可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容整合與教材建設(shè)

梁開武，王文和，劉春

可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容整合與教材建設(shè)

梁開武，王文和，劉春

結(jié)合安全工程專業(yè)培養(yǎng)目標和可靠性工程在安全學(xué)科體系中的地位，對可靠性工程課程教學(xué)中存在的問題進行分析。認為目前安全工程專業(yè)可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容存在專業(yè)特點不明顯、內(nèi)容交叉過多、應(yīng)用性不強等問題，提出了整合教學(xué)內(nèi)容，凸顯安全工程特點，建設(shè)安全工程專業(yè)可靠性工程教材的解決辦法，并進行了實踐。

安全工程專業(yè)；可靠性工程；教學(xué)內(nèi)容整合；教材建設(shè)

由于可靠性技術(shù)與安全工程專業(yè)之間存在深刻的聯(lián)系，越來越多的高等院校把可靠性工程作為安全工程專業(yè)的主要課程之一。重慶科技學(xué)院于2008年在安全工程專業(yè)開設(shè)可靠性工程課程。在教學(xué)實踐中，我們發(fā)現(xiàn)可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容不符合安全工程專業(yè)的特點，擬通過改革教學(xué)內(nèi)容和編寫課程教材來解決上述問題。

一、可靠性工程在安全學(xué)科體系中的地位及存在的問題

可靠性技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)后，首先從航空工業(yè)和電子工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展起來的，后來廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、化工和機電工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。可靠性工程的發(fā)展在一定程度上推動了安全科學(xué)的發(fā)展。

（一）可靠性工程的地位

2006年12月，高等學(xué)校安全工程學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會在教學(xué)評估標準討論會上，審議通過了安全工程專業(yè)本科教育認證標準。提出安全工程專業(yè)本科培養(yǎng)目標是以安全科學(xué)促進科學(xué)發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展需要，掌握安全管理、安全工程技術(shù)的基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能，具備從事安全工程方面的研究、設(shè)計、檢測、評價、監(jiān)察和管理等工作的基本能力和素質(zhì)，德智體全面發(fā)展的高級專業(yè)人才［1］。

依據(jù)安全工程專業(yè)培養(yǎng)目標，安全工程專業(yè)學(xué)生必須掌握安全管理和安全工程技術(shù)2個方面的基礎(chǔ)理論、基本知識和基本技能。其中，安全工程技術(shù)是指從工程技術(shù)角度保障系統(tǒng)安全，即采取消除、隔離、防護等工程措施，使系統(tǒng)免于遭受或降低危險源帶來的風(fēng)險。而可靠性工程是指系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)、規(guī)定條件下，完成規(guī)定功能的能力［2］，或者說是系統(tǒng)采用可靠性設(shè)計、冗余設(shè)計等技術(shù)手段使系統(tǒng)保持實現(xiàn)預(yù)定功能的能力。可見，可靠性技術(shù)是安全工程技術(shù)的主要組成部分，是保障系統(tǒng)安全的重要途徑。

（二）可靠性工程課程教學(xué)存在的問題

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，可靠性技術(shù)的基本理論和課程體系較為成熟，但在安全工程專業(yè)中將可靠性工程作為獨立課程的時間并不長。目前，安全工程專業(yè)的可靠性工程課程教學(xué)使用的多為機械或電子類可靠性工程教材，導(dǎo)致其教學(xué)內(nèi)容存在諸多問題。

1．專業(yè)特點不明顯

這類教材一般從緒論、案例分析開始，直至可靠性工程的應(yīng)用，大都是關(guān)于航天航空、火箭、核電站等“高科技”或軍工產(chǎn)品，涉及到的標準也是美國軍用標準或中國軍用標準等［3］，缺少可靠性工程在安全工程領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的描述，更缺乏實際應(yīng)用的例題與習(xí)題。

2．內(nèi)容交叉過多

安全科學(xué)的發(fā)展與可靠性工程密切相關(guān)，許多系統(tǒng)安全分析理論和方法都是可靠性工程的應(yīng)用或擴展。系統(tǒng)可靠性失效分析包括故障樹（事故樹）分析和失效模式、后果與嚴重度分析，是可靠性工程不可缺少的部分。但在安全學(xué)科體系中，系統(tǒng)安全分析方法（包括故障樹（事故樹）分析和失效模式、后果與嚴重度分析）主要在安全系統(tǒng)工程課程或安全評價課程中介紹，課程內(nèi)容交叉較嚴重。

3．應(yīng)用性不強

這類教材重視可靠性設(shè)計，不僅有可靠性設(shè)計的基本理論，如各種可靠系統(tǒng)性模型的建立、系統(tǒng)可靠性預(yù)計和分配，而且有機械可靠性設(shè)計和電子可靠性設(shè)計。然而，對于大多數(shù)安全工程專業(yè)的學(xué)生來說，他們并沒有全面、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過機械、電子專業(yè)的課程，不具備獨立設(shè)計這類產(chǎn)品的能力。同時，安全工程專業(yè)更重視人機環(huán)境系統(tǒng)的安全，而不是單純的機械電子設(shè)備的安全。此外，可靠性試驗、可靠性評估、可靠性管理等內(nèi)容與安全工程專業(yè)的應(yīng)用性與實踐性亦不相符。

二、可靠性工程課程教材建設(shè)

合理選擇教材內(nèi)容，減少內(nèi)容交叉，發(fā)揮可靠性知識在安全學(xué)科中的應(yīng)用，是解決可靠性工程課程教學(xué)存在問題的關(guān)鍵。

（一）整合教學(xué)內(nèi)容

1．弱化失效分析內(nèi)容，突出可靠性特點

重慶科技學(xué)院將可靠性工程作為一門專業(yè)選修課，在第6學(xué)期開設(shè)。由于此時學(xué)生已完成安全系統(tǒng)工程、安全人機工程等課程的學(xué)習(xí)，因此在可靠性工程課程教學(xué)中，應(yīng)適當(dāng)弱化系統(tǒng)安全分析方法的內(nèi)容，體現(xiàn)可靠性工程的特點。例如在失效模式、后果與嚴重度分析部分重點介紹定量分析的內(nèi)容，包括失效模式嚴重度數(shù)字和產(chǎn)品嚴重度數(shù)字的計算等；而在故障樹（事故樹）分析部分則重點介紹故障樹（事故樹）與可靠性框圖的等價關(guān)系、故障樹（事故樹）結(jié)構(gòu)重要度的定量計算方法以及利用不交并算法計算頂事件發(fā)生概率等相關(guān)內(nèi)容。

2．明確可靠性技術(shù)預(yù)防性定位

重視系統(tǒng)可靠性分析在安全工程中的應(yīng)用，特別是在預(yù)防事故方面的應(yīng)用。在新編教材中，應(yīng)強化各種系統(tǒng)可靠性模型、系統(tǒng)可靠性預(yù)計和分配、人機系統(tǒng)可靠性等內(nèi)容，適當(dāng)弱化具體系統(tǒng)（機械和電子）的可靠性設(shè)計、可靠性試驗、可靠性評估以及可靠性管理等內(nèi)容。

（二）凸顯安全工程特點

在保留可靠性工程的基本理論構(gòu)架基礎(chǔ)上，去除其原有的行業(yè)背景，增加安全學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容，使其凸顯安全工程專業(yè)的特點。在緒論部分增加可靠性與安全性的關(guān)系。在人機系統(tǒng)的可靠性部分介紹影響人和機器可靠性的因素，并對人機系統(tǒng)可靠性進行分析。在可靠性應(yīng)用部分介紹可靠性在城市公共安全領(lǐng)域中的應(yīng)用［4-5］，包括天然氣管道運行可靠性評價技術(shù)［6］、長輸管道安全可靠性分析［7］、道路交通參與者的安全可靠性分析［8］等相關(guān)內(nèi)容。在各章節(jié)的例題和習(xí)題中增加安全工程應(yīng)用的內(nèi)容。

綜上所述，安全工程專業(yè)可靠性工程課程編寫大綱如表1所示。經(jīng)重慶科技學(xué)院安全工程專業(yè)2010級學(xué)生試用，并根據(jù)試用結(jié)果進行了修改，目前教材編寫組已完成教材修訂稿。

三、結(jié)語

結(jié)合安全工程專業(yè)培養(yǎng)目標，通過分析可靠性工程在安全科學(xué)體系中的地位，認為可靠性技術(shù)是安全工程技術(shù)的主要組成部分，是保障系統(tǒng)安全的重要途徑。針對現(xiàn)有安全工程專業(yè)的可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容中存在的專業(yè)性、交叉性和應(yīng)用性問題，提出通過弱化系統(tǒng)可靠性失效分析、明確可靠性技術(shù)預(yù)防性定位以整合教學(xué)內(nèi)容，在保留可靠性工程的基本理論構(gòu)架基礎(chǔ)上，增加安全學(xué)科的應(yīng)用以凸顯安全工程的特點，構(gòu)建可靠性工程教材。

表1 安全工程專業(yè)可靠性工程課程編寫大綱

[1]安全工程學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會.安全工程專業(yè)本科教育認證標準[J].安全，2007（10）.

[2]劉品，劉嵐嵐.可靠性工程基礎(chǔ)[M].北京：中國計量出版社，2009：1.

[3]陳常祥，黃健求.安全專業(yè)可靠性技術(shù)教學(xué)[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2006（A1）.

[4]董華，周恩澤，褚曉明.城市公共安全系統(tǒng)可靠性研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2004（5）.

[5]彭偉功，周繼軍，向曉東，等.可靠性理論在公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2009（4）.

[6]宋艾玲，梁光川.天然氣管道可靠性評價技術(shù)[J].西部探礦工程，2006（7）.

[7]劉展，馬欣，王智平，等.在役長輸壓力管道可靠性分析技術(shù)研究：壓力管道風(fēng)險管理理論及其關(guān)鍵技術(shù)研究（6）[J].石油化工設(shè)備，2008（4）.

[8]孫平，宋瑞.道路交通參與者安全可靠性研究[J].安全與環(huán)境工程，2006（3）.

（編輯：劉姝）

G642.0

：A

：1673-1999（2017）06-0118-02

梁開武（1968—），男，博士，重慶科技學(xué)院副教授，研究方向為安全風(fēng)險控制與可靠性工程；王文和（1980—），男，博士，重慶科技學(xué)院教授，研究方向為油氣化工過程及裝備安全理論與技術(shù)；劉春（1968—），男，博士，重慶科技學(xué)院副教授，研究方向為礦山安全、巖土施工安全理論與技術(shù)。

2017-03-24