[精选]第九章安全人机系统及其设计-PowerPointPre8213.pptx

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1、 中国地质大学安全工程系人机工程学安全工程系 中国地质大学安全工程系第九章安全人机系统及其设计人机工程学 人机工程学第九章安全人机系统及其设计人机系统的设计人机系统的可靠性人机系统检查与评价中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学本章重难点分析本章重点在于了解把握人机系统的概念与人机系统的设计程序；重点掌握人机系统的设计中功能分配的一般原则，熟悉作业分析；人机系统的可靠性。把握人机系统中“人的可靠性”和“机的可靠性”；掌握机器的故障率与时间的关系；掌握如何对机器进行可靠性分析和提高机器可靠性的方法。了解人机系统检查表以及人机系统评价的几个方面。“人的可靠性”和“机的可靠性”作为高起专学生了

2、解的内容不做要求。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 第一节人机系统的设计人机系统设计是在环境因素适应的条件下，重点解决系统中人的效能、安全、身心健康及人机匹配优化的问题。人机系统设计是多学科联合设计的一部分，这也是由人机系统的设计性质所决定的。因此，只有采用系统科学的方法，才能综合各学科的观点，实现设计的优化。系统科学的设计方法可概括为：中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学系统科学的设计方法明确系统的目的，亦即系统的必要性和依据一定的分析明确其目的性；明确系统分配制约条件；建立系统的数学模型；研究和分析数学模型；提出新系统的方案；对新系统进行分析评价。这一方法，同样也适用于

3、人机系统。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.人机系统人机系统作为一个完整的概念，表达了人机系统设计的对象和范围，从而建立解决劳动主体和劳动工具之间矛盾的理论和方法。系统中的人是主要研究对象，但又并非孤立地研究人，它同时研究系统的其他组成部分，并根据人的特性和能力来设计和改造系统。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.1人机系统的组成在一定的环境条件下，人机系统包括人和机两个基本组成部分，它们互相联系构成一个整体。图91为人机系统的模型。该图表明，人机之间存在着信息环路，人机互相联系。这个系统能否正常工作，取决于信息传递过程能否持续有效地进行。中国地质大学安全工程系人

4、机工程学 人机工程学 图91人机系统模型 在人机系统中，人起着主导作用。这主要反映在人的决策功能上，因为人的决策错误是导致事故发生的主要原因之一。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2人机界面如图9-l 所示，人与机之间存在一个互相作用的“面”，所有人机交流的信息都发生在这个作用面上，通常称为人机界面。显示器将机器的工作信息传递给人，实现人一机的信息传递；人通过控制器将自己的决策信息传递给机器，实现人一机的信息传递。因此，人机界面主要指显示和控制系统。合理的人机界面要符合人机信息交流的规律和特性。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3人与机的不同特点3人与机的不同特

5、点在人机系统设计中，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器的不安全状态，做到安全生产。人与机器的不同特点见表91。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表91人与机的不同特点(a)表91人与机的不同特点机器 人检测物理量的检测范围广泛而准确；能够检测到人所不能检测的电磁波。感觉器官：具有同认识直接联系的高度检测能力。没有固定的标准值，易产生飘移。具有味觉、嗅觉和触觉。操作速度、精度、力与功率的大小、操作范围和耐久性比人远为优越；对液体的、气体的、粉

6、状体的处理技巧比人优越，但是对于柔软物体的处理不及人。操作器官：特别是手具有非常多的自由度，并且各自由度能够极其巧妙地协调控制，可做多种运动。来自视觉、听觉、变位和重量的感觉等高级信息，被完美地反射到操作器官的控制，从而进行高级的运动。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表91人与机的不同特点(b)信息处理 按照预先安排的程序，对于精度、正确的操作数据处理而言，人不如机器；记忆准确，经久不忘；记忆不太多的时候，取出速度快。认识、思维和判断；具有发现、归纳特征的本领，特性的认识、联想和发明创造等高级思维活动；丰富的记忆、高度的经验。耐久性、维修性、持续性有必要适当地维修；对于连续的、单

7、调的操作作业也能持久。必须适当地休息、休养、保健和娱乐，难以长时间地维持一定的紧张程度，不宜于做缺乏刺激及无用的单调作业。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表91人与机的不同特点(c)可靠性与成本有关。按照适当的设计而制造的机器完成预先规定作业的可靠性高，但对于预想之外的情况则完全无能为力；特性一定、完全没有变化。在突然紧急状态下完全不能应付的可能性大。作业因意欲、责任心、体质或精神上的健康情况等心理或生理条件而变化；易于出现意外的差错；不仅在个性上有差别，而且在经验上也不相同，并且能影响他人；若时间富裕、精力充沛，则处理预想之外的事情也就多。联络和人之间的联络及其方法极其有限。和

8、人之间的联络容易；人与人之间关系的管理很重要。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表91人与机的不同特点(d)效率 若具备复杂功能，则重量增加并要有大的功率；应按照适用的目的设计必要机能，避免浪费；即使万一发生损坏也没有关系，因此可在危险环境下使用。相当于一台轻小型的机器，功率在100W 以下；必须饮食；必须进行教育和训练；对于安全必须采取万无一失的处置。柔软性、适应能力对于专用机器而言，不可能改变用途；容易做合理化的处理。由于教育、训练能够适应处理多方面困难。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表91人与机的不同特点(e)成本 购置费和运行维修费；机器一旦不能使用时，失去

9、的仅仅是这台机器的价值。除了工资之外，必须考虑福利卫生和家属等；意外时可能失去生命。其他 人具有独特的欲望，希望被人重视；必须生活在社会之中，不然，由于孤独感、疏远感就会影响工作能力；个人之间差别大；人的尊严、人道主义。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.人机系统设计程序人机系统设计是按照系统论的方法而进行的一种总体设计，亦即将整个人机系统划分为一系列具有明确定义的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必须是明确的。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.1“总体”的意义“总体”的意义是强调人机系统的各个成分，如人、硬件、软件，都要给予全面考虑，以克服长期以来工程设计中忽

10、视人和人的效能问题，其设计的目标是使系统的每个成分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的功能。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.2人机系统的分为几个阶段人机系统设计的每一阶段都是由互相联系的一系列设计活动组成，而各个阶段之间具有时间上的顺序性，即只有上一阶段的设计活动完成后，才能进行下一阶段的设计活动。这就构成了人机系统的设计程序，通常可分为以下几个阶段。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.2.1设计阶段(1)(2)(3)（1）定义系统目标和参数阶段，包括确定使用者的需求，确定使用者的特性，确定群体的组织特性，确定作业方式，确定作业效能的测量参数及测试方法。（

11、2）系统定义阶段，包括定义功能要求，定义操作（作业）要求。（3）初步设计阶段，包括功能分配、作业流程设计和作业反馈机制设计。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.2.2设计阶段(4)(5)(6)（4）人机界面设计阶段，包括显示装置设计、控制装置设计和作业空间设计。（5）作业辅助设计阶段，包括制定使用者素质要求、设计操作手册、设计作业辅助手段和设计培训方案。（6）系统评价阶段，包括制定评价标准、实施评价和做评价结论。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表9-2 人一机系统的设计步骤(a)系统开发的各阶段各阶段的主要内容人一机系统设计应该考虑的事项人机工程学专家的工作事例明确

12、系统的重要性目标的设定关于人员的要求及制约使命的确认 系统运用的制约、环境的制约、组成系统人员的数量和质量从安全和舒适性方面对系统的必要条件进行复核以及对人员的士气进行预测等运用条件的确认能够确保数量和质量的人员，能够到手的训练设备等以上为人机系统设计过程中的总体程序，具体的设计步骤见表92。表92人机系统的设计步骤中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表92人一机系统的设计步骤(b)系统分析与系统计划系统必要条件的明细化系统必要条件划分的明细化统性能的判定系统机能的分析分析各种可能的构思，并比较研究系统的机能分配实施系统的总体轮廓系统构思的发展（各种可能构思的分析与评价）有关设计的必

13、要条件为了人的必要条件之机能分析人员的配备与训练方案的制订人与机的任务分配与各种方案系统性能变化的调研与评价关联各个性能的作业分析调查决定必要的信息，确定显示与控制的种类中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表92人一机系统的设计步骤(c)系统设计预备设计（大纲的设计）为了人，在设计上应该考虑的事项准备适用的可能的人机工程学资料细节设计 设计细节与人的作业之关系人机工程学的设计标准提示等。关于信息与控制必要性的研究与实现方法的选择及开发。（潜在的要求及最繁忙异常时的要求）作业性（工作方便）的研究居住性的研究中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 表92人一机系统的设计步骤(d)系

14、统设计具体的设计当系统最终构成时确认人机系统的协调操作与维修的详细分析合和研究（提高可靠性和安全性）宜人性高的机器的设计考虑适于人的空间设计决定构成系统的最终方案及其实现步骤的意见最终决定人机间的机能分配各作业中为了正确判断而必须的信息、联络、执行等对安全性的考虑防止士气、情绪下降的措施显示、控制装置的选择与设计控制板的配置计划提高安全性的措施空间设计、人员与机器的布置决定照明、温度、防噪等环境条件人员的培训计划人员的指导训练及配备计划其他专业组的协定决定编写手册的内容与样式，决定系统运转与维修的必要人员的数量与质量、训练计划、训练器材的开发事故的预测、效率的预测等中国地质大学安全工程系人机工

15、程学 人机工程学 表92人一机系统的设计步骤(e)系统的考核与评价计划阶段的评价模型制作阶段原始样式判断考核模型的缺陷变更设计的意见根据人机工程学的考核评价从考核资料的分析等决定变更设计设计图阶段的评价模型或操纵训练用模拟装置的人机关系评价评价基准的设定（包含考核方法、资料的种类、分析法等）安全性、舒适性、对士气意志的影响等的评价机械的设计变更，使用顺序的变更人的作业内容的变更，人员、设备和训练方式的改善等的建议，系统计划内的调整生产生产 以上几项为准以上几项为准运用运用、维护 以上几项为准以上几项为准中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学3.人机系统的设计方法三、人机系统的设计方法人机

16、系统的设计方法包括自成体系的设计思想和与之相应的设计技术，好的设计方法和策略使设计行为科学化、系统化。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.1功能分配1功能分配在人机系统中，把已定义的系统功能按照一定的分配原则，合理地分配给人和机器。这当中，有的系统功能分配是直接的、自然的，但也有些系统功能的分配需更详尽的研究和更系统的分配方法。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.1.1人的基本界限系统功能的分配要充分考虑人和机器的基本界限。人的基本界限包括：准确度的界限、体力的界限、知觉能力的界限、动作速度的界限。机器的基本界限包括：机器性能维持能力的界限、机器正常动作的界限、机器

17、判断能力的界限、成本费用的界限。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.1.2人和机器各有局限性人和机器各有局限性，所以人机间应当彼此协调，互相补充。如笨重、重复的工作，高温剧毒等条件，对人有危害的操作以及快速有规律的运算等都适合于机器（机器人、计算机）承担，而人则适合于安排指令和程序，对机器进行监督管理、维修运用、设计调试。革新创造、故障处理等。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.1.3系统功能分配的一般原则在长期的实践中，人们总结了系统功能分配的一般原则。1）比较分配原则通过人与机器的特性比较，进行客观的和符合逻辑的分配。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学

18、 3.1.3.1比较分配原则_例例如在信息处理方面，机器的特性是按预定程序可高度准确地处理数据，记忆可靠且易于提取，不会“遗忘”信息；人的特性是有高度的综合、归纳、联想创造的思维能力。因此在设计信息处理系统时，要根据人和机器的各自处理信息的特性来进行功能分配。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.1.3.2剩余分配原则2）剩余分配原则在功能分配时，首先考虑机器所能承担的系统功能，然后将剩余部分功能分配给人。在这当中，必须掌握和了解机器本身的可靠度，如果盲目地将系统功能强加于机器，则会造成系统的不安全性。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.1.3.3经济分配原则3）经济

19、分配原则以经济效益为原则，合理恰当地进行人机功能分配。如对某一特定功能由机器承担时，需要重新设计、生产和制造；由人来承担时，则需要培训、支付费用等。这两者的经济效益通过比较和计算来确定功能的分配。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学3.1.3.4宜人分配原则4）宜人分配原则系统的功能分配要适合于人的生理和心理的多种需求，有意识地发挥人的技能。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.1.3.5弹性分配原则5）弹性分配原则即系统的某些功能可以同时分配给人或机器，这样人可以自由选择参与系统行为的程度。例如许多控制系统可以自动完成，也可手动完成，尤其现代计算机的控制系统，要有多种人机

20、接口，从而实现不同程度的人机对话。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.2作业分析2作业分析作业分析是指对已分配给人的功能进行分析，从而使系统中的作业与作业之间建立协调一致的关系。使作业者清楚地了解要做什么、怎样做、什么时间完成，只有这样科学的作管理，才能获得人的高效率，防止作业失误。作业分析包括：确定系统的作业结构、确定作业、编制作业流程图、建立作业序。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.2.1系统的作业结构(a)1）系统的作业结构系统的作业结构是指对系统的作业和作业技能的整体要求。系统的作业结构取决于人机系统的设计和分配给人的功能。有些功能可以分解为几乎每个人都能

21、做的作业即分解为低技作业；而有些功能则可以形成复杂的作业，即为高技作业。因此，系统的作业结构决定了系统对整个作业人员群体的素质、培训计划等一系列运动的基本要求。系统的作业结构的复杂程度大体可分为三种基本形式（图9-2）。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学图92系统作业结构的三种形式中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.2.1系统的作业结构(b)第一种形式以低技作业为主，系统作业的人力资源广大，人员上岗培训时间短，而且可以从低技作业者群体不断选择和培训高技作业者；第二种形式以高技复杂作业为主，这样必须由经过一定培训的高技作业者来完成；第三种形式以中等复杂的作业技能为主，低技

22、和高技的作业相对比较少。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.2.2确定作业2）确定作业根据分配给人的功能，具体地分析和确定人实现该功能的作业活动。这当中要确定出作业人员应具备的技能水平、作业的输人和输出形式、作业内容、作业之间的关系、作业的复杂程度。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.2.3作业流程图3）作业流程图作业流程图是根据所确定的作业来编制的表示作业内容和作业顺序的一种框图。图9-3 为一条形恒温箱的作业流程图。通过作业流程图就可以清楚地了解人机系统中，人实现功能的情况；同时，根据作业流程图还可以进一步分析动作的经济性。从而寻求工作环境舒适、操作力最小、操作

23、时间短、疲劳强度低、工作效率高的有效方法。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 图93作业流程图中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.2.4建立作业序(a)4）建立作业序作业序是指一个操作人员单独从事的一组作业。根据系统分配给的功能，分解为若干个作业，然后根据人操作的方便性、准确性、合理性，将这些作业组成不同的作业序。一个作业序也可以由几个分配给人的功能中分解出的作业组成，见图9-4。合理的作业序组成，使作业和作业者之间更能协调一致。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 图94作业序中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学3.2.4建立作业序(b)组合作业序时要

24、充分考虑以下几方面关系：作业的信息或数据关系；作业的技能水平；作业的顺序关系；作业的时间安排；人界面关系。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 3.3人机界面设计3人机界面设计在人机系统中，人机界面是连接人与机器的重要通道。因此，人机界面设计，首要的是人与机器的信息交流过程中的准确性、可靠性及有效度。操纵装置与显示装置是人机界面的典型部件。现以这一控制显示系统的设计为例，阐明人机界面设计的程序，见图9-5。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 图95人机界面设计程序(a)中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 图95人机界面设计程序(b)中国地质大学安全工程系人机工程学

25、人机工程学 3.3控制与显示系统的设计原则控制与显示系统的设计原则：优先性，即把最重要的操纵器和显示器配置在最佳的作业范围内；功能性，即根据操纵器和显示器的功能进行适当的划分，把相同功能的配置在同一分区内；关联性，即按操纵器和显示器间的对应关系来配置。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 第二节人机系统的可靠性在现实生活和生产工作中，每时每刻都在发生各式各样的事故，以致夺走大批的生命。这主要归结于人、机、环境之间关系不相协调的结果。于是，以减少事故、提高系统安全性为目的的人、机、环境系统的可靠性研究，日益被人们所重视。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.人的可靠性一、人的

26、可靠性人的行为的可靠性是一个非常复杂的问题。一个活生生的人本身就是一个随时随地都在变化着的巨大系统。这样一个巨系统被大量的、多维的自身变量制约着，同时又受到系统中机器与环境方面的无数变量的牵涉和影响，因此，在研究人的行为的可靠性时，采用概率的方法和因果的方法进行定量和定性的研究。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.1概率和因果的方法介绍(a)概率的方法是借助工程可靠性的概率研究来解决人的行为的可靠性定量化问题。这种方法便于和机器可靠性进行综合，从而获得系统的总的可靠性量值。但有时对人过于硬件化的描述，会造成一定程度的不准确性。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.1概

27、率和因果的方法介绍(b)因果的方法的立足点是人的行为不是随机的，而是由一定原因引起的。只要系统地分析产生某种人的行为的内部和外部原因，采取相应的措施解决它们，人的差错就会消除或减少，就会提高人的可靠性。因此，这种方法对于评价和修正人机系统设计及改进作业人员的选拔和训练都是十分有益的。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2人为失误l 人为失误人为失误是人为的使系统发生故障或发生机能不良事件，是违背设计和操作规程的错误行为。实践证明，由于人的失误导致灾害事故占有相当大的比例（有的占70%-80%）。因此，必须重视和认真研究人在作业中容易发牛差错的原因，从而找出防止失误的措施，提高人机

28、系统的安全性。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.1在作业当中人的作用主要在作业当中，人的作用主要有三个方面：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的状态；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，作出决定，如作出继续、停止或改变操作的决定；根据决定采取相应的行动，如开关机器或增减其速度等。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.2介绍S O R(a)为了考察系统中人为失误的发生过程，就根据人的作用建立了一个SOR（刺激一机体一反应）行动模型。它是用于研究人和机器相互作用和相互协调的一个模式，在这个模型中存在着涉及

29、人和机器的两个联接点。第一个是SO 联接点，在这个联点上人必须识别刺激井作出判断；第二个是OR联接点，在这个联接点上，人必须作出反应和行动。通过S-OR 的行动模型可以看出，人为失误主要表现在下三个方面。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.2介绍S O R(b)1)S（刺激）方面由信号源的刺激能力低所造成，其中包括人机系统设计不合理及外部环境干扰，使作业者对输人刺激S 的反应下降。2)O（机体）方面即人本身的生理和心理原因对信息的误判断所致，如人的年龄、体力、精神状态、作业技能等，都会影响到对信息的处理能力。3)R（反应）方面即输出行动的错误所造成的失误，其中包括人机系统设计

30、不合理、违章操作、环境干扰等因素。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.2.3人为失误的定量分析(a)人为失误的定量分析可以用人的失误率来表示：F l R（9l）式中：F 人的失误率；R 人的行为可靠度。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.3人为失误的定量分析(b)可靠度是指系统中的研究对象人或机器在规定条件下和规定时间内能正常工作的概率。当一组作业序中有多个作业单元时，其可靠度为每个作业单元可靠度的乘积，即R=R1R2R3Ri（92）中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.3人为失误的定量分析(c)例如读电流表，人的可靠度为0.9945，而把读数记录

31、下可靠度为0.9966。若一个作业序中只有这两个作业，那么这个作业序的可靠度R 0.99450.9966这时人的失误率F l（0.99450.9966）0.00888这里每一个作业单元的可靠度数值，是需要大量试验数据为依据的。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.3人为失误的定量分析(d)从以上例子可以看出，一个作业序中作业单元越多，其可靠度就越低，也即人的失误率也就越大。在连续作业的情况下，人为失误是随时间变化的，所以瞬时失误率可表示为（9-3）中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.3人为失误的定量分析(e)人的可靠性模型可由工程可靠性引出，即将人作为硬件对待

32、，导出人的可靠性模型：（9-4）式中：R（t）任一时刻人作业的可靠度；F（t）特定任务的失误率。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.4人为失误的定性分析人为失误的定性分析是利用因果分析方法，重点研究系统运行中人为失误的各种可能的原因及类型。主要包括以下几方面。1）信息感知2）信息处理3）操作实施中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.4.1信息感知(a)l）信息感知在人机系统中，人要接受机器和环境各方面的信息，如视觉信息、听觉信息、触觉信息等。当规定信息缺乏、不明确、不及时等，人的感知能力就会下降而犯错误，造成事故。如果信息量过大，超过人对信息接受能力的限度，也

33、会造成感知上的失误。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.4.1信息感知(b)如在某些典型的核电站控制室内有1200到1500个信号器，控制室的水损失事故的模拟显示中，第一分钟内有500个警告灯亮，第二分钟内有800个灯亮。这样多的信息无助于作业者很好地接受信息并作出正确的判断，这是造成美国三哩岛核电站事故的原因之一。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.2.4.1信息感知(c)环境因素，如噪声、振动、超重、失重、高低温、照明不足等也都会引起人不能正确地感知信息。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.2.4.2信息处理(a)2）信息处理在信息处理方面的人为失

34、误，主要取决于人的生理特点、心理状态以及人对信息处理和加工的技能。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.4.2信息处理(b)人对信息的处理受人的信号决定通道的限制。研究表明，人只有一个单一的决定通道，所有信息都按次序通过这个通道，当两个信息同时传向大脑时，其中一个必须等另一个放人工作记忆中之后，再执行处理和决定。这就是为什么人在同一时刻只能注意一件事情的原因。当人长期从事某项工作时，会产生疲劳，这时人的神经活动的协调性遭到破坏，思维准确性下降，感知系统的机能下降，记忆力减退，从而影响了对信息处理的能力。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.4.2信息处理(c)人

35、在工作时的心理状态直接关系到人对信息处理的可靠性。如生活上的压力、工作态度和责任心不强、感情的不稳定性等，都会造成工作时的精力不集中而引起失误。经过训练和培养的作业人员可以在大脑中存贮和长期记忆许多正确的经验，这些经验越多，人在处理信息时就会从记忆中提取正确的决定方式。否则在处理信息当中，由于经验不足、能力低，就会造成误处理，尤其对于一些复杂信息的处理。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.2.4.3操作实施3）操作实施由于信息感知和信息处理所造成的失误，都会归结到操作失误上。除此之外，操作环节本身发生的失误也与许多因素有关。违反操作规程而造成的失误是屡见不鲜的；这主要是对作业安全

36、性重视不够引起的。遗漏操作，即某些操作程序和步骤遗漏了，从而导致失误。改变操作程序后，操纵者不熟悉、不习惯，而在新的操作中，采用了大脑保留的原操作程序，因此造成失误。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.3人的不安全行为分析关于人的不安全行为分析，是从人的行为、动机和心理状态开始，研究产生人为失误造成不安全动作的主要原因。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.1产生不安全动作的原因(a)1）产生不安全动作的原因有：缺乏对危险性的认识，由于安全教育训练不够，不懂危险，从而进行不安全作业；在操作方法上不合理、不均衡或做无用功；准备不充分、安排不周密就开始业，因仓促而导致危

37、险作业；中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.3.1产生不安全动作的原因(b)作业程序不当，监督不严格，致使违章作业自由泛滥；取下安全装置，使机器、设备处于不安全状态；走捷径，图方便，忽略了安全程序；中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.3.1产生不安全动作的原因(c)不安全地放置物件，使工作环境存在不安全因素；在运行的机器和设备上检修、清扫、注油等；接近危险场所时无防护装置。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.1产生不安全动作的原因(d)人为失误而产生的不安全后果，除与操作人员本身的因素有关之外，指挥不利或违章指挥也是重要的有关因素，并且在大多数情况下是

38、引起不安全后果的基本原因。因此，在安全生产中，除建立严格的作业标准外，还需加强企业领导的安全管理水平。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2不安全行为分析2）不安全行为分析由于千差万别的个性，人的自由度比机器大得多。每个人的心理特征和心理状态要在人机系统中得到协调一致，是一个非常复杂的问题。为此，要根据人的共性和人的信息特征来深入研究和分析操作人员容易产生不安全行为的基本原因以及事故发生的一般规律，从而采取必要措施来减少人为失误，保证安全生产。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.3.2.1分析1(a)因循守旧，弃难就易图省力、走捷径而造成违章作业。通常由于系统的变

39、化和更新改变了作业工序。工人对已经掌握的操作方法和工艺流程已形成习惯。因为人长期工作，运用自如的操作已经通过信息输人一判断一功率输出的全过程渗透于脑、其他神经、肌肉和四肢，形成了一套成熟的人机程序。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.1分析1(b)因此人们对新的安全装置、新的工艺和工具设备就会感到不太得心应手，有些人便采取走捷径找窍门的办法，不执行新工艺，不用新工具，而且一经试行，取得一点甜头就会长此以往，重复照干、相互感染，成为恶习，而有意漏掉了安全工序，为整个系统埋下了不安全因素。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.1分析1(c)例如：某热轧车间

40、，一挂吊工与吊车司机配合进行钢管的包装作业，即将已捆扎后的钢管吊运到小车上。这是一个较简单的作业且长时间形成了一种习惯性的配合作业。一次，挂吊工在完成挂吊之后，突然发现小车上的隔杠窜动，他即上小车拔隔杠，这时司机将刚挂吊完的一捆钢管吊起，恰好落在挂吊工的后背上，挂吊工被重压而死。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.1分析1(d)本例中，司机与挂吊工都是受习惯作业的影响，司机没有认真了望和确认被吊物下是否有人就盲目落钩，挂吊工认为人在小车上，司机不能落钩，也没有进行正常的联系。同时，挂吊工与司机都疏漏了安全工序。因为吊车司机应服从挂吊工的指挥，而挂吊工必须正确地发出信号。中

41、国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学1.3.2.2分析2(a)忘记、看错、念错、想错造成记忆与判断的失误。通常人们在应急的瞬间忘记了危险。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.2分析2(b)例如有一伏案设计的电气工程师，突然想起要测一下变电站电机的某一尺寸。在这种情况下没有换工作服，而穿着宽松的长袖衫到低矮的变电间屈身去实测。正当测量之时长袖衫脱卷，它下意识地举起右手，并用左手去卷右衣袖，结果右手指尖接触电线，触电死亡。这就是在完全应急的情况下忘忆了危险的不安全行为。防止的办法就是采用连锁断电或根本禁止进人这种带电场所。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1

42、.3.2.2分析2(c)也有正在作业之时，突然外来干扰（如叫听电话、别人召唤、环境吸引）使作业中断，等到继续作业时忘记了应注意的安全问题。对信息看错、念错、想错的原因通常有：信号显示不够完善，人机界面设计不合理；存在环境干扰，致使输人信息紊乱；人本身的感知性能低下；在先人感的强烈影响下发生错觉。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.3分析3选错操纵装置、记错操纵方向和错误调整而引起操作失误。选错操纵装置的原因有：操纵器的各种编码不明显以及操作人员对各种操纵器不深入了解和掌握所致。失去方向性，搞错开关的正反方向，如要“前进”却按了“后退”钮，致使井下巷道装岩机司机将自己挤压于

43、岩壁而死亡。有的设备运行方向与人的习惯方向相反，也易引起误操作。此外由于技术不熟练，对复杂操作产生调整错误。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.4分析4(a)体力不支、疲劳和异常状态下也易发生事故。年龄高、身体动作迟缓、反应迟钝的老工人，在矿山露天开采作业中遭受滚石伤害的概率，要比身轻敏捷的年轻工人的大，这是实践中人所共知的。人在疲劳时对输人信息的判断能力下降，输出动作缺乏准确性，容易产生不安全行为。所以人在连续劳动、加班加点或激烈运动之后不易正确控制自己的动作，应在工间稍加休息。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.4分析4(b)人在异常状态下，特别

44、是当发生意外事件、生命攸关之际，接受信息的瞬间十分紧张而引起冲动，对信息的方向性不能选择和过滤，只能将注意集中于眼前的事物之一而无暇它顾，产生行为失误，造成危险。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 1.3.2.4分析4(c)某矿两工人在独头巷道中点地未完而矿灯熄灭，由于紧张和摸黑向外跑，结果迷失了方向，又摸回了掌子头，炮响而导致一死一伤。某工人在巷道中坐在空车道上等矿车，突然来了重车，该工人由于睡眼朦胧竟向重车迎面跑去，致使被压身亡。这些都是在异常状态下的不安全行为所致。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.机器的可靠性在人机系统中，由于机器设备本身的故障以及人机系统设计

45、的协调性差而导致了许多事故的发生。因此，人们就要对机器设备的安全性进行预测，并运用已有的经验和知识，及时调整和更正事先的预测，使预测的准确性达到最优。由此所决定的人的行动和机器性能方面的预测在实际工作中与最初设想达到一致的程度就是可靠性。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.1机器设备的可靠性(a)就机器设备而言，可靠性是指机器、部件、零件在规定条件下和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，其可靠性就可以相差几个数量级。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

46、负荷（低于使用负荷）下使用，可靠性提高。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学2.1机器设备的可靠性(b)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，则可靠；当产品丧失规定功能，则称其发生故障、失效或不可靠。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.2可靠度(a)度量可靠性指标的特征量称为可靠度。可靠度是在规定时间内，机器设备或部件能完成规定功能的概率。若把它视为时间的函数，就称为可靠度函数。就概率而言，可靠度是累积分布函数，它表示在该时间内成功完成功能的机器或部件占全部工作的机器或部件的百分率。中国地质大学安全工程系

47、人机工程学 人机工程学 2.2可靠度(b)可靠度为R（t），不可靠度为F（t），则R（t）1F（t）（9-5）若F（t）对时间微分，即可得函数f（t），称为故障密度函数，即f(t)dF(t)/dt dR(t)/dt（9-6）中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.2可靠度(c)（t）f(t)/R(t)dR(t)/R(t)dt（9-7）如（t）已知，可将上式变为积分形式，即可求得（t）与R（t）的关系：（9-8）中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学2.2可靠度(d)当（t）是常数时，即（t），则有R（t）e（99）其中故障率 等于机器或部件平均无故障时间的倒数，即 1/平均无故

48、障时间1/（910）所以式（9-9）可写为R（t）e-t/（911）中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.2可靠度(e)显然，随着使用时间的增加，机器或部件的可靠度不断降低，见图9-6。根据上式，当机器或部件使用时间等于平均无故障间隔时间时，即t=时，机器或部件的可靠度为R（t）e 1=0.368。为了提高机器或部件的可靠度，必须使t/的比值最小。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.3机器故障机器或部件的故障率（t）是随使用时间的递增按不同使用阶段变化。通常可分为三个阶段。（1）初期故障（2）随机故障（3）耗损故障中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.3.

49、1初期故障(1)初期故障，发生于机器试制或投产早期的试运转期间。主要原因是由于设计或生产加工中潜在的缺点所致。潜伏未被发现的错误、制造工艺不良、材料和原器件的缺陷，在使用初期暴露出来，就呈现为故障。例如螺钉、螺栓免不了有次品，焊接有可能假焊等等。为了尽早发现这些缺陷，就要对材料、原器件进行认真的筛选、试验、改进制造工艺，以及对成品做延时、老化处理、人机系统的安全性试验等，以提高机器在使用初期的可靠性。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学图96机器的可靠度与时间的关系中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.3.2随机故障（2）随机故障，是在机器处于正常工作状态下的偶发故障。这期

50、间，故障率较低且稳定，称为恒定故障期。这期间的故障不是通过检修等方法可以避免的。这些故障原因常由于超过原器件设计强度和应力过于集中所致。偶发故障是随机的，既无规律又不易预测。但是对一般机器都可规定一个允许的故障率，而把相应于这个故障率的寿命称为耐用寿命，或有效工期。在一定条件下耐用寿命越长越好。中国地质大学安全工程系人机工程学 人机工程学 2.3.3耗损故障（3）耗损故障，也即后期磨损故障。随着时间的增长，故障率迅速增加。这一时期的故障原因主要是由于长期磨损，机器或部件老化、疲劳、腐蚀或类似的原因所致。在研究机器耗损故障之后，就可以制定出一套预防检修和更换部分元件的方法，使耗损故障期延迟到来，