第七節(jié)　安全人機工程

　　運用人機工程學的理論和方法研究“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)，并使三者從安全的角度上達到最佳匹配。

　　【注】人是核心起到主導作用，機器起著安全的保障作用;

　　安全人機工程的研究內(nèi)容主要包括以下方面：

　　(1)分析機械設(shè)備及設(shè)施在生產(chǎn)過程中的不安全因素;

　　(2)研究人的生理和心理特征和機器功能，構(gòu)成最佳人機系統(tǒng);

　　(3)研究人與機器界面中信息傳遞的安全問題;

　　(4)建立人機系統(tǒng)可靠性設(shè)計原則。

　　一、人的特性

　　(一)人的生理特性

　　1.人體供能與勞動強度分級

　　(1)人體特性參數(shù)

　�、俪叨葏�數(shù)：靜態(tài)參數(shù)，如人體高度及各部位長度尺寸等;

　�、趧討B(tài)參數(shù)：運動狀態(tài)下，人體的動作范圍參數(shù);

　　③生理參數(shù)：耗氧量、心跳頻率、呼吸頻率、表面積和體積等;

　　④生物力學參數(shù)：握力、推力、推舉力、轉(zhuǎn)動慣量等;

　　(2)人體能量代謝

　　人體代謝所產(chǎn)生的能量等于消耗于體外做功的能量與體內(nèi)直接、間接轉(zhuǎn)化為熱的能量之和。

　　【問題思考】是否在任何情況下人體代謝能量均符合上述說法?

　�、倌芰看�謝類型：基礎(chǔ)代謝、安靜代謝和活動代謝;

　�、谟绊懘�謝因素：作業(yè)類型、作業(yè)方法、作業(yè)姿勢、作業(yè)速度;

　　(3)勞動強度及分級

　�、倬C合評價人體接觸作業(yè)環(huán)境熱負荷的基本參量是WBGT指數(shù);

　　②體力勞動強度指數(shù)(I)是區(qū)分體力勞動強度等級的指標;

　�、垠w力勞動強度指數(shù)的計算方法：

　　I = T·M·S·W·10

　　T：勞動時間率(工作日凈勞動時間/工作日總工時);

　　M：8h工作日能力代謝率(KJ/min·m2);

　　S：性別系數(shù)(男性 = 1，女性 = 1.3);

　　W：體力勞動方式系數(shù)(搬 = 1，扛 = 0.40，推或拉 = 0.05);

　�、艹Ｒ娐殬I(yè)體力勞動強度分級的描述：

　　【I級輕勞動】

　　①坐姿：正情況下打字、縫紉、腳踏開關(guān)等;

　�、诹⒆耍翰僮鲀x器、控制、查看設(shè)備、上臂為主的裝配工作;

　　【II級中等勞動】

　�、偈趾捅鄢掷m(xù)動作，如鋸木頭等;

　�、诒酆屯鹊墓ぷ鳎�如卡車、拖拉機或建筑設(shè)備等運輸操作;

　　③臂和軀干工作，如鍛造、風動工具操作、間斷搬運中等重物、粉刷、除草、鋤田、摘水果和蔬菜等;

　　【III級重勞動】

　　臂和軀干負荷工作：搬重物、鏟、鋸刨或鑿、割草、挖掘等;

　　【IV級極重勞動】

　　大強度的挖掘、搬運，快到極限節(jié)律的極限活動;

　　2.疲勞

　　(1)疲勞的定義

　�、偌∪馄�勞：過度緊張的肌肉局部出現(xiàn)酸痛現(xiàn)象;

　　②精神疲勞：彌散的、不愿意再作任何活動的懶惰感覺;

　　(2)疲勞產(chǎn)生的原因

　�、俟ぷ鳁l件因素：勞動制度、生產(chǎn)組織、工具條件、工作環(huán)境;

　�、谧鳂I(yè)者的因素：熟練程度、操作技巧、身體素質(zhì)、勞動情緒;

　　(3)消除疲勞的途徑

　�、龠M行顯示器和控制器設(shè)計時充分考慮人的生理、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);

　　③改善工作環(huán)境，科學地安排環(huán)境色彩、環(huán)境裝飾及作業(yè)場所的布局，合理的溫濕度，充足的光照等;

　　④避免超負荷的體力或腦力勞動，合理安排作息時間，注意勞逸結(jié)合等。

　　3.輪班與單調(diào)作業(yè)生理問題

　　(1)單調(diào)作業(yè)：內(nèi)容單一、節(jié)奏較快、高度重復(fù)的作業(yè);

　　(2)改進單調(diào)作業(yè)措施

　　培養(yǎng)多面手、工作延伸、操作再設(shè)計、顯示作業(yè)終極目標、動態(tài)信息報告、推行消遣工作法、改善工作環(huán)境;

　　(3)輪班作業(yè)：常見有單班制、兩班制、三班制或四班制等;

　　(4)改進輪班作業(yè)的措施：

　　改善輪班作業(yè)不利因素的措施主要包括，為使生物節(jié)律與休息時間相一致，可通過環(huán)境的明晴、喧鬧與安靜的交替來實現(xiàn);

　　(二)人的心理特性

　　1.能力

　　影響能力的因素主要有感覺、知覺、觀察力、注意力、記憶力、思維想象力和操作能力等;

　　各種能力的總和構(gòu)成人的智力，包括人的認識能力和活動能力。

　　2.性格

　　道德品質(zhì)和意志特點是構(gòu)成性格的基礎(chǔ);

　　【表現(xiàn)形式】冷靜型、活潑型、急躁型、輕浮型和遲鈍型。

　　3.需要與動機

　　動機是由需要產(chǎn)生的，合理的需要能推動人以一定的方式，在一定的方面去進行積極的活動，達到有益的效果;

　　【注】需要與動機就是要我安全和我要安全的關(guān)系。

　　4.情緒與情感

　　【急躁情緒】干活利索但毛躁、有章不循、心手不一;

　　【煩躁情緒】沉悶、不愉快、精神不集中等;

　　5.意志

　　人們自覺地確定目標并調(diào)節(jié)自己的行動去克服困難;

　　二、機械的特性

　　信息接收、信息處理、信息的交流與輸出、學習與歸納能力、可靠性和適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性、成本;

　　三、人與機器特性的比較

　　(一)人優(yōu)于機器的功能

　　(1)人的感官感受能力優(yōu)于機器;

　　(2)人能運用多種通道接收信息;

　　(3)具有高度的靈活性和可塑性;

　　(4)可以綜合利用信息判斷分析;

　　(5)可以總結(jié)和利用已有的經(jīng)驗;

　　(6)可以歸納推理進行創(chuàng)造發(fā)明;

　　(7)人能具有感情、意識和個性;

　　(二)機器優(yōu)于人的功能

　　(1)機器能平穩(wěn)而準確的輸出巨大的動力，輸出值域?qū)?

　　(2)運動速度、信息傳遞、加工和反應(yīng)速度極快;

　　(3)機器運行的精度高，穩(wěn)定性好;

　　(4)對特定信息的感受和反應(yīng)能力一般比人高;

　　(5)能夠同時完成多種操作，并在惡劣環(huán)境條件下工作;

　　四、人機系統(tǒng)和人機作業(yè)環(huán)境

　　(一)人機系統(tǒng)

　　1.人機系統(tǒng)的概念

　　人機系統(tǒng)是由相互作用、相互依存的人和機器兩個子系統(tǒng)構(gòu)成，能完成特定目標的一個整體系統(tǒng)。

　　【人機系統(tǒng)中的三大要素】人、機器、人機界面;

　　系統(tǒng)能否正常工作，取決于信息傳遞過程能否持續(xù)有效地進行，或取決于信息流和能量流能否正常無誤地流動。

　　2.人機系統(tǒng)的類型

　　(1)人機系統(tǒng)按系統(tǒng)的自動化程度分類：

　　人工操作系統(tǒng)、半自動化系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)

　　(2)按有無反饋控制分類：

　�、匍]環(huán)人機系統(tǒng)：有反饋回路，輸出直接作用于系統(tǒng)的控制;

　　②開環(huán)人機系統(tǒng)：無反饋回路，輸出不對系統(tǒng)控制發(fā)生作用;

　　(3)按系統(tǒng)中人機結(jié)合方式分類：

　　人機串聯(lián)系統(tǒng)、人機并聯(lián)系統(tǒng)、人機串并聯(lián)混合系統(tǒng)等;

　　(二)人機作業(yè)環(huán)境

　　1.照明環(huán)境

　　(1)照明環(huán)境特性

　　來自光源的光通量是最主要的物理量和最基本的光度量。

　�、俟馔�量(lm)：單位時間內(nèi)可到達、離開或通過某曲面的光強;

　�、诠鈴�(cd)：光源在給定方向上單位立體角內(nèi)的光通量;

　�、哿炼�(cd/m2)：光強與人眼所見到的光源面之積比為亮度;

　�、苷斩�(lx)：單位面積上接受可見光的能力;

　　【照明條件與疲勞】

　�、俸线m的照明，能提高近視力和遠視力;

　　②視覺疲勞可以通過閃光融合頻率和反應(yīng)時間等方法測定。

　　【照明條件與事故】

　�、偈鹿实臄�(shù)量與工作環(huán)境的照明條件有密切的關(guān)系;

　　②視覺疲勞是產(chǎn)生事故和影響工效的主要原因;

　�、垩９鈺�因幢孔縮小而影響視網(wǎng)膜的視物，導致視物模糊;

　　(2)光環(huán)境控制應(yīng)注意的問題

　　①應(yīng)考慮視覺作業(yè)的照明與作業(yè)安全、視覺工效之間的關(guān)系;

　　②一般照明比較暗淡的控制臺或操作部位需配置局部照明;

　�、郾苊鈴娏业念伾珜Ρ纫约坝泄鉂傻幕蚍瓷湫缘耐苛�;

　�、苁褂玫母鞣N視覺顯示器之間的亮度差應(yīng)避免大于10：1。

　　2.色彩環(huán)境

　　(1)色彩對人的影響

　　色彩的生理作用主要表現(xiàn)在對視覺疲勞的影響;

　�、偎{、紫色最容易引起眼睛的疲勞，其次是紅色、橙色;

　�、邳S綠、綠、綠藍不易引起疲勞且認讀速度快，準確度高;

　　色彩對人體其他系統(tǒng)的機能和生理過程也有一定的影響;

　�、偌t色會使人的各種器官機能興奮和不穩(wěn)定;

　�、谒{色、綠色等色調(diào)則會抑制各種器官的興奮并使機能穩(wěn)定。

　　(2)色彩控制應(yīng)注意的問題

　　①應(yīng)考慮色彩環(huán)境與作業(yè)安全、視覺工效之間的關(guān)系;

　　②滿足作業(yè)環(huán)境使人在視覺上產(chǎn)生愉悅的感覺;

　　【顏色設(shè)計的原則】

　�、倜鎸ψ鳂I(yè)人員的墻壁，避免采用強烈的顏色對比;

　　②避免過多地使用黑色、暗色或深色;

　　③避免有光澤的或具有反射性的涂料;

　�、芸刂婆_或工作臺應(yīng)為低的顏色對比;

　�、荼苊猸h(huán)境中有高飽和色。