CN108133083A

CN108133083A - 一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法

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Publication number: CN108133083A
Application number: CN201711291883.6A
Authority: CN
Inventors: 陈露; 李孝鹏; 周文明; 李福秋; 张桅; 覃沙; 任立明; 王春慧; 王波; 姜昌华; 肖毅; 廖捷; 陈金盾; 黄守鹏; 唐伟财
Original assignee: CHINA ASTRONAUTICS STANDARDS INSTITUTE
Current assignee: CHINA ASTRONAUTICS STANDARDS INSTITUTE
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: CN108133083B

Abstract

本发明涉及一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法，包括(1)构建涵盖人为差错、设备故障及环境扰动3大类因素的空间人机系统(SMMS)安全性影响因素体系；(2)基于层次分析法(AHP)的综合权重初步筛选补偿因素(CPFs)和不可替代因素(IRFs)；(3)基于决策试验和评估实验室(DEMATEL)方法的综合被影响度初步筛选独立因素(IDFs)和联合作用因素(CBFs)；(4)基于故障树的最小割集(FT‑MCS)对以上安全性影响因素进行二次筛选；(5)采用二次筛选结果对初步筛选结果进行检验和修正，最终确定SMMS安全性补偿和不可替代因素、独立和联合作用因素。

Description

一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法

技术领域

本发明涉及一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法，属于系统安全性技术领域。

背景技术

现代武器装备体系中，人与装备紧密结合、高度一体化的人机系统对战争胜负的影响越发显著。人机系统涉及人机交互、人环交互、机环交互及人机环复合交互过程，系统中人-机-环之间相互耦合、相互影响、相互制约。人为差错、设备故障及环境扰动控制不当，极有可能造成系统问题导致作战任务失败，甚至引发安全性事故。

广义的人机系统(Man-Machine System，MMS)是指由相互作用、相互依赖的人、机、环境三大要素组成的具有特定功能的复杂集合体。系统中的“人”是指作为工作主体的人(如操作人员或决策人员)，“机”是指人所控制的一切对象(如汽车、飞机、轮船、生产过程等)的总称，“环境”是指人、机共处的特定工作条件(如温度、噪声、震动、有害气体等)。

本发明的研究对象，是以载人飞船/空间实验室/空间站为典型代表的空间人机系统(Space-Man-Machine System，SMMS)。此类系统以航天员及其乘组、载人飞船/空间实验室/空间站平台、载人空间飞行环境为组成要素，以航天员及其乘组和载人飞船/空间实验室/空间站平台安全性为关注点。

(1)SMMS中的人为航天员，包括指令长、驾驶员、载荷专家等角色。由于空间飞行的特殊性，不仅在航天员的选拔、训练上要比飞行员更加严格，包括合适的身高和体重、健康的体魄、良好的心理素质及综合素质，还要具有良好的抗超重耐力、缺氧耐力、良好的心血管功能和前庭功能等，以适应航天飞行中特殊的环境因素。为此，要对人在密闭狭小空间里，在温度、湿度、超重、失重等复杂环境作用下人的心理、生理特性及人的能力、限度诸多问题进行研究，如人体体力和耐力特性、人体活动范围、人体不同部位施力特性、人体承受各种压力、应激情况的心理及反应特性、人体信息获取、传递、提取、对比、分析、综合、决策特性，以及人体可靠性等。

(2)SMMS中的机为载人航天器，包括载人飞船、航天飞机、空间实验室和空间站等。首先不同类型的航天飞行器都要面临在轨运行的高低温交变真空环境及再入时与大气层高速摩擦产生的上千度高温环境，同时虽然发动机的推力大小存在差异，但其对飞行器姿态调整的控制、位移的控制都有非常精确的要求。考虑到空间飞行的特殊性，对航天器的环境适用性要求十分苛刻，对其安全性、可靠性、维修性的要求很高。

(3)SMMS中的环境就是人和机器所处的空间飞行环境，这包括航天员与载人航天器共处的空间大环境和载人航天器中航天员所处的舱内小环境。空间大环境十分恶劣，含有危及生命的真空、强烈的太阳辐射(面向太阳侧的物体表面温度高达176℃)、危害极大的宇宙辐射、热沉(背对太阳侧温度低到-121℃)、满天飞的微流尘与沙粒，还有逐年迅速增加的宇宙垃圾(人工发射的卫星等飞行体与其碎片)。航天器在上升段受到振动、噪声与加速度作用，进入轨道后，处于失重状态，由于不同于人长期所适应的地球重力环境，失重环境会对机体产生很大的影响，对重力器官的影响尤甚。舱内风机、仪器设备的电动机以及航天器定向用的发动机等产生的噪声(70dB左右)长时间作用足以引起人体疲劳与听力疲劳。此外在狭小空间内，单人的孤独或数人的心理相容问题会更加突出。

综上，SMMS涉及人为差错、设备故障、环境扰动3大类众多安全性影响因素，人工识别存在工作量大、易混淆、易疏漏等缺点，急需研究提出一种高效的因素筛选方法，能够快速有效地找出影响SMMS安全性的补偿和不可替代因素、独立和联合作用因素，找到控制安全性事故的关键点，保障SMMS安全运行。

发明内容

本发明所解决的问题是：克服现有方法的不足，提出了一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法，能够更加快速、有效、且准确的筛选出影响SMMS安全性的补偿和不可替代因素、独立和联合作用因素。

本发明的技术解决方案是：一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法，包括如下步骤：

(1)构建涵盖人为差错、设备故障及环境扰动3类主要安全性影响因素的空间人机系统安全性影响因素体系；

(2)对上述构建的空间人机系统安全性影响因素体系分别执行如下两个步骤的处理：

第一步处理如下：

基于层次分析法计算3类主要安全性影响因素对于任务成功所贡献的综合权重，根据上述综合权重将安全性影响因素划分为补偿因素和不可替代因素；

基于决策试验和评估实验室方法研究3类主要安全性影响因素两两之间的影响和被影响关系，将安全性影响因素划分为独立因素和联合作用因素；

第二步处理如下：

基于故障树分析法分析空间人机系统历史典型安全性事故和舱内舱外典型任务，确定补偿因素、不可替代因素、独立因素和联合作用因素；

(3)采用第二步筛选结果对第一步筛选结果进行检验和修正，最终确定空间人机系统安全性补偿和不可替代因素、独立和联合作用因素。

进一步的，步骤(1)中将人为差错细分为运动操作差错和认知决策差错2个小类，将设备故障细分为耗损故障和偶然故障2个小类，将环境扰动细分为舱内环境扰动和舱外环境扰动2个小类。

进一步的，根据长期空间飞行任务特点，分别确定6个小类中每个小类安全性影响因素的构成要素，建立SMMS的安全性影响因素体系。

进一步的，基于层次分析法将安全性影响因素划分为补偿因素和不可替代因素通过下述步骤具体实现：

第一步，采用1-9标度法来设计综合权重关系评分表；

第二步，按照步骤(1)中构建的空间人机系统安全性影响因素体系建立递阶层次分析结构模型；

第三步，按照第一步中涉及的综合权重关系评分表，对第二步模型中两两因素间综合权重的相对值进行评判，并根据评判结果从上到下逐层构建判断矩阵；

第四步，进行层次单排序及一致性检验：计算第三步中每个判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量，并进行一致性检验；若检验通过，归一化后的特征向量即为单排序权向量，转第五步；若不通过，返回第三步重新构造判断矩阵；

第五步，进行层次总排序及一致性检验：根据第四步中计算得到的单排序权向量从上至下计算第三步中每一个判断矩阵各因素针对目标层的总排序权向量，并进行一致性检验；若检验通过，转第六步，若不通过，返回第三步重新构造判断矩阵；

第六步，按照第五步中得到的总排序权向量从大到小进行排序，将排名前30％的安全性影响因素定义为不可替代因素，其余各项安全性影响因素定义为补偿因素。

进一步的，构造判断矩阵的方法是：每一个具有向下隶属关系的安全性影响因素作为判断矩阵的第一个元素即位于左上角，隶属于它的各个安全性影响因素依次排列在其后的第一行和第一列，其中，对角线元素均为1，对称于对角线的元素两两互为倒数。

进一步的，基于决策试验和评估实验室方法将安全性影响因素划分独立因素和联合作用因素具体通过下述步骤具体实现：

第一步，采用0-5标度法来设计直接关联关系评分表；

第二步，按照第一步中涉及的直接关联关系评分表结合步骤(1)中构建的空间人机系统安全性影响因素体系，对两两因素间的影响程度进行评判，并构建直接影响矩阵；

第三步，对第二步中的直接影响矩阵进行标准化处理，得到标准化直接影响矩阵N；

第四步，根据第三步中的标准化直接影响矩阵N计算综合影响矩阵T＝N(I-N)^-1；

第五步，根据第四步中综合影响矩阵中的元素t_ij，计算出各安全性影响因素的综合被影响度R_j；

第六步，按照第五步中得到的综合被影响度从大到小进行排序，将排名前30％的安全性影响因素定义为联合作用因素，其余各项安全性影响因素定义为独立因素。

进一步的，直接影响矩阵形似如下：

式中，r＝m+n+p+q+s+t，d_ij为安全性影响因素i对安全性影响因素j的影响作用强度所对应的分数；m、n、p、q、s、t分别为步骤(1)中构建的空间人机系统安全性影响因素体系中认知决策差错、运动操作差错、耗损故障、偶然故障、舱内环境扰动和舱外环境扰动6个小类下的安全性影响因素个数。

进一步的，步骤(2)中基于故障树分析法将不出现于导致顶事件发生的最小割集中的各项安全性影响因素定义为补偿因素，将导致顶事件发生的最小割集中的各项安全性影响因素定义为不可替代因素，将导致顶事件发生的一阶最小割集中的各项安全性影响因素定义为独立因素，将导致顶事件发生的非一阶最小割集中的各项安全性影响因素定义为联合作用因素。

进一步的，步骤(3)中采用第二步筛选结果对第一步筛选结果进行检验和修正处理如下：将不可替代因素和独立因素取两步处理结果的交集，剩余不可替代因素纳入补偿因素，剩余独立因素纳入联合作用因素；补偿因素和联合作用因素取两步处理结果的并集。

本发明与现有方法相比的有益效果是：

(1)本发明采用AHP方法中综合权重的概念对影响SMMS安全性的人为差错、设备故障及环境扰动3大类因素进行筛选，将综合权重相对较小的因素定义为补偿因素(CPFs)，将综合权重相对较大的因素定义为不可替代因素(IRFs)，能够快速有效地对众多安全性影响因素进行初步筛选，找到控制安全性事故的关键点。

(2)本发明采用DEMATEL方法中综合被影响度的概念对影响SMMS安全性的人为差错、设备故障及环境扰动3大类因素进行筛选，将综合被影响度相对较小因素定义为独立因素(IDFs)，将综合被影响度相对较大的因素定义为联合作用因素(CBFs)，能够快速有效地对众多安全性影响因素进行初步筛选，找到影响SMMS安全性的单点故障，发现影响SMMS安全性的潜在联合作用因素。

(3)本发明提出采用FT-MCS方法对影响SMMS安全性的人为差错、设备故障及环境扰动3大类因素进行筛选，将不出现于导致顶事件发生的最小割集中的因素定义为补偿因素(CPFs)，将导致顶事件发生的最小割集中的因素定义为不可替代因素(IRFs)，将导致顶事件发生的一阶最小割集中的因素定义为独立因素(IDFs)，将导致顶事件发生的非一阶最小割集中的因素定义为联合作用因素(CBFs)，能够快速有效地对安全性影响因素之间的初步筛选结果进行检验和修正，从而得到更加准确的筛选结果，保障SMMS安全运行。

附图说明

图1为SMMS安全性影响因素筛选方法研究框架图；

图2为AHP法筛选补偿因素和不可替代因素的实施步骤图；

图3为SMMS层次分析结构模型图；

图4为DEMATEL法筛选独立因素和联合作用因素的实施步骤图；

图5为FT-MCS法筛选补偿和不可替代、独立和联合作用因素的实施步骤图；

图6为KJZ环控生保系统供氧组件拆装失败的故障树。

具体实施方式

本发明提出一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法，下面结合附图对本发明作进一步详细描述，具体实施步骤如图1所示。最后，以KJZ环控生保系统供氧组件拆装失败为例对该筛选方法进行验证。

步骤(一)、构建涵盖人为差错、设备故障及环境扰动3大类因素的空间人机系统(SMMS)安全性影响因素体系

根据长期空间飞行任务特点，将人为差错分为认知决策差错和运动操作差错2个小类，将设备故障分为耗损故障和偶然故障2个小类，将环境扰动细分为舱内环境扰动和舱外环境扰动2个小类。收集并统计每个小类安全性影响因素的构成要素，建立SMMS的安全性影响因素体系，如式(1)所示。认知决策差错包括信息获取、分析、决策错误等；运动操作差错包括安装、拆卸错误等；耗损故障包括操纵杆、阀门、螺钉、螺母故障等；偶然故障包括电连接器、控制面板、接插件故障等；舱内环境扰动包括温度、湿度、噪声、振动、微生物扰动等；舱外环境扰动包括高低温交变、中高层大气、电离层等离子体、空间碎片扰动等。

式中，m、n、p、q、s、t分别表示认知决策差错H_认知、运动操作差错H_操作、耗损故障H_耗损、偶然故障H_偶然、舱内环境扰动H_舱内和舱外环境扰动H_舱外6个小类下安全性影响因素的个数。

步骤(二)、基于层次分析法(AHP)的综合权重初步筛选补偿因素(CPFs)和不可替代因素(IRFs)，如图2所示。

1.确定要素间综合权重关系

采用1-9标度法来设计综合权重关系评分表，从而分别确定各项安全性影响因素对于目标层的综合权重，如表1所示。

表1综合权重关系评分表

2.建立递阶层次分析结构模型

以空间人机系统安全可靠作为顶层目标A。由人为差错(B1)、设备故障(B2)及环境扰动(B3)构成指标层B；由认知决策差错(C1)、运动操作差错(C2)、耗损故障(C3)、偶然故障(C4)、舱内环境扰动(C5)和舱外环境扰动(C6)构成指标层C；再进一步将指标C1～C6细分为多个具体的指标，构成指标层D。建立SMMS层次分析结构模型如图3所示。

3.构建判断矩阵

根据1-9标度法的评判规则，对两两因素间的综合权重进行评判，根据专家的评判结果从上到下逐层构建判断矩阵。构造判断矩阵的方法是：每一个具有向下隶属关系的安全性影响因素作为判断矩阵的第一个元素(位于左上角)，隶属于它的各个安全性影响因素依次排列在其后的第一行和第一列，其中，对角线元素均为1，对称于对角线的元素两两互为倒数，如表2所示：

表2SMMS安全性影响因素判断矩阵

4.层次单排序及其一致性检验

层次单排序是指同一层次因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值，例如：D1～Dm对于认知决策差错(C1)的相对重要性排序。计算每个判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量，并利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率进行一致性检验。若检验通过，归一化后的特征向量即为单排序权向量；若不通过，则需重新构造判断矩阵。

判断矩阵如果出现“因素1比因素2重要、因素2比因素3重要、而因素3却比因素1重要”的判断时，则该判断矩阵违反了一致性准则，在逻辑上是不合理的。为了确保结论的可靠性与合理性，需要对上述矩阵做一致性检验，检验方法如式(2)、(3)所示：

(1)计算一致性指标C.I.(Consistency Index)

式中，λ_max是判断矩阵的最大特征值，k为矩阵阶数。

(2)根据判断矩阵的不同阶数，查表3确定相应的平均随机一致性指标R.I.(Random Index)；

表3平均随机一致性指标R.I.表(1000次正互反矩阵计算结果)

(3)计算一致性比例C.R.(Consistency Ratio)并进行判断

当C.R.<0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的；当C.R.>0.1时，认为判断矩阵不符合一致性要求，需要对该判断矩阵进行重新修正。

5.层次总排序及其一致性检验

层次总排序是指每一个判断矩阵各因素针对目标层(最高层)的相对重要性的排序权值，例如：D1～Dm对于认知决策差错(C1)的相对重要性排序，进而对于人为差错(B1)的相对重要性排序，最终对于顶层目标空间人机系统安全可靠(A)的相对重要性排序。根据单排序权向量从上至下计算总排序权向量，并利用总排序一致性比率进行一致性检验。若检验通过，则可按照总排序权向量进行安全性影响因素筛选，否则可能需要重新构造判断矩阵。检验方法如式(4)所示：

式中，a₁…a_m为不同递阶层次的判断矩阵对所隶属的上层安全性影响因素的综合权重。

6.筛选补偿因素和不可替代因素

在初步筛选中，将对于顶层目标空间人机系统安全可靠的总排序权向量从大到小进行排序，将排名前30％的安全性影响因素定义为不可替代因素(IRFs)，其余各项安全性影响因素定义为补偿因素(CPFs)，如式(5)所示。

步骤(三)、基于决策试验和评估实验室(DEMATEL)方法的综合被影响度初步筛选独立因素(IDFs)和联合作用因素(CBFs)，如图4所示。

1.确定要素间直接影响程度

采用0-5标度法来设计直接关联关系评分表，从而确定要素之间的直接影响程度，如表4所示。

表4直接关联关系评分表

2.构建直接影响矩阵

根据表4结合SMMS安全性影响因素体系，对两两因素间的影响程度进行评判，根据专家的评判结果构建直接影响矩阵，如式(6)所示，其中，对角线元素均为0。

式中，d_ij表示安全性影响因素i对安全性影响因素j的影响作用强度所对应的分数，r表示直接影响矩阵的阶数，r＝m+n+p+q+s+t。

3.规范化直接影响矩阵

对直接影响矩阵进行标准化处理。通常采用的专家评分法会涉及多个专家(P个)，因此需要综合各专家的评判结果以求出综合权重矩阵，如式(7)～(9)所示：

D(D＝[d_ij]_r×r) (7)

式中，w_s表示第S个专家的权重，并且表示第S个专家认为安全性影响因素i对安全性影响因素j的直接影响程度大小；再对综合权重矩阵D进行标准化处理得到标准化直接影响矩阵N：

N＝S×D (8)

式中，S被称为标准化系数，表示对直接影响矩阵的每一行的数值进行算术和比较后所得到的最大值。

4.计算综合影响矩阵，如式(10)所示。

T＝N(I-N)^-1 (10)

式中，(I-N)^-1为I-N的逆矩阵，I为单位矩阵。

5.计算综合被影响程度

根据综合影响矩阵中的元素t_ij，计算出各安全性影响因素的影响度Z_i、被影响度R_j，如式(11)、(12)所示：

式中，行因素Z_i是影响度，表示SMMS安全性影响因素t_i对其他安全性影响因素的直接或间接影响值；列因素R_j是被影响度，表示SMMS安全性影响因素t_j受到其他因素的影响值。

6.筛选独立因素和联合作用因素

在初步筛选中，将对于顶层目标空间人机系统安全可靠的综合被影响度从大到小进行排序，将排名前30％的安全性影响因素定义为联合作用因素(CBFs)，其余各项安全性影响因素定义为独立因素(IDFs)，如式(13)所示。

步骤(四)、基于故障树的最小割集(FT-MCS)对以上安全性影响因素进行二次筛选，如图5所示。

1.确定顶事件、中间事件和底事件

顶事件是故障树分析中所关心的最后结果事件，它位于故障树的顶端，是逻辑门的输出事件，用矩形符号“□”表示；

底事件是故障树中仅导致其它事件的原因事件，它位于故障树的底端，是逻辑门的输入事件，用圆形符号“○”表示；

中间事件是位于顶事件和底事件之间的结果事件，它既是某个逻辑门的输出事件，又是别的逻辑门的输入事件，也用矩形符号“□”表示。

2.确定逻辑门连接

在故障树分析中逻辑门只描述事件间的因果关系。与门和或门是最常用的两类逻辑门。

逻辑与门表示仅当所有输入事件x_i发生时，输出事件Y才发生，用符号表示，如式(14)所示。

Y＝x₁∩x₂∩…∩x_i (14)

逻辑或门表示至少一个输入事件x_i发生时，输出事件Y就发生，用符号表示，如式(15)所示。

Y＝x₁∪x₂∪…∪x_i (15)

3.构建故障树

构建故障树的基本步骤如下：

①明确构建故障树的边界条件；

②严格定义故障事件；

③寻找故障直接原因事件；

④自上而下从顶事件到中间事件，再到底事件逐级建树；

⑤采用逻辑与门和逻辑或门连接各事件。

4.求故障树的割集C

割集是单调故障树的若干底事件的集合，如果这些底事件都发生将导致顶事件发生。

5.求故障树的最小割集C_min

最小割集是底事件的数目不能再减少的割集，即在该最小割集中任意去掉一个底事件之后，剩下的底事件集合就不是割集。一个最小割集代表引起故障树顶事件发生的一种故障模式。故障树最小割集求解方法分为上行法和下行法2种，如表5所示：

表5故障树最小割集求解方法

6.筛选补偿和不可替代因素、独立和联合作用因素

在二次筛选中，将导致顶事件发生的最小割集中的各项安全性影响因素定义为不可替代因素(IRFs)；将不出现于导致顶事件发生的最小割集中的各项安全性影响因素定义为补偿因素(CPFs)；将导致顶事件发生的一阶最小割集中的各项安全性影响因素定义为独立因素(IDFs)；将导致顶事件发生的非一阶最小割集中的各项安全性影响因素定义为联合作用因素(CBFs)，如式(16)所示。

步骤(五)、采用二次筛选结果对初步筛选结果进行检验和修正，最终确定SMMS安全性补偿和不可替代因素、独立和联合作用因素

其中，不可替代因素(IRFs)和独立因素(IDFs)取两次筛选结果的交集，剩余不可替代因素(IRFs)纳入补偿因素(CPFs)，剩余独立因素(IDFs)纳入联合作用因素(CBFs)；补偿因素(CPFs)和联合作用因素(CBFs)取两次筛选结果的并集，如式(17)所示。

最后，以KJZ环控生保系统供氧组件拆装失败为例对该空间人机系统安全性影响因素筛选方法进行验证。

1.收集并统计影响安全性的人为差错、设备故障及环境扰动3大类因素，如表6所示。

表6SMMS环控生保系统维修安全性影响因素统计表

编号	人为差错	编号	设备故障	编号	环境扰动
						h₁	信息获取(认知决策差错)	m₁	工作台(耗损故障)	e₁	温度(舱内环境扰动)
h₂	信息传递(认知决策差错)	m₂	维修手册(耗损故障)	e₂	湿度(舱内环境扰动)
						h₃	信息分析(认知决策差错)	m₃	管接头(耗损故障)	e₃	压力(舱内环境扰动)
h₄	信息决策(认知决策差错)	m₄	手动阀(耗损故障)	e₄	微重力(舱内环境扰动)
						h₅	翻转(运动操作差错)	m₅	柱塞外套螺母(耗损故障)	e₅	振动(舱内环境扰动)
h₆	开/关(运动操作差错)	m₆	螺钉(耗损故障)	e₆	噪声(舱内环境扰动)
						h₇	插拔(运动操作差错)	m₇	无尘纱布(耗损故障)	e₇	微生物(舱内环境扰动)
h₈	拆卸(运动操作差错)	m₈	机柜(偶然故障)	e₈	有害气体(舱内环境扰动)
						h₉	安装(运动操作差错)	m₉	电连接器(偶然故障)	e₉	真空环境(舱内环境扰动)
h₁₀	擦拭(运动操作差错)	m₁₀	电动螺丝刀(偶然故障)	e₁₀	工质(舱内环境扰动)

2.基于AHP法构建KJZ环控生保系统供氧组件拆装失败过程的人为差错h、设备故障m、环境扰动e的判断矩阵如式(18)～(20)所示：

3.基于DEMATEL法构建KJZ环控生保系统供氧组件拆装失败过程的直接影响矩阵如式(21)所示：

依据步骤(二)、(三)，计算得出初步筛选结果如表7所示：

表7初步筛选结果

4.基于FT-MCS法构建KJZ环控生保系统供氧组件拆装失败的故障树如图6所示。

求出该故障树的割集C为：{h₁}，{h₄}，{h₈}，{h₉}，{m₃}，{m₉}，{e₄}，{e₅}，{e₈}，{h₃,e₆}，{m₆,e₁₀}，{h₈,m₁₀}；最小割集C_min为：{h₁}，{h₄}，{h₈}，{h₉}，{m₃}，{m₉}，{e₄}，{e₅}，{e₈}，{h₃,e₆}，{m₆,e₁₀}。

依据步骤(四)，得出二次筛选结果如表8所示：

表8二次筛选结果

类别	明细
		补偿因素(CPFs)	m₁₀
不可替代因素(IRFs)	h₁，h₃，h₄，h₈，h₉；m₃，m₆，m₉；e₄，e₅，e₆，e₈，e₁₀
		独立因素(IDFs)	h₁，h₄，h₈，h₉；m₃，m₉；e₄，e₅，e₈
联合作用因素(CBFs)	h₃；m₆；e₆，e₁₀

5.对比初次筛选结果和二次筛选结果，依据步骤(五)，得出最终筛选结果如表9所示：

表9最终筛选结果

通过初步筛选、二次筛选以及检验修正，首先锁定了控制安全性事故的关键点(即不可替代因素IRFs)；进而找到了影响SMMS安全性的单点故障(即独立因素IDFs)，并发现了可能会影响SMMS安全性的潜在联合作用(即联合作用因素CBFs)，为后期开展安全性建模与仿真分析工作奠定了基础。

通过循环进行“筛选-改进-反馈-再筛选”过程，可以逐渐减少独立作用因素，并发现所有可能存在的潜在联合作用因素，为SMMS采取合理措施降低系统风险提供参考依据。

综上所述，一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法，能够更加快速、有效且准确地筛选出影响SMMS安全性的补偿和不可替代因素、独立和联合作用因素，找到控制安全性事故的关键点，保障SMMS安全运行。本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种空间人机系统安全性影响因素筛选方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步处理如下：

第二步处理如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中将人为差错细分为运动操作差错和认知决策差错2个小类，将设备故障细分为耗损故障和偶然故障2个小类，将环境扰动细分为舱内环境扰动和舱外环境扰动2个小类。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：根据长期空间飞行任务特点，分别确定6个小类中每个小类安全性影响因素的构成要素，建立SMMS的安全性影响因素体系。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于层次分析法将安全性影响因素划分为补偿因素和不可替代因素通过下述步骤具体实现：

第一步，采用1-9标度法来设计综合权重关系评分表；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：构造判断矩阵的方法是：每一个具有向下隶属关系的安全性影响因素作为判断矩阵的第一个元素即位于左上角，隶属于它的各个安全性影响因素依次排列在其后的第一行和第一列，其中，对角线元素均为1，对称于对角线的元素两两互为倒数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于决策试验和评估实验室方法将安全性影响因素划分独立因素和联合作用因素具体通过下述步骤具体实现：

第一步，采用0-5标度法来设计直接关联关系评分表；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：直接影响矩阵形似如下：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中基于故障树分析法将不出现于导致顶事件发生的最小割集中的各项安全性影响因素定义为补偿因素，将导致顶事件发生的最小割集中的各项安全性影响因素定义为不可替代因素，将导致顶事件发生的一阶最小割集中的各项安全性影响因素定义为独立因素，将导致顶事件发生的非一阶最小割集中的各项安全性影响因素定义为联合作用因素。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中采用第二步筛选结果对第一步筛选结果进行检验和修正处理如下：将不可替代因素和独立因素取两步处理结果的交集，剩余不可替代因素纳入补偿因素，剩余独立因素纳入联合作用因素；补偿因素和联合作用因素取两步处理结果的并集。