汽车人-机-环境系统可靠性探究

王朝杰

（天津航天瑞莱科技有限公司北京强度环境研究所，北京100086）

汽车人-机-环境系统可靠性探究

王朝杰

（天津航天瑞莱科技有限公司北京强度环境研究所，北京100086）

探讨解决汽车行车安全的有效实现途径，通过对影响系统可靠性的主要因素分析系统可靠性，对可靠性降低的原因进行分析并提出相关对策，提出人－机－环境系统的可靠性分析的可行性策略。

人－机－环境系统；汽车；可靠性

人－机－环境这一系统工程作为一门交叉性边缘的新的学科，其主要研究人、机与环境系统，使这一组合达到最优化，研究的内容不但有机械与电子方面的，还有环境工程与系统工程方面的，甚至还包括人机工程学与安全人机工程学方面的知识，其中人机与环境系统可靠性只是该门学科所研究的主要内容的一个方面。通过对汽车可靠性的分析解决汽车行车安全，以期从人－机－环境系统的可靠性角度为汽车行车安全系统的优化设计提供新的依据。

1 影响汽车人一机一环境系统可靠性主要的因素

1.1 汽车子系统的可靠性

汽车及其零件的可靠性，具体包括固有可靠性和使用可靠性两部分组成，前者是由规划、设计与制造阶段决定的，而后者是由用户的维护水平与使用方法所决定的。同时，后者是由以服务机构为中心的一系列活动来提供保证的，也是由很多人为因素来决定的，所以可以纳入到人子系统可靠性的范畴当中。所说的“固有可靠性”是相对于零件而言的，这使得汽车系统的整体上的可靠程度就非常的重要了。串联与并联是汽车子系统中每一个功能单元间的两种基本关系，当然也有通过串联与并联进行组合而形成的复合模型，甚至更加复杂的网络形式。可靠性程度的量化计算方法会因功能单元间的关系的不一样而采用不一样的方法，比较常见的有最小路集法与最小割集法，另外还有网络分割法与三角形到星形的转换方法等等。

1.2 人子系统的可靠性

在汽车人－机－环境系统中，人的性格与性情影响着人的可靠性。在较好的这种环境系统下工作，绝大多数人的是不会出现人为失误的，而如果这一系统的整体可靠性较差，人就会经常产生失误。影响人的可靠性的因素归纳起来有三种，即生理因素、心理因素与其他方面的因素，可以通过对这三个方面的分析、评价而得到整体可靠性评价指标。一般情况下对事故进行分析时，通常从人的错觉、状态及技术操作与管理等几个方面去分析人的失误。因为人在系统功能的执行的时候，有三个阶段即接受信息阶段、分析判断阶段与动作执行阶段，所以在量化计算人的可靠性时，可采用主成分分析法，先计算出每个阶段的主要因素的权值，再获得人子系统的整体可靠性的量值。

1.3 环境子系统的可靠性

以信息论的观点来说，人与外部环境两者间的信息交换是永远存在的。所以，针对人－机－环境系统，能够对环境进行定义，就是来自汽车周围交通空间的信息，还有那些与汽车操作有关的所有信息。这些信息对驾驶员来说很重要，也很容易就能让驾驶员们感觉到，它们通过一系列的基本状态呈现出来。所说的基本状态有空间与振动，还有噪声与热环境等几个方面的。人－机－环境系统中一些不利情况诸如路面不平、有噪声与振动、照明不好及有粉尘等这些情况，不但会使人感到疲劳、厌烦、反映能力下降、系统的可靠性下降，而且还可能影响到人对正确信息的感知能力，以致于造成错误，产生行为差错。

2 大系统中各个子系统的可靠性分析

2.1 典型大系统中人子系统可靠性分析

对于人子系统的可靠性分析来说，其最为核心的分析目标就是心理因素，其涉及到的分析过程就是确定主因子，据此来分析具体的可靠性内容和目标。从具体的操作过程中来看，一般是针对以往的交通事故统计数据进行全面的分析，了解其可靠性因素，并且针对这些可靠性因素的具体表现进行权重的划分，在此基础上，也就能够通过恰当的求特征值或者是相关系数矩阵等统计分析手段来获取相应的主因子，并且明确主因子的主要含义。

2.2 典型大系统中机子系统可靠性分析

结合国家机械工业部检测所得到的汽车整车产品质量的基本数据来分析计算汽车子系统的可靠性。汽车各功能单元的可靠性是首先要分析计算的，可以得出各功能单元之间的逻辑关系，其关系是串联的，还是并联，还是其它更为复杂的关系类型，然后采用分割法的方法结合汽车子系统的可维修情况计算出子系统的关于可靠性的量化结果。正是通过对这一系统的可靠性的分析，弄明白汽车可靠性下降的原因是什么，从而清楚的知道系统中各组成单元潜在的各种故障类型及其会产生的严重后果，想出可以采取的措施。而最终的目的就是提高汽车子系统的可靠性。因此，把汽车子系统可靠性下降的原因总结如下：

2.2.1 配套件质量不过关

通过对机子系统的可靠性研究可以发现，其配套件质量是极为重要的一个影响因素，也是需要进行研究的重点所在，直接关系到相关系统的运行效果。在现阶段的系统运行中，因为配套件质量不过关引发的问题是比较多的，比如密封圈不合格就会造成一些关键部位出现渗漏水问题，而基本的油箱底壳如果质量存在问题，更是会严重影响发动机的正常运转，还可能造成一些安全性事故。

2.2.2 装配质量不过关

在机子系统的可靠性分析中，装配质量不过关同样也容易造成一些故障的产生，比如在轮胎方面，如果其装配不规范，必然也就会影响到整个传动系统的运行可靠性，进而危及汽车的正常行驶。2.2.3材料性能差

对于汽车机子系统的构成来说，其具体的材料以及各个零件同样也是影响比较突出的一个方面，很多零件自身的性能不过关都会造成整个系统出现运行故障，甚至给其它相关部件造成严重损伤。

针对以上这些原因可以从以下几个方面来做好可靠性的控制：（1）严格控制协作配套件的选型，把好人厂检验关，杜绝渗漏，提高装配质量。（2）加强企业全员质量意识，提高装配质量，增强捡测能力，打好质量翻身仗。

2.3 典型大系统中环境子系统可靠性分析

结合国家在一九九五年每个月份道路交通事故统计相关数据来分析环境子系统。从数据中可以看出，在雨雪比较多的八、九月份与十一、十二月份所发生的交通事故有着很明显的上升趋势，达到了二万三千余起，而在正常的月份只有一万七到两万二之间，这充分说明了环境子系统严重影响着人－机－环境大系统可靠性。需要重点指出来的是，环境因素不是发生事故原因的全部，从相关的统计数据中很清楚的看出，最后作为交通事故发生的原因还归结到人的因素上，可能是人对环境的影响，可能是环境对车辆有所影响而让人产生失误或者错误的操作，这再一次证明了前面所说的，在人－机－环境这一大系统中，如果环境变化不是太大，环境对人和车辆的影响是可以修正的。

3 结束语

在对汽车人－机－环境这一系统的可靠性分析研究中，人子系统在整个大系统中起关键作用，导致汽车事故最多的还是人的因素，所以人子系统的可靠性研究才是重中之重。只有其他两个子系统的协调配合，才能建立起更为可靠地人－机－环境系统。

[1]牛康润.基于人机环境三要素的矿井通风系统可靠性分析[J].云南煤炭，2011（3）：24-26.

[2]乔石军，刘混举.薄煤层综采工作面生产系统可靠性分析[J].煤矿机械，2014，35（7）：101-103.

[3]崔铁军，马云东.系统因素可靠性分析与实现[J].大连交通大学学报，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，工程师，硕士研究生，研究方向：环境与可靠性试验技术研究。