安全人机工程的起源发展功能教学培训PPT.ppt
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1、安 全 人 机 工 程,讲解的主要内容;,1、安全人机工程的基本概念2、安全人机工程所研究的内容3、人机系统4、人机系统的类型5、人机系统的综合可靠度6、生产现场人、机、环的安全管理与安全人机工程的关系。,安全人机工程基本知识,人机 工程学在欧洲是以劳动科学为基础发展起来的,英国有欧洲开展人机学研究最早的国家,于1950年成立了英国人机学研究会,1957年创办会刊 Ergonomics。美国于1957年成立人类因素工程学会,同时发行了会刊。日本于1963年成立日本人间工学研究会。苏联、德国、法国、荷兰、瑞典、丹麦、芬兰、澳大利亚等国也先后开展了人机工程学的研究。1960年成立国际人机学协会。我
2、国进入80年代以后,也开始人机工程学的研究。,安全人机工程,主要是 研究人、机械、环境三者之间的相互关系,探讨如何使机械、环境符合人的形态学、生理学、心理学方面的特性,使人一机械一环境相经协调,以求达到人的能力与 作业活动要求相适应,创造舒适、高效、安全的劳动条件的学科。或者解释为;运用人机工程学理论和方法研究“人-机-环境系统,并使三者在安全的基础上达到最佳匹配,以确保系统高效、经济运行是一门综合性的边缘学科。,安全人机工程,三个方面的因素研究;1、人的因素方面;主要研究人体生理、心理、人体测量及生物力学。2、机的因素方面;主要研究包括显示器和控制器等物的设计。3、环境因素方面;主要研究包括
3、采光、照明、尘毒、噪声和定置的设计。4、人机系统的综合研究;研究人机系统的整体设计、岗位设计、显示器设计、控制器设计、环境设计、作业方法和人机系统的组织管理等。,安全人机工程综合研究的大体内容;,1 研究人机之间分工及其相互适应问题。分工要根据两者各自特征,发挥各自的优势,达到高效、安全、舒适、健康的目的。2 研究信息传递过程。人与机器在操作过程中要不断传递信息,因此,机器上各种显示器、控制器要设计得适合于人使用。3 研究作业环境,创造安全的条件。生产场所有各种各样的环境条件,例如高温、高湿、振动、噪声、空气中的有害物质、工作地的状况等。这些因素,都会影响人的 健康。安全人机工程研究的目标,是
4、要将这些因素控制在规定的标准范围之内,使环境条件符合人的生理和心理要求,从而使操作者感到舒适和安全。,安全人机工程综合研究的大体内容;,4 研究安全装置。许多设备都有“危区”,若无安全装置、屏障、隔板、外壳、将危区与人体隔开,便可能对人产生伤害。因此,设计可靠的安全装置,是安全人机工程学的任务。5 选择合适的操作者。人的个体差异,使操作者对工作的适应程度不同。在人事安排上,要研究人机关系的协调性,人适其职,才有利于安全生产。6 研究生产过程中,操作者疲劳的特点以及减轻疲劳和紧张度的措施。7 研究人机系统的可靠性,保证人机系统的安全。研究事故的预防和危险情况的控制。安全人机工程学的研究方法主要有
5、调查法、实验法和模拟法。,安全人机工程研究的基本原则关系;,(1)客观性原则;在研究过程中要全面、客观、真实的反应研究对象的主观实际情况,要从实际出发,做出符合实际的结论,避免主次不分,面面俱到。(2)系统性原则;人机系统中人、机、人机接合面之间存在着相互制约、影响、渗透的有机联系。而且每个接合面又成相对独立的系统,各子系统各自存在着物质、能量、信息的交换,每个子系统又要符合大系统的整体性,所以寻求各要素之间的最佳匹配,必须要有系统论的要求,才能达到安全、经济、合理的目的。,各要素之间的关系;,(一)与工效人机工程学的关系;工效人机工程学是从工作效率的角度,侧重于人保证机的作用,强调设备效率和
6、人在操作时的条件,最大限度的提高设备的工作效率。安全人机工程学则是从安全的角度,侧重于人机接合面,最大限度的保证人的安全健康、愉快舒适的前提下,保证工作效率。(二)与安全心理学的关系;安全心理学是安全人机工程学的主要理论基础之一。它所研究的对象是人机系统中人的精神作用这一环节,重点是活动过程中生理、心理和社会心理活动,在人的信息接受、储存、加工、传递处理等方面对实现安全的影响,以及在此基础上的决策和执行等问题的研究。,各要素之间的关系;,(三)与人体测量学机生物力学的关系;人体测量学是根据人体静态和动态尺寸(身高、上下肢长度、坐姿时肢体运动的角度和尺寸等)的测量资料,为人机系统的设备设计和工作
7、空间布置提供科学依据。人体生物力学是侧重与研究人体这个生物系统运动规律的学科,主要内容是人体各部分的力量、活动范围和速度,人体组织对不同力量的阻力,重心在不同情况下的变化等问题,对人体的作用,保持在人的承受范围之内(不超出安全阈值)。,各要素之间的关系;,(四)与安全工程学的关系;安全工程学体系的形成,主要有四个组成部分;安全管理工程学、安全设备工程学安全人机工程学、安全系统工程学如果将四部分看成子系统,它们之间的相互关系是;安全人机工程学(代表安全人体工程学)是实现安全工程学的科学依据和最活跃的人的作用因素;安全设备工程学是实现安全工程学的物质条件;安全管理工程学是实现安全工程学的“人与物的
8、关系”的组织手段;安全系统工程学是实现整个安全工程学内在联系的方法论。,安全系统工程学,安全设备工程学,安全管理工程学,安全人机工程学,人的特性,一、人的生理因素与安全的关系1、人的感觉与感觉器官;视觉;明适应、暗适应、眩光、视错觉、视觉损伤、视觉疲劳。视觉的运动规律;眼睛水平运动快于垂直,顺序习惯从左到右,从上到下,顺时针进行。注意;视线突然转移的过程中,准确率只有3%。目标最短的注视时间需要0.070.3s。视觉的暂停时间平均时间需要0.17s。眼睛能够承受的可见光的最大亮值为1000000cd/.2、人的感觉反应一般条件下,反应时间为0.10.5s,取值0.3s.判断复杂目标需35s的时
9、间。,视野;,人的特性,2、人体的特性参数;静态参数;动态参数;生理学参数;生物力学参数;人体劳动强度参数;3、疲劳,人的特性,(二)人的心理因素1、能力;感觉、知觉和观察力、注意力、记忆、思维和操作。2、性格;冷静型、活泼型、急躁型、轻浮型和迟钝型5种。3、气质;(双重性)精力旺盛主观任性,安静稳定动作迟缓,孤僻寡言行动谨慎。4、需要与动机;5、情绪与情感;6、意志力;,机械的安全特性及故障诊断技术,机械安全的定义;指机器按预定条件下,执行其功能和对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。实质为;在机器寿命期内,可预见的误用时、非正常情况下,出现
10、风险事故时机器都是安全的。(机械的本质化安全)机械的安全特征;系统性、防护性、友善性、整体性。,人机系统常见的事故及其原因(生产现场),常见的事故有;卷入与挤压、碰撞和撞击、接触伤害。事故原因;1、先天性的缺陷2、设备磨损和老化3、人的不安全行为;归纳为3种行为;,人的3种安全行为的相互关系;,安全行为包括三类;(1)个体安全行为。(自我约束)(2)群体安全行为。*(营造氛围)(3)领导安全行为。(影响带动)安全行为的作用;安全行为在安全管理过程中起着极为重要的作用。个人安全行为是自身的根本保证。群体安全行为的作用是将个体的力量结合成新的力量,以满足群体成员的心理需要。其中最重要的是使成员获得
11、安全感。领导安全行为是一种行为与影响力,不是指个人的职位,而且是指导和影响他人或集体在一定条件下向组织目标迈进的行动过程。,影响安全行为的因素;,人的安全行为是复杂和动态的,具有多样性、计划性、目的性、可塑性,并受安全意识水平的调节,受思维、情感、意识等心理活动的支配,同时也受道德观、人生观和世界观的影响。态度、意识、知识、认知决定人的安全行为水平。(1)情绪对人的安全行为的影响。(2)气质对安全行为的影响。(3)性格对人的安全行为的影响。(4)社会知觉对人的行为的影响。(5)角色对人的行为的影响。(6)社会舆论对行为的影响。(7)风俗与时尚对人行为的影响。(8)环境、物的状况对人的安全行为的
12、影响。,企业安全管理人员的安全素质要求,(1)良好的政治素养和真抓实干的作风。(2)较强的业务能力素质和雷厉风行的作风。(3)较高的安全管理水平的素质和求真务实的作风。特种设备、危险性较大作业操作人员的安全素质要求(1)作业人员的生理素质。(2)作业人员的心理素质。(3)作业人员的技术素质。(4)作业人员的品德素质。,机械设备故障诊断技术,机械设备状态监测和故障诊断模型;(1)设备材料内部检测(应力)检测技术;(2)设备内部结构检测(调节能力)检测技术;(3)设备运行状态检测(功能体现能力)检测技术;综合诊断;1、异常和故障的原因、部位、程度;2、可靠性及寿命预测;3、性能优劣、使用好坏的评价
13、;4、决定修复和改善的方法;,机械的可靠性设计;(设备本身可靠性),可靠性是指系统或产品在规定的时间内,完成规定功能的能力。可靠性的度量指标可靠度;是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的概率。是时间的函数。用 R(t)N Nf(t)/N 表示。相反的为不可靠度用 F(t)Nf(t)/N表示。或可近似计算为F(t)1 R(t),机械的可靠性设计;(设备本身可靠性),机械的可靠性度量指标;机的运行可靠度。机器在运行(使用)过程中不发生事故的概率。机器的可靠度是机械工程设计的内容,在产品设计和制造时就已确定。如果用R(t)表示单位时间t的可靠度函数;表达式为;R(t)N Nf(t)
14、/N 其中;Nf(t)规定时间内共有Nf个产品出故障。相反的为不可靠度用 F(t)Nf(t)/N表示。或可近似计算为F(t)1 R(t)根据构造函数(x),可计算出串联系统中的可*度为:则整个机器的可靠度RM可用下式表示;,机械的可靠性设计;(设备本身可靠性),产品失效过程的三个阶段;(1)早期故障期(2)偶发故障期(3)磨损故障期平均寿命(平均无故障工作时间)维修度有效度,系统或产品的可靠性预计,(一)串联系统的可靠性预计(1)串联系统中单元数越多,则系统的可靠性越低;个单元本身可靠性越低,则系统的可靠性越低。(2)串联系统可靠性总是小于系统中可靠度最低单元的可靠性,而且其寿命取决于该单元的
15、寿命。(二)并联系统可靠性表示系统中只要有一个单元正常工作,系统就能正常工作。(三)串并联系统的可靠性预计串联和并联系统组合而成,可靠度的计算为分别计算后,再求出总可靠度。,人机系统,在生产过程中,能完成预定任务的人和机器、设备、工具、环境相结合的整体。人机系统有五种类型和三种基本形式。五种类型是:人与工具的结合;人与工作机的 结合;人与动力机的结合;人与控制机的结合;人与微机的结合。三种基本形式是:人作为劳动者的人机结合形式;人作为控制者的人机结合形式;人作为监视者的 人机结合形式。各种类型的或形式,均以安全、舒适和高效为目标。,人机系统的安全,一般以下列要素作为研究基础:1人的要素。主要考
16、虑人的心理智力和生理特点,防止人的“意识中断”或“意识迂回”(走神)时产生的危险。2机的要素。主要考虑安全预防措施,防止人在能力不足时引起的事故。3环境要素。主要考虑环境要适合于人的要求,不危害人体健康。4作业因素。主要从作业方法、作业负荷、作业姿势、作业范围等方面考虑到人能否胜任,能否减轻劳动强度,能否减轻疲劳,对人有否危害等。,人机系统类型,人机系统类型分类多种多样,有些很简单,有些极复杂。主要有以下两种分类方法:1从反馈作用上可分为闭环系统和开环系统两种类型。闭环人机系统也叫反馈控制人机系统,其特点是:系统的输出直接作用于系统的控制;开环人机系统的特点是:系统输出不对系统的控制发生作用,
17、所提供的反馈信息不能控制下一步的操作。,人机系统类型,2 从自动化程度上可分为人工操作人机系统、半自动化人机系统及自动化人工系统三种类型。人工操作人机系统中,由人供给系统所需动力并控制整个操作过程。半自 动化人机系统中,人作为生产过程的控制者,在操作过程中感知信息和处理信息,操纵具有动力的机具设备。自动化人机系统中,人通过显示器对生产过程进行监 督,生产过程中的信息接受及处理全部由机械完成。,人机功能分配及原则;,人优于机器的能力有;信号检测、图像识别、灵活性、随机应变、归纳、推理、判断、创造性等;机优于人的能力有;反应、操作速度快、精确度高、输出功率大、耐力强、重复性好能同时完成多种操作、短
18、期记忆和演绎推理的能力强、能在恶劣的环境中工作等。人机功能合理分配的原则是;笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高价运算的、操作复杂的、环境条件恶劣的工作适合机器来做;研究、创造、决策、指令和程序的编制、检查、维修、故障处理及应付不测工作,适合于人来完成。,人机系统的可靠度计算;,(一)系统中人的可靠度计算是指操作者与机器设备相结合反映的无故障工作的概率。这是评价人机系统好坏的一项重要内容。1、人的基本可靠度是指系统不因人体差错而发生功能降低和故障的成功概率;(操作者在作业时不失误的概率)人的操作错误在下列条件下可能造成事故:(1)外部环境,如由于外界的信息模糊不清
19、而导致判断错误。(2)人的感觉器官,如视觉异常、听觉异常、触觉迟钝,不能正确传递信息,而导致事故。(3)人的中枢神经系统,如大脑中枢的功能降低,或活动能力下降,本应该看到的信息,却没有及时发觉。(4)人的运动器官,如动作不准确,或误操和等造成事故。人本身是不确性的,如何定量地表示人的操作可靠性是较为困难的问题。人机学者曾提出如下公式:,(一)系统中人的可靠度计算;,1、人的基本可靠度(不考虑外部环境的理想状态下使用)人本身是不确性的,如何定量地表示人的操作可靠性是较为困难的问题。人机学者提出如下公式:r=123式中:1输入可靠度(考虑有不能感知的信息,不知道其意义的信号 等);2判断可靠度(考
20、虑有不能正确判断因素);3输出可靠度(考虑有技术不熟练,按错开关等)。上述三个可靠度表示出人的一系列的行为动作,三者相乘就表示人的操作基本可靠度。a1、a2、a3 的 取值见表;4-3r 值的基本不可靠度(失效概率)为;r=(1RS),人机系统的可靠度计算;,2、人的作业可靠度(考虑了外部环境因素可靠度)RH=1b1 b2 b3 b4 b5(1r)b1-作业时间系数b2-作业操作频率系数b3-作业危险度系数b4-作业生理和心理条件系数b5-作业环境系数取值按表4-4;,人机系统综合可靠度 计算;,(二)人机系统可靠度计算(Rs)操作者与机器设备相结合反映的无故障工作的概率。这是评价人机系统好坏
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