新产品标准化大纲.doc
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1、新产品标准化大纲是指导型号工程标准化工作的基本文件。在型号研制中具有如下重要作用:(1)承前启后,指导后续阶段的标准化工作。落实武器装备“研制总要求”、“总体技术方案”等顶层文件和订购方提出的实施标准要求和其他标准化要求,系统地规定工程研制阶段、定型阶段的标准化工作的目标和任务评估测量的可靠性在测量中可以避免随机误差,从而提供前后一致的数据的程度。一般所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。我们说一个人是可靠的,就是说这个人是说得到做得到的人,而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人,是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。同样,一台仪器设备,当人们要求它工作时,它就能工作
2、,则说它是可靠的;而当人们要求它工作时,它有时工作,有时不工作,则称它是不可靠的。根据国家标准的规定,产品的可靠性是指:产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。在建筑结构可靠度设计统一标准中是指,“结构在规定时间内,在规定条件下,完成预定功能的能力”。对产品而言,可靠性越高就越好。可靠性高的产品,可以长时间正常工作(这正是所有消费者需要得到的);从专业术语上来说,就是产品的可靠性越高,产品可以无故障工作的时间就越长。参考:http:/ 后一项项试验,液体源实验也不用太复杂,塑料桶开个孔,把桶里水的液面抬高,出水管口的管压增大看阀是否漏水,发现不加压就漏,加压漏得更厉害;把截流板
3、拆到另一个阀上试验配合是否紧密,确认了配合没有问题;最后确认换成原来研发用的弹簧,发现不漏液,换回来就又漏;初步确认为弹簧问题,检查弹簧在挂上相同重量的物体后,形变有差异,研发用的弹簧形变小。多次几个不同弹簧验证,确认失效原因是弹簧在多次使用后弹性系数发生变化,而设计图纸上又没有关于这项指标的检验方法,因为没有检测弹簧的工具,并且形变是发生在使用一段时间之后在公司也不好入检。于是找采购人员查厂家的信息,发现研发样件的厂家和批量生产厂家不是同一家,所以就在外购件规格书上对供货厂商进行了指定,制定研发样件的厂家为供应商,并封样,要求厂家按照封样的弹簧的材料、规格和强度等指标供货,公司舍不得买台弹簧
4、拉压测试仪,就通过非技术手段解决,不过后来此类问题也没再发生过。从这个事例看出,很多问题的分析其实也并不是很复杂,解决问题的预防措施也未必就是改动设计。只要我们肯静下心来,静心分析,解决也并不难。液压变化的实验装置也是大家集思广益的结果。通过这种方法,有了价值50元钱的电快速脉冲群测试仪、有了价值200元的辐射抗扰度测试仪、有了价值300元的盐雾试验箱,有了我们产品的常见失效模式,然后有了针对性措施,产品可靠性有了明显增长。这个方法的执行要素有几点:有故障数据和现象记录;有技术分析会议;针对分析的实验;针对试验结论的分析结论;针对结论的预防措施和实施到位。有人说,这么简单,但事实上就是这样简单
5、的事情没做好,最常见问题的两个地方是:针对分析的实验方面不具体;针对试验结论草率下结论。这都是人存在的弱点,不是技术的难度。总结到一点:针对故障投诉作失效分析,得出失效机理,针对失效机理制定实施预防措施人员可靠性在系统可靠性计算中占的比重越来越大,人因失误事件的分析及其管理也成为安全管理的重要组成部分。为更加有效、准确地进行人员可靠性分析和人因失误事件的管理,提高系统的安全性,建立一个人员可靠性分析及人员可靠性数据管理系统是非常必要的:首先为人员可靠性分析和人因事件管理提供一个有用的计算机辅助工具;再者通过建立具有一定规模的人员可靠性数据库,以便为今后进一步的研究提供良好的数据支持。笔者简述了
6、该系统的一些基本原理和实现的主要功能。1 引言 在现代社会中,人因失误在系统安全中的重要性越来越受到重视。由于随着机械、电子部件可靠性的不断提高,系统安全越来越取决于人的行为。然而人的可靠性及其研究(人员可靠性分析),一直是世界各国可靠性问题专家攻克的一大难题。在这方面,国际原子能机构(IAEA)和美国核管会(NRC)曾做过大量的工作,包括对人员可靠性分析方法的研究和建立有效的人员可靠性数据库1。传统方法将机械、电子设备的可靠性分析方法移植到人员可靠性分析中的做法虽有其一定道理和易行性,但至少存在两方面的问题。 一是机械、电子设备由于长期的积累,已有大量可用的可靠性数据,而有关人的可靠性数据,
7、相对而言要少得多,在实践中也更难以收集; 二是简单地将机械、电子设备可靠性研究方法移植到人员可靠性分析中,其合理性仍受到专家、学者的置疑。 计算技术的飞速发展让人们看到了人员可靠性分析工作的曙光。计算机发明以来,一直试图模拟人脑的计算、思维方式;而人们进行人员可靠性分析,也是要充分了解人的思维、行为方式,然后对人的行为进行某种程度的预测和评估。因而可以利用计算机领域的专家们多年积累的关于人的智能方面的知识(如人工智能、模拟和仿真等),将其引入到人员可靠性分析领域,在某种条件下,让计算机来模拟人的行为,从而对人的行为做出更准确的预测。数据库技术和网络技术的发展,给人们提供了前所未有的处理大量数据
8、的能力,充分利用收集世界各地的人因数据进行有效的分析,从而更深刻地发现人的思维和行为的规律性。2 人员可靠性分析的难点 由于人具有生理和心理因素,并且与系统和周围环境交互性和相关性,导致在某种程度上人的行为不象机械电子设备那样具有确定性,并难以进行定量化描述。因此,对一个复杂系统中人的可靠性的分析相对于对机械、电子部件的可靠性分析就要难得多。目前,许多行业或企业都建立了人员可靠性数据库,但由于数据来源的“匮乏”和缺少对数据有效的、规范化的处理及分析,人员可靠性数据库在人员可靠性分析以及人因工程所起的作用受到很大的限制2,3。 人员可靠性分析存在的主要困难可归纳如下:(1) 缺乏可信的、规范化的
9、大量的数据支持; (2) 分析方法不足,以往的一些人员可靠性分析方法及其所基于人的认知行为模型,往往不能全面地反映人的行为,因而分析结果难免失之偏颇; (3) 基于大量现实人因数据或实验数据的人员可靠性分析,需处理的数据量和考虑的因素太多,靠手工处理不仅繁杂,也不方便; (4) 分析的结果难得以验证,分析结果也很难得到有效的再利用或再验证; (5) 随着实时概率安全分析(Living Probabilistic Safety Analysis)在大型工业系统中的应用,作为其中重要的部分,人员可靠性分析也面临越来越高的要求。而实时人员可靠性分析(Living Human Reliability
10、Analysis)亦会成为现实性的需要; (6) 人员可靠性分析过多依赖于专家判断或人员可靠性分析者的个人特性,使得人员可靠性分析标准化程度太差,人员可靠性分析结果的一致性不好,作为一种实用的工程技术来说,就难以接受的。 以上困难,必须在人员可靠性分析理论研究基础上,结合数据库技术,人工智能(推理逻辑),及计算机模拟和仿真技术,构造一个基于大量数据的计算机辅助人员可靠性分析及人员可靠性数据管理系统35,上述问题才有可能得以解决为此,笔者结合某核电站的实际情况,开发了一套人员可靠性分析及人员可靠性数据管理系统,以期为该核电站的人因事件管理工作及概率安全分析项目(PSA)提供有力的支持和有益的帮助
11、。3 系统的功能需求31 系统对数据库的要求 作为人员可靠性分析不可或缺的基础,迫切需要一个有一定规模的、经长期实践(实验)检验的可信赖的数据库的支持。该数据库应具备以下特点: (1) 数据库设计遵循统一的标准,规范性好,数据格式统一,易与国际上和国内已存在的一些类似数据库系统(如其他的可靠性数据库)进行数据交换。 (2) 初始建库时,数据库应达到一定的规模,这对当前的应用才有一定的价值,因为基于贫乏数据所做的人员可靠性分析是缺乏说服力的。 (3) 由于人因数据的特点,人员可靠性数据库在使用中应不断地更新,包括修正以前不够准确的数据和增添新的内容,最好能够从某些工业运行系统中实时地采集数据,以
12、保持数据量持续、快速增长,大样本数据才能较准确地反映事物的规律。 因此,系统应有数据录入、修改、采集、浏览以及数据库正确性检验的功能。32 系统应具有人员可靠性及人因事件定性分析功能 系统应能对已发生的一些人因事件进行分析,从中找出该人因事件发生的根本原因,亦能根据现实情况,预测可能发生的人因事件。在具体实现时参考人员可靠性分析方法CREAM(Cognitive Reliability and Error Analysis Method)6,并对其进行必要的扩展和改进。33 系统应具有人员可靠性及人因事件定量分析功能 对人因事件计算其发生的概率,以充分满足LPSA的需要。具体实现时可参考CRE
13、AM中的定量分析方法和THERP+HCR(Technique of Human Error Rate Prediction,Human Cognitive Reliability)定量分析方法2,78。34 系统应具有对外来及现有数据进行维护和再分析的功能。4 系统涉及的定性、定量分析基本模型和方法 在人员可靠性分析系统中,涉及两种重要的人员可靠性分析方法,以下对其做一简要介绍。41 CREAM定量分析法 CREAM是Erik Hollnagel建立起来的人员可靠性分析方法。它有其独特的认知模型、前因后果分类方案和分析技术,既可进行回溯性分析,又可进行预测性分析。该法考虑到与概率安全分析(PS
14、A)的结合,提供了一种较好的定量化的方法,可将HRA有机地融入PSA。CREAM的另一个显著特点是把对人的行为的描述置于一个环境背景中(Context),并在分析的早期阶段就考虑环境背景对人的绩效的影响。411 模型 CREAM的认知模型称为COCOM模型(Contextual Control Model)。该模型把人的行为按认知功能分为4个基本的类,即观察(Observation)、解释(Interpretation)、计划(Planning)、执行(Execution)。人的行为是在现实的环境背景下,按照一定的预期目的和计划进行的,但是,人又根据环境背景的反馈信息随时调整自己的行为,这是一
15、个多次交互的循环过程。在COCOM模型中,环境背景用控制模式(Control model)来描述,可分为4种控制模式,即混乱的(Scrambled)、机会的(Opportunistic)、战术的(Tactical)、战略的(Strategic),分别表示不同环境背景下对人的行为影响的程度。412 分类方案 分类方案定义了后果和可能前因之前的联系,形式类似于产生式规则,因而很容易利用计算机方法进行处理。后果和前因之间可相互转换,如某一后果的一个前因,可能又是另外一个前因造成的后果。 前因又分为一般前因和特殊前因。一般前因指导致某一后果的比较概括的一个前因;而特殊前因则是在各种条件非常确定的情况下
16、,一个非常具体的前因。即一般前因是在许多条件还不确定的情况下,许多同类特殊前因的一个总称。分类方案是CREAM分析技术实施的基础。由于分类方案在CREAM方法中的基础作用,因而其正确性、完备性和有效性是非常重要的,而且其内容针对不同的行业领域也有所区别。在系统实现时,必须根据应用领域的特点,对其进行扩展并进行正确性、完备性和有效性验证。413 分析技术 CREAM的分析技术有两种,即回溯性分析和预测性分析。前者主要用于事故和事件分析,从事故现象(模式)推导出造成事故的原因;而后者主要用于人员可靠性分析和预测可能发生的人因失误。42 THERP+HCR定量分析法 THERP+HCR分析技术是综合
17、THERP和HCR两种方法的特点而成的方法2。THERP模式主要基于人因可靠性事件树模型,它将人因事件中涉及的人员行为按事件发展过程进行分析,并在事件树中确定失效途径后进行定量计算。人因可靠性事件树描述人员进行操作过程一系列操作事件序列,按时间为序,以两态分支扩展,其每一次分叉表示该系统处理任务过程的必要操作,有成功和失败两种可能途径。因而某作业过程中的人因可靠性事件树,便可描述出该作业过程中一切可能出现的人因失误模式及其后果。对树的每个分枝赋予其发生的概率,则可最终导出作业成功或失败的概率7。 HCR是用来量化作业班组未能在有限时间内完成动作概率的一种模式8。它基于Rasmussen的三级行
18、为模型,将系统中所有人员动作的行为类型,依据其是否为例行工作、规程书情况和培训程度等情况,分为技能型、规则型和知识型三种。同时它认为每一种行为类型的失误概率决定于允许操作人员进行响应的时间t 操作人员执行时间T1/2之比,且遵从三参数的威布尔分布:式中,、与行为类型有关的参数。 对THERP和HCR分析可知,两种模式各自解决问题的侧重点是不同的。前者主要针对与时间无关的序列动作;而后者的着眼点恰在与时间密切相关的认知行为上。然而,在现代复杂人机系统中,人员的行为是多样的。例如,在核电站,当一个需要操纵员响应并干予的事故发生后,操纵员首先要依据各种信息,如报警、显示、记录等对事故进行诊断,并进入
19、相关事故规程,继而按规程的要求实施具体的操作干预。一般而论,复杂人机系统中人的行为均包括感知、诊断和操作3个阶段。若只用THERP,则可能使人因事件中事实存在的“诊断步骤”度量太粗糙;若只用HCR,对具体操作,又不如THERP可反映出各类操作的不同失误特征。因此,较好的方法是THERP与HCR相结合,在诊断阶段,用HCR方法对该阶段可能的人员响应失效概率进行评价,而对感知阶段和操作阶段中可能的失误用THERP方法评价,两者相互补充,共同构成一个有机整体。5 系统的总体结构设计51 数据库结构设计 部分数据表中的字段有中、英文两种方式,以便在某些时候使用起来会更方便。主要有以下几大类: (1)
20、基本人误数据表类。来源于以前的研究者在长期的研究和实践中总结出来的人误数据,主要包括CREAM方法中提供的数据,以及THERP手册和HCR手册中提供的各类人误数据。以及笔者通过模拟机实验得出的数据和核电站运行实践中统计归纳出来的一些典型的人的行为数据。 (2) 各种前因、后果描述表类。来源于CREAM主法中对各种人因事件的前因、后果的描述。 (3) 前因后果联系及概率表(知识库)类。来源于CREAM方法中定义的各种原因结果联系,以及笔者根据核电行业特点补充的一些联系。联系是多对多的网状结构。 知识库分两类:后果与一般前因的关系知识库,后果与特殊前因的联系知识库。 (4) CREAM中的其他表包
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