基于人因可靠性的数控加工中心安全管理模型分析
2018-12-24 来源：张家口职业技术学院机械系 宣化科技职业 作者：宋桂蓉 曹宏 徐峰
摘要：通过对数控加工中心（ＣＮＣ）人因可靠性分析，阐述了人因可靠性对数控加工中心安全生产的影响，建立了人因可靠性评估模型，为数控加工中心安全生产管理中防治人为差错提供参考，进而提高数控加工中心的安全管理水平。
关键词：数控加工中心，人因可靠性，安全管理，数学模型
１、引言
人因可靠性分析 最早源自对武器系统人员可靠性的评估，因可以有效预防或减少操作人员失误等优点，所以人因可靠性分析在工业领域发展迅速，目前正在成为一门涉及人类工程学、认知学和概率分析的新兴学科．人因可靠性理论在数控加工中心的研究和应用可以有效杜绝人因机械故障的发生、降低产品的次品率．在数控加工中心建立人因可靠性评估体系有利于在管理制度上杜绝不安全生产事件的发生，使得数控加工中心正常运行，人因可靠性受当日数控机床操作工人的安全因素（比如人员个人因素、操作环境因素）的影响，这些因素的变化影响着操作工人的工作状态，因此这种评估体系是动态的．建立科学有效的人因可靠性评估体系可以有效评价当日数控加工中心的人因安全程度并作出快速应对反应．随着科技水平不断提高，如今的数控机床本身的安全生产水平、可靠性、产品精度已经相当高，机床本身的不安全状态已经不再成为加工中心发生事故以及产生次品的主要原因，提高数控加工中心的可靠性基本基于人因可靠性，数控机床发生故障或产出次品直接原因是人的不安全行为导致的机床处于不安全状态．人的因素诱发的数控机床的不稳定性成为产生次品的事故源，可见数控加工中心操作工人的人因可靠性研究的重要性以及安全科学管理的重要性。
２、人因可靠性分析理论
２．１影响操作工人可靠性的因素分析
经研究认为影响操作工人可靠性的干扰因素主要来源于生理因素、心理因素、社会关系因素、工作环境因素以及操作技术等，这因素也影响着数控加工中心安全管理水平的高低，上面的每个因素又由一些具体的次级因素组成．下面将对这些因素进行分析１）生理因素：疲劳度一指操作工人在连续工作较长一段时间后，身体出现的体能衰退现象．疲劳现象的出现会导致人的注意力以致技术水平的降低，直接影响到操作工人的可靠性；个性特征一指人的性格特征，依据调查统计Ｗ，外向型性格的操作工人发生事故次数比内向型性格的操作工人明显多；生理节律一指操作工人的体力、心情、智力等的节律，当生理节律处于低潮期时，工人的耐力下降，思维反应迟铺。
２）心理因素：情绪一劳动强度过低、操作过程单调重复容易使工人麻痹大意，导致工人情绪松懈，失误操作增多；劳动强度过大容易使工人情绪太过紧张导致失误操作增多；社会关系一包括家庭关系、同事等人际关系、家庭经济条件，甚至生活中的各种小事等都可以引起工人情绪大起大落都会影响操作工人的正常工作能力。人的心理因素和生理因素一指的是当工人执行相关操作步骤时，运行人员现场的心理和生理状态对其操作行为的影响，很多错误或不规范的操作都是由不良的心理和生理因素造成的，如侥幸心理、逆反心理、从众心理、疲劳等都会影响运行人员的操作过程 。
３）工作环境因素：机械噪声、数控机床的人机交互性、微气候环境（指车间的工作环境中气体的温度、湿度、气流、热辐射等环境因素），这些因素的质量高低也会影响到工人的可靠性。操作工人的技术熟练程度对于人因可靠性是最重要的，它决定着数控机床的工作稳定性、产品的质量和品质。
２．２人因可靠性数据的采集
采集合适的数据是人因可靠性（ＨＲＡ）研究中极为重要的一环，没有数据，人因就不能得到量化，就不能建立可靠性模型．人为差错的发生率简称人误率，它的数据采集通常采用”直接观测法”、”事故分析调査法”、”专家判断法”、”现场日蛛记录法”、”言语交流或问卷调查”、”认知可靠性和失误分析方法 ”，２００７年沈祖培教授在文献《人因失误的后果－前因追溯表》中介绍了后果－前因追溯法这种方法对于长期采集数据十分有用。
２．３影响可靠性的人因量化
影响可靠性的人因量化的目的在于对人因可靠性定性评价，更便于采用适当的数学方法和模型进行对其分析，从概率角度给出一个安全评价．通过对量化后得到的结果进行比较，找出对数控机床最有影响或最有提髙改善可能的人为因素，找出数控加工中心在管理、规程以及人员班组等方面的薄弱环节，为制定科学先进的管理制度提高理论依据。
由于“人”是极为复杂的情绪动物体，人为因素复杂多变，研究涉及的未知数较多，数据采集、人因确认及量化是一个长期的过程，所以，对于不同的人因可靠性，定性评价模型量化方法、过程都不尽相同，模型的成熟度更是不同．人因量化过程一般可采用以下几种方法：１）直接给出量化，如生理体能指标；２）操作工人的绩效考核；３）由专家给出有关人因量化数据，如一些相关心理指标的评定，国内外专家已给出有关数据的量化手段：１６－ＰＦ量表、ＳＣＬ－９０量表、ＭＭＰＩ量表及其他自编量表等４）在资深专家建议下对某些人因主观打分，如家庭是否和谐，个人情绪等。
２．４操作工人人因可靠性评价模型
依据文献间可靠度是一个概率，指在数控机床运行的各种条件下，在规定时间内由操作工人安全成功地执行操作规程，完成既定运行方式的概率，记作 （ｔ），其中ｔ＞０为连续正常工作的时间．对任意时刻人因可靠度只⑷是连续正常工作时间随机变量Ｔ＞ｉ的概率．由于人为差错可引起数控机床发生故障或产品出现次品，所以人的行为发生差错的概率叫做人因不可靠度，也称为累积差错分布概率，记作Ｐ⑷，其差错分布密度用／⑷来表示，有关系式
３、安全管理评估模型
３．１安全管理评估模型的建立
由于数控机床操作工人的技术稳定性或可靠性受人为因素影响很大，所以工人的可靠性有很大的可塑性和难以控制性，难以定量评价，因此，下面对人因可靠性采用多因子综合评价方法来进行评估。
我们对操作工人可靠性分为五等：负－极不可靠，ｉ？２－不可靠，均－可靠，丑４＿比较可靠，极可靠．首先针对某个数控机床操作工人进行评估，设影响该操作工人的某些因素（如下表间：A1, A2 ,A3，．． 已知．
３．２模型的应用
该模型的应用前提是应由资深专家给出权重分配集，而且应对评价等级受人为因素影响程度做到尽可能准确主观打分．这样评价等级才能最大限度地接近准确。
４、总结
人因可靠性分析（ＨＲＡ）是以可靠性分析、不可靠性预测、减少与预防操作工人个人或团队等行为失误为对象开展研究的一门学科．人因可靠性分析理论中，其对人的行为因素可靠性进行定性和定量的分析与评估，对于数控机床加工中心的安全管理或产品质量管理有重要的研究价值，但其研究难点在于对人因的量化，一般由资深专家给出权重分配氣在专家指导下或咨询专家的情况下有针对性地对人为因素进行尽可能准确地主观打分，即使这样，得到再好的结论往往也是有争议的。
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