基於人機工程學的礦井通風係統可靠性分析
摘 要：礦井通風係統是礦井生產係統的重要輔助係統，其可靠性高低對礦井生產和安全管理有著直接的影響。將人機工程學用於礦井通風係統的可靠性的研究，就是用人機係統的觀點來研究礦井通風中人、機、環境３個子係統各自的特點及相關性，並給出了礦井通風“人—機—環境”係統可靠性的定義和數學模型。
關鍵詞：人機工程學；通風係統；可靠性
礦井通風係統由通風動力及其裝置、通風井巷網絡、風流檢測、控製係統組成。在生產時期其任務是利用各種動力，以最經濟的方式，向井下各用風地點提供足夠的新鮮空氣，保證工作人員的呼吸，稀釋並排除瓦斯等各種有害物質，降低熱害，給井下工人創造良好的工作環境；發生02manbetx.com 時，有效地控製風流方向和大小，與其他措施相結合，防止災害的擴大，進而達到消滅02manbetx.com 的目的。人們將其實現上述任務的能力程度稱為礦井通風的可靠性。
以前的研究為了簡化工程求解的難度，係統的可靠性研究隻考慮硬件部分的可靠性，而人和環境被認為完全可靠，即可靠度為１。對“人—機—環境”係統可靠性研究，可以彌補在工程領域可靠性研究隻03manbetx 硬件可靠性而設定人員為完全可靠的不足，使可靠性的研究更加完善。事實上，係統的故障既可能是由硬件引起的，也可能是由操作人員的操作失誤或者是由於環境條件所引起。因此，在03manbetx 係統的可靠性時，應該對人—機—環境三要素進行綜合考慮。
可靠性工程是從２０世紀４０年代開始迅速發展起來的一門新興綜合學科，涉及數學、物理、化學、電子、機械、經濟管理以及人機工程等各個領域，致力於研究提高各種產品的可靠性、維修性和安全性，是一個十分複雜的係統工程。煤礦安全02manbetx.com 占我國安全02manbetx.com 的比重很大，可靠性是衡量礦井通風係統優劣的重要指標，研究礦井通風係統的可靠性成為現實的需要。可靠性的高低直接關係到礦井能否安全生產及防止事故的發生。
人機工程學是以人的生理、心理特征為依據，運用係統工程的觀點，03manbetx 研究人與機械、人與環境及機械與環境之間相互作用，為設計操作簡便省力、安全舒適、人—機—環境的配合達到最佳狀態的工程係統提供理論和方法的學科。
１ 係統組成的相互關係
根據“人—機—環境”係統工程理論，任何一個有人參與的工作係統，都稱為人—機—環境係統。在礦井通風係統中，“人”是指參與礦井通風係統的管理者、決策者和維護礦井通風係統正常運轉的人員，以及由他們所引起的行為結果，如組織管理和各種規章製度等；“機”為礦井通風係統的各種硬件設施，包括礦井通風動力、礦井通風網絡、礦井通風設施、局部通風係統、礦井通風監測係統等；“環境”是指礦井通風係統存在於礦井生產係統這個大環境中，是礦井生產這個大係統中的子係統。
礦井通風係統與其他子係統共同孕育發展，也是“人—機—環境”係統相互作用而構造的整體結果。礦井生產可能引起如下“環境”變化：采動影響導致頂板塌落，通風巷道變化；瓦斯氣體湧入工作空間；粉塵濃度加大；地熱、機電設備與地下水等熱源和濕源增加了井下空氣的溫度與濕度。這就是礦井生產作用於環境，導致環境的變化過程。工作環境隨著開采過程的動態變化，人機係統的環境不斷變化，這種變化的環境又反作用於人與機，引起人—機—環境之間的信息傳遞不可靠，需要及時的調整以適應環境變化。有時會引起人—機—環境之間的聯係中斷，造成事故的發生。
礦井通風係統是以人、機與環境組成的有機係統，而人是這個係統的核心，因為人是機的控製者，同時人又是機的不安全條件和其自身不安全行為導致的事故受害者；由於人、機與環境的缺陷，而造成的事故切斷係統實現功能目標的途徑，反過來又會對係統造成破9 7 312 3 4 8 : 來源：湖北安全生產信息網
壞或者是對設備、人、環境條件的破壞。２ 係統可靠性的03manbetx 方法
人是安全係統中的一個子係統，要研究人的因素，就必然涉及所操作的機及其所處的環境，應對由人、機與環境構成的係統進行分析。在這個係統中，人是核心，人、機與環境各子係統並重。“人—機—環境”係統的分析方法的可以用圖２表示。
圖２中大圓表示安全管理，３個相交叉的小圓分別表示人、物、環境，即構成事故的三要素。當三要素相矛盾，即重疊陰影部分為事故必然發生區域。一般先由物、環境的缺陷形成隱患，人的不安全行為觸及後即發生事故。圖２還表明以下３點：第一，管理可以改善人、物、環境條件和狀態；第二，事故對生產任務起否決作用；第三，安全管理重點是三角形ＡＢＣ危險Ｅ域。這種分析方法全麵反映了係統可靠性的現象和本質。
以人為本的礦井通風係統的可靠性分析就是建立在該模型的基礎上，分析引發礦井事故的各因素及其相互關係，從而定義礦井通風“人—機—環境”係統的可靠性，為礦井可靠性評價奠定基礎。
３ 係統可靠性的定義
按照“人—機—環境”係統工程理論，可以將礦井通風“人—機—環境”係統可靠性定義為：由人、機、環境組成的工作係統，在規定的時間內，在規定的條件下，無差錯地完成規定任務的能力。而可靠性的一個重要的定量指標為可靠度。因此，“人—機—環境”係統的可靠度可定義為：由人、機、環境組成的工作係統，在規定的時間內，在規定的條件下，無差錯地完成規定任務的概率。
上述定義表述為數學公式為：
Ｒｓ＝Ｎ/Ｎ０×１００％
式中，Ｒｓ為係統的可靠度；Ｎ０為係統執行任務的總次數；Ｎ為係統無差錯完成任務的次數。
“人—機—環境”係統可靠性的研究任務，就是試圖利用理論計算或實驗測試的方式，確定包含有人在內的礦井通風整個係統的可靠度。礦井通風“人—機—環境”係統的可靠度是受人、機、環境三個因素的影響，也即係統的可靠度是人、機、環境三大因素的函數，其通用表達式為：
Ｒｓ＝Ｆ（Ｒｈ，Ｒｍ，Ｒｅ）
式中，Ｒｓ為通風係統的可靠度；Ｒｈ為人的可靠度；Ｒｍ為機的可靠度；Ｒｅ為環境的可靠度。
由於人的可靠度和機的可靠度都直接受到環境因素的影響，為了便於對係統進行定量評價，這裏假定人的可靠度和機的可靠度都是環境的隱函數。這時礦井係統的可靠度可以簡化為：
Ｒｓ＝Ｆ（Ｒｈ（ｅ），Ｒｍ（ｅ））
式中，Ｒｓ 為係統的可靠度；Ｒｈ（ｅ）為受環境因素影響的人的可靠度；Ｒｍ（ｅ）為受環境因素影響的機的可靠度。
由上式可以看出，礦井通風“人—機—環境”係統的可靠度可以簡化成由人的可靠度和機的可靠度兩部分組成。
假定某礦井通風係統，根據實測和統計分析其人的可靠度為Ｒｈ（ｅ）＝０．７８，機的可靠度Ｒｍ（ｅ）＝０．８５，則有：Ｒｓ＝Ｒｈ（ｅ）×Ｒｍ（ｅ）＝０．７８×０．８５＝０．６６３。
為了提高係統的可靠度，若單純隻對機器進行改進，並將其可靠度提高到Ｒｍ＝０．９９９，則係統的可靠度為０．７７９。由此可見，即使花費很大的投資來單純提高機器的可靠度，而不去提高人的可靠度，那麼係統的總體可靠性仍然得不到明顯改善。
４ 結語
對由人、機與環境組成的通風係統可靠性，除了研究機的可靠性之外，還應該對人和環境的可靠性進行全麵而深入的研究。隻有這樣，才能對係統的可靠性獲得全麵的了解，並運用電子技術、專家係統等方法來全麵提高礦井通風係統的可靠性。
參考文獻
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9 7 3 1 2 34 8 : 來源：湖北安全生產信息網 $False$ $False$
