人機(jī)系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)

1、人機(jī)系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)人機(jī)系統(tǒng)的可靠性：由機(jī)器可靠性和人的操作可靠性兩方面組成,其可靠度RS是由機(jī)器的可靠度RM和人的操作可靠度rh兩部分構(gòu)成的，一般情況下H人機(jī)為串聯(lián)系統(tǒng)如圖5-2所示。R=RR5-1SMH人的操作可靠性：是指在一定條件下、一定工作時(shí)間間隔內(nèi)操作者能正確無(wú)誤完成給定任務(wù)的程度。其數(shù)量指標(biāo)是操作可靠度。操作可靠度：是指在一定條件下、一定工作時(shí)間間隔內(nèi)操作者能正確無(wú)誤完成給定任務(wù)的概率，記為R。HQ人Rh圖5-2圖5-3表示人和機(jī)器的可靠性對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響情況及它們之間的相互關(guān)系。00匚S0f圖5-3、人機(jī)功能分配1、操作過(guò)程分析人對(duì)機(jī)器的操作過(guò)程，可用行為心理學(xué)提出的普遍公式描

2、述：刺激（S）意識(shí)（O）反應(yīng)（R）刺激輸入S（Stimulusinput）:是操作者感受外部環(huán)境的物理、化學(xué)變化，如指示燈的亮滅，指示儀表的讀數(shù)、設(shè)備功能的突然停止。即刺激輸入是一個(gè)感知過(guò)程，主要通過(guò)看、聽(tīng)、摸、嘗聞等感受外界的變化。內(nèi)部響應(yīng)O：操作者識(shí)別刺激S、對(duì)信息作出處理和判斷。輸出響應(yīng)R：是操作者對(duì)于內(nèi)部響應(yīng)O所作出的實(shí)際行動(dòng)或反應(yīng)。三者關(guān)系：在這個(gè)操作過(guò)程中，后一個(gè)要素依賴前一個(gè)要素，其中任何一個(gè)要素出了毛病，即會(huì)引起人為差錯(cuò)。因此，在人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮使操作者對(duì)于刺激易于感受，采取的結(jié)構(gòu)要便于操作者作出反應(yīng)，而且不應(yīng)要求操作者有很高的內(nèi)部響應(yīng)能力。主要的問(wèn)題是再設(shè)計(jì)指示裝置

3、和控制裝置之前，必須對(duì)人的能力和限度有足夠科學(xué)的了解。2、人機(jī)功能分配：根據(jù)人和機(jī)器的特征技能合理分配其中人的功能和機(jī)器的功能，表5-1所示人和機(jī)器的特性比較。對(duì)人和機(jī)器功能進(jìn)行分配時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的任務(wù)性質(zhì)、成本、質(zhì)量、安全性和技術(shù)水平等條件，并考慮一下原則：a、笨重的、快速的、規(guī)律性強(qiáng)的、單調(diào)的高階運(yùn)算的、操作復(fù)雜的工作，適合于機(jī)器承擔(dān)；而指令和程序的安排、機(jī)器系統(tǒng)的監(jiān)護(hù)、維修、設(shè)計(jì)、創(chuàng)造、故障處理以及應(yīng)付突出事件等工作，則適合于人來(lái)承擔(dān)。b、對(duì)操作者的限制條件和規(guī)定事項(xiàng)越多，則認(rèn)為差錯(cuò)越多。當(dāng)任務(wù)的要求接近操作者的能力極限時(shí)，應(yīng)盡可能考慮將某些功能自動(dòng)化。c、人為差錯(cuò)正比于人在系統(tǒng)中的工作

4、量，操作程序的數(shù)目，控制器數(shù)量，系統(tǒng)所必需的聯(lián)絡(luò)、判斷和計(jì)算的繁雜程序，因此，在人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化操作，減少操作人員的工作量。d、在其他條件相同時(shí)，對(duì)于像自動(dòng)測(cè)試設(shè)備一類的高度自動(dòng)化設(shè)備，由于其在實(shí)際使用狀態(tài)下可靠性不同，故應(yīng)考慮由人來(lái)做系統(tǒng)的后備因素。曲弗養(yǎng)1飛理甘面旳戲率砂計(jì)訂憶禪盤人曲特性1lb由輸由1.卻匸読住易力）l丈遷駅re聃出qi匪帝轉(zhuǎn)喝調(diào)竝機(jī)曙誌祐牲奎#牡出凰人護(hù)摸小曲功卒，恒不能像人于邯樣址獰精拆的調(diào)整計(jì)算速虔慢、菱雷密*但能巧腦地馨正輯H尊毬庭快常篩W確地雄行由翼圧一住不合矗1E錯(cuò)謠._.崔夠?qū)崿F(xiàn)大容就的、總期的記杞并期次與社時(shí)老兒牛對(duì)醍聯(lián)慕區(qū)聯(lián)述有K蓉量蜒期般敖

5、第也袒和卓.u：-.EDDms反座時(shí)M*W#9l1T站時(shí)同能纟比粧海渲的埠棗靄傑ii諭H施單追適難EIIR扭鶴然顯骼爭(zhēng)祚.悅控艶力輻毀*27占i吐&曲4X曲石苗細(xì)用創(chuàng)搖4捋楚帶密車isift齊島用對(duì)亂可兌性較屁龍皚抒見(jiàn)發(fā)甜、豈術(shù)件的仝正別因渺歯償力髮闕I甜力肘啊忡竄吊覩作出由口痢5（測(cè)聲序帛即規(guī)柞.帀且簾性如只惟進(jìn)行特宜知工忡_陽(yáng)解譏擔(dān)前力歸幾乎段有預(yù)刖酸丈葩修從塩蠱中a陽(yáng)螂倬科陽(yáng)炯窺粧井正反蟲(chóng)時(shí)貝不繩自閒歸箱且驗(yàn)賓詢隹隹港，能叢對(duì)需樸兩J&具宥全制前創(chuàng)址吐定全不同的見(jiàn)購(gòu)具有蛙蹄賽倔罠卻完仝徒衣刃遠(yuǎn)性整力捨滋啟能力備機(jī)應(yīng)變的能丸有隧機(jī)應(yīng)變蔔膽力訝?zhēng)涁暦栽诟唛c曲環(huán)章下犬隨1頃聖恪崔力麗顧占U卯

6、蜒下重難王鞘無(wú)就地?cái)y收借號(hào)齢從滬崔詢目母5違址國(guó)割則廉庁中我性砧王時(shí)日標(biāo)陽(yáng)駁夠魁過(guò)宜蹩從許界自算弓找出氏止的王標(biāo)眥:址窟完全匕乎益料的事件列闌：雪懂*功鴉出現(xiàn)算冷或蠱囲棄姑常吋,均能想出血忖的計(jì)味理擘堀扁蠢itS二両亦t，心具有史站腔竝曲帕力而莎麗甬丿打麗麗忌環(huán)麗無(wú)真話科.當(dāng)牙他出粧低爭(zhēng)虱活性韻璽只能蠶瑚帥目嫌尺盟社建呂知的亭仲t貝能理解符宅曲If鉤孚習(xí)齒力只鬲矗血舐宙有縱帀h我卓町涼至叨0宀15霸在探址蒂圏必府惶月枉外纜和電.別伽口購(gòu)可見(jiàn)邀堆，盟協(xié)說(shuō)劃物愜的位班、I葦通和邑人展的現(xiàn)冏聲上育1也今厲上M譽(yù)慮賦陽(yáng)陽(yáng)如林絆環(huán)攜朵伸豆貳胡蠱.遲商蒔定的環(huán)熨儺程怏地瑩應(yīng)出諛工作加縣傳總器具有與人婁謎除

7、雜官相同型込泄?_左劊妬很時(shí)耐豐乘當(dāng)曲環(huán)境離座矗射也塵柴有盍弋律.嗓4.出曬、曇鳳、寓祜軽騎象并下工柞_j外島提腎.町杜期工樸_冗余人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算原理：通過(guò)增加多余要素可以構(gòu)成并聯(lián)操作系統(tǒng)，就可以使操作系統(tǒng)具有冗余度。這是提高系統(tǒng)可靠性的一種有效方法。例如，某控制系統(tǒng)由兩人監(jiān)視，如圖5-4a一旦發(fā)生異常情況立即切斷電源。該系統(tǒng)有下面兩種控制系統(tǒng)，見(jiàn)圖5-4b(a)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(b)系統(tǒng)可靠性框圖圖5-4二人監(jiān)視系統(tǒng)1、異常狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)人并聯(lián)，可靠度比一人控制的系統(tǒng)增大了，這是操作者切斷電源的可靠度(正確操作的概率)R=lin(lR)=1-(1R)(1R)5-2aHbi12i=1人機(jī)系

8、統(tǒng)的可靠度R=RRSrHbM=1(1R)(1R)R12M2、正常狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)人串聯(lián)，可靠度比一人控制的系統(tǒng)小了，即產(chǎn)生誤操作的概率增大了，操作者閉合電源的可靠度（不產(chǎn)生誤操作的概率）R=RRHC12人機(jī)系統(tǒng)的可靠度結(jié)論：R=RRSrHbM=RRR12M從監(jiān)視的角度考慮，5-2b主要問(wèn)題是避免異常狀況時(shí)的危險(xiǎn)，即保證異常狀況時(shí)切斷電源的可靠度，而提高正常狀況下不誤操作的可靠度是次要的，因此這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是可行的。三、多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度上系統(tǒng)的問(wèn)題：為一般并聯(lián)系統(tǒng)，所以正常操作和誤操作兩種概率度增加了，若采用多數(shù)人表決系統(tǒng)就可以避免這種情況。多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)：若由幾個(gè)人構(gòu)成

9、的控制系統(tǒng)，當(dāng)其中r個(gè)人的控制工作同時(shí)失誤時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)失誤。這種系統(tǒng)稱為多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)。設(shè)每個(gè)人操作可靠度均為R,則系統(tǒng)全體人員的操作可靠度R為：Hn5-3R=Ci(1R)iR(n-i)Hnni=0個(gè)人中有i個(gè)人同意時(shí)事件數(shù)式中Cinn!。Ci=nni!(n-i)!例如，有三人監(jiān)視作業(yè)時(shí)，有兩人以上同意才能切斷電源，n=3,則起操作可靠度R=Co-R3+Ci(1-R)-R2=3R2-2R3H333若每人正確操作的概率為R=090,無(wú)操作的概率為F=0.15,則在三人監(jiān)視二人表決的系統(tǒng)中，正確操作的概率R及誤操作的概率F分別為：H3H3R=3R2-2R3=0.972R=0.90H3F=3F2-2F3=0.06075F=0.15H3結(jié)論：說(shuō)明多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)中，異常狀態(tài)下正確操作的可靠度和正常狀態(tài)下不發(fā)生誤操作的可靠性度增加了。這說(shuō)明采用多數(shù)人表決冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)，盡管人還會(huì)不可避免地產(chǎn)生失誤，但整個(gè)系統(tǒng)卻具有較高的可靠性。多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度R為SdR=藝Ci(1-R)iR(n-i)