可靠性工程课程教学内容整合与教材建设

2017-07-05梁开武王文和刘春

重庆科技学院学报（社会科学版） 2017年6期

梁开武，王文和，刘春

可靠性工程课程教学内容整合与教材建设

梁开武，王文和，刘春

结合安全工程专业培养目标和可靠性工程在安全学科体系中的地位，对可靠性工程课程教学中存在的问题进行分析。认为目前安全工程专业可靠性工程课程教学内容存在专业特点不明显、内容交叉过多、应用性不强等问题，提出了整合教学内容，凸显安全工程特点，建设安全工程专业可靠性工程教材的解决办法，并进行了实践。

安全工程专业；可靠性工程；教学内容整合；教材建设

由于可靠性技术与安全工程专业之间存在深刻的联系，越来越多的高等院校把可靠性工程作为安全工程专业的主要课程之一。重庆科技学院于2008年在安全工程专业开设可靠性工程课程。在教学实践中，我们发现可靠性工程课程教学内容不符合安全工程专业的特点，拟通过改革教学内容和编写课程教材来解决上述问题。

一、可靠性工程在安全学科体系中的地位及存在的问题

可靠性技术是在第二次世界大战后，首先从航空工业和电子工业领域发展起来的，后来广泛应用于航空航天、军工、化工和机电工业技术领域。可靠性工程的发展在一定程度上推动了安全科学的发展。

（一）可靠性工程的地位

2006年12月，高等学校安全工程学科教学指导委员会在教学评估标准讨论会上，审议通过了安全工程专业本科教育认证标准。提出安全工程专业本科培养目标是以安全科学促进科学发展，培养适应社会主义市场经济发展需要，掌握安全管理、安全工程技术的基础理论、基本知识、基本技能，具备从事安全工程方面的研究、设计、检测、评价、监察和管理等工作的基本能力和素质，德智体全面发展的高级专业人才［1］。

依据安全工程专业培养目标，安全工程专业学生必须掌握安全管理和安全工程技术2个方面的基础理论、基本知识和基本技能。其中，安全工程技术是指从工程技术角度保障系统安全，即采取消除、隔离、防护等工程措施，使系统免于遭受或降低危险源带来的风险。而可靠性工程是指系统在规定时间内、规定条件下，完成规定功能的能力［2］，或者说是系统采用可靠性设计、冗余设计等技术手段使系统保持实现预定功能的能力。可见，可靠性技术是安全工程技术的主要组成部分，是保障系统安全的重要途径。

（二）可靠性工程课程教学存在的问题

经过数十年的发展，可靠性技术的基本理论和课程体系较为成熟，但在安全工程专业中将可靠性工程作为独立课程的时间并不长。目前，安全工程专业的可靠性工程课程教学使用的多为机械或电子类可靠性工程教材，导致其教学内容存在诸多问题。

1．专业特点不明显

这类教材一般从绪论、案例分析开始，直至可靠性工程的应用，大都是关于航天航空、火箭、核电站等“高科技”或军工产品，涉及到的标准也是美国军用标准或中国军用标准等［3］，缺少可靠性工程在安全工程领域实际应用的描述，更缺乏实际应用的例题与习题。

2．内容交叉过多

安全科学的发展与可靠性工程密切相关，许多系统安全分析理论和方法都是可靠性工程的应用或扩展。系统可靠性失效分析包括故障树（事故树）分析和失效模式、后果与严重度分析，是可靠性工程不可缺少的部分。但在安全学科体系中，系统安全分析方法（包括故障树（事故树）分析和失效模式、后果与严重度分析）主要在安全系统工程课程或安全评价课程中介绍，课程内容交叉较严重。

3．应用性不强

这类教材重视可靠性设计，不仅有可靠性设计的基本理论，如各种可靠系统性模型的建立、系统可靠性预计和分配，而且有机械可靠性设计和电子可靠性设计。然而，对于大多数安全工程专业的学生来说，他们并没有全面、系统地学习过机械、电子专业的课程，不具备独立设计这类产品的能力。同时，安全工程专业更重视人机环境系统的安全，而不是单纯的机械电子设备的安全。此外，可靠性试验、可靠性评估、可靠性管理等内容与安全工程专业的应用性与实践性亦不相符。

二、可靠性工程课程教材建设

合理选择教材内容，减少内容交叉，发挥可靠性知识在安全学科中的应用，是解决可靠性工程课程教学存在问题的关键。

（一）整合教学内容

1．弱化失效分析内容，突出可靠性特点

重庆科技学院将可靠性工程作为一门专业选修课，在第6学期开设。由于此时学生已完成安全系统工程、安全人机工程等课程的学习，因此在可靠性工程课程教学中，应适当弱化系统安全分析方法的内容，体现可靠性工程的特点。例如在失效模式、后果与严重度分析部分重点介绍定量分析的内容，包括失效模式严重度数字和产品严重度数字的计算等；而在故障树（事故树）分析部分则重点介绍故障树（事故树）与可靠性框图的等价关系、故障树（事故树）结构重要度的定量计算方法以及利用不交并算法计算顶事件发生概率等相关内容。

2．明确可靠性技术预防性定位

重视系统可靠性分析在安全工程中的应用，特别是在预防事故方面的应用。在新编教材中，应强化各种系统可靠性模型、系统可靠性预计和分配、人机系统可靠性等内容，适当弱化具体系统（机械和电子）的可靠性设计、可靠性试验、可靠性评估以及可靠性管理等内容。

（二）凸显安全工程特点

在保留可靠性工程的基本理论构架基础上，去除其原有的行业背景，增加安全学科的相关内容，使其凸显安全工程专业的特点。在绪论部分增加可靠性与安全性的关系。在人机系统的可靠性部分介绍影响人和机器可靠性的因素，并对人机系统可靠性进行分析。在可靠性应用部分介绍可靠性在城市公共安全领域中的应用［4-5］，包括天然气管道运行可靠性评价技术［6］、长输管道安全可靠性分析［7］、道路交通参与者的安全可靠性分析［8］等相关内容。在各章节的例题和习题中增加安全工程应用的内容。

综上所述，安全工程专业可靠性工程课程编写大纲如表1所示。经重庆科技学院安全工程专业2010级学生试用，并根据试用结果进行了修改，目前教材编写组已完成教材修订稿。

三、结语

结合安全工程专业培养目标，通过分析可靠性工程在安全科学体系中的地位，认为可靠性技术是安全工程技术的主要组成部分，是保障系统安全的重要途径。针对现有安全工程专业的可靠性工程课程教学内容中存在的专业性、交叉性和应用性问题，提出通过弱化系统可靠性失效分析、明确可靠性技术预防性定位以整合教学内容，在保留可靠性工程的基本理论构架基础上，增加安全学科的应用以凸显安全工程的特点，构建可靠性工程教材。