安全人机工程学.ppt

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1、安全人机工程学2015-10 安全人机工程安全人机工程 安全人机工程学是从安全安全的角度和人机工程学人机工程学的着眼点研究人与机的关系人与机的关系,运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。其立足点立足点放在安全安全上面，对在活动（含生产活动、生活活动、生存活动）过程中的人实行保行保护为目的目的，主要阐述人与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。从解决“人”与“物”之间界面关系的角度，研究导致活动者伤亡病害等不利的因素作用机理和预防与消除方法的依据等，同时为工程技术设计者提供人体的数据与要求，以这些数据和要求指导工程技术人员进行具体工程设计，从而在实现生产效率的同时确

2、保障劳动者的安全。人人-机关系机关系 人机关系通常可分为静态人机关系与动态人机关系两大方面。静静态人机关系人机关系主主要研究人、机之间的空间关系动态人机关系人机关系主主要研究人、机之间的功能关系与信息关系（其中包括人机界面的分析、设计与评价）自20世纪60年代到90年代，在所有工业事故中包含人因失误的事故从20%20%扩大到扩大到80%80%以上。美国、日本、法国、德国、瑞典、瑞士6国的联合调查统计资料显示，核电站中的人因事故的比例，6国的平均值超过60%60%，最高的达85%85%，特别是许多重大事故的原因几乎均源于人的因素，国内外大量的统计表明，有近8080的事故是由于人为失误发生的。如切

3、尔诺贝利核电站事故、博帕尔化工厂事故、深圳危险品仓库大爆炸、克拉玛依大火灾等。这些事故不仅造成人类生命财产、生存环境的巨大灾难，而且给社会发展带来了极大的负面影响。因此，应研究产生事故的各种人的因素、人的操作失误分析与预防措施等。人因对系统安全的作用和影响人因对系统安全的作用和影响各行各行业中人因事故所占比例中人因事故所占比例人因失误事故分析与预防人因失误事故分析与预防行业名称行业名称人因事故的比例人因事故的比例资料来源资料来源航空航空70%70%80%80%中中国国安安全全科科学学学学报报，20022002，1212（5 5）道路交通道路交通57%57%完完全全由由人人因因引引起起，90%9

4、0%包包含含人因的贡献人因的贡献Human Error in Road Accidents.Green M.John石油化工石油化工60%60%以上以上日本，日本，20012001核电核电60%60%以上以上Hollnagel Hollnagel E.CREAM.2-E.CREAM.2-3.Elsevier Science3.Elsevier Science矿山矿山8585中国，中国，20032003钢铁冶金钢铁冶金9090中国，中国，20012001人因失人因失误事故分析与事故分析与预防防3.复杂社会技术系统的特征及对人因的影响复杂社会技术系统的特征及对人因的影响v 系统更加自动化系统更加自

5、动化 操作人员的工作由过去以“操作”为主变为监视决策控制。人因失误发生的可能性、尤其是后果及影响变得更大了。v系统更加复杂和危险系统更加复杂和危险 大量地使用计算机使得系统间相互作用更加复杂、耦合更加紧密，同时使得大量的潜在危险集中在较少几人身上（如中央控制人员）。人因失人因失误事故分析与事故分析与预防防v系统具有更多的防御装置系统具有更多的防御装置 多重、多样专设安全装置大大提高了系统的安全性。但另一方面，对这些安全装置的依赖性又降低了操作人员对系统危险性的警觉性。同时，这些安全装置仍可能由于人因失误而失效，因而它们也就是系统最大的薄弱环节。v 系统更加不透明系统更加不透明 系统的高度复杂性

6、、耦合性和大量的防御装置增加了系统内部行为的模糊性，管理人员、维护人员、操作人员经常不知道系统内正在发生什么，也不理解系统可以做什么。人因事故分析的基本方法人因事故分析的基本方法一、基本概念一、基本概念人因可靠性人因可靠性：人对于系统的可靠性所必须完成的活动的成功概率。人因失人因失误(human error)：人未能精确地、恰当地、充分地、可接受地完成所规定的绩效标准范围内的任务。人因可靠性分析人因可靠性分析（HRA：Human Reliability Analysis):以人因工程、系统分析、认知科学、概率统计、行为科学等学科为理论基础，以对人的可靠性进行定性与定量分析和评价为中心内容，以分

7、析、预测、减少与预防人的失误为研究目标。人因失人因失误事故分析与事故分析与预防防人的失人的失误特点特点 人的失误的重复性；人引发的失效的潜在性和不可逆转性；人的失误行为往往是情景环境驱使的；人的行为的固有可变性；人的失误的可修复性。人因失人因失误事故分析与事故分析与预防防诱发人因事故的主要因素人因事故的主要因素 操作人员个体的原因 设计上的原因 作业上的原因 运行程序上的原因 教育培训上的原因 信息沟通方面的原因 组织管理因素11某些定义人人为错误人人为错误是指行是指行动或决定或决定导致意外不良后果，例如：致意外不良后果，例如：进入一个房间，但是却忘了为什么进入这个房间没有将物品放回正确的位置

8、（例如将牛奶放到碗柜而不是电冰箱中）试图刹车，但是却踩了加速器违规违规是是指指采采取取故故意意违反反已已知知的的操操作作规则、限限制制和和/或或规程程的的行行动或或者者作作出出故故意意违反反这些些规则、限制和限制和/或或规程的决定，或者在某人的行程的决定，或者在某人的行为偏离公偏离公认的的预期行期行为，例如：，例如：故意违反限速在没有切断电源的情况下更换钻头M,L人因失人因失误事故分析与事故分析与预防防输输 入入信信 息息 处处 理理输输 出出行行为为特特征征 注意力集中于一点注意力集中于一点 无无视视，遗遗忘忘正正常常信信息息 信息获取能力低下信息获取能力低下 歪曲感知到的信息歪曲感知到的信

9、息 知觉能力麻痹知觉能力麻痹 知觉对象偏移知觉对象偏移信息综合能力质量减退信息综合能力质量减退提取信息能力低下提取信息能力低下与与记记忆忆信信息息对对照照能能力力低低下下判断内容检查能力低下判断内容检查能力低下时间裕度过小评价时间裕度过小评价实施习惯动作实施习惯动作操作定位不良操作定位不良操操作作连连续续性性、灵灵活活性性低低不能协同作业不能协同作业多余、过激操作多余、过激操作无目的操作无目的操作操作无反馈操作无反馈不能操作不能操作 紧急状态下人的行为紧急状态下人的行为CatHuman人因失误事故分析与预防人因失人因失误结构与成因模型构与成因模型影响行为的因素影响行为的因素作业状况因素作业状况

10、因素正在进行的作业正在进行的作业人的内在人的内在失误机制失误机制引起人失引起人失误的契机误的契机认知处理认知处理过程的失误过程的失误失误的外失误的外部形态部形态人因失误结构模型人因失误结构模型16人为错误种类无意的行无意的行为（例如打（例如打电话时拨错号号码）人为错误是不可避免的！感知感知错误例如看错电脑显示器上的读数或者路标例如将显示器屏幕上的3看错成8 记忆错误例如忘了执行操作规程中的一个步骤例如将0131 667 8059回忆成0131 677 8059 决定决定错误例如没有对不同的信息和数据进行整合，导致错误地对工艺问题进行诊断例如在国外给家里打电话，但是却拨了一个当地号码 行行动错误

11、例如不小心对错误的阀门进行操作例如错误地键入两个相邻的数字17作用因素示例任务 工作量工作量 赶工赶工 任务规划不良任务规划不良 任务资源不充分任务资源不充分 任务监督不充分任务监督不充分沟通 笔迹潦草笔迹潦草 单向非口头沟通单向非口头沟通 不断受到打断和干扰不断受到打断和干扰 语言语言规程和文件 用语含糊用语含糊 指示被遗漏指示被遗漏环境 高背景噪声高背景噪声 工作条件不良工作条件不良 设备维修不当设备维修不当培训和能力 新的员工新的员工 缺乏知识缺乏知识/能力能力 无效的培训无效的培训 缺乏了解缺乏了解人机界面 大量的警报大量的警报 装置和设备设计不当装置和设备设计不当 人体工程不当人体工

12、程不当个人 亲人最近去世亲人最近去世 疾病疾病 疲劳疲劳/疲惫疲惫社会和团队 个性冲突个性冲突 不明确的职能和职责不明确的职能和职责 士气低下士气低下 资源不充分资源不充分 监督不充分监督不充分人为错误分析 作用因素人因失误事故分析与预防 故障模式分析技故障模式分析技术 人因失误的基本故障模式：a.不注意细节 b.判断错误 c.承诺的任务没有执行（完成）d.技能或知识不够 e.精神状态不适合完成工作任务 人因失误事故分析与预防3 3、屏障分析技屏障分析技术屏障是防范事故发生的手段：实体保护，行政管理防范。防护屏障的失效，导致事故的发生。屏障分析可找出防范体系的缺陷或漏洞，从而提出有效的改进方案

13、。人因失误事故分析与预防典型的屏障典型的屏障：物理屏障：声、光报警信号；各种安全保护设备；各种警示性标牌；安全门、锁；各类应急设备等。管理屏障：运行及维修工作规程；人员培训与教育；资格认定及人员任命；管理条例；工作人员的交流方式；人员授权；人员的相互监管等。人机系人机系统的安全与可靠性的安全与可靠性 在现实生活和生产工作中，经常都在发生各式各样的事故。以减少事故、提高系统安全性为目的的人机系统的可靠性研究，日益被人们所重视。长期以来，可靠性的研究对象被局限在“机”，事实上很多事故是由人的差错造成的。人在系统中的可靠性越来越重要。人机系统的安全与可靠性取决于机的可靠性、人的可靠性及其他们间的协调

14、关系。机的可靠性是衡量人机系统安全性的重要依据，人的可靠性直接影响人机系统的安全性，并且往往起主导作用。人的自然倾向与可靠性分析l、可靠性的定、可靠性的定义 可靠性是指研究对象在规定条件定条件下、规定时间内、完成规定 功能的能力。规定条件包括使用条件、维护条件、环境条件、贮存条件和工作规定条件包括使用条件、维护条件、环境条件、贮存条件和工作方式等。某些电子元器件在实验室中使用和在火箭上使用，其可方式等。某些电子元器件在实验室中使用和在火箭上使用，其可靠性就可能相差几个数量级。机器在超负荷下使用和连续不断工靠性就可能相差几个数量级。机器在超负荷下使用和连续不断工作都会使可靠性降低。相反，产品在减

15、负荷（低于使用负荷）下作都会使可靠性降低。相反，产品在减负荷（低于使用负荷）下使用，可靠性提高。使用，可靠性提高。人的自然倾向与可靠性分析 l、可靠性的定、可靠性的定义 可靠性是指研究对象在规定条件下、规定定时间内、完成规 定功能的能力。规定时间依据不同对象和工作目的而异，如火箭要求几秒或几分规定时间依据不同对象和工作目的而异，如火箭要求几秒或几分钟内工作可靠，而一台机床要求的可靠使用时间则长得多。一般钟内工作可靠，而一台机床要求的可靠使用时间则长得多。一般地说，机器设备的可靠性随使用时间的增加而逐渐降低，使用时地说，机器设备的可靠性随使用时间的增加而逐渐降低，使用时间越长，可靠性越低。使用时

16、间不同，可靠性也不同。间越长，可靠性越低。使用时间不同，可靠性也不同。人的自然倾向与可靠性分析 l、可靠性的定、可靠性的定义 可靠性是指研究对象在规定条件下、规定时间内、完成规定定 功能功能的能力。规定功能是指机器设备本身的性能指标和包括人方便、安全、规定功能是指机器设备本身的性能指标和包括人方便、安全、舒适地操纵机器的使用功能。当机器和设备达到规定功能，则舒适地操纵机器的使用功能。当机器和设备达到规定功能，则可靠；当产品丧失规定功能，则称其发生故障、失效或不可靠。可靠；当产品丧失规定功能，则称其发生故障、失效或不可靠。人的自然倾向与可靠性分析 1.1.习惯与与错觉 2.2.精神精神紧张与与躲

17、险动作作 3.3.人人为差差错 4.4.人的生理人的生理节律律 5.5.人的可靠性人的可靠性 人的自然倾向与可靠性分析一、一、习惯 习惯分个人习惯和群体习惯。群体习惯 群体习惯是指在一个国家或一个民族内部，人们所形成的共同习惯。符合群体符合群体习惯的机械工具，可使作的机械工具，可使作业者提高工作效率，减少操者提高工作效率，减少操作失作失误。动作习惯 绝大多数人习惯用右手操作工具和做各种用力的动作。这一事实在人机系统设计时应该予以考虑。人的自然倾向与可靠性分析人的自然倾向与可靠性分析二、二、错觉错觉是指人所获得的印象与客观事物发生差异的现象。视错觉空间错觉大小与重量错觉颜色错觉听错觉运动错觉长度

18、错觉；长度错觉；方位错觉；方位错觉；透视错觉；透视错觉；对比错觉对比错觉人的自然倾向与可靠性分析精神紧张与躲险动作精神紧张与躲险动作一、精神紧张、慌张以及惊慌精神紧张、慌张以及惊慌v精神紧张：紧张状态的发展可分为三个阶段：警戒反应期、抵抗期、衰竭期。v慌张：是作业者在某种心理状态下所出现的一种工作状态，表现为着急慌忙，工作急于求成，而且忙中又常出错。v惊慌：是在异常情况下，多数人心理会骤然发生变化，内心十分紧张，一时失去正确的判断能力，行动也随之失去常态；或者惊呆不能动弹；或者张皇失措，行动不能自控；也有的在生理上出现种种不正常现象，如心率加快、血压升高、大小便失禁、哆嗦、皮肤起鸡皮、上下牙齿

19、振碰、口吃等。人的自然倾向与可靠性分析二、二、躲险动作作人在静立时发现前方有物袭来会立刻作出反应，采取躲避动作。实验统计数据表明，躲向左侧的人数大致为躲向右侧人数的2倍。工作位置的左侧应留出一点安全地带。实验统计数据显示，人对上方的危险物往往表现无能为力。作业场所，特别是立体作业的现场应要求作业者戴安全帽，并在适当的地方安装安全网或其他遮蔽物。二、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计差错制造差错组装差错检验差错维修差错操作差错管理差错如不恰当的人机功能分配，没按安全人机如不恰当的人机功能分配，没按安全人机工程原理设计，载荷拟定不当，计算用的工程原理设计，载荷拟定不当，计算用的数学模型错误，选

20、用材料不当，机构或结数学模型错误，选用材料不当，机构或结构形式不妥，计算差错，经验参数选择不构形式不妥，计算差错，经验参数选择不当，显示器与控制器距离太远，使操作感当，显示器与控制器距离太远，使操作感到不便等。到不便等。机的特性与可靠性分析二、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计差错制造差错组装差错检验差错维修差错操作差错管理差错如使用不合适的工具，采用了不合格的零如使用不合适的工具，采用了不合格的零件或错误的材料，不合理的加工工艺，加件或错误的材料，不合理的加工工艺，加工环境与使用环境相差较大，作业场所或工环境与使用环境相差较大，作业场所或车间配置不当，没有按设计要求进行制造车间配置不当，

21、没有按设计要求进行制造等。等。机的特性与可靠性分析二、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计差错制造差错组装差错检验差错维修差错操作差错管理差错机的特性与可靠性分析如错装零件，装错位置，调整错误，如错装零件，装错位置，调整错误，接错电线等。接错电线等。二、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计差错制造差错组装差错检验差错维修差错操作差错管理差错机的特性与可靠性分析如安装了不符合要求的材料、不合格配件如安装了不符合要求的材料、不合格配件及不合理的工艺方法，或有违反安全工程及不合理的工艺方法，或有违反安全工程要求的情况存在等。要求的情况存在等。二、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计差错制造差错

22、组装差错检验差错维修差错操作差错管理差错机的特性与可靠性分析如未严格按照规定全面检修保养等。如未严格按照规定全面检修保养等。二、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计差错制造差错组装差错检验差错维修差错操作差错管理差错机的特性与可靠性分析操作中除了使用程序出差错、使用工具不当、操作中除了使用程序出差错、使用工具不当、记忆或注意失误外，主要是信息的确认、解记忆或注意失误外，主要是信息的确认、解释、判断和操作动作的失误。释、判断和操作动作的失误。l没有执行分配给他的功能没有执行分配给他的功能l执行了没有分配给他的功能执行了没有分配给他的功能l错误地执行了分配给他的功能错误地执行了分配给他的功能二、

23、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计差错制造差错组装差错检验差错维修差错操作差错管理差错机的特性与可靠性分析如管理出现松懈现象。如管理出现松懈现象。二、人二、人为差差错发生的原因生的原因设计失误 制造失误组装失误检验失误维修保养不正确操作失误管理失误机的特性与可靠性分析对于人为差错发生的机理，对于人为差错发生的机理，目前尚不清楚，目前尚不清楚，但可以肯定人为差错是但可以肯定人为差错是人、环境、机械、技术和管理人、环境、机械、技术和管理等诸多因素相互作用的结果。等诸多因素相互作用的结果。人因差人因差错的后果的后果 人为差差错的后果，取决于人差差错的程度及机器安全系统的 功能。其差差错后果可归纳

24、为四种类型：差差错对系统未未发生生影响，因为发生失误时作了及时纠正，或 机器可靠性高，具有较完善的安全设施，如冲床上的双按钮 开关；差差错对系统有潜在有潜在的影响，如削弱了系统的过载能力；差差错造成事故造成事故，但系统可修复；差差错导致重大事故重大事故，造成机毁人亡，系统失效。机的特性与可靠性分析人的自然倾向与可靠性分析人的生理人的生理节律律 生理功能所显示出的周期性变化，通常称为生理节律。人体存在着像心电波那样以若干秒为周期的生理节律，也有像睡眠与觉醒那样以天为周期的生理节律。人的这种生理节律对作业效率及质量有明显的影响。人的自然倾向与可靠性分析 一、日周一、日周节律以及其它周期律以及其它周

25、期节律律 一天之中身体机能随一天之中身体机能随时间的的变化化人的自然倾向与可靠性分析二、二、PSIPSI周期周期节律律 人的自然倾向与可靠性分析人的可靠性人的可靠性 人的可靠性可靠性一般定义为：在规定的时间内以及规定的条件下，人无差错地完成所规定任务的能力。人的可靠性的定量指标为人的可靠度可靠度。根据人的可靠性定义便可将人的可靠度定义为在规定的时间内以及规定的条件下，人无差错地完成所规定任务（或功能）的概率。三、影响人的可靠性的因素生理因素 如体力、耐久力、疾病、饥渴、对环境因素承受能力的限 度等；大脑的意识水平影响；心理因素 因感觉灵敏度变化引起反应速度变化，因某种刺激导致心 理特性波动，如

26、情绪低落、发呆或惊慌失措等觉醒水平变 化；个人素质 训练程度、经验多少、操作熟练程度、技术水平高低、责 任心强弱等；操作因素 操作的连续性、操作的反复性、操作时间的长短、操作速 度、频率及灵活性等。人的自然倾向与可靠性分析环境因素 对新环境和作业不适应，由于温度、气压、供氧、照明等 环境条件的变化不符合要求，以及振动和噪声的影响，引 起操作者生理、心理上的不舒适；管理因素 如不正确的指令，不恰当的指导，人际关系不融洽，工作 岗位不称心等；社会因素 家庭不和、人际关系不协调；人的自然倾向与可靠性分析 1.1.人机界面的安全人机界面的安全设计 2.2.作作业环境的安全境的安全设计 3.3.安全防安

27、全防护装置装置设计 4.4.安全人机功能匹配安全人机功能匹配 5.5.人机系人机系统的安全的安全设计 人机系统的安全设计人机系统的安全设计安全防护装置设计安全防护装置设计 v安全防护装置安全防护装置是指配备在机械设备上能防止危险因素引起人身伤害，保障人身是指配备在机械设备上能防止危险因素引起人身伤害，保障人身安全和设备安全的所有装置。安全和设备安全的所有装置。一、安全防护装置的作用和分类一、安全防护装置的作用和分类 二、安全防护装置的设计原则二、安全防护装置的设计原则 三、典型安全防护装置的设计三、典型安全防护装置的设计 人机系统的安全设计安全防安全防护装置的作用与分装置的作用与分类 1 1、

28、安全防、安全防护装置的作用装置的作用 安全防安全防护装置的作用是杜装置的作用是杜绝或减少机械或减少机械设备在正常或故障状在正常或故障状态，甚至在操作者失甚至在操作者失误情况下情况下发生人身或生人身或设备事故。事故。防止机械设备因超限运行而发生事故 通过自动监测与诊断系统排除故障或中断危险 防止因人为的误操作而引发的事故 防止操作者误入危险区而发生的事故 人机系统的安全设计安全防安全防护装置的分装置的分类 当操作者处于危险区或设备处于不安全状态时，安全防护装置能直接起安全保护作用，此时按照安全保安全保护方式的不同方式的不同可分为：隔离防护装置 联锁控制防护装置 超限保险装置 紧急制动装置 报警装

29、置 人机系统的安全设计二、安全防护装置的设计原则二、安全防护装置的设计原则1、以保护人身安全为出发点进行设计的原则2、安全防护装置必须安全可靠的原则3、安全防护装置与机械装备配套设计的原则4、简单、经济、方便的原则5、安全防护装置必须具备自动组织的设计原则人机系统的安全设计典型安全防护装置的设计典型安全防护装置的设计1 1、隔离防护安全装置的设计、隔离防护安全装置的设计v目的：目的：隔离防护安全装置就是专为保护人身安全保护人身安全而设置的，防止人进入危险区与外露的高速运动或传动的零件或带电导体等接触受伤害，或飞溅出来的切屑、工件、刀具等外来物伤人。v形式：形式：（1）装在机械设备上的防护罩（2

30、）置于机械周围一定距离的防护屏或防护栅栏人机系统的安全设计防护罩防护罩v作用作用 一是使人体不能进入危险区；二是阻挡高速飞向人体的外来物。v基本要求基本要求有足够的强度和刚度，结构和布局合理，而且应牢固地固定在设备或机器上。不允许防护罩给生产场所带来新的危险，其本身表面应光滑，不得有毛刺或尖锐棱角。防护罩不应影响操作者的视线和正常作业，防护罩与运转零部件之间应留有足够的间隙，以免相互接触，干扰运动或碰坏零件；应便于设备的检查、保养、维修。人机系统的安全设计防护屏防护屏 防护屏是设置在离机械一定距离的地面上设置在离机械一定距离的地面上，根据需要可以移动。防护屏主要适用于不需要人进行操作的机械，如

31、用于隔离机械手或工业机器人的活动区域。v作用作用 防止机械伤害以及由于灼烫、腐蚀、触电等造成的伤害。v基本要求防护屏应有足够的强度，可以采用栅栏结构、网状结构或孔板结构，常见的有围栏、防护屏、栏杆等。在设计防护屏时，其栅栏的横向或竖向间距、网眼或网孔的最大尺寸和防护屏高度，以及防护屏放置的最小安全距离必须符合国家标准（GB81791987）。人机系统的安全设计联锁防护安全装置的设计联锁防护安全装置的设计 v特点特点 主要体现在“联锁联锁”，它表示既有联系，又相互制约（互锁）的两种运动或两种操纵动作的协调动作，实现安全控制。v作用作用 用来防止同时接通两个或两个以上相互干扰的运动，如车床上刀架的

32、纵向与横向运动不允许同时接通，机床的启动或制动不允许同时发生；防止颠倒顺序动作，如机床上工件未夹紧，主轴不能起动；防止误操作功能相反的按钮或手柄。它是各类机械用的最多、最理想的一种安全装置。人机系统的安全设计手柄与脚踏板联锁装置手柄与脚踏板联锁装置-手柄手柄-脚踏板脚踏板 -插销插销-启动杆启动杆 压力机开始工作时，只有先把手柄按下，将插入启动杆上的销子拨出，脚踏板才能踏下，这时才能启动压力机进行工作。这样使操作者的手在压力机滑块下降前自然地离开危险区，防止脚误踩脚踏板而发生冲手事故。人机系统的安全设计超限保险安全装置的设计超限保险安全装置的设计 v作用作用 防止机器发生故障时引起输出参数和工

33、作状态参数（振动、温度、压力、负载、速度等）超出规定的极限值。v类型类型（1 1）超载安全装置）超载安全装置 其作用就是处理设备由于人机匹配失衡造成的多余能量，如起重量限制器、电路过载保护（电动机的热继电器）和短路保护（熔断器）。人机系统的安全设计（2 2）越位安全装置）越位安全装置 对于某些机械，如果执行件运动时超越了规定的行程，则可能会发生损坏设备和撞伤人身的事故，为此必须设置行程限位安全装置。（3 3）超压安全装置）超压安全装置 广泛用于锅炉、压力容器等装置中，如安全阀、防爆膜等。人机系统的安全设计4 4、制动装置、制动装置 为防止事故发生或阻止事故继续发展，必须使机器紧急制动，中断危险

34、或事态发展。大众推出的新型自动制动装置大众推出的新型自动制动装置安全制动装置安全制动装置人机系统的安全设计报警装置报警装置 报警装置的工作原理是将监视信号转换成电信号，然后以声或 光信号发出警报。警报信号主要是音响，其次是光信号。重要 的报警信号最好是由音响和光组成的“试听试听”双重警报信号双重警报信号。如，水位报警器。煤气报警装置煤气报警装置变压器防盗报警装置变压器防盗报警装置防触防触电安全装置安全装置 为了保证操作人员及检修人员的安全，设备上一定要设置防触电安全装置及安全措施，常用的方法有：断电保险装置电容器放电装置接地人机系统的安全设计最简单的断电保险装置是联锁开关。如当打开设备的防护罩

35、时，与之相关部分的电源被切 断，关上防护罩后，电源又自动接通。防触防触电安全装置安全装置 为了保证操作人员及检修人员的安全，设备上一定要设置防触电安全装置及安全措施，常用的方法有：断电保险装置电容器放电装置接地人机系统的安全设计当设备内部有储存电荷量大的电容器时，即使切断电源，电容器及其线路仍需要较长时间的放电，人员接触仍有被触电的危险。电容器放电装置的作用就是泄放 设备切断电源后，其电容器内尚存的电荷。如果电容器及其线路的电压不能在切断电源后两秒钟内放电降到30伏以下，则必须设置放电装置。、防触、防触电安全装置安全装置 为了保证操作人员及检修人员的安全，设备上一定要设置防触电安全装置及安全措

36、施，常用的方法有：断电保险装置电容器放电装置接地人机系统的安全设计为了防止人员受高压伤害，设备的所有机壳、暴露部位都应接地，保持它们的电位与地电位相同。人机系统的安全设计安全人机功能匹配安全人机功能匹配 一、人的主要功能一、人的主要功能 二、机的主要功能二、机的主要功能 三、人机特性比较三、人机特性比较 四、人机功能分配四、人机功能分配 人机系统的安全设计四、人机功能匹配四、人机功能匹配例：例：对于绕月球飞船飞行的成功率来讲，国外文献分析显示：如果采用全自动化飞行时成功率仅为22%；如果采用有人 参与时则为70%；如果在飞行中航天员还能承担维修任务 时则为93%；对于登月飞行的成功率来讲，这时

37、后者为前 者的4.2倍。充分说明了合理的人机系统功能分配对完成人机系统的成 功设计非常重要。人机系统的安全设计人机功能匹配人机功能匹配 在人机系统的安全设计中，首先要按照科学的观点分析人和机器各自所具有的不同特点，以便研究人与机器的功能分配，从而扬长避短，各尽所长，充分充分发挥人与机器的各自人与机器的各自优点点；从从设计开始就尽量防止开始就尽量防止产生人的不安全行生人的不安全行动和机器的不安全和机器的不安全状状态，做到安全生产。人机系人机系统的安全的安全设计基本要点和要求基本要点和要求人机系统主要由人、机、人机界面这三部分组成。人机系统的安全设计，以安全为着眼点，不仅要做到机宜人、人适机，还要

38、考虑人-机之间的相互协调性和安全性。人机系统的安全设计人机系统的安全设计 人机系统的安全设计机械安全机械安全设计的要求的要求 实际统计资料表明，设计阶段采用安全措施是保证机械产品的安全性的关键之一。l l、合理、合理设计机械机械设备的的结构型式构型式 2 2、足、足够的抗破坏能力及的抗破坏能力及环境适境适应能力能力3 3、尽可能使机器、尽可能使机器设备达到本达到本质安全安全（本（本质可靠性）可靠性）4 4、符合安全人机工程学的要求、符合安全人机工程学的要求5 5、可靠有效的安全防、可靠有效的安全防护6 6、机械的可、机械的可维修性及修性及维修作修作业的安全的安全合理合理设计机械机械设备的的结构

39、型式构型式 机械设备的结构型式一定要与其执行的预定功能相适宜，不能因结构设计不合理而造成机械正常运行时的障碍、卡塞或松脱；不能因元件或软件的暇疵而引起微机数据的丢失或死机；不能发生任何能够预计到的与机械设备的设计不合理的有关事件。通过选用适当的设计结构尽可能避免或减少危险。从人的安全需要出发，针对防止危险导致的伤害而采用一些技术措施或增加配套设施。人机系统的安全设计足足够的抗破坏能力及的抗破坏能力及环境适境适应能力能力 机械的各组成受力零部件及其连接，应满足完成预定最大载荷的足够强度、刚度和构件稳定性，还必须考虑机械设备的整体抗倾覆或防风抗滑的稳定性。机械设备必须对其使用环境具有足够的适应能力

40、，特别是抗腐蚀或空蚀，耐老化磨损，抗干扰的能力，不致由于电气元件产生绝缘破坏，使控制系统零部件临时或永久失效，或由于物理性、化学性、生物性的影响而造成事故。人机系统的安全设计人机系统的安全设计 尽可能使机器设备达到本质安全 机械设备的本质安全，是指利用技术手段进行机器预定功能的设计和制造，不需要采用其它安全防护措施，就可以在预定条件下执行机器的预定功能时能够满足机器自身安全的要求。（1）在不影响预定使用功能前提下，机械设备及其零部件应尽量避免设计成会引起损伤的锐边、尖角、粗糙的、凸凹不平的表面和较突出的部分。人机系统的安全设计 （2）应采用对人无害的材料和物质。对不可避免的毒害物应在设计时考虑

41、采取密闭、排放（或吸收）、隔离、净化等措施。在人员合理暴露的场所，其成分、浓度应低于产品安全卫生标准的规定，不得构成对人体健康的有害作用，也不得对环境造成污染。（3）机械产生的噪声、振动、过热和过低温度等指标，都必须控制在低于产品安全标准中规定的允许指标，防止对人的心理及生理危害。（4）利用安全距离防止人体触及危险部位或进入危险区。（5）在不影响使用功能的情况下，根据各类机械的不同特点，限制某些可能引起危险的物理量值来减小危险。（6）对预定在爆炸气氛中使用的机器，应采用全气动或全液压控制系统和操纵机构，或“本质安全”电气装置，也可采用电压低于“功能特低电压”的电源，以及在机器的液压装置中使用阻

42、燃和无毒液体。（7）有可燃气体、液体、蒸汽、粉尘或其他易燃易爆或发火性物质的机械生产设备，应在设计时考虑防止跑、冒、滴、漏，根据具体情况配置监测报警、防爆泄压装置及消防安全设施，避免或消除摩擦撞击、电火花和静电积聚等，防止由此造成的火灾或爆炸危险。人机系统的安全设计人机系统的安全设计 例：例：在一次空战中，一架在一次空战中，一架A A国飞机侵入国飞机侵入B B国领土，国领土，B B国派两架飞机起飞迎击。发国派两架飞机起飞迎击。发射两发导弹未中，转用机炮攻击，发射炮弹射两发导弹未中，转用机炮攻击，发射炮弹155155发未中，发未中，A A国飞机逃出国飞机逃出B B国。事后，国。事后，B B国检查

43、机炮未中的原因，发现：从发射导弹转成机炮射击，国检查机炮未中的原因，发现：从发射导弹转成机炮射击，要求飞行员必须把武器选择开关由要求飞行员必须把武器选择开关由“导弹导弹”转成转成“航炮航炮”，并把瞄准方，并把瞄准方式转换成式转换成“活动环活动环”位置。这两个操作在平时一般不会出错，但在这次位置。这两个操作在平时一般不会出错，但在这次战斗中，先发导弹未中，飞行员精神已高度紧张，时间又非常短促，致战斗中，先发导弹未中，飞行员精神已高度紧张，时间又非常短促，致使只顾瞄准就发射，忘了扳动瞄准器光环转换开关，造成所有炮弹均未使只顾瞄准就发射，忘了扳动瞄准器光环转换开关，造成所有炮弹均未击中。击中。人机系

44、统的安全设计 这一事例充分说明，在这次空战中，尽管飞行员有不可推卸的责任，但这一事例充分说明，在这次空战中，尽管飞行员有不可推卸的责任，但是如果对飞机的火控系统进行了本质可靠性设计（预防人的操作失误），也是如果对飞机的火控系统进行了本质可靠性设计（预防人的操作失误），也就是说在转换攻击方式时只要求飞行员扳动一个开关，或者导弹发射完之后就是说在转换攻击方式时只要求飞行员扳动一个开关，或者导弹发射完之后自动转换攻击方式，那就完全可以避免这次意外事件的发生，而使自动转换攻击方式，那就完全可以避免这次意外事件的发生，而使B B国取得国取得空战胜利。空战胜利。人机系统的安全设计 v符合安全人机工程学的要

45、求符合安全人机工程学的要求 （1）合理分配人机功能 （2）适应人体特性 （3）友好的人机界面设计 （4）作业空间的布置可靠有效的安全防可靠有效的安全防护 必须建立可靠的物质屏障，即在机械上配置一种或多种专门用于保护人的安全的防护装置、安全装置或采取其他安全措施。当设备或操作的某些环节出现问题时，靠机械自身的各种安全技术措施避免事故的发生，保障人员和设备安全。危险性大或事故率高的生产设备，必须在出厂时配备好安全防护装置。人机系统的安全设计机械的可机械的可维修性及修性及维修作修作业的安全的安全 （1）机械的可维修性。机器出现故障后，在规定的条件下，按规定程序或手段实施维修，可以保持或恢复其执行预定

46、功能状态，这就是机器的可维修性。（2）维修作业的安全。在按规定程序实施维修时，应能保证人员的安全。由于维修作业是不同于正常操作的特殊作业，往往采用一些超常规的做法，如移开防护装置，或是使安全装置不起作用。人机系统的安全设计安全人机工程的实践和应用办公室的安全人机工程公室的安全人机工程 在政府机关或企业内部，在管理工作的相互沟通、协调、信息联系、综合平衡、目标决策等方面，办公室是主要工作场地，过去人们比较重视办公室的基建和设备的增加。随着微电子等一系列新技术的发展和应用，自动化办公设备的出现，迅速促进了办公室工作的现代化，以及对传统办公方式和办公室系统自身管理工作的改革，有力地提高了办公室工作的

47、效率，办公室的安全人机工程便成为当前十分重要的研究课题。安全人机工程的实践和应用办公室的公室的类型和型和发展展趋势1、类型型从办公室的职能管理活动来看，基本是两种类型：集中集中办公和独立公和独立办公公。从办公室的平面布置形式来看，基本是三种类型：大空大空间式、空式、空间分隔式和独分隔式和独间式式。2、发展展趋势 显然，大空间式和空间分隔式适合于集中式办公，独间式适合于独立式办公。从我国目前情况看，这两种形式都大量存在。由于办公室自动化的迅速发展，空间分隔式将是办公室主要的发展形式。安全人机工程的实践和应用现代办公室的安全人机工程学设计现代办公室的安全人机工程学设计（1 1）办公室的作业环境设计

48、）办公室的作业环境设计v办公环境要与人相适应办公环境要与人相适应办公室周围的环境要充分适应人的生理和心理、生物力学及人体尺寸测量的需要。减少噪声影响，提供良好的照明条件。保持适宜的温度和湿度。保证足够的空间（独立空间和协同作业空间）。v办公环境与工作性质相适合办公环境与工作性质相适合操作者的姿势对于头部而言，屏幕对于头部而言，屏幕的高度和角度是舒适的高度和角度是舒适的的姿势改变时所需姿势改变时所需的空间的空间搁脚板搁脚板-如果需要如果需要膝盖和大腿膝盖和大腿没有处于压没有处于压力之下力之下可调节的可调节的座位高度座位高度腰部支撑腰部支撑可调整的可调整的座椅靠背座椅靠背前臂处于水平。前臂处于水平

49、。手腕获得支撑手腕获得支撑-如果需要如果需要相关的办公室环境要求照明：亮度要达到300500流明；要把计算机屏幕设置在适当的角度上（相对于窗子）并且与灯具保持平行，从而最大限度地减少窗子的反光，如果通过窗子会发生眩光/反光，要安装百叶窗。噪声：适当的办公室环境噪声水平是55 dBA。温度：可以接受的办公室工作温度范围是1826C。湿度：最佳范围是4060%。空间：必须提供足够的空间从而确保工作人员可以方便地进出工作站；在桌面上，必须在计算机设备以及其它必要的设备之间提供足够的空间，并且提供足够的空间用来放置有关的书面资料；在桌子下方，必须提供足够的空间，从而确保工作人员可以采用正确的坐姿并且定期改换腿部位置。地面：地面应平坦、不存在导致绊倒的风险（比如电缆和电源箱/电控箱）。通风：要尽量减少气流。Thanks for your attention.