第六章 人机系统的可靠性
人机系统的可靠性和安全性
人机系统的可靠性和安全性1. 引言人机系统是指将人与计算机系统结合起来共同完成任务的系统。
在现代社会，人机系统已经广泛应用于各个领域，包括交通、军事、医疗、工业等。
然而，在人机系统中，可靠性和安全性是至关重要的因素。
本文将讨论人机系统的可靠性和安全性的概念，重点介绍相关的技术和方法。
2. 可靠性人机系统的可靠性是指系统在给定时间内能够正常运行的能力。
一个可靠的人机系统应该能够在各种不确定性和异常情况下保持正常工作。
以下是提高人机系统可靠性的几个关键因素：2.1 设计合理的系统设计是提高人机系统可靠性的基础。
在设计人机系统时，需要考虑各种潜在的故障和问题，并采取相应的措施进行预防和纠正。
例如，采用冗余系统结构可以使系统在某些组件故障时仍然能够正常运行。
2.2 测试对人机系统进行全面的测试是确保其可靠性的重要步骤。
通过模拟真实的使用场景和各种异常情况，可以发现潜在的问题并进行修复。
同时，测试还可以评估系统的性能和稳定性，并为改进和优化提供指导。
2.3 维护及时的维护和修复是保持人机系统可靠性的重要手段。
定期进行系统巡检和维护，及时处理故障和问题，可以减少系统停机时间，提高系统的可靠性和可用性。
3. 安全性人机系统的安全性是指系统在面临各种潜在威胁和攻击时能够保护其数据和功能的能力。
随着计算机技术的发展，人机系统面临的安全威胁也越来越多样化和复杂化。
以下是提高人机系统安全性的几个关键因素：3.1 认证和授权在人机系统中，认证和授权是确保系统安全性的重要手段。
通过对用户身份的验证，可以防止未经授权的访问和操作。
同时，授权机制可以限制不同用户的访问权限，保护系统的关键数据和功能。
3.2 加密和隔离加密是保护数据在传输和存储过程中不被窃取或篡改的常用手段。
人机系统可以使用各种加密算法来对敏感数据进行加密，防止数据泄露和非法访问。
此外，通过隔离不同用户和应用程序的运行环境，可以减少系统遭受攻击的风险。
3.3 安全更新和漏洞修复定期进行安全更新和漏洞修复是保持人机系统安全的重要措施。
人机系统可靠性
●02
第2章 人机界面设计与可 靠性
人机界面设计原 则
人机界面设计的原则包括界面简洁明了、操作 流畅一致、提供清晰的反馈信息以及考虑用户 心理和习惯。这些原则可以帮助设计师创造出 更符合用户需求的界面设计，提升用户体验。
人机界面设计常见问题
操作流程复杂
导致用户迷失在操作过 程中
信息过载
用户难以从大量信息 中获取所需
语音识别技术 智能助手、语音输入
虚拟现实技术 沉浸式体验、虚拟环境
人机交互技术发展趋势
智能化 智能交互设计 智能语音助手
个性化 个性化推荐系统 定制化界面
多模态交互 结合触摸、声音、手势等多种交互 方式
跨平台整合 不同设备之间无缝衔接 数据同步
人机交互技术在 人机系统可靠性
中的应用
人机交互技术在人机系统可靠性方面扮演着重 要的角色。通过提升用户体验，减少操作失误， 增加系统稳定性，人机交互技术能够有效提高 系统的可靠性，从而确保系统的正常运行和用 户满意度。
●05
第5章 人机系统安全性与 可靠性保障
系统安全性概述
系统安全性是指系统对于外部威胁和攻击的抵 抗能力，对于保障信息系统的安全至关重要。 安全漏洞可能导致信息泄露、系统崩溃等严重 后果，因此系统安全性需要得到充分重视和保 障。
安全措施与保障方法
加密技术 数据加密保障信息安全
审计跟踪
记录系统操作痕迹以 便追踪
人机交互技术发展趋势
智能化
智能交互设计、智能语 音助手
多模态交互
结合触摸、声音、手 势等多种交互方式
个性化
个性化推荐系统、定制 化界面
跨平台整合
不同设备之间无缝衔接、 数据同步
人机交互技术在可靠性中的作用
第六章 人机系统的可靠性
人机工程学 Ergonomics
1.2.2 介绍S－O－R (b)
1) S（刺激）方面 由信号源的刺激能力低所造成，其中包括人机系统设计不合理及 外部环境干扰，使作业者对输人刺激S的反应下降。 2)O（机体）方面 即人本身的生理和心理原因对信息的误判断所致，如人的年龄、 体力、精神状态、作业技能等，都会影响到对信息的处理能力。 3)R（反应）方面 即输出行动的错误所造成的失误，其中包括人机系统设计不合理、 违章操作、环境干扰等因素。
人机工程学 Ergonomics
1.3.2.1 分析1 (a)
因守旧，弃难就易图省力、走捷径而造成违 章作业。通常由于系统的变化和更新改变了作业工 序。
工人对已经掌握的操作方法和工艺流程已形成 习惯。因为人长期工作，运用自如的操作已经通过 信息输人一判断一功率输出的全过程渗透于脑、其 他神经、肌肉和四肢，形成了一套成熟的人机程序。
人机工程学 Ergonomics
1.3.2.1 分析1 (c)
例如：某热轧车间，一挂吊工与吊车司机配合 进行钢管的包装作业，即将已捆扎后的钢管吊运到 小车上。这是一个较简单的作业且长时间形成了一 种习惯性的配合作业。一次，挂吊工在完成挂吊之 后，突然发现小车上的隔杠窜动，他即上小车拔隔 杠，这时司机将刚挂吊完的一捆钢管吊起，恰好落 在挂吊工的后背上，挂吊工被重压而死。
人机工程学 Ergonomics
1.2.3 人为失误的定量分析(a)
人为失误的定量分析可以用人的失误率来表示：
F＝l－R
（6－l）
式中：F——人的失误率；
R——人的行为可靠度。
人机工程学 Ergonomics
1.2.3 人为失误的定量分析(b)
人机系统可靠性计算
人机系统可靠性计算(一)系统中人的可靠度计算由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。
人的可靠度计算(定量计算)也是很困难的。
1．人的基本可靠度系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。
人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示：r＝a1a2a3 (1—26)式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误；a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误；a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。
a1，a2，a3，各值如表1—11所示。
表1--11可靠度计算作业类别内容a1～a3 a2简单一般复杂变量在6个以下，已考虑人机工程学原则变量在10个以下变量在10个以上，考虑人机工程学不充分0．9995～0．99990．9990～0．99950．990～0．9990．9990．9950．990人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。
下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。
(1)连续作业。
在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。
连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下：r(t)＝exp[∫0+∞l(t)dt] (1—27)式中r(t)——连续性操作人的基本可靠度；t——连续工作时间；l(t)——t时间内人的差错率。
(2)间歇性作业。
在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。
对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为：r＝l一p(n／N) (1—28)式中N——总动作次数；n——失败动作次数；p——概率符号。
2．人的作业可靠度考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为：RH＝1—bl·b2·b3·b4·b5(1—r) (1—29)式中b1——作业时间系数；b2——作业操作频率系数；b3——作业危险度系数；b4——作业生理和心理条件系数；b5——作业环境条件系数；(1-r)——作业的基本失效概率或基本不可靠度。
人机系统的安全分析与评价PPT课件
如错装零件，装错位置，调整错误， 接错电线等。
人失误类型
• 1)设计人失误 • 2)制造人失误 • 3)组装人失误 • 4)检验人失误 • 5)设备的维修保养人失误 • 6)操作人失误 • 7)管理人失误
如安装了不符合要求的材料、不合 格配件及不合理的工艺方法，或允 许有违反安全工程要求的情况存在 等。
操作中除使用程序差错、使用工具 不当、记忆或注意失误外，主要是 信息的确认、解释、判断和操作动 作的失误。
人失误类型
• 1)设计人失误 • 2)制造人失误 • 3)组装人失误 • 4)检验人失误 • 5)设备的维修保养人失误 • 6)操作人失误 • 7)管理人失误
如管理出现松懈现象。
人失误原因
• 1）设计原因 • 2）操作原因 • 3）管理原因
影响人的可靠性的因素
• 生理因素 如体力、耐久力、疾病、饥渴、对环境因素承受能力
的限度等；大脑的意识水平影响 • 心理因素
因感觉灵敏度变化引起反应速度变化，因某种刺激导 致心理特性波动，如情绪低落、发呆或惊慌失措等觉醒水 平变化； • 管理因素
• 环境因素 对新环境和作业不适应，由于温度、气压、供氧、照明等环境
规定的条件
• 一、把人作为可靠性研究对象时，规定 的条件即为环境条件和机械状态，规定的功能即指人要完成的规定任 务
• 二、把机作为可靠性研究对象时，规定的条件即为环境条件和人的状态与行为，规定功能即为机械的性能指 标和技术要求
• 三、把环境作为可靠性研究对象时，规定的条件即为机的状态和人的行为，规定的功能即为环境应达到的指 标要求
• ①人失误对系统未发生影响，因为发生失误时作了及时纠正，或由于机 械的可靠性高，具有较完善的安全设施，如冲床上的双按钮开关；
人机系统的可靠性分析
3 机器的可靠性
• 一台机器由许多部件组成，一个生产单元 又由许多机器或设备组成，进而，许多生 产单元组成了整个生产系统。
机器的可靠的与时间的关系
构成系统的各单元之间通常可归结为串联配 置方式和并联配置方式两类。
（1）串联配置方式
（2）并联配置方式
由此可见，并联配置方式保持系统正常运行 的可靠性比串联方式高得多，但经济性差， 因此选择并联配置方式时要根据系统的重
• 机一环境系统的可靠性 1）温度 2）腐蚀 3）振动 4）辐射
谢 谢！
1串联配置方式2并联配置方式由此可见并联配置方式保持系统正常运行的可靠性比串联方式高得多但经济性差因此选择并联配置方式时要根据系统的重要程度而定
人机系统的可靠性分析
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2012-05-24
目录｜Contents
1 2
事故回顾 人的可靠性
3
机器的可靠性
4
环境因素
1 事故回顾
“挑战者”号航天飞机失事
要程度而定。
4 环境因素
• 环境条件是影响安全人机系统可靠性的重 要因素。就人、机、环境的总系统而言， 人与环境、机与环境可以作为子系统来对 待。
• 人一环境系统的可靠性 1）温度、湿度 适宜的温度、湿度及合适的风速。 2）照明度 光线不要太暗，但也不要大亮。 3）环境噪声 噪声的声压升高，人的交感神经就会紧张，引 起心情烦躁，注意力不集中，这样就容易发生人 为失误，而使事故增多。 4）环境污染 各种有害物质影响作业人员的身心健康，使人 的可靠的降低。
据报道，2009年美国空军有18架MQ-1“捕 食者”和MQ-9“死神”无人机坠毁，其中 有14起是由于机械和电气故障造成的。
2 人的可靠性
一、可靠性定义 所谓可靠性是指系统或产品在规定的条 件Biblioteka 规定的时间内，完成规定功能的能力。
人机系统可靠性计算
人机系统可靠性计算(一)系统中人的可靠度计算由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。
人的可靠度计算(定量计算)也是很困难的。
1 •人的基本可靠度系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示：r = a1a2a3 (1 —26)式中al ――输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误；a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误；a3 ------ 输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。
al , a2, a3,各值如表1 —11所示。
表1--11 可靠度计算人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。
下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。
(1)连续作业。
在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。
连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下：+ 8r(t) = exp[ / 0 l(t)dt] (1 —27)式中r(t)——连续性操作人的基本可靠度；t ――连续工作时间；l(t) —— t时间内人的差错率。
(2)间歇性作业。
在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。
对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为：r = l 一p(n / N) (1 —28)式中N――总动作次数；n ----- 失败动作次数;p――概率符号。
2. 人的作业可靠度考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为：RH = 1 —bl • b2 • b3 • b4 • b5(1 —r) (1 —29)式中bl——作业时间系数；b2 ------作业操作频率系数；b3 ――作业危险度系数；b4 ——作业生理和心理条件系数；b5 ――作业环境条件系数；(1 -r) ---------- 作业的基本失效概率或基本不可靠度。
人机系统可靠性计算(标准版)
人机系统可靠性计算(标准版)Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0772人机系统可靠性计算(标准版)(一)、系统中人的可靠度计算由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。
人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。
1．人的基本可靠度系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。
人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示：r＝a1a2a3(4—13)、式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误；a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误；a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。
a1，a2，a3，各值如表4—5所示。
人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。
下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。
(1)、连续作业。
在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。
连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下：式中r(t)、——连续性操作人的基本可靠度；t——连续工作时间；l(t)、——t时间内人的差错率。
(2)、间歇性作业。
在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。
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图6－1 人机系统模型
在人机系统中，人 起着主导作用。这主 要反映在人的决策功 能上，因为人的决策 错误是导致事故发生 的主要原因之一。
人机工程学 Ergonomics
第二节 人机系统的可靠性
在现实生活和生产工作中，每时每刻都在发生各式 各样的事故，以致夺走大批的生命。这主要归结于人、 机、环境之间关系不相协调的结果。于是，以减少事故、 提高系统安全性为目的的人、机、环境系统的可靠性研 究，日益被人们所重视。
人机工程学 Ergonomics
1.2.3 人为失误的定量分析(a)
人为失误的定量分析可以用人的失误率来表示：
F＝l－R
（6－l）
式中：F——人的失误率；
R——人的行为可靠度。
人机工程学 Ergonomics
1.2.3 人为失误的定量分析(b)
可靠度是指系统中的研究对象人或机器在规定
条件下和规定时间内能正常工作的概率。
人机工程学 Ergonomics
1.2.2 介绍S－O－R (a)
为了考察系统中人为失误的发生过程，就根据 人的作用建立了一个S—O—R（刺激一机体一反应） 行动模型。它是用于研究人和机器相互作用和相互 协调的一个模式，在这个模型中存在着涉及人和机 器的两个联接点。第一个是S—O联接点，在这个联 点上人必须识别刺激井作出判断；第二个是O—R联 接点，在这个联接点上，人必须作出反应和行动。
当一组作业序中有多个作业单元时，其可靠度
为每个作业单元可靠度的乘积，即R=RFra bibliotekR2R3…Ri
（6－2）
人机工程学 Ergonomics
1.2.3 人为失误的定量分析(c)
例如读电流表，人的可靠度为0.9945，而把读数 记录下可靠度为0.9966。若一个作业序中只有这两个 作业，那么这个作业序的可靠度。
1. 人机系统的概念
狭义人机系统：仅指人与机器组成的共同 体系。
广义人机系统：是指人为了达到某种预定 目标，针对某些特定条件，利用已经掌握 的科学技术，组成人、机、环境共存的体 系。也称为人—机—环境系统。 人
机
人机工程学 Ergonomics
环境
2. 人机系统的组成
在一定的环境条件下，人机系统包括人和 机两个基本组成部分，它们互相联系构成一个 整体。图6－1为人机系统的模型。该图表明， 人机之间存在着信息环路，人机互相联系。这 个系统能否正常工作，取决于信息传递过程能 否持续有效地进行。
人机工程学 Ergonomics
1.2.1 在作业当中人的作用主要
在作业当中，人的作用主要有三个方面： ①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根据决定采取相应的行动，如开关机器或增 减其速度等。
通过S-O—R的行动模型可以看出，人为失误主 要表现在下三个方面。
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1.2.2 介绍S－O－R (b)
1) S（刺激）方面 由信号源的刺激能力低所造成，其中包括人机系统设计不合理及 外部环境干扰，使作业者对输人刺激S的反应下降。 2)O（机体）方面 即人本身的生理和心理原因对信息的误判断所致，如人的年龄、 体力、精神状态、作业技能等，都会影响到对信息的处理能力。 3)R（反应）方面 即输出行动的错误所造成的失误，其中包括人机系统设计不合理、 违章操作、环境干扰等因素。
1.人的可靠性 2.机器的可靠性
3.环境因素
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1.人的可靠性
人的行为的可靠性是一个非常复杂的问题。 一个活生生的人本身就是一个随时随地都在变化 着的巨大系统。这样一个巨系统被大量的、多维 的自身变量制约着，同时又受到系统中机器与环 境方面的无数变量的牵涉和影响，因此，在研究 人的行为的可靠性时，采用概率的方法和因果的 方法进行定量和定性的研究。
R＝0.9945×0.9966 这时人的失误率 F＝l－（0.9945×0.9966）＝ 0.00888 这里每一个作业单元的可靠度数值，是需要大 量试验数据为依据的。
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1.2.3 人为失误的定量分析(d)
从以上例子可以看出，一个作业序中作业单元 越多，其可靠度就越低，也即人的失误率也就越大。
在连续作业的情况下，人为失误是随时间变化 的，所以瞬时失误率可表示为
（6-3）
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1.2.4 人为失误的定性分析
人为失误的定性分析是利用因果分析方法，重 点研究系统运行中人为失误的各种可能的原因及类 型。主要包括以下几方面。
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1.1 概率和因果的方法介绍(a)
概率的方法是借助工程可靠性的概率研究来解 决人的行为的可靠性定量化问题。这种方法便于和 机器可靠性进行综合，从而获得系统的总的可靠性 量值。但有时对人过于硬件化的描述，会造成一定 程度的不准确性。
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1.1 概率和因果的方法介绍(b)
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第六章 人机系统的可靠性
第一节 人机系统 人机系统作为一个完整的概念，表达了人机 系统设计的对象和范围，从而建立解决劳动主体 和劳动工具之间矛盾的理论和方法。 系统中的人是主要研究对象，但又并非孤立 地研究人，它同时研究系统的其他组成部分，并 根据人的特性和能力来设计和改造系统。
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1.2 人为失误
l)人为失误 人为失误是人为的使系统发生故障或发生机能不 良事件，是违背设计和操作规程的错误行为。 实践证明，由于人的失误导致灾害事故占有相当 大的比例（有的占70%-80%）。因此，必须重视和认 真研究人在作业中容易发生差错的原因，从而找出防 止失误的措施，提高人机系统的安全性。
因果的方法的立足点是人的行为不是随机的， 而是由一定原因引起的。只要系统地分析产生某种 人的行为的内部和外部原因，采取相应的措施解决 它们，人的差错就会消除或减少，就会提高人的可 靠性。因此，这种方法对于评价和修正人机系统设 计及改进作业人员的选拔和训练都是十分有益的。
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