第9章安全人机功能匹配=安全人机工程学课件.ppt

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1、第九章第九章 安全人机功能匹配安全人机功能匹配安全人机工程学（第九章）第一节第一节 人机功能匹配人机功能匹配 一、人的主要功能一、人的主要功能ll、人的第一种功能人的第一种功能传感器传感器 通过感觉器官（视觉、听觉、触觉等）通过感觉器官（视觉、听觉、触觉等）接受信息，感知系统的作业情况和机器接受信息，感知系统的作业情况和机器的状态的状态 l2、人的第二种功能、人的第二种功能信息处理器信息处理器 将接受的信息和已储存在大脑中的经验将接受的信息和已储存在大脑中的经验和知识信息进行比较分析后，作出决和知识信息进行比较分析后，作出决l定，如作出继续、停止或改变操作的决定，如作出继续、停止或改变操作的决

2、定定 l3、人的第三种功能、人的第三种功能操纵器操纵器（见图9-4）l 根据决定采取相应行动，如开关机器根据决定采取相应行动，如开关机器或增减其速度等或增减其速度等图图91 人在操作活动中的基本功能示意图人在操作活动中的基本功能示意图二、机的主要功能二、机的主要功能 ll、接受信息接受信息 l2、储存信息、储存信息 l3、处理信息、处理信息 l4、执行功能、执行功能 三、人机特性比较三、人机特性比较 l在人机系统设计中，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，充分发挥人与机器的各自优点；从设计开始就尽量防止产生人的不安全行动和机

3、器的不安全状态，做到安全生产。l人和机各有自己的能力和长处，归纳起来各表现在四个方面：人的功能的限度是准确性、体力、速度和知觉能力；机器功能的限度是性能维持能力、正常动作、判断能力、造价及运营费用。表表91 人与机的优缺点比较人与机的优缺点比较项项 目目机机 器器人人速速 度度占优势占优势时间延时为时间延时为1s逻辑逻辑推理推理擅擅长长于于演演绎绎而而不不易易改改变变其其演演绎绎程序程序擅长于归纳，容易改变其推理程序擅长于归纳，容易改变其推理程序计计 算算快且精确，但不善于修正误差快且精确，但不善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差可可 靠靠 性性按按照照恰恰

4、当当设设计计制制造造的的机机器器，在在完完成成规规定定的的作作业业中中可可靠靠性性很很高高，而而且且保保持持恒恒定定，不不能能处处理理意意外外的的事事态态。在在超超负负荷荷条条件件下下可可靠靠性突降性突降人人脑脑可可靠靠性性远远超超过过机机械械，但但极极度度疲疲劳劳与与紧紧急急事事态态下下很很可可能能变变成成极极不不可可靠靠，人人的的技技术术水水平平、经经验验以以及及生生理理和和心心里里状状况况对对可可靠靠性性很很有有影影响响，可可处处理理意意外外紧急事态紧急事态连连 续续 性性能能长长期期连连续续工工作作，适适应应单单调调专专业，需要适当维护业，需要适当维护容容易易疲疲劳劳，不不能能长长时时

5、间间连连续续工工作作，且且受受性性别别、年年龄龄和和健健康康状状态态等等影影响响，不不适应单调作业适应单调作业灵灵 活活 性性如如果果是是专专用用机机械械，不不经经调调整整则则不能改作其它用途不能改作其它用途通通过过教教育育训训练练，可可具具有有多多方方面面的的适适应应能力能力表表91 人与机的优缺点比较（续）人与机的优缺点比较（续）项项 目目机机 器器人人输输 入入灵敏度灵敏度具具有有某某些些超超人人的的感感觉觉，如如有有感觉电离辐射的能力感觉电离辐射的能力在在较较宽宽的的能能量量范范围围内内承承受受刺刺激激因因素素，支支配配感感受受器器适适应应刺刺激激因因素素的的变变化化，如如眼眼睛睛能能

6、感感受受各各种种位位置置、运运动动和和颜颜色色，善善于于鉴鉴别别图图象象，能能够够从从高高噪噪声声中中分分辨辨信信号号，易易受受（超超过过规规定定限限度度的的）热热、冷、噪声和振动的影响冷、噪声和振动的影响智智 力力无无（智能机例外）（智能机例外）能能应应付付意意外外事事件件和和不不可可能能预预测测事事件件，并能采取预防措施并能采取预防措施操作处操作处理能力理能力操操纵纵力力、速速度度精精密密度度、操操作作量量、操操作作范范围围等等均均优优于于人人的的能能力力。在在处处理理液液体体、气气体体、粉粉体体方方面面比比人人强强，但但对对柔柔软软物体的处理能力比人差物体的处理能力比人差可可进进行行各各

7、种种控控制制，手手具具有有非非常常大大的的自自由由度度，能能极极巧巧妙妙地地进进行行各各种种操操作作。从从视视觉觉、听听觉觉、变变位位和和重重量量感感觉觉上上得得到到的信息可以完全反馈给控制器的信息可以完全反馈给控制器表表91 人与机的优缺点比较（续）人与机的优缺点比较（续）项项 目目机机 器器人人功率输功率输出出恒恒定定不不论论大大的的，固固定定的的或标准的或标准的1471KW的的功功率率输输出出只只能能维维持持10s，367.75KW的的功功率率输输出出可可维维持持几几分分钟钟，150KW以以下下的的功功率率输输出出能能持持续续一天一天综合能综合能力力多种途径多种途径单一手段单一手段记记

8、忆忆最最适适用用于于文文字字的的再再现现和和长长期期存储存储可可存存储储大大量量信信息息，并并进进行行多多种种途途径径的的存存取取，擅擅长长于于对对原原则则和和策策略略的的记记忆忆四、人机的功能分配四、人机的功能分配 1、人机功能分配的含义、人机功能分配的含义 l对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当地分配给人或机，称为人机的功能分配。l人与机器的结合形式，依复杂程度不同可分为：劳动者-工具；操作者-机器；监控者-自动化机器；监督者-智能机器等几种。l人和机各有自己的能力和长处，归纳起来各表现在四个方面：人的功能的限度是准确性、体力、速度和知觉能力；机器功能的限度是性能维持能力、正常

9、动作、判断能力、造价及运营费用。l人机结合的原则改变了传统的只考虑机器设计的思想，提出了同时考虑人与机器两方面因素，即在机器设计的同时把人看成是有知觉有技术的控制机、能量转换机、信息处理机。l凡需要由感官指导的间歇操作，要留出足够间歇时间；机器设计中，要使操纵要求低于人的反应速度，这便是获得最佳效果的设计思想。2、人机功能分配的一般原则、人机功能分配的一般原则l人能完成并能胜过机器的工作：发觉微量的光和声，接受和组织声、光的型式，随机应变和应变程度，长时间大量储存信息并能回忆有关的情节，进行归纳推理和判断并形成概念和创造方法等。l目前机器能完成并胜过人的工作：对控制信号迅速作出反应，平稳而准确

10、地产生“巨大力量，做重复的和规律性的工作，短暂地储存信息然后废除这些信息，快速运算，同一时间执行多种不同的功能。表表92 采用人机时有利点采用人机时有利点采用机器时的有利点采用人时的有利点1、重复性的操作、计算，大量的情报资料存储1、由于各种干扰，需要判断信息时2、迅速施加大的物理力时2、在图形变化情况下，要求判断图形时3、大量的数据处理3、要求判断各种各样的输入时4、根据某一特定范围，多次重复作出判断4、对发生频率非常低时的事态需要进行判断时5、由于环境约束，对人有危险或操作容易犯错误时5、解决问题需要归纳、判断时6、当调节、操作速度非常重要，具有决定意义时6、预测不测事件的发生时7、控制力

11、的施加要求非常严格时8、必须长时间地施加控制力时人机功能分配的一般原则人机功能分配的一般原则l笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给机器承担 l指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作，由人承担 3、人机功能匹配对人机系统的影响、人机功能匹配对人机系统的影响l过去，由于不明人与机的匹配关系特性，过去，由于不明人与机的匹配关系特性，使机的设计与人的功能不适应而造成的使机的设计与人的功能不适应而造成的失误很多，如作战飞机的高度

12、计等仪表失误很多，如作战飞机的高度计等仪表的设计与人的视觉不适应是造成飞机失的设计与人的视觉不适应是造成飞机失事的主要原因（见图事的主要原因（见图4-54-5）l在工作负荷过高的情况下，人往往出现在工作负荷过高的情况下，人往往出现应激反应（即生理紧张），导致重大事应激反应（即生理紧张），导致重大事故的发生。故的发生。l进行合理的人机功能分配，也就是进行合理的人机功能分配，也就是使人机结合面布置得恰当，从安全使人机结合面布置得恰当，从安全人机工程学的观点出发，分析人机人机工程学的观点出发，分析人机结合面失调导致工伤事故，进而采结合面失调导致工伤事故，进而采取改进对策。取改进对策。图图92 设备设

13、计中的人因工程设备设计中的人因工程4、人机分工不合理的表现、人机分工不合理的表现l可以由人很好执行的功能分配给机器而可以由人很好执行的功能分配给机器而把设备能更有效地执行的功能分配给人把设备能更有效地执行的功能分配给人 l不能根据人执行功能的特点而找出人机不能根据人执行功能的特点而找出人机之间最适宜的相互联系的途径与手段之间最适宜的相互联系的途径与手段l让人承担超过其能力所能承担的负荷或让人承担超过其能力所能承担的负荷或速度速度5、人机功能分配应注意问题、人机功能分配应注意问题l 信息由机器的显示器传递到人，选择适宜的信息通道，避免信息通道过载而失误，以及显示器的设计应符合安全人机工程的原则。l 信息从人的运动器官传递给机器，应考虑人的权限能力和操作范围，控制器设计要安全、高效、可靠、灵敏。l充分适用人和机的各自优势。l 使人机结合面的信息通道数和传递频率不超过人的能力，以及机适合大多数人的应用。