運用人機工程學(xué)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(dǎo)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)
①尺度參數(shù)：靜態(tài)參數(shù)，如人體高度及各部位長度尺寸等;
②動態(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(xué)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?
①能量代謝類型：基礎(chǔ)代謝、安靜代謝和活動代謝;
②影響代謝因素：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
①綜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;
體力勞動強度級別 | 體力勞動強度指數(shù) | 勞動強度 |
Ⅰ級 | l≤15 | 輕 |
Ⅱ級 | 15＜l≤20 | 中 |
Ⅲ級 | 20＜l≤25 | 重 |
Ⅳ級 | L＞25 | 過重 |
③體力勞動強度指數(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);
④常見職業(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;
②立姿：操作儀器、控制、查看設(shè)備、上臂為主的裝配工作;
【II級中等勞動】
①手和臂持續(xù)動作，如鋸木頭等;
②臂和腿的工作，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(fēng)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
①肌肉疲勞：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
①工作條件因素：勞動制度、生產(chǎn)組織、工具條件、工作環(huán)境;
②作業(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
①進行顯示器和控制器設(shè)計時充分考慮人的生理、心理因素;
②通過改變操作內(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(xué)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(xué)習(xí)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)
系統(tǒng)類型 | 人工、半自動化 | 自動化控制 |
人的作用 | 操作者、控制者 | 監(jiān)視者、管理者 |
安全性 | ①功能分配合理性②機器的本質(zhì)安全③操作者人為失誤 | ①機器的本質(zhì)安全②機器的冗余系統(tǒng)③監(jiān)視者應(yīng)變能力 |
(2)按有無反饋控制分類：
①閉環(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。
①光通量(lm)：單位時間內(nèi)可到達、離開或通過某曲面的光強;
②光強(cd)：光源在給定方向上單位立體角內(nèi)的光通量;
③亮度(cd/m2)：光強與人眼所見到的光源面之積比為亮度;
④照度(lx)：單位面積上接受可見光的能力;
【照明條件與疲勞】
①合適的照明，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】
①事故的數(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;
③眩光會因幢孔縮小而影響視網(wǎng)膜的視物，導(dǎo)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;
③避免強烈的顏色對比以及有光澤的或反射性的涂料;
④使用的各種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;
①藍、紫色最容易引起眼睛的疲勞，其次是紅色、橙色;
②黃綠、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;
①紅色會使人的各種器官機能興奮和不穩(wěn)定;
②藍色、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】
①面對作業(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;
④控制臺或工作臺應(yīng)為低的顏色對比;
⑤避免環(huán)境中有高飽和色。
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