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1、安全人机工程学,主讲 郑重E_mail :,安全工程专业基础课程,2,第10章 安全人机系统的设计,内容提要 10.1 人机系统的设计10.2 人机系统的可靠性10.3 人机系统检查与评价,3,一、人机系统人机系统作为一个完整的概念，表达了人机系统设计的对象和范围，从而建立解决劳动主体和劳动工具之间矛盾的理论和方法。系统中的人是主要研究对象，但又并非孤立地研究人，它同时研究系统的其他组成部分，并根据人的特性和能力来设计和改造系统。1人机系统的组成2人机界面3人与机的不同特点,10.1 人机系统的设计,4,10.1 人机系统的设计,二、人机系统设计程序人机系统设计的每一阶段都是由互相联系的一系列
2、设计活动组成，而各个阶段之间具有时间上的顺序性，即只有上一阶段的设计活动完成后，才能进行下一阶段的设计活动。这就构成了人机系统的设计程序。,5,10.1 人机系统的设计,二、人机系统设计程序设计程序，通常可分为以下几个阶段。（1）定义系统目标和参数阶段，包括确定使用者的需求，确定使用者的特性，确定群体的组织特性，确定作业方式，确定作业效能的测量参数及测试方法。（2）系统定义阶段，包括定义功能要求，定义操作要求。（3）初步设计阶段，包括功能分配、作业流程设计和作业反馈机制设计。（4）人机界面设计阶段，包括显示装置设计、控制装置设计和作业空间设计。（5）作业辅助设计阶段，包括制定使用者素质要求、设
3、计操作手册、设计作业辅助手段和设计培训方案。（6）系统评价阶段，包括制定评价标准、实施评价和做评价结论。以上为人机系统设计过程中的总体程序。,6,三、人机系统的设计方法1功能分配在人机系统中，把已定义的系统功能按照一定的分配原则，合理地分配给人和机器。这当中，有的系统功能分配是直接的、自然的，但也有些系统功能的分配需更详尽的研究和更系统的分配方法。系统功能的分配要充分考虑人和机器的基本界限。人的基本界限包括：准确度的界限、体力的界限、知觉能力的界限、动作速度的界限。机器的基本界限包括：机器性能维持能力的界限、机器正常动作的界限、机器判断能力的界限、成本费用的界限。,10.1 人机系统的设计,7
4、,三、人机系统的设计方法1功能分配系统功能分配的一般原则。1）比较分配原则2）剩余分配原则3）经济分配原则4）宜人分配原则5）弹性分配原则,10.1 人机系统的设计,8,三、人机系统的设计方法1功能分配2作业分析作业分析是指对已分配给人的功能进行分析，从而使系统中的作业与作业之间建立协调一致的关系。作业分析包括：确定系统的作业结构、确定作业、编制作业流程图、建立作业序。,10.1 人机系统的设计,9,三、人机系统的设计方法2作业分析l）系统的作业结构系统的作业结构是指对系统的作业和作业技能的整体要求。系统的作业结构取决于人机系统的设计和分配给人的功能。有些功能可以分解为几乎每个人都能做的作业即
5、分解为低技作业；而有些功能则可以形成复杂的作业，即为高技作业。,10.1 人机系统的设计,10,三、人机系统的设计方法2作业分析l）系统的作业结构2）确定作业根据分配给人的功能，具体地分析和确定人实现该功能的作业活动。3）作业流程图作业流程图是根据所确定的作业来编制的表示作业内容和作业顺序的一种框图。通过作业流程图就可以清楚地了解人机系统中，人实现功能的情况；同时，根据作业流程图还可以进一步分析动作的经济性。从而寻求工作环境舒适、操作力最小、操作时间短、疲劳强度低、工作效率高的有效方法。,10.1 人机系统的设计,11,12,三、人机系统的设计方法2作业分析l）系统的作业结构2）确定作业3）作
6、业流程图4）建立作业序作业序是指一个操作人员单独从事的一组作业。根据系统分配给的功能，分解为若干个作业，然后根据人操作的方便性、准确性、合理性，将这些作业组成不同的作业序。,10.1 人机系统的设计,13,三、人机系统的设计方法2作业分析4）建立作业序组合作业序时要充分考虑以下几方面关系：作业的信息或数据关系；作业的技能水平；作业的顺序关系；作业的时间安排；人界面关系。一个作业序可以由多个作业组合，但组合的数量应与人处理信息的能力相适应，输入层次和量过多会使作业者不能准确处理。,10.1 人机系统的设计,14,三、人机系统的设计方法2作业分析3人机界面设计在人机系统中，人机界面是连接人与机器的
7、重要通道。因此，人机界面设计，首要的是人与机器的信息交流过程中的准确性、可靠性及有效度。,10.1 人机系统的设计,15,16,17,第10章 安全人机系统的设计,内容提要 10.1 人机系统的设计10.2 人机系统的可靠性10.3 人机系统检查与评价,18,10.2 人机系统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性提高机器设备可靠性的目的有二：一是延长机器设备的使用寿命，另一是保证人机系统的安全性。 提高机器设备可靠性的方法从两方面考虑：减少机器本身故障，延长使用寿命；提高使用安全性。,19,10.2 人机系统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性减少机器故障的方法(1) 利用可靠性高的元
8、件。机器设备的可靠性取决于组成件或零件的可靠性。（2）利用备用系统。在一定质量条件下增加备用量，尤其是厂矿的关键性设备.（3）采用平行的并联配置系统，当其中一个部件出现故障，机器设备仍能正常工作。,20,10.2 人机系统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性减少机器故障的方法（4）对处于恶劣环境下的运行设备应采取一定的保护措施；对有些机器设备以致零部件要采用防振、防浸蚀、防辐射等相应措施。（5）降低系统的复杂程度，因为增加机器设备的复杂程度就意味着其可靠性降低。（6）加强预防性维修。预防性检查和维修是排除事故隐患，消除机器设备潜在危险，提高机器设备可靠性的重要手段。,21,10.2 人机系
9、统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性提高机器设备使用安全性的方法，主要是加强安全装置的设计，即在机器设备上配以适当的安全装置，尽量减少事故的损失，避免对人体的伤害；同时，一旦机器设备发生故障，可以起到终止事故，加强防护的作用。 （1）设计安全开口,22,10.2 人机系统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性（2）设置防护屏。,23,10.2 人机系统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性（3）加联锁装置。,24,10.2 人机系统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性（4）设置双手控制按钮。（5）安装感应控制器。（6）设示警装置。（7）设应急制动开关，可在紧急状态下，停止机器设备
10、的运转，以保证作业者的安全。,25,10.2 人机系统的可靠性,一、人的可靠性二、机器的可靠性三、环境因素l提高人一环境系统的可靠性1）温度、湿度2）照明度3）环境噪声4）环境污染2提高机一环境系统的可靠性1）温度2）腐蚀3）振动4）辐射,26,第10章 安全人机系统的设计,内容提要 10.1 人机系统的设计10.2 人机系统的可靠性10.3 人机系统检查与评价,27,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查人机系统是否符合人机学设计要求，可以用核查表进行检查。虽然这种方法并不完美，但比较简单。1国际人机学会方案国际人机学会（IEA）为了对构成作业的各种因素、作业者的能力、作业对人的心理
11、和生理反应等进行核查，提出了人机学分析核查表。它的内容包括以下六大部分：(1)作业空间；(2)作业方法；(3)环境：(4)作业组织；(5)机能负担和综合负担；(6)系统效率。其中一般项目共计135项，特殊、细节项目共计188项。各项目具体内容这里省略。,28,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查人机系统是否符合人机学设计要求，可以用核查表进行检查。虽然这种方法并不完美，但比较简单。1国际人机学会方案2日本人机学会方案日本人机学会研究了国际人机学会的方案，认为其中有许多不够妥当的地方，于是又另行制定了人机学检查表。全文共分九大部分，内容繁多，现摘录如下：,29,10.3 人机系统检查与
12、评价,一、人机系统检查2日本人机学会方案(1)前文1)作业过程名称、目的，作业者的主要任务。2)全部作业人员数，同时作业人员数，作业人员的性别年龄。(2)作业空间1)尽量使作业人员避免不必要的步行或升降移动。2)避免长时间站立。3)不频繁出现前屈姿势。4)作业有足够空间采取满意的姿势。5)有足够的空间变换姿势。6）地面尽量平整，没有凹凸的地方。7)地面的硬度、弹性适当。8)不必要始终站立的作业，应放置椅子或其它支持物。9）必要时设置脚垫。10）出入口有适当高度和宽度。11）升降设备充分宽敞。12）作业面高度与姿势相适应。13）作业人员衣着适合作业地点的温度。,30,10.3 人机系统检查与评价
13、,一、人机系统检查2日本人机学会方案(3)操作具1)需要快速、准确的操作，用手操作。2)操作具放置在手能摸到的范围内。3)操作具按系统分类4)紧急用的操作具，除了必须配备以外，还要在形状、大小、颜色上能够容易识别。5)手操作的前后、左右、上下方向与机械动作的方向一致。6)需要敏捷的操作及频度大的操作，利用按钮。7)原则上双手都被占用的时候才用脚操作。8)避免站着进行脚踏作业。,31,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查2日本人机学会方案(4)信息源1)对作业操作上的必要信息，不过多也不过少。2)为判别视觉对象及进行作业，作业面的照度应达到照明标要求。3)警告指示灯置于引人注目的地方。
14、4)操作的手不妨碍观察仪器表盘。5)标志简单明了。6)动作联络信号标准化。7)噪声不妨碍作业必要的对话。8)必要时，触摸一下操作具的形状和大小就可以将它们区别开来。9)除了紧急危险信号外，避免有令人不快的气味。,32,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查2日本人机学会方案(5)作业方法1)对必要的动作有足够的空间。2)只有必要时才用人力移动物件。3)不同的信息尽量避免在同一地方显示。4)每个作业人员对控制盘的担当范围要适宜。5)作业人员错误接受信号的结果，能立即觉察到。6)作业中有自己的自然休息时间。7)共同的作业分工明确，互相联络良好。8)按规定设置非常出口，并标志清楚。,33,1
15、0.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查2日本人机学会方案(6)环境因素1)气温适宜，作业舒适。2)整体照明与局部照明对比适当。3)对噪声有隔声、消声等有效措施。4)振动工具的振动不妨害作业。5)尽量抑制粉尘飞扬。6)作业者不受放射线照射。7)采取适当手段使有害物质不伤害皮肤。8)有防范风水害、雷击、地震等自然灾害的设施。9)妥善地维护和管理保护用具。,34,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查2日本人机学会方案(7)作业组织1)作业者担当的工序及一天的作业量要适当。2)在同一工种中，不使一部分人的作业负担偏重。3)进行医学检查，不安排医学上不适于作业的人工作。4)没有反复频繁做
16、同一作业而负担过重的人。5)充分保证包括用餐在内的休息时间。6)不连续数天深夜工作。7)遵守妇女、少年就业限制的有关规定。8)人人明确发生灾害时的救急体制和必要措施。9)定期进行环境检测。,35,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查2日本人机学会方案(8)作业者的综合负担1)作业不促使呼吸困难和呼吸不适。2)个工作日的能量代谢率不过大。3)不过分要求持续紧张，以免成为痛苦和失误的原因。4)工作的单调性不会造成痛苦。5)作业内容、作业方法不会影响人的身体健康。6)对作业的不适应不会成为人的安全、健康方面的问题。7)疾病和缺勤的统计，运用于卫生管理上。8)在作业负担规定中，特别照顾身体有
17、缺陷的人。,36,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查2日本人机学会方案(9)综合检查1)有计划地维修机械设备，使机械设备故障很少出现。2)作业者之间的联络良好，不致成为重大祸因。3)尽量考虑即使突然发生事故，作业者也不会继续酿成重大事故。4)为了能够充分应付紧急事态，进行必要的训练。5)随着作业时间的变化，能改变作业的流程和人员配备。 6)作业操作的频度及持续时间，不超过作业者的操作能力。,37,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查二、人机系统评价人机系统评价可从以下几个方面进行。(1)作业效能的改善(2)降低培训费用. (3)改善人力资源的利用率.,38,10.3 人机系统检查与评价,一、人机系统检查二、人机系统评价人机系统评价可从以下几个方面进行。(4)减少事故和人为错误. (5)提高生产效率 (6)提高使用者的满意度,
