【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 二 ) 貯備設(shè)計(jì) ( 冗余設(shè)計(jì) ) ? （三）其他設(shè)計(jì) 載 四、維修性設(shè)計(jì) ? ( 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(yùn)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(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)保養(yǎng) 、 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷以及故障檢修 、 調(diào)整和最后的驗(yàn)收試驗(yàn)等直至恢復(fù)正常運(yùn)行等一系列工作 。 簡(jiǎn)言之 , 為保持或恢復(fù)產(chǎn)品規(guī)定功能采取的技術(shù)措施叫做維修 。 ? 維修性是指對(duì)故障產(chǎn)品修復(fù)的難易程度 , 即在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi) , 完成某種產(chǎn)品維修任務(wù)的難易程度。 載 ? ( 二 ) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì) ? 維修性設(shè)計(jì)是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí) , 設(shè)計(jì)師應(yīng)從維修的觀點(diǎn)出發(fā) , 保證當(dāng)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(zhì) ,它屬于產(chǎn)品固有可靠性的指標(biāo)之一。維修度的高低直接影響產(chǎn)品的維修工時(shí)、維修費(fèi)用 , 影響產(chǎn)品的利用率。 維修性設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題有可達(dá)性、零組部件的標(biāo)準(zhǔn)化和互換性等內(nèi)容。 載 ? ( 三 )可靠性設(shè)計(jì)與維修性設(shè)計(jì)的關(guān)系 ? 可靠性設(shè)計(jì)和維修性設(shè)計(jì)是從不同的角度來(lái)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(zhì)安全問(wèn)題 , 在方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)階段就設(shè)法消除危險(xiǎn)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(dòng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障 , 并且顯示故障或發(fā)出警報(bào)信號(hào) , 并能自動(dòng)排除故障或中止故 障 。 載 第五節(jié) 人機(jī)系統(tǒng) ? 主要內(nèi)容：人機(jī)信息及能量交換系統(tǒng)模型、人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)功能分配、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算、人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)基本原則。 ? 一 、 人機(jī)信息及能量交換系統(tǒng)模型 ? 人機(jī)系統(tǒng)的任何活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是信息及能量的傳遞和交換。人機(jī)之間在進(jìn)行信息及能量的傳遞和交換中 , 首先是人的感覺(jué)器官 ( 眼、耳等 ) 從顯示裝置上感受到機(jī)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(yùn)動(dòng)器官 ( 手或腳 ) 向機(jī)器的控制器發(fā)出控制信息 , 即操縱機(jī)器相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ( 手柄或按鈕等 ) 完成各種相虛的運(yùn)動(dòng)機(jī)能 ( 移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng) ), 且將控制的效果反映在顯示器上 , 構(gòu)成一個(gè)信息及能量傳遞的閉環(huán)系統(tǒng)。到此 , 人機(jī)系統(tǒng)完成了一次功能循環(huán)。 載 二、人機(jī)系統(tǒng) ? 在人機(jī)系統(tǒng)中 , 人與機(jī)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(guān)系 , 而且這些關(guān)系隨系統(tǒng)自動(dòng)化程度的變化而變化 。 ? 為了取得人機(jī)系統(tǒng)的最佳效果 , 對(duì)人和機(jī)分別提出 “ 人適應(yīng)于機(jī) ” 、 “ 機(jī)適宜于人 ” 的不同要求 , 即 “ 人適機(jī) ”“ 與機(jī)宜人 ” 。所謂 “ 機(jī)宜人 ” 是指機(jī)器作為人從事生產(chǎn)和生活活 動(dòng)的工具 , 要求設(shè)計(jì)、制造出來(lái)的機(jī)器應(yīng)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(jié)構(gòu)、形式等均應(yīng)適合操作者的生理要求 , 工具、器具及用品等的使用得心應(yīng)手 , 人所處的作業(yè)空間安全舒適 , 達(dá)到有利于人的身心健康 , 有利于發(fā)揮勞動(dòng)者的效能和效率。 載 ? 人適機(jī)是指使人去適應(yīng)機(jī)器的要求 。 機(jī)器的結(jié)構(gòu)決定了其客觀的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 , 其操作環(huán) a境也會(huì)因各種因素在時(shí)間和空間上受到某種限制 , 如經(jīng)濟(jì)上的可行性 、 技術(shù)上的可能性 、 機(jī)器本身性能要求的條件以及使用機(jī)器時(shí)的外界環(huán)境條件 ( 如高溫 、 高壓作業(yè) ) 等 。 為了適應(yīng)機(jī)器的這些情況 , 就需要對(duì)人的因素予以限制 , 對(duì)人進(jìn)行教育 、 訓(xùn)練 , 并且盡量發(fā)揮人的因素 , 利用有一定可塑性這一特點(diǎn) 。 ? 在人機(jī)系統(tǒng)中 , 機(jī)宜人與人適機(jī)是相對(duì)的。機(jī)適宜于人是以人的因素為條件的 , 而人的因素是比較復(fù)雜的 , 而且是變化的 , 有的是隨時(shí)代的進(jìn)步而變化 , 有的是因時(shí)、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(zhǔn)確量化。機(jī)器本身也在不斷發(fā)展 , 自動(dòng)化程度越來(lái)越高 , 控制系統(tǒng)智能化 , 所以機(jī)適宜于人的程度也在不斷提高。 而人適應(yīng)于機(jī)的程度是有限的 , 因?yàn)楸M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(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練 , 提高人的文化和技術(shù)素質(zhì) , 或采取必要的輔助措施 ( 如使用勞保用品等 ) 去適應(yīng)機(jī)器的要求。 載 三、人機(jī)功能分配 ? 在人機(jī)系統(tǒng)中 , 人與機(jī)完成各自的功能 , 只有二者合理配合 , 協(xié)調(diào)一致 , 才能使人機(jī) 系統(tǒng)達(dá)到最佳效果 。 為此 , 需要深入了解和研究人機(jī)各自的特征 , 進(jìn)行比較 , 揚(yáng)長(zhǎng)避短 , 充分發(fā)揮各自的特長(zhǎng) 。 ? ( 一 ) 人在人機(jī)系統(tǒng)中的主要功能 ? 人在人機(jī)系統(tǒng)中主要有 3 種功能 : 載 ? (1) 傳感功能 。 通過(guò)人體感覺(jué)器官的看 、 聽(tīng) 、 摸等感知外界環(huán)境的剌激信息 , 如物體 、 事件 、 機(jī)器 、 顯示器 、環(huán)境或工作過(guò)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(duì)感知的信息進(jìn)行檢索 、 加工 、判斷 、 評(píng)價(jià) , 然后做出決策 。 ? (3) 操縱功能。將信息處理的結(jié)果作為指令 , 指揮人的行動(dòng) , 即人對(duì)外界的刺激作出反應(yīng) , 如操縱控制器、使用工具、處理材料等 , 最后達(dá)到人的預(yù)期目的 , 如機(jī)器被開(kāi)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、零件被加工成形、機(jī)器的故障已被排除、缺陷零件已被修復(fù)或者更換等。 載 ? ( 二 ) 人機(jī)特性的比較 ? 人體本身就是一部復(fù)雜的 、 特殊的機(jī)器 。人與機(jī)器的特性包括許多內(nèi)容 , 但就從人機(jī)系統(tǒng)中信息及能量的接受 、 傳遞 、 轉(zhuǎn)換過(guò)程來(lái)講 , 我們可以歸納為以下 4 個(gè)方面來(lái)比較 , 即信息感受 、 信息處理和決策 、操作反應(yīng) 、 工作能力等 。 ? （三）人機(jī)功能分配原則 載 四、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算 ? （ 一 ） 系統(tǒng)中人的可靠性計(jì)算 ? （ 二 ） 人機(jī)系統(tǒng)的可靠性計(jì)算 ? 1. 兩人監(jiān)控人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 ? (1) 異常狀況時(shí) ， 相當(dāng)于兩人并聯(lián) ， 可靠度比一人控制的系統(tǒng)增大了 ， 這時(shí)操作者切斷電源的可靠度為 RHb( 正確操作的概率 )： 載 RHb =1（ 1R1） (1R2) ? (2) 正常狀況時(shí) ， 相當(dāng)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(xiǎn) ( 不產(chǎn)生誤動(dòng)作的概率 ): RHc= R1R 2 ? 從監(jiān)視的角度考慮 ， 首要問(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則是次要的 , 因此這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是可行的。所以兩人監(jiān)控的人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsr 為 : 載 ? 異常情況時(shí) , Rsr39。 =[1 一 (1R1)(1R2)]RM ? 正常情況時(shí) , Rsr = RHcR M = R1R 2R M 載 2. 多人表決的冗余人機(jī)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(jī)系統(tǒng)就可以避免這種情況 。 若由幾個(gè)人構(gòu)成控制系統(tǒng) , 當(dāng)其中 f 個(gè)人的控制工作同時(shí)失誤時(shí) , 系統(tǒng)才會(huì)失敗 , 我們稱這樣的系統(tǒng)為多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng) 。 設(shè)每個(gè)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 載 ? 式中 Cnｉ 一 n 個(gè)人中有 i 個(gè)人同意時(shí)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(jī)系統(tǒng)可靠度的計(jì)算公式為 : r1 ? RHn = [ ∑ Cnｉ （ 1―R ） ｉ R﹙ ｎ ﹣ 1] ] RM i=0 載 ? 3. 控制器監(jiān)控的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度 ? 設(shè)監(jiān)控器的可靠度為 RMK, 則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsk 為 : ? Rsk = [1(1RMKRH)(1 RH)] RM ? 4. 自動(dòng)控制冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度 ? 設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠度為 RMz , 則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsz 為 : ? Rsz = [ 1 (1 RMz RH)(1 RMz )] RM 載 五、人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)基本原則 ? 1. 系統(tǒng)的整體可靠性原則 ? 從人機(jī)系統(tǒng)的整體可靠性出發(fā) , 合理確定人與機(jī)器的功能分配 , 從而設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)可靠的人機(jī)系統(tǒng)。 ? 一般情況下 , 機(jī)器的可靠性高于人的可靠性 , 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 , 就可將人從機(jī)器的危險(xiǎn)點(diǎn)和危險(xiǎn)環(huán)境中解脫出來(lái) , 從根本上提高了人機(jī)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(guò)檢驗(yàn)的 、 高可靠性單元要素來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 ? 3. 具有安全系數(shù)的設(shè)計(jì)原則 ? 由于負(fù)荷條件和環(huán)境因素隨時(shí)間而變化 , 所以可靠性也是隨時(shí)間變化的函數(shù) , 并且隨時(shí)間的增加 , 可靠性在降低 。 因此 , 設(shè)計(jì)的可靠性和有關(guān)參數(shù)應(yīng)具有一定的安全系數(shù)。 載 4. 高可靠性方式原則 ? 為提高可靠性 , 宜采用冗余設(shè)計(jì)、故障安全裝置、自動(dòng)保險(xiǎn)裝置等高可靠度結(jié)構(gòu)組合方式。 ? (1) 系統(tǒng) “ 自動(dòng)保險(xiǎn) ” 裝置 。 自動(dòng)保險(xiǎn) , 就是即使是外行不懂業(yè)務(wù)的人或不熟練的人進(jìn)行操作 , 也能保證安全 , 不受傷害或不出故障 。 ? 這是機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)和裝置設(shè)計(jì)的根本性指導(dǎo)思想 , 是本質(zhì)安全化追求的目標(biāo) 。 要通過(guò)不斷完善結(jié)構(gòu) , 盡可能地接近這個(gè)目標(biāo) 。 ? (2) 系統(tǒng) “ 故障安