安全人机工程学知识总结

安全人机工程学知识总结

第一章安全人机工程学概述及其研究方法

一、系统的特性：1.相关性 2.目的性 3.层次性 4.整体性 5.适应性

二、安全科学的本质特征：1.安全科学要体现本质安全，即要从本质上达到事物或者系统的安全。2.安全科学要体现科学性、理论性 3.安全科学即要体现它的交叉性，又要体现研究对象的全面性。

三、安全科学的研究对象：人类生产和生活中的安全因素，研究的重点是各种技术危害。

四、安全科学的研究的主要内容：1.安全科学的理论基础 2.安全科学的应用理论 3.安全科学的专业技术

五、安全科学的基础理论：1.动力理论 2.事故致因理论 3.人机学理论

六、安全人机工程研究的主要内容：1.人的特性研究 2.机的特性研究 3.环境的特性研究 4.人——机关系的研究 5.人——环关系的研究 6.人——机——环总体性能的研究 7.事故预防以及事故致因的研究。

七、人机学的研究方法：以系统科学、安全科学、工程生物学、优化理论、企业管理科学，以及工程控制理论为基础理论，坚持“以人为本”的原则在确保人身安全的情况下，研究人、机、环境三者之间怎么样才能达到最佳匹配。理论分析和实验研究是主要的两大研究手段。

第二章人因失误事故模型

一、事故致因理论：分为直接原因和间接原因，直接原因分为人的不安全行为和物的不安全状态。间接原因分为 1.技术 2.教育 3.身体 4.精神 5.管理 6.社会及历史的原因。其中技术、教育、管理三者为最重要的间接原因。

二、事故的因果类型：多因致果型、因果连锁型、集中联锁型。

三、事故的预防原则：从技术、管理、教育方面预防（各四条）

技术原则：1.闭锁原则 2.距离保护原则 3.个体保护原则 4.能量屏蔽原则 5.作业时间保护原则

组织管理原则：1.系统整体性原则 2.计划性原则 3.效果性原则 4.责任性原则5.坚持合理的安全管理体制的原则。

第三章人机系统中人的基本特征与热感觉

一、人的物理特性:包括几何特性、力学特性、热学特性、电学特性、声学特性

以及别的物理特性。

二、人的几何特性分为人体静态几何特性、动态几何特性。

三、《人体测量术语》GB/T 3975—1983 《用于技术设计的人体测量基础项目》GB/T 5703—1999

四、人体上总共有38个测量点，头部16个，躯干部10个。四肢12个。

五、测量值的精度：线形测量项目的测量值精度为1mm,体重的读数精度为0.5kg。

六、人体骨骼共有206块，其中有177块直接参与人体运动。

七、人体运动和力量主要来源是骨骼肌，人体有600多块骨骼肌，总重量约占全身质量的35%—40%;人体产生的力量是骨骼肌收缩地表现出的一种力学特性。八、体表的温度称为体表温度或者皮肤温度；人体深部的温度，包括颅腔、胸腔和腹腔内部的温度，称为核心温度。通常用临床上容易测得的腋下、口腔或者之长温度代替核心温度，简称体温。腋下：36.0-37.4℃，口腔温度为36.6-37.7 ℃，直肠温度为36.9-37.9℃。

九、人体与环境之间热交换主要有四种交换形式：辐射、传导、对流、蒸发。

十、感觉是指人脑对于直接作用于感受器官的客观事物某些属性的反映。分为三类：

1.接受外部刺激的外感受器，可以反映外界事物的外部感觉。

2.接受人体内部刺激的内感受器，反映内脏器官在不同状态时的内部感觉。

3.在身体外表面和内表面直接的本体感受器，反映身体外表面和内表面之间的本体感受器。

十一、直觉：人脑对于直接作用于人脑感受器的客观事物的主观状况整体的反映。十二、阈值：

十三、生理节律性：又称生理节律，是生命过程的时间特性。人的生理节律可分为：昼夜节律，周节律，月节律。

十四、人的心理过程可以分为认识过程、情感过程和意志过程。在这三个过程中，认识过程是最基本的心理过程，情感过程与意志过程均是在认识过程的基础上产生的。

第四章人的作业能力与疲劳分析

一、人体运动系统主要由骨骼、关节、肌肉三大部分组成。骨骼肌是运动的动力源，肌肉收缩时由肌肉中储存中的能源物质，三磷酸腺苷——ATP,磷酸肌酸——

O→ADP+Pi+29.3 KJ/mol

CP，以及糖原和脂肪是主要的供能物质，ATP+H

2

二、人体中提供能量的三种形式：

1.ATP-CP 系列要求能量释放速度很快的情况下，CP+ADP——Cr+ATP

2.需氧系列，肌肉中的CP 量很少，只能维持几秒钟的时间因此在中等劳动强度

下，需要通过糖和脂肪的氧化磷酸化的到ATP，葡萄糖或脂肪 + 氧→ATP

3.乳酸系列在大强度劳动时候，能量需求速度较快，相应ATP分解也快，需氧

系列受到供氧能力的限制，不能满足肌肉活动的需要，所以依靠无氧糖产生乳酸

的方式进行供能。

葡糖糖（糖原）→ATP+乳酸

三、人体能量产生和消耗称为能量代谢，人体代谢所产生的能量等于消耗于体外

做功的能量与在体内直接、间接转化为热的能量代谢之和。能量代谢分为：基础

代谢，安静代谢，活动代谢。

四、卡价是指：1g供能物质氧化时所释放出的热量。氧热价是指物质氧化时每

消耗1L氧所产生的热量。呼吸商是指在同一时间内所产生的CO2量与消耗的氧

量之比。

五、动力定型：如果作业者长期在同一环境中从事同一项作业活动，借助于复合

条件反射便会逐渐形成一种程序化、自动化的熟练操作潜意识。

六、心率是单位时间内心脏搏动的次数。正常人的安静时的心率是75次/min 最大心率=220-年龄值

七、血压是血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力。心室收缩时动脉血压的

最高值为100-120mmHg，心室舒张时为60-80 mmHg。

八、作业能力是指作业者完成某项作业所具备的生理、心理特征和专业技能等综

合素质。

九、疲劳发生的机理：1.疲劳物质的集聚 2.糖原耗竭机理 3.中枢变化机理 4.

生化变化机理 5.局部血流阻断机理

第五章人的自然倾向与人的可靠性理论

一、错觉是指人所获得的印象与客观事物发生差异的现象。

二、惊慌是因受到意外刺激而感到紧张害怕或兴奋。

三、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，

恐惧，不沉着急切。

四、人的差错行为可以分为五种：1.人没有实现某一个必要的功能任务 2.实现

了某一个不该实现的任务 3.对某一任务作出了不适当的决策 4.对某一意外事

故的反应迟钝和笨拙 5.没有觉察到某一危险情况。

五、人的差错可以分为六类：1.设计差错 2.制造差错 3.检验差错 4.安装差错 5.维修差错 6.操作差错

六、生理功能所显示出的周期性变化，通常称为生理节律。在日常生活中，昼夜变化是人们经历的最急骤变化，人们的日常生活节律基本上以24小时为周期，所以称之为日周节律。

七、人的体力是以23天为周期，情绪以28天为周期，智力以33天为周期。

八、人的可靠性指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。

九、人的两种作业形式为连续性作业和离散作业。

十、人脑的意识水平分为五个层次：0层次：无意识或精神丧失阶段，这时注意力为零，生理表现为睡眠，大脑可靠性为零。Ⅰ层次：意识水平低、注意迟钝阶段，这时的生理表现为疲劳、瞌睡、单调刺激、药物或醉酒作用等，大脑可靠性在0.9以下。Ⅱ层次：意识处于正常和松弛的阶段，这时注意力消极被动，心不在焉，生理表现为安静、休息，大脑可靠性为0.99-0.99999.Ⅲ层次：意识水平处于正常和清醒的阶段，这时候的注意力集中，生理状态表现为精力充沛、积极进取。Ⅳ层次：意识极度兴奋和激动阶段，这时候的注意力高度紧张，大脑失去判断，可靠度下降到0.9以下。

第六章机的特性特性研究及其数学模型

一、易操作性的三个特征：1.稳定性 2.快速性 3.准确性

二、机的本质可靠性是指在任何一个人-机-环境系统中，在特定的使用“环境”下，“机”的设计要求要从根本上防止由于人的操作失误引起的人-机-环境系统功能失常或导致人身伤害事故发生的能力

三、机的本质可靠性设计方法：1.连锁原则 2.“唯一性”原则 3.“允许差错”原则 4.“自动化”原则 5.“差错显示”原则 6.“保护性”原则

第七章人机界面的安全设计

信号灯的设计原则：1.清晰、醒目和必要的视距。

2.具有合适的使用目的，各种情况指示灯应当用不同的颜色加以区分，可以用强光或者闪光信号。

3.按信号性质设计，重要的信号可采用听觉、触觉显示方式，

4.信号灯的位置与颜色的选择。重要的信号安装在最佳视区。

5.注意信号灯与操纵杆之间的配合与协调。

第八章环境特性的研究以及作业空间的设计与改进

一、环境的属性：

1.空间属性是指环境可以容纳人与机的存在，并为人与机的活动提供场所。

2.物质属性是指各自不同环境所对应的物理、化学、生物学特性，与它们所服从的物理、化学和生物学的基本规律以及对环境的人与机产生的物理、化学和气流和生物学的作用。

3.运动属性是指环境是不断在变化的，比如空气的属性

二、大气湿度，又称气湿，是指人与机所处大气环境中的含湿量。

三、PMV值：表征人体冷热反应的评价指标，代表同一环境中大多数人的冷热感觉的平均。

四、空气污染的方式：1.生产系统的排放物 2.交通工具的排放物 3.生活系统的排放物

五、煤尘爆炸的机理：1.煤尘本身可爆 2.煤尘受热后能放出大量可燃气体 3.煤尘被点燃后产生的热量得不到及时释放，形成热量集聚，最终导致爆炸。六、煤尘爆炸的特征：1.形成高温、高压和冲击波 2.产生大量CO 3.形成粘焦第九章人机系统功能匹配以及安全防护装置设计

一、人——机系统通常分为静态的和动态的，静态的主要研究的是人、机之间的空间关系。动态的主要研究的是功能和信息关系。

二、人在人机系统中的三种功能：

1.感受器，首先有感觉功能，通过感受器官接受信息，感知机的工作情况，感受器官成为了联系人机的枢纽和信息的接受者。

2.信息处理器，人的中枢神经系统，脑和脊髓，可以接受外界的刺激并且作出相应的反应。

3.控制器，通过机的操纵器进行操纵。

三、机的主要功能，机的系统分为1.C-M由控制器和及其转化器组成，任务是使机器接受操作者的指令，实现机器的运转与调控，把输入转化为输出；2. M-D 系统由机器的转化机构和显示器组成，任务是反映机器的运行过程和状态的信息。

四、静态人机功能分配的原则：

1.比较分配原则，比较人和机的特征，然后有选择的根据自身的特点分配任务。

2.剩余分配原则，在分配的时候首先考虑机器的所能承受的系统功能，剩余的再非配给人，但是机器的可靠性必须保证。

3.经济分配原则，以经济效益为原则，合理恰当的分配人和机的任务

4.宜人分配原则，适合人的心理和生理的需要，有意识的发挥人的功能。

5.弹性分配原则，任务可以同时分配给人和机器，人的自由选择性比较大。

五、人机系统设计的要求：

1.能达到预定的目标，完成预定的任务。

2.设计要能使人和机器都能充分的发挥自己的作用以及两者可以协调的工作。

3.人机系统接受的输入和输出功能，都要符合设计的能力。

4.考虑环境的影响，比如：气候的变化，照明，噪声等

5.要有一个完善的反馈闭环系统。

六、人机系统的总体目标：根据人的特性，设计出最符合人操作的机器，是适合手动的工具，最方便使用控制器，最醒目的显示器，最舒适的座椅，最舒适的工作姿势和操作程序，最有效最经济的作业方式和最舒适的工作环境，使得整个系统保持安全、可靠、高效、经济、效益最大化，系统最优化。

七、人机系统总体设计注意的四个方面：

1.注意人机功能的分配

2.注意人机匹配，包括显示器和人，控制器和人，显示器和控制器，环境与人的适应度等。

3.注意人机界面的设计。

4.注意完成对人机系统的评价。

八、安全防护装置的作用：

1.防止机械设备因超限运行而发生事故。

2.通过对系统进行自动监测与诊断的方式去避免或排除故障、避免事故发生。

3.防止人的误操作而引发的事故。

4.防止操作者误入危险区而设置的安全保护装置。

九、安全装置一般由传感元件、中间环节和执行机构组成。

第十章人-机-环境系统的分析与评价

一、“安全”“高效”“经济”是人机环境系统的综合效能准则。

二、故障树的分析法由建树、定性分析、定量分析组成。定性评价包括：

1.利用布尔代数简化事故树

2.求事故树的最小割集或最小径集

3.完成基本事

件的重要度分析 4.给出定性评价结论

定量评价包括：1.确定各基本事件的故障率或者失误率，并计算其发生的概率2.计算其顶上事件发生的概率，并将计算出的结果与通过统计分析得出的事故发生概率作比较，要是两者不相符合，则需重新考虑故障树图是否正确

3.完成各基本事件的概率重要度分析和临界重要度分析。

三、经济性能的评价：1.研制经费 2.维护费用 3.训练费用 4.使用费用

四、综合评价指标Q=α

1×（安全）+α

2

×（高效）+α

3

×（经济）

五、系统建模的要求：1.真实性 2.简明性 3.通用性

六、连续性分析法是指综合运用感知类型、使用频率、作用负荷和适应性，分析评价信息传递的一种方法。连接形式有：人-机连接、机-机连接、人-人连接七、人机连接的方式主要有对应连接和逐次连接，对应连接是指所业者通过感受器官接受他人或机器发出的信息或作业者根据获得的信心进行操作而形成的作用关系。逐次连接指人在进行某一作用过程中，往往不是一次动作便能达到目的，而需要多次逐个的连续动作，这种形式称之为逐次连接。

八、连续性分析法的主要步骤：

1.根据人机系统的配置方法并使用上面规定的符号，画出连接关系图。

2.计算各联系链的链值

3.分析人机配置关系合理程度，检核各种链的功能效果。

4.通过上述方法分析并运用优化原则，对系统中不合理部分进行调整，使人与机器，人与人之间减少作业时的交叉环节和不合理关系。

九、故障树分析的内容：主要是由事件符号和逻辑符号组成的一种图形模式，用来分析人机系统中导致灾害事故的各种因素之间的因果关系和逻辑关系，从而判明系统运行当中各种事故发生的途径和重点环节，为有效地控制事故提供了一个简洁而形象的途径。

子系统事故分析包括：1.系统可能发生的顶上事故 2.系统内固有的或者潜在的事故因素 3. 各个子系统及各因素之间的相互关系和制约关系，即输入与输出的因果逻辑关系，并用专门的符号表示。4.计算系统顶上事件的发生概率，进行定量分析和评价。

十、故障树分析方法的作用：

1.可以发现和查明系统内固有的或者潜在的危险因素，明确系统的缺陷，为改进人机系统的安全设计与制定安全技术措施提供有力的依据。

2.判明人机系统中事故发生的重点环节以及关键部位，为操作人员提供作业控制的要点。

3.对于已经发生的事故，可以通过故障树全面分析事故的原因，充分吸取教训，以便合理拟定管理和防范措施。

十一、建造故障树的基本方法：

1.要正确确定顶上事件，针对分析对象的特点，抓住主要的危险事故，作为输出事件。

2.详细分析系统中各种事件的原因，对于每一个事件的形式都要给予定义，确定事件性质，并用相应的符号标出。

3.准确判明各种事故的因果逻辑关系，在资料充分的条件下，从顶上事件逐级向下分析展开，直到找出最基本的事故原因为止。

4.要对初步编成的事故树进行整理和简化，去除多余的事件和逻辑门

注：建立故障树的时候不允许逻辑门与逻辑门直接连接

十二、故障树定性分析的目的：找出顶上事件的原因，以及它的所有最小割集和最小径集，以便于分析人员发现潜在的危险，发现设计薄弱环节，以便于该进。十三、人体差错率预测法（THERP）主要步骤：后续事件

1.弄清操作者的作业工序，将作业工序分解为基本作业过程。

2.把基本作业分解为作业因素。

3.计算各作业因素的可靠度γ

j

4.各作业因素的可靠度之积，便于得到作业工序的可靠度R

j

5.基本作业可靠度之积，便于得到作业工序的可靠度R

H

6.若用I减去可靠度，便于得到该工序的不可靠度（差错率）。

十四、事件树分析：在给定一个初因事件的情况下，分析该初因事件可能导致的各种事件序列结果，从而评价系统的可靠性与安全性。事件树对于冗余设计、故障检测与防护设计的复杂系统，分析安全性和可靠性更为有效。

十五、事件树中各类事件的定义：

1.初因事件：可能引发系统安全性后果的系统内部故障或者外部的事件。

2.后续事件：初因事件后面发生的一系列事件，可能是系统功能设计中所决定的某些备用设施或者安全保证设施的启用，也可能是外部正常事件的发生。按一定顺序发展。

3.后果事件：由于初因事件和后续事件的发生或者不发生所构成的不同结果。

十六、事件树分析步骤：

1.确定初因事件。

2.建造事件树。

3.对于事件树进行定量分析。

十七、事件树简化原则：

1.当某一非正常事件的发生概率极低时候，可以不列入后续事件中。

2.当某一后续事件发生后，其后的其他事件无论发生与否均不能减缓该事件的后果时，该事件链结束。

十八、事件树的定量分析：

1.确定初因事件的概率

2.确定后续事件以及各后果事件发生的概率

3.评估各后果事件的风险