第七節(jié) 安全人機(jī)工程
一、定義與研究內(nèi)容
(一)安全人機(jī)工程的定義
安全人機(jī)工程是運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的理論和方法研究“人—機(jī)—環(huán)境”系統(tǒng),并使三者在安全的基礎(chǔ)
上達(dá)到最佳匹配,以確保系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一門綜合性的科學(xué)。
(二)安全人機(jī)工程的主要研究內(nèi)容
包括 4 個(gè)方面:
(1)分析機(jī)械設(shè)備及設(shè)施可靠性設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)、安全裝置設(shè)計(jì)等。
(2)研究人的生理和心理特征。
(3)研究人與機(jī)器相互接觸、相互聯(lián)系的人機(jī)界面中信息傳遞。
(4)分析人機(jī)系統(tǒng)的可靠性。
在人機(jī)系統(tǒng)中人始終處于核心,起主導(dǎo)作用,機(jī)器起著安全可靠的保證作用。解決安全問題的基本
需求是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動化,以便讓工業(yè)機(jī)器人代替人的部分危險(xiǎn)操作,從根本上將人從危
險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中徹底解脫出來,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
(三)人機(jī)系統(tǒng)的類型
人機(jī)系統(tǒng)按系統(tǒng)的自動化程度可分為人工操作系統(tǒng)、半自動化系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)三種。
在人工操作系統(tǒng)、半自動化系統(tǒng)中:
(1)人機(jī)共體,或機(jī)為主體;
(2)人在系統(tǒng)中主要充當(dāng)生產(chǎn)過程的操作者與控制者;
(3)系統(tǒng)的安全性主要取決于人機(jī)功能分配的合理性、機(jī)器的本質(zhì)安全性及人為失誤狀況。
在全自動化控制的人機(jī)系統(tǒng)中:
(1)以機(jī)為主體;
(2)人只是一個(gè)監(jiān)視者和管理者,監(jiān)視自動化機(jī)器的工作;
(3)系統(tǒng)的安全性主要取決于機(jī)器的本質(zhì)安全性、機(jī)器的冗余系統(tǒng)失靈以及人處于低負(fù)荷時(shí)應(yīng)急
反應(yīng)變差。
二、人的特性
(一)人的生理特性
1.人體供能與勞動強(qiáng)度分級
1)人體的特征參數(shù)
(1)尺度參數(shù)。是指人體在靜止?fàn)顟B(tài)下測得的形態(tài)參數(shù),也稱人體的基本尺度,如人體高度及各
部位長度尺寸。
(2)動態(tài)參數(shù)。是指在人體運(yùn)動狀態(tài)下,人體的動作范圍,主要包括肢體的活動角度和肢體所能
達(dá)到的距離等兩方面的參數(shù)。
(3)生理學(xué)參數(shù)。是指有關(guān)的人體各種活動和工作引起的生理變化,反映人在活動和工作時(shí)負(fù)荷
大小的參數(shù),包括人體耗氧量、心臟跳動頻率、呼吸頻率及人體表面積和體積等。
(4)生物力學(xué)參數(shù)。是指人體各部分出力大小的參數(shù),如握力、拉力、推力、推舉力、轉(zhuǎn)動慣量
等。
2)人體勞動強(qiáng)度參數(shù)
勞動強(qiáng)度指數(shù) I :區(qū)分體力勞動強(qiáng)度等級的指標(biāo),指數(shù)大反映勞動強(qiáng)度大,指數(shù)小反映勞動強(qiáng)度小。
2.疲勞
1)疲勞的定義
疲勞分為 肌肉疲勞(或稱體力疲勞) 和 精神疲勞(或稱腦力疲勞) 兩種。
肌肉疲勞是指過度緊張的肌肉局部出現(xiàn)酸痛現(xiàn)象,一般只涉及大腦皮層的局部區(qū)域。
精神疲勞與中樞神經(jīng)活動有關(guān),是一種彌散的、不愿意再作任何活動的懶惰感覺,意味著肌體迫切
需要休息。
2)疲勞產(chǎn)生的原因
(1 1 )工作條件因素。 泛指一切對勞動者的勞動過程產(chǎn)生影響的工作環(huán)境。
①勞動制度和生產(chǎn)組織不合理。如作業(yè)時(shí)間過久、強(qiáng)度過大、速度過快、體位欠佳等。
②機(jī)器設(shè)備和工具條件差,設(shè)計(jì)不良。如控制器、顯示器不適合于人的心理及生理要求。
、酃ぷ鳝h(huán)境很差。如照明欠佳,噪聲太強(qiáng),振動、高溫、高濕以及空氣污染等。
(2 2 )作業(yè)者本身的因素。 作業(yè)者因素包括作業(yè)者的熟練程度、操作技巧、身體素質(zhì)及對工作的適
應(yīng)性,營養(yǎng)、年齡、休息、生活條件以及勞動情緒等。
造成心理疲勞的誘因主要有:
①勞動效果不佳。
、趧趧觾(nèi)容單調(diào)。
、蹌趧迎h(huán)境缺少安全感。
、軇趧蛹寄懿皇炀。
、輨趧诱弑救说乃季S方式及行為方式導(dǎo)致的精神狀態(tài)欠佳、人際關(guān)系不好,上下級關(guān)系緊張,以及
家庭生活的不順等都可能引起心理疲勞。
3)消除疲勞的途徑
消除疲勞的途徑歸納起來有 4 方面:
①在進(jìn)行顯示器和控制器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮人的生理心理因素;
、谕ㄟ^改變操作內(nèi)容、播放音樂等手段克服單調(diào)乏味的作業(yè);
、鄹纳乒ぷ鳝h(huán)境,科學(xué)地安排環(huán)境色彩、環(huán)境裝飾及作業(yè)場所布局,保證合理的溫濕度、充足的光
照等;
、鼙苊獬(fù)荷的體力或腦力勞動,合理安排作息時(shí)間,注意勞逸結(jié)合。
(二)人的心理特性
1.能力
(1)感覺、知覺和觀察力
(2)注意
(3)記憶
(4)思維
(5)操作能力
2.性格
3.氣質(zhì)
4.需要與動機(jī)
5.情緒與情感
6.意志
三、機(jī)器的特性
1.故障診斷的基本流程及實(shí)施步驟
診斷實(shí)施過程是故障診斷的中心工作,它可以細(xì)分為 4 個(gè)基本步驟:
(1)信號檢測
(2)特征提取(信號處理)
(3)狀態(tài)識別
(4)診斷決策
2.故障診斷技術(shù)
1)振動信號的檢測與分析
2)油液分析技術(shù)
(1)光譜油液分析
(2)鐵譜油液分析
3)溫度檢測及紅外線監(jiān)測
4)超聲探傷技術(shù)
5)表面缺陷探傷技術(shù)
(1)磁粉探傷
(2)滲透探傷
(3)渦流探傷
四、人機(jī)作業(yè)環(huán)境
(一)光環(huán)境
1.光的度量
(1)光通量
定義為單位時(shí)間內(nèi)通過的光量,是用標(biāo)準(zhǔn)人眼視覺特性(光譜光效率函數(shù))來評價(jià)的輻射通量。單
位為流明(lm)。
(2)發(fā)光強(qiáng)度
發(fā)光強(qiáng)度簡稱光強(qiáng),是指光源發(fā)出并包含在給定方向上單位立體角內(nèi)的光通量,常用來描述點(diǎn)光源
的發(fā)光特性。單位為坎德拉(cd)。
(3)亮度
指發(fā)光面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度與發(fā)光面在垂直于所取方向的平面上的投影面積之比。亮度的單位
為坎德拉每平方米(cd/m
2 )。
(4)照度
照度是被照面單位面積上所接受的光通量。單位為勒克司(lx)。
2.照明對作業(yè)的影響
(1)照明與疲勞
當(dāng)照明不良時(shí),易使視覺疲勞,視覺疲勞可通過閃光融合頻率和反應(yīng)時(shí)間等方法來測定。
(2)照明與事故
改善了照明條件后事故率減少了 16.5%。
(二)色彩環(huán)境
1.顏色的特性
顏色具有色調(diào)、明度、彩度三個(gè)基本特性。
2.色彩對人的影響
1)色彩對生理的影響
對引起眼睛疲勞而言,藍(lán)、紫色 最甚 ,紅、橙色 次之 ,黃綠、綠、綠藍(lán)等色調(diào) 不易 引起視覺疲勞且
認(rèn)讀速度快、準(zhǔn)確度高。
2)色彩對心理的影響
(1)色彩的冷暖感。人對 紅、橙、黃 系列的顏色感覺溫暖,稱它們?yōu)?暖色 ;對 藍(lán)、綠、紫 系列的
顏色感覺寒冷,稱它們?yōu)?冷色 。
(2)色彩的輕重感。主要取決于顏色的明度, 明度高 的色(淺色) 顯得輕 ,而 明度低 的色(深色)
則 感覺重 。
(3)色彩的尺度感。
(4)色彩的距離感。
(5)色彩的軟硬感。
(6)色彩的情緒感。
(三)微氣候環(huán)境
1.構(gòu)成微氣候的要素及相互聯(lián)系
1)空氣溫度。空氣溫度是評價(jià)熱環(huán)境的主要指標(biāo),它分為 舒適溫度 和 允許溫度 。
2)空氣濕度。濕度有絕對濕度和相對濕度兩種。相對濕度在 80%以上稱為高氣濕,低于 30%稱為低氣濕。相對濕度在 30% ~ 70% 時(shí)感到舒適。
3)氣流速度。一般氣流速度為 0.15m/s 時(shí),人即可感到空氣新鮮。
4)熱輻射。當(dāng)物體溫度高于人體皮膚溫度時(shí),熱量從物體向人體輻射而使人體受熱,稱為正輻射;
相反,熱量從人體向物體輻射時(shí),稱為負(fù)輻射。
2.微氣候環(huán)境的綜合評價(jià)
1)有效溫度(感覺溫度)。是根據(jù)人的主訴溫度感受所制定的經(jīng)驗(yàn)性溫度指標(biāo)。已知干球溫度、濕
球溫度和氣流速度,就可求出有效溫度。
2)不適指數(shù)。是一項(xiàng)評價(jià)氣候舒適程度的指標(biāo),它綜合了 氣溫 和 濕度 兩個(gè)因素。
3)三球溫度指數(shù)( WBGT )。它是指用 干球、濕球 和 黑球 三種溫度綜合評價(jià) 允許接觸 高溫 的閾值指標(biāo)。
4)卡他度?ㄋ麥囟扔(jì)是一種測定氣溫、濕度和風(fēng)速三者綜合作用的儀器?ㄋ纫话阌脕碓u價(jià)
勞動條件舒適程度
五、人機(jī)系統(tǒng)
(一)人機(jī)特性比較
歸納為 4 個(gè)方面進(jìn)行比較:信息感受、信息處理與決策、操作反應(yīng)、工作能力。
人優(yōu)于機(jī)器的能力主要有: 信號檢測、圖像識別、靈活性、隨機(jī)應(yīng)變、歸納、推理、創(chuàng)造性等。
機(jī)器優(yōu)于人的能力主要有: 反應(yīng)和操作速度快,精確性高,輸出功率大,耐久力強(qiáng),重復(fù)性好,短
期記憶,能同時(shí)完成多種操作、進(jìn)行演繹推理以及能在惡劣環(huán)境下工作等。
(二)人機(jī)功能分配原則:
適合機(jī)器的工作 : 笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、規(guī)律性的、單調(diào)的、高價(jià)運(yùn)
算的、操作復(fù)雜的、環(huán)境條件差的工作。
適合人的工作: 研究、創(chuàng)造、決策、指令和程序的編排、檢查、維修、故障處理及應(yīng)付不測等工作。
(三)人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算
1.系統(tǒng)中人的可靠度計(jì)算
1)人的基本可靠度
r = a 1 a 2 a 3
a 1 ——輸入可靠度,考慮感知信號及其意義時(shí)有失誤;
a 2 ——判斷可靠度,考慮進(jìn)行判斷時(shí)失誤;
a 3 ——輸出可靠度,考慮輸出信息時(shí)運(yùn)動器官執(zhí)行失誤,如按錯(cuò)開關(guān)。
2)人的作業(yè)可靠度
R H =1- b 1 · b 2 · b 3 · b 4 · b 5 (1-r)
b 1 ——作業(yè)時(shí)間系數(shù);
b 2 ——作業(yè)操作頻率系數(shù);
b 3 ——作業(yè)危險(xiǎn)度系數(shù);
b 4 ——作業(yè)生理和心理?xiàng)l件系數(shù);
b 5 ——作業(yè)環(huán)境條件系數(shù);
(1- r )——作業(yè)的基本失效概率或基本不可靠度。
2.人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算
人機(jī)系統(tǒng)組成的串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度可表達(dá)為:
R s= R H · R M
R s——人機(jī)系統(tǒng)可靠度
R H ——人的操作可靠度;
R M ——機(jī)器設(shè)備可靠度
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人力資源考試教師資格考試出版專業(yè)資格健康管理師導(dǎo)游考試社會工作者司法考試職稱計(jì)算機(jī)營養(yǎng)師心理咨詢師育嬰師事業(yè)單位教師招聘公務(wù)員公選考試招警考試選調(diào)生村官
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