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        裝備研制中的人—機系統(tǒng)可靠性問題

        2013-08-15 00:43:44朱明寬
        中國軍轉(zhuǎn)民 2013年2期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)可靠性人為差錯

        朱明寬 汪 洋

        空軍駐西南地區(qū)軍代室

        近年來,隨著可靠性工程技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,關(guān)于人—機系統(tǒng)可靠性問題日益引起了人們的重視。其主要原因是武器系統(tǒng)或裝備都是由人來進行研制、生產(chǎn)和使用的,因此,人與武器系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性關(guān)系非常密切。研究表明,系統(tǒng)故障中很大一部分(約占故障總數(shù)的10%~15%)是由于人為差錯而產(chǎn)生的。而隨著系統(tǒng)的精度提高和復(fù)雜程度的增加,人對系統(tǒng)可靠性的影響將越來越大,且由于人的差錯使系統(tǒng)發(fā)生故障造成的損失將不可估量。

        而如果在產(chǎn)品設(shè)計和研制階段就考慮到人對產(chǎn)品可靠性的影響,并對其進行分析,在設(shè)計中給予適當考慮,則可以減少人的影響因素,提高產(chǎn)品的可靠性。在系統(tǒng)設(shè)計階段遵循有關(guān)人為因素的原則,能夠明顯地降低人對系統(tǒng)可靠性的影響。另外,仔細地挑選和培訓有關(guān)人員,也有助于改善人對系統(tǒng)可靠性的影響。

        一、關(guān)于人的可靠性

        研究人對系統(tǒng)可靠性的影響問題,實質(zhì)上就是研究人的可靠性問題。為此定義:

        (1)人的可靠性:指在規(guī)定的最小時間限度內(nèi)(如果規(guī)定有時間要求),在系統(tǒng)運行中的任一階段,由人成功地完成工作或任務(wù)的概率。

        (2)人為差錯:指未能實現(xiàn)規(guī)定任務(wù)(或者實現(xiàn)了禁止的動作),可能導致中斷計劃動作或引起財產(chǎn)和設(shè)備的損壞。

        (3)人的動作可靠性:指一個人在規(guī)定條件下能完成全部規(guī)定的人的功能的概率。

        二、人對系統(tǒng)可靠性的影響

        人的作用的重要程度對不同的系統(tǒng)可能不同,對同一系統(tǒng)的不同階段也可能不同。這種作用會由于人為差錯而受損害,系統(tǒng)總的可靠度會由于人不正確地完成他應(yīng)完成的正常任務(wù)而受到影響。

        1.人為差錯的原因

        人為差錯的發(fā)生有各種不同的原因。導致人為差錯的一般原因有:工作區(qū)域光線不足;有關(guān)人員,如操作人員、維修人員和生產(chǎn)人員缺乏必要的訓練和技能;不良的裝備設(shè)計;工作區(qū)域溫度太高;噪聲太大;不適當?shù)墓ぷ骺傮w安排;太擁擠的工作空間;工作動力不足;不適當?shù)墓ぞ?;編寫拙劣的裝備維修和操作程序說明書、手冊;不適當?shù)夭倏v裝備;管理不善;任務(wù)復(fù)雜;缺少口頭交流等。

        2.人為差錯的后果

        人為差錯的后果對不同裝備或同一裝備不同任務(wù)可能是不同的。后果的范圍可以從輕微到嚴重(例如,從耽誤裝備的運行到毀壞裝備)。人為差錯對裝備使用造成的后果可以分為以下三類;第一類,阻礙裝備的正常使用;第二類,裝備的使用有嚴重的延遲,但不妨礙裝備的使用;第三類,裝備使用的延遲不嚴重。

        3.人為差錯的發(fā)生方式

        人為差錯以各種不同的方式發(fā)生,一般有以下幾種:對某一出現(xiàn)的問題作出不正確的決策;沒有實現(xiàn)某一必要的功能;進行了一項不應(yīng)進行的活動;對某一意外事故的響應(yīng)遲鈍或笨拙;沒有覺察到某一危險情況。

        4.人為差錯的分類

        人為差錯可以細分為各種不同的類別:操作錯誤、裝配錯誤、設(shè)計錯誤、檢驗錯誤、安裝錯誤和維修錯誤等。

        (1)操作錯誤。操作錯誤是由操作人員造成的,幾乎所有的操作錯誤都是在使用現(xiàn)場的環(huán)境中發(fā)生的。下列的幾種情況導致了操作錯誤的發(fā)生:缺少合適的工藝規(guī)程;任務(wù)復(fù)雜和超載狀態(tài);人員的挑選和培訓不良;操作人員粗心大意或缺少興趣,違反正常的操作規(guī)程等。

        (2)裝配錯誤。這類錯誤是由于人引起的并發(fā)生在裝備裝配時,它們是工藝不良的結(jié)果。在很多情況下,裝配錯誤是在產(chǎn)品發(fā)生故障后,在使用現(xiàn)場的環(huán)境下被發(fā)現(xiàn)的,例如:使用不正確的零件(元件),遺漏了零件,裝配與藍圖不一致,不正確的焊接,零件用的導線反接等。產(chǎn)生這些錯誤的原因為:照明不足,噪聲太大,設(shè)計不當,信息交流不暢和工作環(huán)境溫度過高,缺少監(jiān)督和培訓,藍圖質(zhì)量差等。

        (3)設(shè)計錯誤。這類錯誤是由于設(shè)計人員設(shè)計不當造成的。錯誤的三種類型是:在設(shè)計中不能實現(xiàn)人的需要、指派給某人不適當?shù)穆氊煟荒鼙WC人機對話的有效性。比如設(shè)計時的過分草率、設(shè)計師對某一特殊設(shè)計答案的傾向和對系統(tǒng)需求的分析不當?shù)纫蛩?,都是導致設(shè)計錯誤的原因。

        (4)檢驗錯誤。檢驗的目的是發(fā)現(xiàn)缺陷,檢驗錯誤的發(fā)生是因為監(jiān)測不是100%精確,由于檢驗錯誤,在公差范圍內(nèi)的零件可能被拒絕,或超差的零件可能被接受等。

        (5)安裝錯誤。這類錯誤發(fā)生在裝備設(shè)計的安裝階段,屬于短期錯誤。安裝錯誤的主要原因之一是,人們沒有按照說明書或藍圖來安裝裝備。

        (6)維修錯誤。這類錯誤發(fā)生在對有問題的裝備沒有正確維修和排除故障。比如:對裝備的調(diào)試不正確,在裝備的某些部位采用了錯誤的潤滑脂等等,一般隨著裝備的老化,發(fā)生維修錯誤的可能性會增加,這是由于機械件的耗損而使裝備維修頻率增大的結(jié)果。

        另外,心里壓力也是影響人的動作及其可靠性的一個重要方面。顯然,一個承受著過重壓力的人會有較大的可能性造成人為差錯。研究表明,壓力并不完全是消極的影響,事實上,適度的壓力是有益的,它能使人的效率提高到最佳狀態(tài)。一方面,壓力過輕時人會覺得沒有挑戰(zhàn)和變得遲鈍,因而人的表現(xiàn)不會處于巔峰狀態(tài)。另一方面,當承受的壓力過重時,將引起人為工作效率急劇下降。壓力過重的原因是多方面的,如憂慮、恐懼或其他心理上的壓力等。適度的壓力應(yīng)該定在足夠使人保持警覺的壓力水平上。當操作人員在很高的壓力下執(zhí)行任務(wù)時,發(fā)生人為差錯的概率通常要比其在適度的壓力下工作時高。

        三、減少人為差錯的主要措施

        1.進行防差錯設(shè)計

        著名的墨菲定律告訴我們:“人們做某一件事情,如果存在著發(fā)生差錯的可能性,那么差錯遲早總要發(fā)生?!边@個規(guī)律對指導人們消除差錯、保證安全具有重要意義,因為它明確告訴人們,要想避免差錯,必須消除出現(xiàn)差錯的可能性。

        機件產(chǎn)生差錯的可能性,是機件本身具有的一種屬性,它存在于機件之中,按一定的統(tǒng)計規(guī)律表現(xiàn)出來。機件不同,產(chǎn)生差錯的統(tǒng)計規(guī)律也不同。只有從設(shè)計入手,采用“防差錯設(shè)計”,以防止在連接、裝配、安裝和其使用維修操作中發(fā)生差錯,即使發(fā)生差錯也能立即發(fā)現(xiàn),不致?lián)p壞機件、設(shè)備,而危及安全。在設(shè)計中應(yīng)考慮以下幾點:

        (1)謹防對稱性。幾年前曾有一家汽車公司設(shè)計了一個在美學上是令人喜愛的對稱性儀表操縱盤,但不久就發(fā)現(xiàn)區(qū)別儀表顯示的位置很困難,導致駕駛員眼睛注意操縱盤而離開道路的時間比希望的長。因此,從功能觀點看,對稱性設(shè)計并不好。

        (2)應(yīng)理解作為監(jiān)視器使用的人是薄弱單元。人是一個不可靠的監(jiān)視器,他在系統(tǒng)中的作用比較消極,因為人的注意力不容易集中,因此傾向于人與系統(tǒng)分離。人知道系統(tǒng)將出現(xiàn)什么現(xiàn)象,應(yīng)該如何處理,應(yīng)該把操縱員當作應(yīng)急的備用單元,以便在必要時介入工作。

        (3)誘發(fā)執(zhí)行任務(wù)的興趣。沒有必要拙笨地執(zhí)行枯燥的重復(fù)而單調(diào)的操作任務(wù)。但是,當有使操作率增加的傾向,當超過一定水平時就會促使差錯發(fā)生。例如,一架B—36飛機的電子設(shè)備使用了2700個電子管,在12h的飛行任務(wù)期間可能有12個失效。某導彈大約有5000個焊點,在常規(guī)條件下焊接時,若每5000個焊點有1個失放,工作12h將有63%的導彈發(fā)生故障。因此,操作員應(yīng)知道這些事實,并在可能的條件下擬定作業(yè)規(guī)范。

        2.重視操作人員素質(zhì)與能力的培訓

        操作人員素質(zhì)包括責任心和心理素質(zhì)。操作能力是技術(shù)水平、知識水平和能力的綜合反映。有些人認為,現(xiàn)代自動化的裝備對操作能力的要求降低了,因此放松了操作能力的訓練,這是一種誤解。在復(fù)雜緊張而迅速變化的戰(zhàn)斗條件下,裝備使用的成功,很大程度上取決于操作人員的心理訓練和專業(yè)訓練,以及對所維護使用的裝備特點的了解程度。

        四、結(jié)束語

        人機系統(tǒng)可靠性問題是當代裝備研制中值得重視的問題,在裝備研制時,研制人員應(yīng)當充分考慮人對系統(tǒng)可靠性的影響,并采取必要的設(shè)計措施,將可能發(fā)生的人為差錯減少到最低限度,以提高產(chǎn)品的使用可靠性。

        然而,我國目前對人可靠性的研究尚未深入開展,在有關(guān)國家標準中,對人可靠性的影響未有明確的規(guī)定,于是往往會發(fā)生由人的一個小差錯造成系統(tǒng)故障的事件,因此加強人機系統(tǒng)可靠性的研究并在相應(yīng)標準中對其予以規(guī)定,將是今后我國可靠性工程技術(shù)值得重視的問題。

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