Chapter 4 汽車維修可靠性

1、Chapter 4 RM Reliability汽車維修可靠性 在我國(guó)汽車維修行業(yè)開展“人的可靠性分析”的思考目錄第一節(jié) 維修系統(tǒng)可靠性研究的意義第二節(jié) 人的可靠性概論第三節(jié) 第一代HRA方法第四節(jié) 第二代HRA方法第一節(jié) 維修系統(tǒng)可靠性 研究的意義系統(tǒng)可靠性由人、設(shè)備和零件等各環(huán)節(jié)組成需要對(duì)系統(tǒng)中人的可靠性進(jìn)行研究人診斷設(shè)備維修零件維修設(shè)備檢測(cè)人員修理人員水桶理論“水桶理論”一個(gè)水桶的容量取決于最短的那塊木板。道理很淺顯, 水總是到了最短的那塊板就溢出，其它的板再長(zhǎng)也沒用。 維修人員的素質(zhì)低、可靠性差，是維修工作中的短木板因此，要加強(qiáng)維修人員可靠性的研究工作。它山石“人的可靠性分析(Huma

2、n Reliability Analysis， HRA）是以分析、預(yù)測(cè)、減少與預(yù)防人的失誤為研究目標(biāo)的新興學(xué)科。開始應(yīng)用于工業(yè)界,特別是航空、核電站等現(xiàn)代大規(guī)模、高科技、高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)1。20世紀(jì)70年代以來(lái),又在歐美和日本等國(guó)相繼被導(dǎo)入醫(yī)療領(lǐng)域2。航空、導(dǎo)彈維修工程中人的可靠性問(wèn)題，已被國(guó)內(nèi)外在20世紀(jì)80年代開始研究3 4 ?？赏谄嚲S修工程中得到應(yīng)用！ 參考文獻(xiàn)1. 高佳,黃祥瑞,沈祖培.人的可靠性分析:需要、狀況和進(jìn)展.中南工學(xué)院學(xué)報(bào),1999,13(1):10 15.2. 張振祥等，對(duì)我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域開展“人的可靠性分析”的思考 3. 加 B.S. 迪隆著，人的可靠性，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,

3、培格曼出版公司,19904. 徐維新，維修工程學(xué)，電子工業(yè)出版社，19925.王武宏，曹琦.人的失誤及其可靠性分析. 西南交通大學(xué)出版社，1999第二節(jié) 人的可靠性概論1什么是人的可靠性分析？人的可靠性分析是人-機(jī)工程學(xué) (Ergonomics) 或人因工程(Human factor engineering) 的延續(xù)和發(fā)展,現(xiàn)已逐漸形成一門相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科,它與認(rèn)知心理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、行為科學(xué)、管理科學(xué)等諸多學(xué)科存在著密切的關(guān)系。人的可靠性分析(HRA）是以分析、預(yù)測(cè)、減少與預(yù)防人的失誤為研究核心,以行為科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、信息處理和系統(tǒng)分析、概率統(tǒng)計(jì)等理論為基礎(chǔ),對(duì)人的可靠性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)的新興學(xué)科。

4、1什么是人的可靠性分析？2為什么需要人的可靠性分析?3HRA的歷史回顧作用：HRA也可作為一種方法， 對(duì)人-機(jī)系統(tǒng)中人的可能性失誤對(duì)系統(tǒng)正常功能的影響作出評(píng)價(jià)。HRA還可以作為一種設(shè)計(jì)、改進(jìn)系統(tǒng)的工具，以便將重要的人的失誤概率減少到系統(tǒng)可接受的限度。Definition by Sandia Human Reliability Analysis (HRA) is the method by which the probability of a system-required human action, task, or job will be completed successfully wit

5、hin the required time period and that no extraneous human actions detrimental to system performance will be performed. Results of HRAs are often used as inputs to probabilistic risk assessments, which analyze the reliability of entire systems by decomposing the system into its constituent components

6、, including hardware, software, and human operators.2為什么需要人的可靠性分析?1) 人總會(huì)出錯(cuò) 人為差錯(cuò)是人類不可避免的一種特性。一般認(rèn)為，差錯(cuò)是人的功能不確定性的內(nèi)在狀態(tài)與設(shè)備、環(huán)境等因素相互作用的結(jié)果。2) 墨菲定律 1949 年美國(guó)航空工程師墨菲(Murphy)提出所謂墨菲定律：人們做某一件事情，如果存在著一種錯(cuò)誤的做法，遲早有人按照這種做法去做。3) 人在工程系統(tǒng)的總體可靠性中起著重要的作用。 因?yàn)楦鱾€(gè)系統(tǒng)之間的互相聯(lián)結(jié)是由人來(lái)進(jìn)行的。在50年代后期，Williams就已認(rèn)識(shí)到達(dá)一事實(shí)。他指出，為了進(jìn)行有意義的系統(tǒng)可靠性分析，必須將

7、人作為系統(tǒng)的組成部分而考慮人的可靠性。2為什么需要人的可靠性分析? 4) 由于技術(shù)系統(tǒng)變得日益復(fù)雜, 因此存在著巨大的經(jīng)濟(jì)的和安全的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),人的失誤造成系統(tǒng)失效的貢獻(xiàn)份額占滿功率運(yùn)行的核電廠事件的50%以上;近海石油鉆探中人誤導(dǎo)致的事故占70%;由于飛行員判斷失誤造成商業(yè)航班空難的至少占50%80%。 隨著硬件及設(shè)備本身的可靠性日益加強(qiáng),人的失誤對(duì)于系統(tǒng)失效的貢獻(xiàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)就更大了。 這種貢獻(xiàn)不僅僅與有限的系統(tǒng)失效有關(guān), 而且也與重大的災(zāi)難事故有關(guān).例如,印度Bhopal化工廠毒劑泄漏美國(guó)三哩島堆芯熔化事故切爾諾貝利核放射性物質(zhì)大量釋放災(zāi)難性事故挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)失事The Great

8、 Fire of London, 1666Causes and eventsWooden houses in narrow streetsOverhanging buildingsHot dry summer and high windsFire buckets inadequateCollapse of the Tay Bridge, 1879Causes1 mile long bridge over TayEstuary collapsedTrain catapulted into seaSerious faults in construction ofbridge foundBridge

9、 inspector unqualified andwithout experience2為什么需要人的可靠性分析?5) 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段遵循有關(guān)人為因素的原則，能夠明顯地提高人的可靠性。如，仔細(xì)地挑選和培訓(xùn)有關(guān)人員，有助于改善人的可靠性。6) 加強(qiáng)人員培訓(xùn)、恰當(dāng)?shù)娜藛T配置、完善設(shè)計(jì)與規(guī)程和提高管理質(zhì)量比僅僅對(duì)事故責(zé)任者進(jìn)行懲罰更有效。7) 從早期的設(shè)計(jì)階段到它的使用甚至退役階段，HRA進(jìn)行的越早，費(fèi)用-效能的收益就越大。HRA的發(fā)展過(guò)程大致可分為兩個(gè)階段.第一個(gè)階段是指從60年代到80年代初期至中后期,主要的工作包括人的失誤的理論與分類研究， 人的可靠性數(shù)據(jù)的收集和整理(現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和模擬機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)

10、據(jù))和發(fā)展以專家判斷為基礎(chǔ)的人的失誤概率的統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)測(cè)方法.HRA起源于50年代前期,最早為人所知的工作是美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(SNL)的Herman Williams(數(shù)學(xué)家)和Purdy Meigs(電氣工程師)進(jìn)行的關(guān)于復(fù)雜武器系統(tǒng)可行性研究中復(fù)雜系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析中人誤的估算，其中采用了常規(guī)的硬件可靠性分析方法，該項(xiàng)工作在1952年正式公開發(fā)表。在這項(xiàng)研究中，人在地面上的操作活動(dòng)的失誤概率為0.01,如果換到空中操作，失誤概率則要加倍至0.02。SNL的這項(xiàng)研究被認(rèn)為是在一個(gè)新的領(lǐng)域人的可靠性分析中的一個(gè)起始標(biāo)志.六十年代初，Rook、Swain、Meister等致力于人的可靠性研

11、究3HRA的歷史回顧3HRA的歷史回顧其中最有代表性的是人的失誤預(yù)測(cè)技術(shù)(THERP)及其核電廠應(yīng)用中人的可靠性手冊(cè)(Swain & Guttmann, 1983) 它的基本指導(dǎo)思想是將人的績(jī)效操作事先分解為一系列的由系統(tǒng)功能或規(guī)程所規(guī)定的子任務(wù)或步驟, 并分別對(duì)其給出專家判斷的人誤概率值(Human Error Probability, HEP), 同時(shí)考慮到使用績(jī)效形成因子(Performance-Shaping Factor, PSF)在不確定性范圍內(nèi)進(jìn)行修正.這一階段產(chǎn)生的HRA模型的基礎(chǔ)是人的行為理論, 即以人的輸出行為為著眼點(diǎn), 不去探究行為的內(nèi)在歷程。在這類模型中, 對(duì)人的處理方

12、式類似于對(duì)機(jī)器的處理。因此將這一階段稱為靜態(tài)的基于專家判斷與統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的第一代HRA方法。第二階段：1979年美國(guó)三哩島核電廠堆芯熔化事件發(fā)生之后,人們認(rèn)識(shí)到電廠運(yùn)行中人與系統(tǒng)的交互作用(尤其在事故進(jìn)程中)對(duì)于事故的緩解或惡化起著至關(guān)重要的作用,也就是說(shuō)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程中的而不僅僅是正常運(yùn)行條件下的人的可靠性分析具有更加重要的現(xiàn)實(shí)意義。因而人的可靠性分析研究進(jìn)入了結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)、以人的認(rèn)知可靠性模型為研究熱點(diǎn)的新的階段,即著重研究人在應(yīng)急情景下的動(dòng)態(tài)認(rèn)知過(guò)程, 包括探查、診斷、決策等意向行為, 其核心思想是將人放在事故情景環(huán)境中去探究人的失誤機(jī)理, 而不是采取割裂的分解賦值方式。有人稱此類方

13、法為第二代的HRA方法,又稱為動(dòng)態(tài)的人的可靠性分析模型.3HRA的歷史回顧第三節(jié) 第一代HRA方法壓 力人為差錯(cuò)發(fā)生的盧克(ROOK)模型人的動(dòng)作可靠性模型故障樹方法人為差錯(cuò)率預(yù)測(cè)方法(THERP)維修中的人為因素人的可靠性數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)第三節(jié) 第一代HRA方法壓力并不完全是消極的事情。適度的壓力是有益的，它能使人的效率提高到最佳狀態(tài)。否則，壓力過(guò)輕時(shí)人會(huì)覺得沒有挑戰(zhàn)和變得遲鈍，因而人的表現(xiàn)不會(huì)處于巔峰狀態(tài)。另一方面，當(dāng)承受的壓力過(guò)重時(shí)，將引起人的工作效率急劇地下降。1. 壓 力CausesCoal provides 70% of Chinas energy needsHigh demand

14、 = increased pressureIndustry notorious for its poor safety recordMany deaths in small mines: poor supervision and lack of basic safety equipmentReluctance to report incident due to potential reprisalsConditions similar to mines of 18th Century Britain Only 2-3000 safety officers for 200,000 minesSm

15、aller mines use cheap migrant labour and low overhead costsFacts Official annual death toll of 10,000 in coal and other minesAdditional 10,000 miners die of lung diseases p.a.Higher than deaths due to natural disasters (floods) in ChinaHigher than total number of people killed annually in mines rest

16、 of the worldChina: coal mine disasters操作人員的壓力特征 在完成一項(xiàng)規(guī)定任務(wù)時(shí)，操作人員有一定的局限性當(dāng)超過(guò)這些限度時(shí)，差錯(cuò)發(fā)生的概率就會(huì)增加。操作人員的某些壓力特征有下列幾點(diǎn)：反饋給操作人員的信息不充分，不足以使他(她)能夠決心校正自己的動(dòng)作操作人員被要求快速地比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的顯示結(jié)果操作人員作出決策的時(shí)間太短要求操作人員延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間為了完成一項(xiàng)任務(wù)所需要的步驟非常長(zhǎng)一個(gè)以上的顯示結(jié)果不便于識(shí)別要求以高速同時(shí)完成一個(gè)以上的控制要求以高速完成操作步驟要求根據(jù)不同來(lái)源的數(shù)據(jù)作出決策壓力對(duì)一個(gè)人的心血管、肌肉和消化系統(tǒng)的影響 按照某些研究工作人員得出的結(jié)

17、論，壓力對(duì)人體有各種不同的影響。其中的一些是：頭痛、背痛、血壓增高、喉嚨干燥、潰瘍、食欲銳減、肌肉緊張、冠心病、心跳加速、胸部燥熱等。此外，如中風(fēng)、過(guò)敏性鼻黏膜炎(又稱枯草熱)、疲勞和嗜眠癥、抵抗力下降等疾病和狀態(tài)，都與壓力有關(guān)。壓力清單上的因素 不得不與性格難以琢磨的人一起工作 不喜歡眼前的職業(yè)或工作 嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)困難 與配偶或子女有矛盾 在工作中成為冗員的可能性 在工作上得到晉升的機(jī)會(huì)很少 缺乏專長(zhǎng)去完成當(dāng)前的工作 健康不佳 在極緊張的時(shí)間壓力下工作 為了在規(guī)定期限內(nèi)完成工作，大多數(shù)時(shí)間把工作帶回家做 上級(jí)在工作上的要求過(guò)分 所承擔(dān)的工作低于其能力與經(jīng)驗(yàn)2. 人為差錯(cuò)發(fā)生的盧克(ROOK)模

18、型 對(duì)于所有z種獨(dú)立的作業(yè)，該模型可以用來(lái)計(jì)算任務(wù)不失敗的總概率。 與該模型有關(guān)的假設(shè)條件如下： 1為了完成一項(xiàng)任務(wù)，要完成許多不同的作業(yè) 2在任務(wù)中，每種作業(yè)可能進(jìn)行一次以上此外，可能有一種或幾種差錯(cuò)模式 3差錯(cuò)模式是獨(dú)立的 4由于一種差錯(cuò)整個(gè)任務(wù)可能失敗也可能不失敗 由于第 i 種作業(yè)中第 k 個(gè)差錯(cuò)模式引起的任務(wù)失敗的發(fā)生概率為3. 人的動(dòng)作可靠性模型4. 故障樹方法步驟1：確定系統(tǒng)步驟2： 建立故障樹步驟3：對(duì)故障樹進(jìn)行定性分析步驟4：獲得基本事件的有關(guān)數(shù)據(jù)步驟5：對(duì)故障樹進(jìn)行定量分析步驟6：提出建議分析步驟5.人為差錯(cuò)率預(yù)測(cè)方法THERP (Technique for Human E

19、rror Rate Prediction) 在THERP方法中，任務(wù)分析法通常借助于概率樹法來(lái)完成這種方法涉及到有代表性的、關(guān)鍵的人的動(dòng)作和其它的與所研究的系統(tǒng)有關(guān)的事件此外，任務(wù)圖解分析用概率樹的一個(gè)分枝來(lái)表示樹枝表示每個(gè)事件的結(jié)果(成功獲失敗)樹的每一分枝被分配給一個(gè)發(fā)生概率6. 維修中的人為因素活動(dòng)百分比故障診斷補(bǔ)救措施驗(yàn)證65751525515 維修人員工作時(shí)間的近似劃分維修縮減曲線7. 人的可靠性數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)在可靠性研究中人的可靠性數(shù)據(jù)起著主要的作用。事實(shí)上，它是任何一種人的可靠性研究的支柱。 現(xiàn)在，與預(yù)測(cè)人的可靠性的技術(shù)和方法的有效性相比，在人的可靠性工作中缺乏數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)不足可

20、能已成為開發(fā)人的動(dòng)作可靠性指標(biāo)的最關(guān)鍵的阻礙因索人的可靠性數(shù)據(jù)收集的一般準(zhǔn)則：可靠性、有效性、自動(dòng)化、經(jīng)濟(jì)性、客觀性和可定量性等。7. 人的可靠性數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)數(shù)據(jù)收集的來(lái)源、故障報(bào)告和文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集的來(lái)源過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)用戶故障報(bào)告系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)修理報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)的安裝試驗(yàn)制造和質(zhì)量管理工廠的驗(yàn)收試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證和環(huán)境鑒定試驗(yàn)7. 人的可靠性數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)故障報(bào)告在設(shè)計(jì)中必須包括系統(tǒng)的最終用戶保持故障報(bào)告表應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單、清楚和明了使維修人員認(rèn)識(shí)到記錄缺陷與修理已發(fā)生故障的設(shè)備同樣重要消除對(duì)記憶符號(hào)的需要可能時(shí)在表格上事先記錄靜態(tài)信息盡可能地分析記錄的數(shù)據(jù)，并把分析結(jié)果反饋到所有有關(guān)的部門設(shè)計(jì)一個(gè)也能用來(lái)規(guī)定人力需要、提出工作要求、訂購(gòu)備件等的系統(tǒng)7. 人的可靠性數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā) 人的動(dòng)作可靠性(Human Performance Reliability) 數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)指南 保證數(shù)據(jù)回收過(guò)程簡(jiǎn)短 保證數(shù)據(jù)系統(tǒng)的靈活,以便能夠從各種不同的來(lái)源接收數(shù) 據(jù) 保證使用的定義及術(shù)語(yǔ)對(duì)系統(tǒng)的用戶有意義 保證