第十一节　人机系统

　　人机信息及能量交换系统模型

　　人机功能分配

　　人机系统可靠性计算

　　人机系统可靠性设计基本原则

　　一、人机信息及能量交换系统模型

　　机器及环境刺激→人的感觉器官→大脑分析做出决策→发出控制信息→完成动作→反馈于显示器上

　　由此构成一个信息及能量传递的闭环系统。

　　二、人机功能分配 (熟悉)

　　(一)人的主要功能

　　l、传感功能——通过感觉器官(视觉、听觉、触觉等)接受信息，感知系统的作业情况和机器的状态

　　2、信息处理功能——将接受的信息和已储存在大脑中的经验和知识信息进行比较分析后，作出决定，如作出继续、停止或改变操作的决定

　　3、操纵功能——根据决定采取相应行动，如开关机器或增减其速度等

　　(二)人机特性比较

　　在人机系统设计中，首先要按照科学的观点分析人和机器各自所具有的不同特点，以便研究人与机器的功能分配，从而扬长避短，各尽所长，充分发挥人与机器的各自优点;从设计开始就尽量防止产生人的不安全行动和机器的不安全状态，做到安全生产。

　　人和机各有自己的能力和长处，归纳起来各表现在四个方面：

　　人的功能的限度是准确性、体力、速度和知觉能力;

　　机器功能的限度是性能维持能力、正常动作、判断能力、造价及运营费用。

　　1)人优于机器的能力主要有：信号检测、图象识别、灵活性、随机应变、归纳推理、判断创造性。(掌握)

　　2)机器优于人的能力主要有：对控制信号迅速作出反应，操作速度快、精确性高，输出功率大、耐久力强，重复性好，短期记忆，同一时间执行多种不同的功能，演绎推理以及能在恶劣环境下工作。(掌握)

　　(三)人机功能分配原则(P60，掌握)

　　笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高阶运算的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给机器承担

　　研究、创造、决策、指令和程序的编排，检查、维修、故障处理及应付突然事件等工作，由人承担

　　三、人机系统可靠性计算(熟悉)

　　(一)系统中人的可靠度计算

　　r = a1a2a3

　　a1 ---输入可靠度

　　a2 ---判断可靠度

　　a3 ---输出可靠度

　　1、人的基本可靠度

　　2、人的作业可靠度

　　RH = l- b1·b2·b3·b4·b5(l- r)(1--29)

　　b1--作业时间系数

　　b2 --作业操作频率系数

　　b3 --作业危险程度系数

　　b4 --作业生理和心理条件系数

　　b5 --作业环境条件系数

　　(二)、人机系统的可靠度计算

　　人机系统的可靠度是由人的可靠度和机的可靠度组成的。

　　机的可靠度可以通过大量统计学数据得到。

　　人机系统的可靠度据不同的系统模型来求出，通常情况下可看成串联系统。

　　(二)、人机系统的可靠度计算

　　人机系统的可靠度是采用并联方法提高。常用方法为并行工作冗余法和后备冗余法。

　　1 两人监控人机系统的可靠性。

　　(1)异常情况时，相当于并联，可靠度大。

　　　2 多人表决的冗余人机系统

　　若由几个人构成控制系统，当其中r个人的控制系统工作同时失误的时候，系统才会失败。

　　3 控制器监控的冗余人机系统可靠度

　　设监控器的可靠度为RMk，则人机系统的可靠度RSk为：

　　RSk=[1-(1-RMk·RH)(1-RH)]·RM

　　4 自动控制系统的可靠度

　　设自动控制系统的可靠度为RMz，则人机系统的可靠度RSz为：

　　RSz=[1-(1-RMz·RH)(1-RMz)]·RM

　　四、人机系统可靠性设计基本原则(掌握)

　　1、系统的整体可靠性原则

　　2、高可靠性组成单元要素原则

　　3、具有安全系数的设计原则

　　4、高可靠性方式原则

　　5、标准化原则

　　6、高维修度原则

　　7、事先进行试验和进行评价的原则

　　8、预测和预防的原则

　　9、人机工程学原则

　　10、技术经济性原则

　　11、审查原则

　　12、整理准备资料和交流信息原则

　　13、信息反馈原则

　　14、设立相应的组织机构