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嘉峪檢測網(wǎng) 2021-11-11 21:19
0、引言
在生活中，人們更多地注重電子設(shè)備的可靠性，而對于人的失效造成的事故往往認(rèn)識不足，重視不夠。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人與機(jī)器間的關(guān)系更加密切，機(jī)器的研發(fā)、操作、維護(hù)等都離不開人的參與，但人在工作中并不能保證不發(fā)生任何失效，由人因失效導(dǎo)致的系統(tǒng)故障俯拾皆是：據(jù)非精確統(tǒng)計，人因失效對于系統(tǒng)的失效作用大致為60%~90%；美核能研究院INPO曾對1984-1985年該領(lǐng)域內(nèi)的180件顯著事件分析表明，90%的故障可歸于人的因素[1]；另據(jù)資料表明，60%~80%的道路交通事故由人的失效因素造成[2]。由此可見，提高人的可靠性，減少人的失效，能夠有效降低和避免事故的發(fā)生。
目前，人因可靠性分析主要應(yīng)用于核能、航天、船舶等安全領(lǐng)域的產(chǎn)品使用、維護(hù)過程。電子設(shè)備的研發(fā)是一個復(fù)雜的過程，從需求分析到方案設(shè)計，從方案詳細(xì)設(shè)計到硬件實現(xiàn)等過程，都涉及到人的參與，而人的失效會導(dǎo)致產(chǎn)品零部件的損壞，甚至影響產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度、產(chǎn)品質(zhì)量。另外，由于不同電子設(shè)備的研發(fā)流程相似，研發(fā)過程中很多活動存在相似性，重復(fù)性等特點(diǎn)，因此通過分析人因可靠性對電子設(shè)備研發(fā)過程中各環(huán)節(jié)的影響，尋求相關(guān)的改進(jìn)、防護(hù)等措施，對避免人因失效的發(fā)生，預(yù)防人因失效造成的電子設(shè)備研發(fā)進(jìn)度滯后，減少人因失效造成的經(jīng)濟(jì)損失，提高產(chǎn)品的可靠性，具有重要意義。
1、人因可靠性內(nèi)涵
人因可靠性（Human Reliability）一般描述為在規(guī)定的最小時間限度內(nèi)（如果有時間要求）在系統(tǒng)運(yùn)行中的任一時刻，人員成功完成任務(wù)的概率[3]。人因可靠性分析HRA(Human Reliability Analysis)的研究開始于20世紀(jì)50年代前期，由美國數(shù)學(xué)家Herman Williams和工程師Purdy Meigs首先提出。國內(nèi)人因可靠性的研究開始于20世紀(jì)90年代初，主要應(yīng)用于核能、交通、航天、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。
1.1 影響人因可靠性的因素
影響人因可靠性的因素很多，一般可分為外部因素和內(nèi)部因素。其中，外部因素可分為工作環(huán)境、工作和設(shè)備特性以及組織管理；內(nèi)部因素可分為個體因素、生理因素和心理因素。
1.1.1 工作環(huán)境
通常來說，電子設(shè)備在不同的環(huán)境中工作，其故障率不同。人與電子設(shè)備相似，在不同的工作環(huán)境下，其可靠性也不同。影響人的可靠性的工作環(huán)境因素包括：工作場所空間、距離、輪廓等，工作場所溫度、濕度、光線、噪聲、振動、粉塵、毒物等。這些外在因素會在一定程度上刺激人的生理或心理發(fā)生改變，影響人因可靠性。
1.1.2 工作和設(shè)備特性
人獨(dú)立或借助一定的設(shè)備進(jìn)行工作，工作和設(shè)備的特性影響著人因可靠性，主要表現(xiàn)在：工作范圍，工作的重要性、復(fù)雜性、重復(fù)性，操作步驟及要求，判斷要求，設(shè)備的分布，設(shè)備設(shè)計合理性，人機(jī)界面友好性等。
1.1.3 組織管理
組織管理因素能極大地影響人員的可靠性，主要影響因素包括：工作場所6S，人員配備和組織結(jié)構(gòu)，人員的教育培訓(xùn)，工作報酬和獎金，工作和休息時間，任務(wù)計劃，法規(guī)和制度，監(jiān)督檢查等。
1.1.4 個體因素
人與機(jī)器不同，同型號機(jī)器的個體差異很小，但人與人之間的差異較大，主要表現(xiàn)在：個性、智力、體力、情緒狀態(tài)、性別、原有的培訓(xùn)和經(jīng)驗、熟練程度、心理和壓力承受力等。這些因素決定了個體的差異性，使得不同的人在同樣環(huán)境下進(jìn)行同樣的工作，其發(fā)生失效的頻率也不一樣。
1.1.5 心理因素
人是具有心理狀態(tài)的生命體，其可靠性會受心理因素的影響，如緊張、錯覺、情緒失常、發(fā)呆、恐慌、驚慌失措等，這些心理很容易造成人的失效。使人產(chǎn)生這些心理狀態(tài)的常見因素有：突發(fā)情況，高度危急情況，較大工作負(fù)荷，長時間造成的放松警惕、敏感性降低，單調(diào)的工作，由噪聲、強(qiáng)光、心事等引起的分心等。
1.1.6 生理因素
當(dāng)人的生理狀態(tài)不佳時，人的注意力、思維活動等都會受到影響，其可靠性隨之發(fā)生改變，影響人因可靠性的具體生理因素包括：疲勞，饑餓和口渴，痛苦或不適，生病等。
1.2 人因可靠性含義
對于人因可靠性，不少學(xué)者給出了相關(guān)定義：人因可靠性是人在規(guī)定的時間（如果時間是一個限制因素）正確完成規(guī)定的系統(tǒng)活動，并且沒有使系統(tǒng)降級的其他行為發(fā)生的概率[4]；人在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，無差錯地完成規(guī)定任務(wù)的概率[5]；人的可靠性是指操作人員在規(guī)定的時間、規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的可能性（概率）[6]。從以上定義可以看出人因可靠性是定量化的概念，但從經(jīng)典可靠性的角度理解，可靠性應(yīng)該是能力的體現(xiàn)，而不是定量化的概率，人因可靠度才是定量化的概率，是人因可靠性的度量。筆者認(rèn)為，人因可靠性是人在任務(wù)場景下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的能力。其中，任務(wù)場景包括工作環(huán)境，設(shè)備，人心理及生理狀態(tài)等因素，這些因素使得人因失效在規(guī)定環(huán)境下不能保持不變，且難以預(yù)測。
人因可靠性分析HRA經(jīng)歷60多年的發(fā)展，形成了基于專家判斷和統(tǒng)計分析的第一代HRA方法，結(jié)合心理學(xué)并注重產(chǎn)生失效的情景環(huán)境的第二代HRA方法和基于仿真的第三代HRA方法[8-10]。這些方法對人的可靠性進(jìn)行定量和定性分析，其目標(biāo)是正確評估由于人因不可靠導(dǎo)致的風(fēng)險和尋求降低風(fēng)險的方法。但人因可靠性分析HRA缺乏可信的、規(guī)范化的人因可靠性數(shù)據(jù)，現(xiàn)有定量分析方法存在主觀因素過多，過于依賴專家判斷或人因可靠性分析人員的觀點(diǎn)等缺點(diǎn)，使得在電子設(shè)備研發(fā)過程中難以定量化描述人因可靠性。因此，筆者認(rèn)為，電子設(shè)備研發(fā)過程中的HRA應(yīng)以分析、預(yù)測和減少與防止人因失效為核心，分析預(yù)測可能會發(fā)生的人因失效，剖析已發(fā)生的人因失效的誘因，并有針對性地提出改進(jìn)防護(hù)措施，避免人因失效的發(fā)生，降低人因失效造成的損失。
2、電子設(shè)備研發(fā)過程中的人因失效
電子設(shè)備的研發(fā)一級流程核心部分如圖1所示，包含需求分析、方案設(shè)計、詳細(xì)方案設(shè)計、硬件實現(xiàn)四個部分，其中需求分析要分析產(chǎn)品功能、性能、六性、接口等需求；方案設(shè)計要進(jìn)行產(chǎn)品部件原理設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，六性設(shè)計，工藝設(shè)計，確定新技術(shù)新器材新工藝等活動；詳細(xì)方案設(shè)計需進(jìn)行電路設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計，落實六性設(shè)計要求等活動；硬件實現(xiàn)包含產(chǎn)品試制、測試、環(huán)境考核試驗ESS、產(chǎn)品檢驗等活動。在電子設(shè)備研發(fā)過程中活動中主要涉及設(shè)計人員、產(chǎn)品試制人員（工藝人員）、試驗人員、檢驗人員、管理者等幾類人員，下面將針對這幾類人員在電子設(shè)備研發(fā)過程中的失效進(jìn)行分析。
2.1 設(shè)計人員
產(chǎn)品可靠性是設(shè)計（包括工藝設(shè)計）出來的，而設(shè)計人員（包括工藝設(shè)計人員）參與電子設(shè)備研發(fā)的整個過程，其人因可靠性尤其重要。設(shè)計人員在電子設(shè)備研發(fā)過程中主要負(fù)責(zé)電子設(shè)備需求分析，方案設(shè)計，詳細(xì)設(shè)計，產(chǎn)品調(diào)試等工作，其人因失效主要體現(xiàn)在：（1）需求分析不正確，導(dǎo)致產(chǎn)品功能或性能達(dá)不到要求；（2）方案設(shè)計不合理，可能會導(dǎo)致電子設(shè)備產(chǎn)品功能或性能缺陷，方案不易實現(xiàn)等問題；（3）電路、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，可能會導(dǎo)致電子設(shè)備產(chǎn)品功能或性能不滿足電子設(shè)備方案要求，產(chǎn)品電路可靠性差等問題；（4）產(chǎn)品調(diào)試不充分、不合理，可能導(dǎo)致產(chǎn)品存在的問題遺留到其他環(huán)節(jié)，可能會造成電路器件損壞等問題；（5）設(shè)計文件編寫錯誤，可能會導(dǎo)致其他人引用該文件時會將錯誤帶入到其他環(huán)節(jié)。
2.2 產(chǎn)品試制人員
電子設(shè)備產(chǎn)品試制過程具有對人和環(huán)境的要求都很嚴(yán)格，人員重復(fù)性工作多，靜電防護(hù)要求高，元器件焊接溫度控制要求嚴(yán)格，有眾多關(guān)鍵工種等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得試制人員容易產(chǎn)生差錯，而這些差錯可能會導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題。例如，沒有保持好電子連接裝置的清潔或電纜裝置連接不當(dāng)，元器件焊接錯誤，焊錫飛濺等。這些都是制造行業(yè)中人因失效的小例子，但一個微小的偏差，可能會使產(chǎn)品可靠性與安全性大大降低，造成經(jīng)濟(jì)損失、人員受傷甚至喪失生命。
2.3 試驗人員
試驗人員承擔(dān)了電子設(shè)備研制過程中的大量可靠性試驗任務(wù)，其人因可靠性關(guān)系到能否準(zhǔn)確及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷，能否降低產(chǎn)品試驗成本，產(chǎn)品能否通過相關(guān)考核鑒定試驗等。由于試驗人員需在具有噪聲、振動等因素的環(huán)境下進(jìn)行大量的人機(jī)交互工作，試驗工作重復(fù)性多且較為單調(diào)，這些因素會大大降低人因可靠性。試驗人員人因失效主要體現(xiàn)在：試驗產(chǎn)品安裝與拆卸不正確，試驗應(yīng)力施加不合理，未按試驗規(guī)程操作，試驗記錄不清晰、不合理，試驗過程中突發(fā)情況處理不當(dāng)?shù)取?/span>
2.4 檢驗人員
產(chǎn)品檢驗人員根據(jù)相應(yīng)的產(chǎn)品檢驗規(guī)程對產(chǎn)品進(jìn)行視覺檢查和決策，物理性能檢查等工作，這要求檢驗人員具有高程度的觀察力和認(rèn)識能力。但檢驗工作遠(yuǎn)不能達(dá)到100%的正確，McCornack（1961）認(rèn)為，檢驗平均只有85%的正確性。常見的檢驗差錯情形有：使用的檢驗規(guī)程不正確，未能正確理解檢驗規(guī)程，未能嚴(yán)格依據(jù)檢驗判斷準(zhǔn)則，未能仔細(xì)查看相關(guān)數(shù)據(jù)等。這些檢驗差錯的后果是多樣的，產(chǎn)品的低質(zhì)量與檢驗工作完成不好密切相關(guān)。同時，低劣的檢驗水平可能會造成機(jī)器故障，過程中斷，原材料浪費(fèi)等，從而增加了產(chǎn)品的成本消耗。
2.5 管理者
管理者的作用是維持電子設(shè)備研發(fā)過程的正常運(yùn)作，負(fù)責(zé)溝通，協(xié)調(diào)，任務(wù)安排等工作。管理者的決策錯誤、信息傳遞錯誤會導(dǎo)致其他類人員的失效發(fā)生，這類失效后果一般較為嚴(yán)重。管理者的任務(wù)計劃不周、工作組織不嚴(yán)密，可能會導(dǎo)致任務(wù)滯后，甚至在有突發(fā)情況發(fā)生時導(dǎo)致不可預(yù)料的后果。管理者在電子設(shè)備研發(fā)過程中角色作用非常重要，其失效會引發(fā)其管理的人員的相關(guān)失效，輕則導(dǎo)致工時浪費(fèi)，重則造成人員傷害。因此，管理者保持可靠高效的工作是研制高質(zhì)量電子設(shè)備的一個重要因素。
3、提高人因可靠性措施
人與機(jī)器一樣，不是絕對可靠的。雖然由于生理、心理等原因會導(dǎo)致人的失效，但由于人具有思維，判斷能力，學(xué)習(xí)能力等秉性，人可以通過學(xué)習(xí)，通過他人糾正或自我糾正，不但能提高個人工作能力和可靠性，還能改善和提高系統(tǒng)的可靠性。因此，可采取措施來提高人因可靠性，以保證電子設(shè)備研發(fā)過程的高效可靠運(yùn)行。
3.1 開展人因可靠性分析
人因可靠性分析以分析、預(yù)測和減少與防止人因失效為核心，在電子設(shè)備研發(fā)過程中可利用相關(guān)HRA分析技術(shù)進(jìn)行人因可靠性分析：（1）針對每個人因故障，進(jìn)行人因可靠性分析，了解人因失效的薄弱環(huán)節(jié)，確定導(dǎo)致故障的根本原因，并制定有效的防護(hù)措施；（2）針對每個關(guān)鍵工種，進(jìn)行人因可靠性分析，了解關(guān)鍵工種中各環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的人因失效及其可能造成的后果，并提出相關(guān)的預(yù)防措施和緊急預(yù)案；（3）對產(chǎn)品試制人員和試驗人員工作應(yīng)力進(jìn)行分析，制定合適的應(yīng)力水平，并不定期進(jìn)行分析和評估，及時調(diào)整應(yīng)力水平；（4）電子設(shè)備方案設(shè)計時充分考慮可靠性、維修性、安全性等設(shè)計，考慮人因失效的影響，進(jìn)行容差、防錯等設(shè)計，減少人的工作強(qiáng)度，降低對人員可靠性的要求。
3.2 營造良好的工作環(huán)境
環(huán)境因素對人因可靠性有較大影響，因此要結(jié)合人員工作應(yīng)力分析結(jié)果，營造易于人的感官感受的環(huán)境，如改善辦公區(qū)的溫度、濕度，減少噪聲及強(qiáng)光線干擾，防止粉塵、振動、毒物等對人員身體的傷害。
3.3 完善研發(fā)組織管理
組織管理涉及工作人文環(huán)境，人員培訓(xùn)，規(guī)章制度等多方面內(nèi)容，在電子設(shè)備研發(fā)過程中可：（1）加強(qiáng)對人員的技能、思想等的培訓(xùn)，注重人員的心理訓(xùn)練、性格培養(yǎng)等，增強(qiáng)人員的責(zé)任感、安全意識，從而減少人員內(nèi)部因素對人因可靠性的影響；（2）建立健全規(guī)章制度和操作程序，充分利用工作流程和檢查機(jī)制等控制手段，防止人因失效的發(fā)生；（3）營造良好的人文工作環(huán)境，建立具有凝聚力的團(tuán)隊文化，增強(qiáng)人員的歸屬、認(rèn)同感，充分發(fā)揮人員的可靠性、積極性、主動性和創(chuàng)造性。
3.4 建立人因可靠性數(shù)據(jù)庫
雖然人因失效具有隨機(jī)性、偶發(fā)性、潛在性等特點(diǎn)[1]，但由于不同的電子設(shè)備研發(fā)過程中的活動具有較多的相似性和重復(fù)性，建立人因可靠性數(shù)據(jù)庫是必要的。人因可靠性數(shù)據(jù)庫一方面能為HRA提供一定的數(shù)據(jù)支持，另一方面可與組織管理結(jié)合，為人因失效行為提供管理模式，為從組織管理方面減少人因失效提供手段[11]。
4、總結(jié)
在電子設(shè)備研發(fā)過程中，人起著主導(dǎo)作用，因此需要考慮人的因素，通過分析影響人因失效的因素，針對電子設(shè)備研發(fā)過程中相關(guān)人員的人因失效，不斷探索人因失效行為，提出改善人因可靠性的措施，從而提高電子設(shè)備研發(fā)效率，提升電子設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量，減少電子設(shè)備研發(fā)成本。
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來源：可靠性的邊界
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