
人机系统储存了大量的数据,包括个人信息、敏感数据、企业机密等,这些数据的保护是系统的重中之重。
为了保护系统中的数据,需要采取一系列措施,如数据备份、加密、访问控制、安全审计等。
另外,应定期对数据进行备份和恢复测试,以确保数据安全。
第四是软件安全性。
软件是实现各种功能的核心,但软件漏洞也是黑客攻击的重要入口。
为了避免软件安全漏洞被攻击者利用,需要定期更新软件补丁、配置合适的软件安全策略、进行定期渗透测试,限制软件的运行权限等。
最后是人员安全性。
人员是人机系统中最大的漏洞之一。
不当的操作、管理和控制可能导致人机系统的安全危机。
为了保持人员的安全性,需要确保他们接受过足够的安全培训,设置明确的访问控制策略,严格控制管理员权限等。
以上是人机系统安全的主要考虑因素,为了保证人机系统的高效运行和对数据和系统的保护,其中任何一个方面都具有同等重要的作用。
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。
人机交互系统是现代科技的重要组成部分,其可靠性对于用户体验的质量和生产效率的提升至关重要。
本文将探讨如何评估和改进人机交互系统的可靠性,以提供更好的用户体验和工作效率。
一、可靠性评估的重要性人机交互系统的可靠性评估是确保系统运行稳定、正常的关键步骤。
通过评估可以发现和解决系统可能存在的问题和隐患,以提高系统的可靠性和用户满意度。
可靠性评估的过程包括功能测试、性能测试、稳定性测试等多个方面,其中每个方面都是确保系统可靠性的重要环节。
二、功能测试功能测试是评估人机交互系统是否满足用户需求和设计目标的重要手段。
在进行功能测试时,可以通过使用案例和场景来模拟用户使用系统的真实情况,检验系统在各种情况下是否能够按照预期工作。
同时,还需要验证系统的交互界面是否直观易用,各项功能是否正常运行,以及系统是否具备容错和故障处理的能力。
三、性能测试性能测试是评估人机交互系统在各种负荷情况下的表现和稳定性的关键环节。
通过模拟大量用户同时使用系统或者高强度操作来测试系统的性能。
性能测试的指标包括系统的响应时间、并发用户数、吞吐量等。
通过性能测试,可以评估系统在不同负荷下是否能够维持高效的工作状态,是否存在资源瓶颈和性能缺陷。
四、稳定性测试稳定性测试是评估人机交互系统在长时间运行和持续使用过程中是否稳定可靠的重要手段。
通过长时间运行系统、模拟系统的各种使用场景和环境,追踪和监测系统的稳定性和可用性。
稳定性测试可以帮助发现系统的潜在问题和故障现象,及时进行修复和优化。
同时,在稳定性测试中还可以评估系统的容错性和恢复能力,在出现故障时是否能够及时自动修复或进行信息保存。
五、改进可靠性的措施1. 完善的系统设计和开发过程:在系统设计和开发过程中,应注重质量管理,建立完善的测试机制和流程。
及早介入测试,进行全面的功能测试、性能测试和稳定性测试,确保系统的质量和可靠性。
2. 引入用户反馈和需求:向用户征求使用反馈和需求是提升系统可靠性的重要途径。
人机系统的安全性
在生产过程中,能完成预定任务的人和机器、设备、工具、环境相结合的整体。
人机系统有五种类型和三种基本形式。
五种类型是:人与工具的结合;人与工作机的结合;人与动力机的结合;人与控制机的结合;人与微机的结合。
三种基本形式是:人作为劳动者的人机结合形式;人作为控制者的人机结合形工;人作为监视者的人机结合形式。
各种类型的或形式,均以安全、舒适和高效为目标。
人机系统的安全,一般以下列要素作为研究基础:
1.人的要素。
主要考虑人的心理智和生理特点,防止人的“意识中断”或“意识迂回”(走神)时产生的危险。
2.机的要素。
主要考虑安全预防措施,防止人在能力不足时引起的事故。
3.环境要素。
主要考虑环境要适合于人的要求,不危害人体健康。
4.作业因素。
主要从作业方法、作业负荷、作业姿势、作业范围等方面考虑到人能否胜任,能否减轻劳动强度,能否减轻疲劳,对人有否危害等。
文件编号:TP-AR-L4292In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.(示范文本)编订:_______________审核:_______________单位:_______________人机系统的安全性(正式版)人机系统的安全性(正式版)使用注意:该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。
在生产过程中,能完成预定任务的人和机器、设备、工具、环境相结合的整体。
人机系统有五种类型和三种基本形式。
五种类型是:人与工具的结合;人与工作机的结合;人与动力机的结合;人与控制机的结合;人与微机的结合。
三种基本形式是:人作为劳动者的人机结合形式;人作为控制者的人机结合形工;人作为监视者的人机结合形式。
各种类型的或形式,均以安全、舒适和高效为目标。
人机系统的安全,一般以下列要素作为研究基础:1.人的要素。
主要考虑人的心理智和生理特点,防止人的“意识中断”或“意识迂回”(走神)时产生的危险。
2.机的要素。
主要考虑安全预防措施,防止人在能力不足时引起的事故。
3.环境要素。
主要考虑环境要适合于人的要求,不危害人体健康。
4.作业因素。
主要从作业方法、作业负荷、作业姿势、作业范围等方面考虑到人能否胜任,能否减轻劳动强度,能否减轻疲劳,对人有否危害等。
此处输入对应的公司或组织名字Enter The Corresponding Company Or Organization Name Here。
第十七讲人机系统的可靠性和安全性通过本章的学习,应能够:1.描述人机系统的可靠性、可靠度;2.掌握人、人机系统的可靠度计算方法;3.说明人机系统可靠性设计的要求;4.运用故障树对人机系统得安全性进行描述和分析。
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。
连续性操作是在作业活动过程中,作业者在作业时间里进行连续的操作活动。
例如对运行仪表的全过程监视,汽车司机开车活动中方向盘的操纵,对道路情况的监视等。
连续性操作可直接用时间进行描述。
对连续性操作的操作可靠度,可用人的操作可靠性模型来描述。
⎰=tdt )t(He )t(Rλ式中t——连续工作时间;λ(t)——t时间内人的差错率。
例如,汽车司机操纵方向盘的恒定差错率为λ(t)=0.00001,若果个司机驾车300小时,其可靠度为:说明:λ(t)是随时间变化的函数;对于同一个人,在不同的时间内,其差错率λ(t)是不同的,对于不同的人,其差错率λ(t)也是不同的;因此,在计算连续性操作可靠度时,一般是根据不同的人、不同的时间、进行同一操作的差错率的平均值计算的。
4.人机系统的可靠度定义:人机系统在规定条件下、规定时间内正确完成操作的概率,用R S表示。
说明:人机系统可靠度是评价人机系统设计的重要内容。
为了获得人机系统的最佳效能,除了机器本身可靠度指标要高外,还要求操作者的操作可靠度指标也要高。
可靠度计算:把一个系统的可靠度设为R S(t),构成系统的各要素的可靠度设为R i(t)(i=1,2,3,…n),根据各要素的连接方式,系统可靠度计算方法如下:(1)串联构成串联构成如图20.2所示,n个具有独立功能的要素构成串联配置,串联配置的含义是:一个系统各要素都正常时系统才正常。
其系统的可靠度等于每个要素可靠度之积,如表达式(20-1)(20-1)(2)并联构成一个人机系统若至少有一个子系统(要素)正常,系统即正常,或各子系统(要素)都不正常,系统才不正常称之为并联系统。
并联系统构成如图20.3,并联系统的可靠度如表达式20-2。
(20-2)如果各要素的可靠度为等值R0,在串联时系统可靠度为R S(t)=(R0)n;并联时系统可靠度R S(t)=1-(1-R0)n。
(3)串联和并联混合构成当有n个串联系统包括在m个并联系统中,则系统可靠度为R S=1-(1-R n)m。
当m个并联系统构成n个串联系统时,则系统可靠度为R S=[1-(1-R)m]n 例:图20.4中,(a)为2组3个要素串联构成的并联系统;(b)为3组两个要素并联构成的串联系统。
如果各个要素可靠度皆为80%,则(a)图中可靠度为:(b)图中可靠度为:可以看出:(1):(b)系统的可靠度比(a)系统的可靠度高,而且(b)系统的可靠度还高于构成系统的各个要素的可靠度。
(2):构成系统的要素相同,如果连接配置的方式不同,则系统的可靠度可能不同。
(3):在人机系统中,由于人的可靠度不可能期待有大的提高,但是通过设计合适的系统构成,可以进一步提高系统的可靠度。
二、人机系统可靠性设计人机系统的可靠性与工程可靠性的差别在于:人机系统的可靠性要把涉及到人的各种问题以及环境因素的控制问题纳入到可靠性内容当中。
对人、机、环境三者及三者之间的相互配合、功能分配、可靠度分配等必须予以认真分析、研究,方可保证人机系统的整体可靠性要求。
1.人机系统的可靠性设计程序(1)制定为达到系统可靠性总体指标的各种设计方案;(2)分析设计方案的可靠性,选择可靠性设计方案;(3)人、机器、环境功能分配与可靠度分配;(4)绘制人机系统图及说明书;(5)试验、试制、检验计划的编制;(6)确认试验、改善设计;(7)完成最终设计、提出保证可靠性等要求的设计书。
2.人机系统的可靠性分配(1)基本原则:机器与人之间的配合,要尽量使人操作简便省力,尽量减少作业者在短时间内完成许多不同的操作,使作业者的操作在其能力范围之内。
在人与机器的功能分配上,要了解人、机器各自的功能特征,并进行分析比较.充分发挥人、机潜能,从而使人机系统的整体功能达到最佳状态。
(2)人、机的基本限度:人的基本限度:正确度的限度、体力的限度、行动速度的限度、知觉能力的限度。
机器的基本限度:机械性能维持能力的限度、机器正常动作的限度、机械判断能力的限度、费用的限度。
3.人机环境各因素的可靠性设计分析(1)人的操作可靠性设计,包括:人的任务分析,根据总任务要求和人、机、环境功能分析与分配,找出人要完成的所有任务,并将其分解为具体操作;人员配置及人与人之间的分工;人完成任务时发生差错的可能性分桥;显示、控制装置设置对人操作影响分析;环境因素对人的影响;对人员的心理和生理要求、选拔人员的条件与训练要求;对人员的生活、休息、医务保障等措施的安排与执行。
(2)机器的可靠性设计,包括:安全系数的选择、静强度、疲劳强度及概率断裂力学设计;冗余设计;容错设计、失效保护设计、故障自动诊断和恢复能力;维修性设计;人机界面与接口设计;耐环境设计;降额使用。
(3)环境的可靠性设计,包括:各种环境条件的分析判断及其准确性;环境条件规范的降额;机器所需要的人造环境条件;人员对环境条件和生理卫生要求及环境控制、生命保障系统和个人装备设计。
4.人机系统设计注意事项(1)明确人机系统的目的及实现目的的制约条件,例如地理、环境、人力、财力、技术装备、技术水平等,必须具体分析,确定人机系统的类型。
(2)提高系统的功能与可靠性,并不是孤立地依靠某子系统的功能和可靠性的改善及提高,而是力求各子系统、单元间的相互匹配,使整体优化。
(3)尽量将生产过程变为简单操作,且各种操作对作业人员不带有危险性。
尽量采用坐姿作业方式,并且不促使作业者采取不当的姿势。
(4)最重要的显示器和控制器应当安排在最适宜的位置.并按功能或系统分组。
有关联的显示器和控制器要呈对应关系排列。
(5)要充分考虑人的心理因素与生理条件。
(6)要考虑人和机器问的相互监督作用。
要做到,即使是人发生误动作,也不致造成事故,且还要让人知道动作的错误所在,这就是由机器监督人。
另一方面,当机器出现异常时.人应能准确判断异常原因,有时进行调整,使之恢复正常,这便是由人监督机器。
(7)人机系统的分析评价是对整体系统的可靠性、安全性、舒适性以及作业效率等进行综合分析与评价。
三、人机系统的安全性分析1.人机系统安全性分析方法——故障树法从系统设计初期阶段开始,就应该把握住影响系统安全的问题,努力加以改进。
最常用的分析评价系统安全性的方法是故障树法,即FTA(Fault Tree Analysis)法。
FTA:把故障、事故发生的系统加以模型化,把作为对象的因果关系根据逻辑结构分析以树状图表示,可以推断故障、事故的发生频度,找出发生的经路。
2.故障树法的步骤(见图20.6)3.故障树的制作(1)故障树常用符号:(2)故障树绘制要点:●从故障或事故开始,逐层向下分析;●为分析需要,图中使用与门和或门来表示;●要明确各层的相互关系和各种现象的因果关系;●树形图的树枝不宜分得过细。
示例如图20.7。
(3)故障树绘制实例4.故障树法的优点故障树法是评价系统安全性或分析事故原因的有效方法。
这种方法的优点是:●对事故原因的全貌,可以用视觉很容易地交换信息;●现场的各种问题,用图形表示容易理解,并且可以发现潜在的问题;●可以发现新的因素;●可以定量地进行改进方案的比较,并可以附加位置方面的因素;●适用范围广。
四、系统的安全性评价系统的安全性主要从两个方面评价,一是发生故障、事故的频度;二是对系统的各组成部分从工效学角度进行检查。
系统的工效学评价方法很多,其中主要有:功能分析、职务分析评价;通过实验评价:模拟评价;按检查表评价;感觉检查评价;可靠性计测评价;动作、时间分析评价等。
从工效学方面分析,主要有以下内容:尺寸、作业空间;用力、控制;时间、速度;对人体的输入;环境条件;作业条件(密度、作业持续时间、休息等);个人因素(适应性、教育、训练等);输入输出之间的关系等。
见教材p388-390,生产系统安全性检查主要考虑的几个方面:。