ФГТУ ВПО
«Балтійська державна академія рибопромислового флоту»
Кафедра «Захист у надзвичайних ситуаціях»
Курсова робота
з дисципліни
«Надійність технічних систем і техногенний ризик»
Тема: «Оцінка надійності людини, як ланки складної технічної системи»
Виконавець: студентка 4 - ЗЧС А.С. Крупнова
Допущена до захисту «___» ___________ 2009
Керівник: С.І. Клячин
Оцінка за результатами захисту _____________________
«____» ______________ 2009
Члени комісії: _________________________________
_________________________________
_________________________________
Калінінград - 2009
Зміст
Введення
1 Причини здійснення помилок
2 Методологія прогнозування помилок
3 Принципи формування баз про помилки людини
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Технічні системи стають взаємопов'язаними тільки завдяки наявності такого основної ланки, як людина. Приблизно 20-30% відмов прямо або побічно пов'язані з помилками людини; 10-15% всіх відмов безпосередньо пов'язані з помилками людини. На думку академіка В.А. Легасова, понад 60% аварій відбувається через помилки персоналу "ризикових" об'єктів.
Зважаючи на це, аналіз надійності реальних систем повинен обов'язково включати і людський фактор.
Надійність роботи людини визначається як імовірність успішного виконання ним роботи або поставленого завдання на заданому етапі функціонування системи протягом заданого інтервалу часу за певних вимогах до тривалості виконання роботи.
Помилка людини визначається як невиконання поставленого завдання (або виконання забороненого дії), яке може стати причиною пошкодження обладнання або майна або порушення нормального ходу запланованих операцій.
У реальних умовах в більшості систем незалежно від ступеня їх автоматизації потрібно в тій чи іншій мірі участь людини.
Можна стверджувати, що там, де працює людина, з'являються помилки. Вони виникають незалежно від рівня підготовки, кваліфікації або досвіду. Тому прогнозування надійності устаткування без урахування надійності роботи людини не може дати справжньої картини.
1. Причини здійснення помилок
Помилки з вини людини можуть виникнути в тих випадках, коли:
оператор або будь-яка особа прагне до досягнення помилковою мети;
поставлена мета не може бути досягнута через неправильні дій оператора;
оператор діє в той момент, коли його участь необхідно.
Види помилок, що допускаються людиною на різних стадіях взаємодії в системі "людина - машина" можна класифікувати наступним чином [2]:
Помилки проектування: обумовлені незадовільним якістю проектування. Наприклад, керуючі пристрої та індикатори можуть бути розташовані настільки далеко один від одного, що оператор буде відчувати труднощі при одночасному користуванні ними.
Операторські помилки: виникають при неправильному виконанні обслуговуючим персоналом встановлених процедур або в тих випадках, коли правильні процедури взагалі не передбачені.
Помилки виготовлення: мають місце на етапі виробництва внаслідок (а) незадовільної якості роботи, наприклад неправильної зварювання, (б) неправильного вибору матеріалу, (в) виготовлення виробу з відхиленнями від конструкторської документації.
Помилки технічного обслуговування: виникають в процесі експлуатації і зазвичай викликані неякісним ремонтом обладнання або неправильним монтажем внаслідок недостатньої підготовленості обслуговуючого персоналу, незадовільного оснащення необхідною апаратурою та інструментами.
Внесені помилки: як правило, це помилки, для яких важко встановити причину їх виникнення, тобто визначити, виникли вони з вини людини або ж пов'язані з обладнанням.
Помилки контролю: пов'язані з помилковою прийманням як придатного елемента або пристрою, характеристики якого виходять за межі допусків, або з помилковою відбраковуванням придатного пристрою або елемента з характеристиками в межах допусків.
Помилки звернення: виникають внаслідок незадовільного зберігання виробів або їх транспортування з відхиленнями від рекомендацій виробника.
Помилки організації робочого місця: тіснота робочого приміщення, підвищена температура, шум, недостатня освітленість і т.п.
Помилки в управлінні колективом: недостатнє стимулювання фахівців, їх психологічна несумісність, що не дозволяють досягти оптимальної якості роботи.
Властивість людини помилятися є функцією його психофізіологічного стану. Інтенсивність помилок багато в чому визначається параметрами зовнішнього середовища, в якій людина працює. [2]
Персонал ризикових об'єктів відчуває велику психологічне навантаження. Фактори, її зумовлюють, можна розглянути на прикладі роботи оперативного персоналу традиційної промислової електростанції: усвідомлення ступеня небезпеки і важкості наслідків аварії; високий тиск пари і води, висока електрична напруга; рухомі механізми; вібрація, підвищена температура і знижена вологість повітря; монотонність обстановки; повільні зміни показань приладів; розмірений ритм роботи обладнання. Як слідства: розлад свідомості, зростання психологічної напруженості, втрата пильності. [2]
За статистикою від 7 до 36% аварій відбувається з вини персоналу; 73% з них - в результаті несприятливих психологічних якостей людини. [2]
У цілому складна картина впливів на людину, керуючого потенційно небезпечною технікою, представлена на малюнку 1.
Малюнок 1. Фактори, що впливають на людину, керуючого потенційно небезпечною технікою
Формула безпеки: критична позиція (I) + суворо регламентований і зважений підхід (II) + комунікабельність (III) = безпеку. Будучи впровадженої в стереотип поведінки оператора, забезпечує:
- Запобігання аварійної ситуації;
- Зниження відсотка помилок при управлінні аварією.
Надійність роботи системи багато в чому залежить від безпомилковості дії людини-оператора, керуючого системою. Як показник безпомилковості часто використовують інтенсивність помилок, обчислюючи в розрахунку на одну операцію за статистичними даними наступним чином [3]:
(1)
(2)
де:
– вероятность безошибочного выполнения операции i-го типа;
P i - ймовірність безпомилкового виконання операції i-го типу;, n i – общее число выполненных операций i-го вида и допущенное при этом число ошибок;
N i, n i - загальна кількість виконаних операцій i-го виду та допущене при цьому кількість помилок;– интенсивность ошибок i-го вида;
l i - інтенсивність помилок i-го виду;– среднее время выполнения операций i-го вида.
T i - середній час виконання операцій i-го виду.Малюнок 2. Динаміка надійності оператора протягом робочої зміни
Вірогідність безпомилкового виконання операцій залежить від рівня працездатності, і формулу (1) вважають справедливою лише для періоду стійкої працездатності оператора, яка відрізняється значним підйомом продуктивності праці після впрацьовування на початку зміни (малюнок 2). - врабатывание с возрастающей работоспособностью, II - устойчивая работоспособность и III - спад в связи с естественным утомлением (кривая 1). Незначительный спад наблюдается также приблизительно за 0,5 часа до обеденного перерыва, который в основном не связан с изменением работоспособности и поэтому на графике не учтен.
Динаміка працездатності характеризується трьома основними фазами: I - врабативаніе із зростаючою працездатністю, II - стійка працездатність і III - спад у зв'язку з природним стомленням (крива 1). Незначний спад спостерігається також приблизно за 0,5 години до обідньої перерви, який в основному не пов'язаний зі зміною працездатності і тому на графіку не врахований. [3]Тенденція розподілу кількості помилок До ош протягом зміни відображена кривими 2 і 3. Накладення їх на графік динаміки надійності роботи оператора протягом робочої зміни показало, що велика частина помилок протягом зміни, а також негативних явищ, що випливають з помилок, наприклад виробничих травм, припадає на період, що характеризується низькою працездатністю (див. Рисунок 2). ) отмечается наименьшим числом ошибок, допускаемых работающим в течение данной смены.
Період же стійкої працездатності (фаза II) відзначається найменшим числом помилок, що допускаються працюючим протягом даної зміни. [3]2. Методологія прогнозування помилок
Методи прогнозування частоти помилок людини грунтуються на класичному аналізі і включають наступні етапи [1]:
складання переліку основних відмов системи;
складання переліку та аналіз дій людини;
оцінювання частоти помилок людини;
визначення впливу частоти помилок людини на інтенсивність відмов аналізованої системи;
вироблення рекомендацій, внесення необхідних змін у розглянуту систему і обчислення нових значень інтенсивності відмов.
Одним з основних методів аналізу надійності роботи людини є побудова дерева ймовірностей (дерево результатів). При використанні цього методу задається деяка умовна ймовірність успішного або помилкового виконання людиною кожної важливої операції або можливість появи відповідної події. Вихід кожної події зображується гілками дерева ймовірностей. Повна ймовірність успішного виконання певної операції перебуває підсумовуванням відповідних ймовірностей в кінцевій точці шляху успішних результатів на діаграмі дерева ймовірностей. Цей метод з деякими уточненнями може враховувати такі чинники, як стрес, викликаний браком часу; емоційне навантаження; навантаження, визначене необхідністю дій у відповідь, результатами взаємодій і відмовами обладнання. [1]
Слід зауважити, що даний метод забезпечує хорошу наочність, а пов'язані з ним математичні обчислення прості, що у свою чергу знижує ймовірність появи обчислювальних помилок. Крім того, він дозволяє фахівцеві з інженерної психології легко оцінити умовну ймовірність, яку в іншому випадку можна отримати лише за допомогою рішення складних імовірнісних рівнянь. [1]
ПРИКЛАД. Оператор виконує два завдання - спочатку x, а потім y. При цьому він може виконувати їх як правильно, так і неправильно. Іншими словами, неправильно виконувані завдання - єдині помилки, які можуть з'являтися в даній ситуації. Потрібно побудувати дерево можливих результатів і знайти загальну вірогідність неправильного виконання завдання. Передбачається, що ймовірності статистично незалежні. [1]
Для вирішення поставленого завдання скористаємося деревом можливих результатів, зображеним на малюнку 3 і введемо наступні позначення [1]:
Р s - ймовірність успішного виконання завдання;
Р f - ймовірність невиконання завдання;
s - успішне виконання завдання;
f - невиконання завдання;
Р x - ймовірність успішного виконання завдання x;
Р - імовірність успішного виконання завдання y;
- Ймовірність невиконання завдання x;
- Ймовірність невиконання завдання y.
Згідно рисунком 3, ймовірність успішного виконання завдання дорівнює
(3)
Аналогічно знаходиться вираз для ймовірності невиконання завдання:
(4)
З малюнка 2 випливає, що єдиним способом успішного виконання системного завдання є успішне виконання обох завдань - x і y. Саме тому ймовірність правильного виконання системного завдання визначається як.
Малюнок 3.Схема дерева фіналів
Для оцінки надійності роботи операторів технічних систем необхідно враховувати наступні фактори [1]:
якість навчання та практичної підготовки;
наявність письмових інструкцій, їх якість і можливість неправильного їх тлумачення;
ергономіческіe показники робочих місць;
ступінь незалежності дій оператора;
наявність операторів-дублерів;
психологічні навантаження.
Оцінювання частоти помилок людини слід проводити тільки після розгляду всіх цих факторів, так як вони впливають на якість роботи оператора. Отримані оцінки повинні потім включатися в процедуру аналізу дерева відмов. [1]
3. Принципи формування баз про помилки людини
Бази даних про помилки людини необхідні для аналізу та прогнозування безпеки даної системи, попередження небезпечних ситуацій. Їх можна розділити на наступні три категорії.
Бази експериментальних даних. Містять результати лабораторних експериментів і заслуговують на більшу довіру, ніж бази даних іншого типу, оскільки в меншій мірі піддаються впливу суб'єктивних оцінок, здатних призводити до помилок. Однак необхідно мати на увазі, що з якою б старанністю ні формувалися подібні бази даних, в них завжди присутній значний елемент суб'єктивності.
Бази експлуатаційних даних. З'являються більш реальними, ніж бази експериментальних даних, проте сформувати такі бази досить важко, оскільки для цього потрібна ретельна реєстрація дій в реальних умовах експлуатації. Подібні бази даних дають більш задовільні результати, ніж лабораторні дослідження, оскільки в лабораторних умовах часто ставляться надумані завдання.
Бази суб'єктивних даних. Складаються на основі експертних оцінок. Створення таких баз обходиться порівняно дешево і не викликає особливих труднощів, оскільки великий обсяг інформації може бути отриманий від невеликого числа опитаних експертів.
Щоб бази суб'єктивних даних можна було використовувати при аналізі надійності роботи людини, необхідно:
- Забезпечити необхідну точність даних;
- Гарантувати показність експертних оцінок.
Основна перевага бази суб'єктивних даних полягає в широкому охопленні всіх параметрів, за якими потрібно мати дані про помилки. [1]
Висновок
Незалежно від рівня професійної підготовки, навичок, психо-фізіологічного і емоційного стану жодна людина не застрахований від виконання ним помилок при експлуатації машин.
Причинами помилок можуть стати як особистісні якості людини, так і умови навколишнього середовища або недоліки в самій техніці.
Для прогнозування виникнення помилок та їх запобігання необхідний комплексний аналіз виникнення частоти та інтенсивності помилок, який грунтується на експериментальних, експлуатаційних і суб'єктивних базах даних.
Дослідивши дану проблему в цілому можна зробити наступний висновок, що для підвищення безпомилковості дій людини необхідно враховувати:
Основні функціональні, антропометричні та енергетичні можливості людини-оператора;
Характеристики людини-оператора, пов'язані з видами його діяльності і впливом небажаних факторів навколишнього середовища.
Список використаної літератури
Акімов В. А., Лапін В. Л., Попов В. М. Надійність технічних систем і техногенний ризик - М.: Діловий експрес, 2002
http://www.jur-portal.ru
http://edu.pgtu.ru/elib/base