可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容整合與教材建設(shè)

梁開(kāi)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(kāi)武，王文和，劉春

結(jié)合安全工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和可靠性工程在安全學(xué)科體系中的地位，對(duì)可靠性工程課程教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析。認(rèn)為目前安全工程專(zhuān)業(yè)可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容存在專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)不明顯、內(nèi)容交叉過(guò)多、應(yīng)用性不強(qiáng)等問(wèn)題，提出了整合教學(xué)內(nèi)容，凸顯安全工程特點(diǎn)，建設(shè)安全工程專(zhuān)業(yè)可靠性工程教材的解決辦法，并進(jìn)行了實(shí)踐。

安全工程專(zhuān)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(zhuān)業(yè)之間存在深刻的聯(lián)系，越來(lái)越多的高等院校把可靠性工程作為安全工程專(zhuān)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(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)可靠性工程課程。在教學(xué)實(shí)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(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，擬通過(guò)改革教學(xué)內(nèi)容和編寫(xiě)課程教材來(lái)解決上述問(wèn)題。

一、可靠性工程在安全學(xué)科體系中的地位及存在的問(wèn)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(lái)的，后來(lái)廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、化工和機(jī)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(dòng)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(huì)在教學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì)上，審議通過(guò)了安全工程專(zhuān)業(yè)本科教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。提出安全工程專(zhuān)業(yè)本科培養(yǎng)目標(biāo)是以安全科學(xué)促進(jìn)科學(xué)發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(shí)、基本技能，具備從事安全工程方面的研究、設(shè)計(jì)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)、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(jí)專(zhuān)業(yè)人才［1］。

依據(jù)安全工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，安全工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握安全管理和安全工程技術(shù)2個(gè)方面的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)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(hù)等工程措施，使系統(tǒng)免于遭受或降低危險(xiǎn)源帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。而可靠性工程是指系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下，完成規(guī)定功能的能力［2］，或者說(shuō)是系統(tǒng)采用可靠性設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)等技術(shù)手段使系統(tǒng)保持實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的能力?？梢?jiàn)，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(wèn)題

經(jīng)過(guò)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(zhuān)業(yè)中將可靠性工程作為獨(dú)立課程的時(shí)間并不長(zhǎng)。目前，安全工程專(zhuān)業(yè)的可靠性工程課程教學(xué)使用的多為機(jī)械或電子類(lèi)可靠性工程教材，導(dǎo)致其教學(xué)內(nèi)容存在諸多問(wèn)題。

1．專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)不明顯

這類(lèi)教材一般從緒論、案例分析開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)也是美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)或中國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際應(yīng)用的例題與習(xí)題。

2．內(nèi)容交叉過(guò)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(kuò)展。系統(tǒng)可靠性失效分析包括故障樹(shù)（事故樹(shù)）分析和失效模式、后果與嚴(yán)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(shù)（事故樹(shù)）分析和失效模式、后果與嚴(yán)重度分析）主要在安全系統(tǒng)工程課程或安全評(píng)價(jià)課程中介紹，課程內(nèi)容交叉較嚴(yán)重。

3．應(yīng)用性不強(qiáng)

這類(lèi)教材重視可靠性設(shè)計(jì)，不僅有可靠性設(shè)計(jì)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(jì)和分配，而且有機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)和電子可靠性設(shè)計(jì)。然而，對(duì)于大多數(shù)安全工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們并沒(méi)有全面、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)械、電子專(zhuān)業(yè)的課程，不具備獨(dú)立設(shè)計(jì)這類(lèi)產(chǎn)品的能力。同時(shí)，安全工程專(zhuān)業(yè)更重視人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的安全，而不是單純的機(jī)械電子設(shè)備的安全。此外，可靠性試驗(yàn)、可靠性評(píng)估、可靠性管理等內(nèi)容與安全工程專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用性與實(shí)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(shí)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(wèn)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(diǎn)

重慶科技學(xué)院將可靠性工程作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課，在第6學(xué)期開(kāi)設(shè)。由于此時(shí)學(xué)生已完成安全系統(tǒng)工程、安全人機(jī)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(diǎn)。例如在失效模式、后果與嚴(yán)重度分析部分重點(diǎn)介紹定量分析的內(nèi)容，包括失效模式嚴(yán)重度數(shù)字和產(chǎn)品嚴(yán)重度數(shù)字的計(jì)算等；而在故障樹(shù)（事故樹(shù)）分析部分則重點(diǎn)介紹故障樹(shù)（事故樹(shù)）與可靠性框圖的等價(jià)關(guān)系、故障樹(shù)（事故樹(shù)）結(jié)構(gòu)重要度的定量計(jì)算方法以及利用不交并算法計(jì)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(qiáng)化各種系統(tǒng)可靠性模型、系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)和分配、人機(jī)系統(tǒng)可靠性等內(nèi)容，適當(dāng)弱化具體系統(tǒng)（機(jī)械和電子）的可靠性設(shè)計(jì)、可靠性試驗(yàn)、可靠性評(píng)估以及可靠性管理等內(nèi)容。

（二）凸顯安全工程特點(diǎn)

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(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)。在緒論部分增加可靠性與安全性的關(guān)系。在人機(jī)系統(tǒng)的可靠性部分介紹影響人和機(jī)器可靠性的因素，并對(duì)人機(jī)系統(tǒng)可靠性進(jìn)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(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)［6］、長(zhǎng)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(zhuān)業(yè)可靠性工程課程編寫(xiě)大綱如表1所示。經(jīng)重慶科技學(xué)院安全工程專(zhuān)業(yè)2010級(jí)學(xué)生試用，并根據(jù)試用結(jié)果進(jìn)行了修改，目前教材編寫(xiě)組已完成教材修訂稿。

三、結(jié)語(yǔ)

結(jié)合安全工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)分析可靠性工程在安全科學(xué)體系中的地位，認(rèn)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(duì)現(xiàn)有安全工程專(zhuān)業(yè)的可靠性工程課程教學(xué)內(nèi)容中存在的專(zhuān)業(yè)性、交叉性和應(yīng)用性問(wèn)題，提出通過(guò)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(diǎn)，構(gòu)建可靠性工程教材。

表1 安全工程專(zhuān)業(yè)可靠性工程課程編寫(xiě)大綱

[1]安全工程學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).安全工程專(zhuān)業(yè)本科教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[J].安全，2007（10）.

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

[3]陳常祥，黃健求.安全專(zhuān)業(yè)可靠性技術(shù)教學(xué)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，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(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，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(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2009（4）.

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

[7]劉展，馬欣，王智平，等.在役長(zhǎng)輸壓力管道可靠性分析技術(shù)研究：壓力管道風(fēng)險(xiǎn)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(kāi)武（1968—），男，博士，重慶科技學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榘踩L(fēng)險(xiǎn)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?yàn)橛蜌饣み^(guò)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?yàn)榈V山安全、巖土施工安全理論與技術(shù)。

2017-03-24