Ветошкин А.Г., Марунин В.И. - Надежность и безопасность технических систем (1094345), страница 11
Текст из файла (страница 11)
представляет вероятность исправления оператором допущенной ошибки:Рисп = Рк ⋅ Роб ⋅ Ри,где Рк – вероятность выдачи сигнала системой контроля; Роб – вероятность обнаружения оператором сигнала контроля; Ри – вероятность исправления ошибочных действийпри повторном выполнении операций.Основным показателем своевременности является вероятность выполнения задачи в течение времени τ < tл:Рсв = Р{τ < tл}=tл∫ f (τ ) ⋅ dτ ,0где f(τ) – функция распределения времени решения задачи оператором.Надежность деятельности оператора не остается величиной постоянной, а меняется с течением времени. Это обусловлено как изменением условий деятельности, так иколебаниями состояния оператора.Среднее значение вероятности безошибочной работы оператораmРОП = ∑ Рi ⋅ РОП / i ,i =1где Рi – вероятность наступления i-го состояния СЧМ; Роп/i – условная вероятность безошибочной работы оператора в i-м состоянии; m – число рассматриваемых состоянийСЧМ.Для систем непрерывного типа показателем надежности является вероятностьбезотказного, безошибочного и своевременного протекания производственного процесса в течение времени t:Рч.
м.1 ( t ) = РТ ( t ) + [1 − РТ ( t )]К ОП [РОП ⋅ РСВ + (1 − РОП ) РИСП ( t л )] ,где Рт (t) – вероятность безотказной работы технических средств; Kоп – коэффициентготовности оператора; Рсв – вероятность своевременного выполнения оператором требуемых действий; Рисп – вероятность исправления ошибочных действий.Для СЧМ дискретного типа:Рч. м.2 = К Г ⋅ РТ ⋅ РОП РСВ + (1 − РТ ⋅ К Г ) РВОС ⋅ РОП ⋅ РСВ + (1 − РОП ) РТ ⋅ Р ИСП .где Kг – коэффициент готовности техники; Рвос – вероятность восстановления отказавшей техники.Вероятность Рч.м.1 используется в случаях:1) технические средства работают исправно;2) произошел отказ технических средств, но при этом:a) оператор безошибочно и своевременно выполнил требуемые действия по ликвидации аварийной обстановки;49б) оператор допустил ошибочные действия, но своевременно их исправил.Показатель надежности Рч.м.2 используется, если:1) в требуемый момент времени техника находится в исправном состоянии, неотказала в течение времени выполнения задачи, действия оператора были безошибочными и своевременными;2) не готовая или отказавшая техника была своевременно восстановлена, операторы при решении задачи не допускали ошибок;3) при безотказной работе техники оператор допустил ошибку, но своевременно исправил ее.6.7.
Роль инженерной психологии в обеспечении надежностиКонструктор, разрабатывая аппараты, отвечает да обеспечение всех требуемыххарактеристик, включая надежность. При этом разработка конструкции, выбор формы,цвета, условий эксплуатации, оптимальных условий обслуживания, управления должны вестись с учетом человеческих возможностей и ограничений.Роль человеческого фактора в снижении надежности очень высока.
Частота отказов по вине человека колеблется от 20 до 80 %:РS(t) = Pч(t)⋅Рм(t),где РS - показатель надежности всей системы; Pч - показатель надежности человека;Рм - показатель надежности машины.Надежность человека при проектировании машины должны также учитываться,как и надежность машины. Между надежностью и инженерной психологией как областями науки существует естественная связь. Обе области связаны с прогнозированием иулучшением характеристик систем, но действуют они разными способами и средствами.
Специалист по надежности изменяет конструкцию, материал, схему, снижает нагрузки. Специалист по инженерной психологии воздействует на те технические факторы, которые оказывают влияние на возможности оператора: уровень шума, освещенность, уровень воздействия окружающей среды и т.д.Функционирование технической системы и человека принципиально различно.Человек более сложная система, чем любая машина, и взаимосвязь психофизиологических факторов недостаточно изучена, нежели механизмов.
Человеку внутренне свойственна меньшая стабильность чем машине, на его работу оказывает влияние большеечисло факторов.Надежность оператора может быть рассчитана как элемент технической системы путем использования входных и выходных параметров. Поведение человека можнохарактеризовать комбинацией трех параметров: входного сигнала (S), внутренней реакции (R), отклика на выходе (O).Упрощенную математическую модель поведения человека представим в следующем виде:S→R→O→Егде S – изменение окружающих условий, воспринимаемых оператором (например, загорание сигнальной лампы);50R – восприятие и обработка физического сигнала (запоминание, обдумывание ит.д.);О – действие, обусловленное внутренней реакцией человека на сигнал (например, речь, нажатие кнопки);Е – изменение в машине (системе), вызванное действием оператораСложность заключается в том, что поведение человека определяется действиеммногих цепей S→ R→O, переплетенных между собой.
Человек допускает ошибку, когда какой-либо элемент цепи оказывается неисправным. Например:- физические изменения окружающих условий не воспринимаются как сигнал S;- сигналы неразличимы;- сигнал принят, но неправильно понят;- сигнал принят, понят, но правильный отклик неизвестен оператору;- правильный отклик находится, за пределами возможностей человека;- отклик выполняется неправильно, не в требуемой последовательности.Применительно к конструированию аппаратуры это означает следующее: чтобыоператор был в состоянии откликнуться соответствующим образом, сигналы должнывосприниматься оператором и требовать отклика, который оператор способен произвести. Характеристики аппаратуры должны быть приспособлены к возможностям оператора, должны учитывать ограничения, налагаемые ростом человека, его весом, временем реакции на сигнал.
Для четкой работы системы, оператор должен получить подтверждение о последствиях отклика по каналам обратной связи. Не имея возможностивидеть результаты своей деятельности, оператор не может быть уверен в их правильности, его реакция будет характеризоваться большой изменчивостью.Для конструктора это означает, что аппаратура должна обеспечивать операторавходными сигналами, и сигналами, передаваемыми по каналу обратной связи. Конструктор должен предусмотреть средствами для ввода информации оператору без перегрузки каналов его восприятия. Задачи автоматизации надо решать на основе анализараспределения функций между человеком и машиной.Вопрос, выбрать ли автоматический вариант, использовать оператора или выбрать промежуточный вариант, решается на основе сравнения характеристик надежности машины и оператора. Однозначного решения нет.Наличие оператора желательно, если в процессе могут произойти неожиданныесобытия, т.к.
только человек обладает гибкостью необходимой для принятия необходимого решения, связанное с неожиданными событиями.На этапе проектирования производится оценка надежности человека, машины исистемы человек-машина в целом. В качестве руководства при выборе конкретного типа органа управления индикаторов и т.д. используются опытные данные по надежности. Каждый орган управления и индикатор имеет конечное число (см. табл. 6.1) размерных параметров, каждый из которых связан с оценкой надежности. Различный набор параметров гарантирует разную надежность работы человека.
Необходимо учитывать, что надежность устного распоряжения или выполнения записи равна 0,9998. Надежность мыслительных операций (принятия решения) равна 0,999.Пример 6.3. Сконструировать ручку управления, обеспечивающую вероятностьбезотказной эксплуатации Рэ(t) = 0,994.51Таблица 6.1Исходные данные к примеру 6.3ПараметрЗначениеР(t)152…1280,9963Величина перемещенияручки30…400,9975Сопротивление управлению2,3…4 кг0,9999Длина ручкиВероятность безотказной эксплуатации ручки управления равнаРэ(t) = 0,9963⋅0,9975⋅0,999 = 0,9937.Используя опытные данные по надежности работы человека, можно проигнорировать вероятность колебания ошибок человека при выполнении контрольного задания.Пример 6.4.
Рассчитать надежность операции нажатия на кнопку операторовпри загорании зеленой лампочки. Исходные данные приведены в табл. 6.2. Расчленимоперации на элементы: S – зажигание лампы, R – обдумывание, О – нажатие кнопки.Таблица 6.2Исходные данные к примеру 6.4№п.п.1234КнопкаДиаметр кнопки (миниатюрная)Один рядР(t)0,9995Расстояние между кнопками 10-13 ммОтсутствие фиксации0,99930,9997ЛампочкаДиаметр лампочки6,4-12,7Количество лампочек 3-4Индикация непрерывнаяР(t)0,99970,99750,99960,9998РO = 0,9995⋅0,9997⋅0,9993⋅0,9998 = 0,9983;РS = 0,9997⋅0,9975⋅0,9996 = 0,9968.Вероятность нажатия на кнопку оператором определится из выражения:Рч(t) = РS(t)⋅РR(t)⋅РO(t) = 0,9968⋅0,999⋅0,9983 ≈ 0,9941.7.Методы обеспечения надежности сложных систем7.1.Конструктивные способы обеспечения надежностиОдной из важнейших характеристик сложных технических систем является ихнадежность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
