【文章內容簡介】 、維修性設計 ? ( 一 ) 維修及維修性 ? 所謂維修是指使產(chǎn)品保持在正常使用和運行狀態(tài) , 以及為排除故障或缺陷所采取的一切措施 , 包括設備運行過程中的維護保養(yǎng) 、 設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷以及故障檢修 、 調整和最后的驗收試驗等直至恢復正常運行等一系列工作 。 簡言之 , 為保持或恢復產(chǎn)品規(guī)定功能采取的技術措施叫做維修 。 ? 維修性是指對故障產(chǎn)品修復的難易程度 , 即在規(guī)定條件和規(guī)定時間內 , 完成某種產(chǎn)品維修任務的難易程度。 ? ( 二 ) 產(chǎn)品結構的維修性設計 ? 維修性設計是指產(chǎn)品設計時 , 設計師應從維修的觀點出發(fā) , 保證當產(chǎn)品一旦出故障 , 能容易地發(fā)現(xiàn)故障 , 易拆、易檢修、易安裝 , 即可維修度要高。維修度是產(chǎn)品的固有性質 ,它屬于產(chǎn)品固有可靠性的指標之一。維修度的高低直接影響產(chǎn)品的維修工時、維修費用 , 影響產(chǎn)品的利用率。 維修性設計中應考慮的主要問題有可達性、零組部件的標準化和互換性等內容。 ? ( 三 )可靠性設計與維修性設計的關系 ? 可靠性設計和維修性設計是從不同的角度來保證產(chǎn)品的可靠性。前者著重從保證產(chǎn)品的工作性能出發(fā) , 力求不出故障或少出故障 , 是解決本質安全問題 , 在方案設計和結構設 計階段就設法消除危險與有害因素 ； 后者則是從維修的角度考慮 , 一旦產(chǎn)品發(fā)生故障 , 其本身就能自動及時發(fā)現(xiàn)故障 , 并且顯示故障或發(fā)出警報信號 , 并能自動排除故障或中止故 障 。 第五節(jié) 人機系統(tǒng) ? 主要內容：人機信息及能量交換系統(tǒng)模型、人機系統(tǒng)人機功能分配、人機系統(tǒng)可靠性計算、人機系統(tǒng)可靠性設計基本原則。 ? 一 、 人機信息及能量交換系統(tǒng)模型 ? 人機系統(tǒng)的任何活動實質上是信息及能量的傳遞和交換。人機之間在進行信息及能量的傳遞和交換中 , 首先是人的感覺器官 ( 眼、耳等 ) 從顯示裝置上感受到機器及環(huán)境作用 于人的信息 , 經(jīng)大腦中樞神經(jīng)的綜合、分析、判斷做出決策 , 然后命令運動器官 ( 手或腳 ) 向機器的控制器發(fā)出控制信息 , 即操縱機器相應的執(zhí)行機構 ( 手柄或按鈕等 ) 完成各種相虛的運動機能 ( 移動或轉動 ), 且將控制的效果反映在顯示器上 , 構成一個信息及能量傳遞的閉環(huán)系統(tǒng)。到此 , 人機系統(tǒng)完成了一次功能循環(huán)。 二、人機系統(tǒng) ? 在人機系統(tǒng)中 , 人與機器為完成一定功能 , 各自發(fā)揮自己的作用 , 又必須相互聯(lián)系 , 相互配合 , 二者之間有著相互依存 、 相互影響 、 又相互制約的關系 , 而且這些關系隨系統(tǒng)自動化程度的變化而變化 。 ? 為了取得人機系統(tǒng)的最佳效果 , 對人和機分別提出 “ 人適應于機 ” 、 “ 機適宜于人 ” 的不同要求 , 即 “ 人適機 ”“ 與機宜人 ” 。所謂 “ 機宜人 ” 是指機器作為人從事生產(chǎn)和生活活 動的工具 , 要求設計、制造出來的機器應盡量滿足使用者的體格、生理、心理等條件的要求 , 做到顯示的信息便于接受、判斷 , 控制系統(tǒng)的尺寸、力度、位置、結構、形式等均應適合操作者的生理要求 , 工具、器具及用品等的使用得心應手 , 人所處的作業(yè)空間安全舒適 , 達到有利于人的身心健康 , 有利于發(fā)揮勞動者的效能和效率。 ? 人適機是指使人去適應機器的要求 。 機器的結構決定了其客觀的運動規(guī)律 , 其操作環(huán) a境也會因各種因素在時間和空間上受到某種限制 , 如經(jīng)濟上的可行性 、 技術上的可能性 、 機器本身性能要求的條件以及使用機器時的外界環(huán)境條件 ( 如高溫 、 高壓作業(yè) ) 等 。 為了適應機器的這些情況 , 就需要對人的因素予以限制 , 對人進行教育 、 訓練 , 并且盡量發(fā)揮人的因素 , 利用有一定可塑性這一特點 。 ? 在人機系統(tǒng)中 , 機宜人與人適機是相對的。機適宜于人是以人的因素為條件的 , 而人的因素是比較復雜的 , 而且是變化的 , 有的是隨時代的進步而變化 , 有的是因時、因地、因性別、因年齡等不同而變化 ；人的因素有的可量化 , 有的則難以準確量化。機器本身也在不斷發(fā)展 , 自動化程度越來越高 , 控制系統(tǒng)智能化 , 所以機適宜于人的程度也在不斷提高。 而人適應于機的程度是有限的 , 因為盡管人的因素有一定的可塑性 , 但是畢竟有一定的限度。解決的辦法是通過學習和訓練 , 提高人的文化和技術素質 , 或采取必要的輔助措施 ( 如使用勞保用品等 ) 去適應機器的要求。 三、人機功能分配 ? 在人機系統(tǒng)中 , 人與機完成各自的功能 , 只有二者合理配合 , 協(xié)調一致 , 才能使人機 系統(tǒng)達到最佳效果 。 為此 , 需要深入了解和研究人機各自的特征 , 進行比較 , 揚長避短 , 充分發(fā)揮各自的特長 。 ? ( 一 ) 人在人機系統(tǒng)中的主要功能 ? 人在人機系統(tǒng)中主要有 3 種功能 : ? (1) 傳感功能 。 通過人體感覺器官的看 、 聽 、 摸等感知外界環(huán)境的剌激信息 , 如物體 、 事件 、 機器 、 顯示器 、環(huán)境或工作過程等 , 將這些刺激信息作為輸入傳遞給人的中樞神經(jīng) 。 ? (2) 信息處理功能 。 大腦對感知的信息進行檢索 、 加工 、判斷 、 評價 , 然后做出決策 。 ? (3) 操縱功能。將信息處理的結果作為指令 , 指揮人的行動 , 即人對外界的刺激作出反應 , 如操縱控制器、使用工具、處理材料等 , 最后達到人的預期目的 , 如機器被開動運轉、零件被加工成形、機器的故障已被排除、缺陷零件已被修復或者更換等。 ? ( 二 ) 人機特性的比較 ? 人體本身就是一部復雜的 、 特殊的機器 。人與機器的特性包括許多內容 , 但就從人機系統(tǒng)中信息及能量的接受 、 傳遞 、 轉換過程來講 , 我們可以歸納為以下 4 個方面來比較 , 即信息感受 、 信息處理和決策 、操作反應 、 工作能力等 。 ? （三）人機功能分配原則 四、人機系統(tǒng)可靠性計算 ? （ 一 ） 系統(tǒng)中人的可靠性計算 ? （ 二 ） 人機系統(tǒng)的可靠性計算 ? 1. 兩人監(jiān)控人機系統(tǒng)的可靠度 ? (1) 異常狀況時 ， 相當于兩人并聯(lián) ， 可靠度比一人控制的系統(tǒng)增大了 ， 這時操作者切斷電源的可靠度為 RHb( 正確操作的概率 )： RHb =1（ 1R1） (1R2) ? (2) 正常狀況時 ， 相當于兩人串聯(lián) ， 可靠度比一人控制的系統(tǒng)減小了 ， 即產(chǎn)生誤操作的概率增大了 ， 操作者不切斷電源的可靠度為 RHc 險 ( 不產(chǎn)生誤動作的概率 ): RHc= R1R 2 ? 從監(jiān)視的角度考慮 ， 首要問題是避免異常狀況時的危險 , 即保證異常狀況時切斷電源的可靠度 , 而提高正常狀況下不誤操作的可靠度則是次要的 , 因此這個監(jiān)控系統(tǒng)是可行的。所以兩人監(jiān)控的人機系統(tǒng)的可靠度 Rsr 為 : ? 異常情況時 , Rsr39。 =[1 一 (1R1)(1R2)]RM ? 正常情況時 , Rsr = RHcR M = R1R 2R M 2. 多人表決的冗余人機系統(tǒng)可靠度 ? 上述兩人監(jiān)控作業(yè)是單純的并聯(lián)系統(tǒng) , 所以正常操作和誤操作兩種概率都增加了 , 而由多數(shù)人表決的人機系統(tǒng)就可以避免這種情況 。 若由幾個人構成控制系統(tǒng) , 當其中 f 個人的控制工作同時失誤時 , 系統(tǒng)才會失敗 , 我們稱這樣的系統(tǒng)為多數(shù)人表決的冗余人機系統(tǒng) 。 設每個人的可靠度均為 R, 則系統(tǒng)全體人員的操作可靠度 RHn 為 : r1 RHn = ∑ Cnｉ （ 1―R ） ｉ R﹙ ｎ ﹣ 1﹚ i=0 ? 式中 Cnｉ 一 n 個人中有 i 個人同意時事件數(shù) , Cnｉ = n! / [i! (n I)! ], 且規(guī)定 Cn ?=1。 ? 多數(shù)人表決的冗余人機系統(tǒng)可靠度的計算公式為 : r1 ? RHn = [ ∑ Cnｉ （ 1―R ） ｉ R﹙ ｎ ﹣ 1] ] RM i=0 ? 3. 控制器監(jiān)控的冗余人機系統(tǒng)可靠度 ? 設監(jiān)控器的可靠度為 RMK, 則人機系統(tǒng)的可靠度 Rsk 為 : ? Rsk = [1(1RMKRH)(1 RH)] RM ? 4. 自動控制冗余人機系統(tǒng)可靠度 ? 設自動控制系統(tǒng)的可靠度為 RMz , 則人機系統(tǒng)的可靠度 Rsz 為 : ? Rsz = [ 1 (1 RMz RH)(1 RMz )] RM 五、人機系統(tǒng)可靠性設計基本原則 ? 1. 系統(tǒng)的整體可靠性原則 ? 從人機系統(tǒng)的整體可靠性出發(fā) , 合理確定人與機器的功能分配 , 從而設計出經(jīng)濟可靠的人機系統(tǒng)。 ? 一般情況下 , 機器的可靠性高于人的可靠性 , 實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化 , 就可將人從機器的危險點和危險環(huán)境中解脫出來 , 從根本上提高了人機系統(tǒng)可靠性。 ? 2. 高可靠性組成單元要素原則 ? 系統(tǒng)要采用經(jīng)過檢驗的 、 高可靠性單元要素來進行設計 。 ? 3. 具有安全系數(shù)的設計原則 ? 由于負荷條件和環(huán)境因素隨時間而變化 , 所以可靠性也是隨時間變化的函數(shù) , 并且隨時間的增加 , 可靠性在降低 。 因此 , 設計的可靠性和有關參數(shù)應具有一定的安全系數(shù)。 4. 高可靠性方式原則 ? 為提高可靠性 , 宜采用冗余設計、故障安全裝置、自動保險裝置等高可靠度結構組合方式。 ? (1) 系統(tǒng) “ 自動保險 ” 裝置 。 自動保險 , 就是即使是外行不懂業(yè)務的人或不熟練的人進行操作 , 也能保證安全 , 不受傷害或不出故障 。 ? 這是機器設備設計和裝置設計的根本性指導思想 , 是本質安全化追求的目標 。 要通過不斷完善結構 , 盡可能地接近這個目標 。 ? (2) 系統(tǒng) “ 故障安全 ” 結構。故障安全 ,