汽車人-機-環(huán)境系統(tǒng)可靠性探究

王朝杰

（天津航天瑞萊科技有限公司北京強度環(huán)境研究所，北京100086）

汽車人-機-環(huán)境系統(tǒng)可靠性探究

王朝杰

（天津航天瑞萊科技有限公司北京強度環(huán)境研究所，北京100086）

探討解決汽車行車安全的有效實現(xiàn)途徑，通過對影響系統(tǒng)可靠性的主要因素分析系統(tǒng)可靠性，對可靠性降低的原因進行分析并提出相關(guān)對策，提出人－機－環(huán)境系統(tǒng)的可靠性分析的可行性策略。

人－機－環(huán)境系統(tǒng)；汽車；可靠性

人－機－環(huán)境這一系統(tǒng)工程作為一門交叉性邊緣的新的學(xué)科，其主要研究人、機與環(huán)境系統(tǒng)，使這一組合達到最優(yōu)化，研究的內(nèi)容不但有機械與電子方面的，還有環(huán)境工程與系統(tǒng)工程方面的，甚至還包括人機工程學(xué)與安全人機工程學(xué)方面的知識，其中人機與環(huán)境系統(tǒng)可靠性只是該門學(xué)科所研究的主要內(nèi)容的一個方面。通過對汽車可靠性的分析解決汽車行車安全，以期從人－機－環(huán)境系統(tǒng)的可靠性角度為汽車行車安全系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供新的依據(jù)。

1 影響汽車人一機一環(huán)境系統(tǒng)可靠性主要的因素

1.1 汽車子系統(tǒng)的可靠性

汽車及其零件的可靠性，具體包括固有可靠性和使用可靠性兩部分組成，前者是由規(guī)劃、設(shè)計與制造階段決定的，而后者是由用戶的維護水平與使用方法所決定的。同時，后者是由以服務(wù)機構(gòu)為中心的一系列活動來提供保證的，也是由很多人為因素來決定的，所以可以納入到人子系統(tǒng)可靠性的范疇當(dāng)中。所說的“固有可靠性”是相對于零件而言的，這使得汽車系統(tǒng)的整體上的可靠程度就非常的重要了。串聯(lián)與并聯(lián)是汽車子系統(tǒng)中每一個功能單元間的兩種基本關(guān)系，當(dāng)然也有通過串聯(lián)與并聯(lián)進行組合而形成的復(fù)合模型，甚至更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)形式。可靠性程度的量化計算方法會因功能單元間的關(guān)系的不一樣而采用不一樣的方法，比較常見的有最小路集法與最小割集法，另外還有網(wǎng)絡(luò)分割法與三角形到星形的轉(zhuǎn)換方法等等。

1.2 人子系統(tǒng)的可靠性

在汽車人－機－環(huán)境系統(tǒng)中，人的性格與性情影響著人的可靠性。在較好的這種環(huán)境系統(tǒng)下工作，絕大多數(shù)人的是不會出現(xiàn)人為失誤的，而如果這一系統(tǒng)的整體可靠性較差，人就會經(jīng)常產(chǎn)生失誤。影響人的可靠性的因素歸納起來有三種，即生理因素、心理因素與其他方面的因素，可以通過對這三個方面的分析、評價而得到整體可靠性評價指標(biāo)。一般情況下對事故進行分析時，通常從人的錯覺、狀態(tài)及技術(shù)操作與管理等幾個方面去分析人的失誤。因為人在系統(tǒng)功能的執(zhí)行的時候，有三個階段即接受信息階段、分析判斷階段與動作執(zhí)行階段，所以在量化計算人的可靠性時，可采用主成分分析法，先計算出每個階段的主要因素的權(quán)值，再獲得人子系統(tǒng)的整體可靠性的量值。

1.3 環(huán)境子系統(tǒng)的可靠性

以信息論的觀點來說，人與外部環(huán)境兩者間的信息交換是永遠存在的。所以，針對人－機－環(huán)境系統(tǒng)，能夠?qū)Νh(huán)境進行定義，就是來自汽車周圍交通空間的信息，還有那些與汽車操作有關(guān)的所有信息。這些信息對駕駛員來說很重要，也很容易就能讓駕駛員們感覺到，它們通過一系列的基本狀態(tài)呈現(xiàn)出來。所說的基本狀態(tài)有空間與振動，還有噪聲與熱環(huán)境等幾個方面的。人－機－環(huán)境系統(tǒng)中一些不利情況諸如路面不平、有噪聲與振動、照明不好及有粉塵等這些情況，不但會使人感到疲勞、厭煩、反映能力下降、系統(tǒng)的可靠性下降，而且還可能影響到人對正確信息的感知能力，以致于造成錯誤，產(chǎn)生行為差錯。

2 大系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的可靠性分析

2.1 典型大系統(tǒng)中人子系統(tǒng)可靠性分析

對于人子系統(tǒng)的可靠性分析來說，其最為核心的分析目標(biāo)就是心理因素，其涉及到的分析過程就是確定主因子，據(jù)此來分析具體的可靠性內(nèi)容和目標(biāo)。從具體的操作過程中來看，一般是針對以往的交通事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行全面的分析，了解其可靠性因素，并且針對這些可靠性因素的具體表現(xiàn)進行權(quán)重的劃分，在此基礎(chǔ)上，也就能夠通過恰當(dāng)?shù)那筇卣髦祷蛘呤窍嚓P(guān)系數(shù)矩陣等統(tǒng)計分析手段來獲取相應(yīng)的主因子，并且明確主因子的主要含義。

2.2 典型大系統(tǒng)中機子系統(tǒng)可靠性分析

結(jié)合國家機械工業(yè)部檢測所得到的汽車整車產(chǎn)品質(zhì)量的基本數(shù)據(jù)來分析計算汽車子系統(tǒng)的可靠性。汽車各功能單元的可靠性是首先要分析計算的，可以得出各功能單元之間的邏輯關(guān)系，其關(guān)系是串聯(lián)的，還是并聯(lián)，還是其它更為復(fù)雜的關(guān)系類型，然后采用分割法的方法結(jié)合汽車子系統(tǒng)的可維修情況計算出子系統(tǒng)的關(guān)于可靠性的量化結(jié)果。正是通過對這一系統(tǒng)的可靠性的分析，弄明白汽車可靠性下降的原因是什么，從而清楚的知道系統(tǒng)中各組成單元潛在的各種故障類型及其會產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，想出可以采取的措施。而最終的目的就是提高汽車子系統(tǒng)的可靠性。因此，把汽車子系統(tǒng)可靠性下降的原因總結(jié)如下：

2.2.1 配套件質(zhì)量不過關(guān)

通過對機子系統(tǒng)的可靠性研究可以發(fā)現(xiàn)，其配套件質(zhì)量是極為重要的一個影響因素，也是需要進行研究的重點所在，直接關(guān)系到相關(guān)系統(tǒng)的運行效果。在現(xiàn)階段的系統(tǒng)運行中，因為配套件質(zhì)量不過關(guān)引發(fā)的問題是比較多的，比如密封圈不合格就會造成一些關(guān)鍵部位出現(xiàn)滲漏水問題，而基本的油箱底殼如果質(zhì)量存在問題，更是會嚴(yán)重影響發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)，還可能造成一些安全性事故。

2.2.2 裝配質(zhì)量不過關(guān)

在機子系統(tǒng)的可靠性分析中，裝配質(zhì)量不過關(guān)同樣也容易造成一些故障的產(chǎn)生，比如在輪胎方面，如果其裝配不規(guī)范，必然也就會影響到整個傳動系統(tǒng)的運行可靠性，進而危及汽車的正常行駛。2.2.3材料性能差

對于汽車機子系統(tǒng)的構(gòu)成來說，其具體的材料以及各個零件同樣也是影響比較突出的一個方面，很多零件自身的性能不過關(guān)都會造成整個系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障，甚至給其它相關(guān)部件造成嚴(yán)重損傷。

針對以上這些原因可以從以下幾個方面來做好可靠性的控制：（1）嚴(yán)格控制協(xié)作配套件的選型，把好人廠檢驗關(guān)，杜絕滲漏，提高裝配質(zhì)量。（2）加強企業(yè)全員質(zhì)量意識，提高裝配質(zhì)量，增強撿測能力，打好質(zhì)量翻身仗。

2.3 典型大系統(tǒng)中環(huán)境子系統(tǒng)可靠性分析

結(jié)合國家在一九九五年每個月份道路交通事故統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)來分析環(huán)境子系統(tǒng)。從數(shù)據(jù)中可以看出，在雨雪比較多的八、九月份與十一、十二月份所發(fā)生的交通事故有著很明顯的上升趨勢，達到了二萬三千余起，而在正常的月份只有一萬七到兩萬二之間，這充分說明了環(huán)境子系統(tǒng)嚴(yán)重影響著人－機－環(huán)境大系統(tǒng)可靠性。需要重點指出來的是，環(huán)境因素不是發(fā)生事故原因的全部，從相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中很清楚的看出，最后作為交通事故發(fā)生的原因還歸結(jié)到人的因素上，可能是人對環(huán)境的影響，可能是環(huán)境對車輛有所影響而讓人產(chǎn)生失誤或者錯誤的操作，這再一次證明了前面所說的，在人－機－環(huán)境這一大系統(tǒng)中，如果環(huán)境變化不是太大，環(huán)境對人和車輛的影響是可以修正的。

3 結(jié)束語

在對汽車人－機－環(huán)境這一系統(tǒng)的可靠性分析研究中，人子系統(tǒng)在整個大系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用，導(dǎo)致汽車事故最多的還是人的因素，所以人子系統(tǒng)的可靠性研究才是重中之重。只有其他兩個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，才能建立起更為可靠地人－機－環(huán)境系統(tǒng)。

[1]牛康潤.基于人機環(huán)境三要素的礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性分析[J].云南煤炭，2011（3）：24-26.

[2]喬石軍，劉混舉.薄煤層綜采工作面生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性分析[J].煤礦機械，2014，35（7）：101-103.

[3]崔鐵軍，馬云東.系統(tǒng)因素可靠性分析與實現(xiàn)[J].大連交通大學(xué)學(xué)報，2016，37（2）：94-98.

Human-Machine-Environment System Reliability

WANG Chao-jie
（Tianjin Aerospace Relai Technology Co.，Ltd.，Beijing Strength Environmental Research Institute，Beijing 100086，China）

To explore the effective way to solve the traffic safety of cars，the main factors influencing the system reliability analysis，analyzes the reasons for reducing the reliability and puts forward relevant countermeasures，put forward feasible strategies for reliability analysis of man machine environment system.

human-machine-environment system；car；reliability

TP11

B

1672-545X（2016）11-0088-03

2016-08-14

王朝杰（1980-），男，河南禹州人，工程師，碩士研究生，研究方向：環(huán)境與可靠性試驗技術(shù)研究。