安全人机工程学

1-5何谓人机工程学？它所研究的对象是什么？其内涵是什么？

人机工程学(Ergonomics)：主要研究各种工作环境中人的因素,研究人和机器以及环境的相互作用,研究人在工作、生活中怎样才能够统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题。

人机工程学研究的目的：⑴设计：为设计机器设备、工艺流程、工具、信息传递和控制装备时，考虑人的因素提供依据；⑵工效：保障设计的机械使人的操作简便、省力、快速而准确；⑶安全：保障人的工作条件和工作环境安全、卫生和舒适；⑷最终目标：为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。人机工程学研究内容：⑴人的因素方面：人的生理、心理、人体测量和生物力学等内容；⑵机的因素方面：显示器、控制器等设计内容；⑶环境因素方面：温度、

湿度、噪声、尘毒、采光、照明、色彩、辐射对人身心的影响等内容；⑷人机系统的综合研究：人机系统的整体设计、岗位设计、显示控制设计、环境设计、作业方法、人机的组织管理等内容。

1-6何谓安全人机工程学？它在安全科学、系统科学、管理科学以及人-机-环境系统工程学科中处于什么位

置呢？如何理解它所处的位置？

安全人机工程学(Safety Ergonomics)：是从安全的角度和着眼点研究人与机的关系, 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。它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安全为目标、以工效为条件，将与以安全为前提、以工效为目标的人机工程学并驾齐驱，并成为安全工程学的一个重要分支学科。

安全人机工程学是一门综合性学科，它处于许多学科

的边缘结合部上，既有人体科学与工程技术的交叉和渗透，又有社会科学与自然科学等学科的交叉和渗透。安全人机工程学既是安全科学的一个分支，又是系统科学的一个分支，也是人—机—环境系统工程学科的一个分支，它是一个跨门类、跨学科交叉的新兴分支学科。

1-8安全人机工程学研究哪些方面的内容？为什么要进行这些方面的研究呢？

安全人机工程学的研究内容：⑴人的特性研究：是指人的生理特性和心理特性。这些特性是安全人机工程学的基础理论部分，是解决安全工程技术问题的主要依据。⑵机的特性的研究：机的设计要符合人的要求，必须符合人使用的三种主要特性即可操作性、易维护性和本质可靠性。这三种特性对人-机-环境系统的总体性能影响很大。⑶环境特性的研究：境是人与机共

处场所的工作条件。⑷人—机关系的研究：主要研究内容有：人和机各自的功能性参数，适应能力和发挥其功能的条件，人机系统人机功能分配的方法等。⑸人—环关系的研究：人和环境相互联系、相互作用。对环境类界面主要研究：作业的物理、化学、生物和美学等环境对人的影响程度、阈值范围和控制手段。对特殊环境，还必须研究人的生命保障系统等。⑹人—机—环境系统总体性能的研究：人—机—环境系统工程是从系统的总体高度将人、机、环境三要素看成一个相互作用、相互依赖的复杂系统，并运用系统工程方法使系统处于最优工作状态。开展对系统总体性能评价与分析也是安全人机工程学研究的重要方向之一。⑺事故预防以及事故致因的研究：研究事故致因的目的是为改进与完善人—机系统的安全设计。研究事故的预防是为了更有效地去控制人的不安全行为以

及物的不安全状态，使系统运行更安全、更可靠。

安全人机工程学的研究目的：对人机系统建立合理的方案，更好地在人机之间合理地分配功能，使人和机有机结合，有效地发挥人的作用，最大限度地为人提供安全卫生和舒适，达到保障人的健康、舒适、愉快地活动，同时带来活动效率的提高。

安全人机工程学是在对人与机以及人与环境的相关问题展开研究的。把人、机、环境作为一个系统整体进行研究是钱学森先生倡导的一个新思想、新模式，大量的实践表明：从系统整体的高度，去正确处理和研究人、机、环境三大要素的各自性能、相互关系和整体变化规律是人—机—环境系统工程分支学科发展的正确途径之一。为了真正做到这一点，就必须自始至终强调把人置于真实的工作对象（即“机”）与工作环境之中，也即从人—机—环境系统的总体高度来强调人、

机、环境三大要素及其相互关系的真实性。

2-1阐述事故的基本特征有哪些？

1.事故的因果性

2.事故的偶然性、必然性和规律性3

事故的潜在性、再现性和预测性

2-2事故的因果类型可以分为哪几类？试用图加以说明。

事故的因果类型可分为三类:多因致果型、因果连锁型、集中连锁复合型

2-3为什么说海因里希的骨牌理论是事故研究科学化

的先导，并且具有重要的历史地位？

海因里希用多米诺骨牌来形象地描述事故因果的连锁关系。他认为，人员伤亡的发生是事故的结果；事故的发生是由于人的不安全行为和物的不安全状态；人的不安全行为或物的不安全状态是由于人的缺点造成的。而人的缺点是由于不良环境诱发或者由先天的遗

传因素造成的。伤亡事故的发生是一连串事件按一定顺序互为连锁依次发生的结果。虽然海因里希把事故致因的事件链假设的过于简单与绝对化了（事实上，各个骨牌之间的连锁关系是复杂的、随机的。前面的牌倒下了，后面的牌可能倒下，也可能不倒下。另外，事故也并不是全部都造成伤害，不安全状态也并不是必然会造成事故等），然而他的事故因果连锁理论促进了事故致因理论的发展，成为事故研究科学化的先导，具有重要的历史地位。

2-4能量意外转移理论认为能量引起的伤害分为几大类，并请举例分别说明。

能量意外转移理论认为能量引起的伤害可以分为两大类：一类是由于转移到人体的能量超过了局部或全身性损坏阈值而产生的；另一类是由于影响局部或全身性能量的交换引起的（如因物理或化学因素引起的窒

息等）。

2-5试比较威格里斯沃思事故模型与瑟利事故模型的基本特点。他们对预防事故的发生有什么知道意义？.基于人体信息处理的人因失误事故模型的这类事故

理论都有一个基本观点，即人失误会导致事故，而人失误发生的是由于人对外界信息（刺激）的反应失误所造成。

威格里斯沃思模型：1972年Wigglesworth（威格里斯沃思）提出了“人的失误构成所有类型事故的基础”的观点。他认为：在生产操作过程中，各种各样的信息不断地作用于操作者的感官，给操作者以“刺激”。如果操作者能对“刺激”做出正确的响应，事故就不会发生；反之，就有可能出现危险。危险是否带来伤害事故，则取决于一些随机因素。

瑟利模型：1969年Surry（瑟利）把事故的发生过程

分为危险出现与危险释放两个阶段。这两个阶段各自包括一组人的信息处理（即人的知觉、认识和行为的响应）的过程。在危险出现阶段，如果在人的信息处理的每个环节上都正确，则危险就能被消除或得到控制；反之，只要任何环节出现了问题，便会使操作者直接面临危险。另外，在危险释放阶段，如果在人的信息处理的各个环节都正确，则虽然面临着已经显现的危险，但仍然可以避免危险释放出来，也就不会带来伤害或损坏；反之，只要任何一个环节出错，则危险就会转化为伤害或损害。

2-6阐述轨迹交叉论的基本思想是什么？试举例说明一下这个事故模型所涉及的人事件链与物（含环境）事件链随着时间的发展以及运动轨迹相交所造成事故的过程。

轨迹交叉理论的基本思想是：伤害事故是由许多相互

联系的事件顺序发展的结果。这些时间概括起来可分为人与物（包括环境）两大系列。当人的不安全行为和物的不安全状态在各自发展过程时，如果在一定的时间和空间上两者发生了接触（或交叉），于是导致能量转移到人体，便发生了伤害事故。

3-1人的基本特性包括哪些方面？为什么研究人-机-环境工程问题时必须了解和掌握人的基本特性呢？

在人—机—环境系统中，包含着人、机、环境三大要素，它们相互依存、相互制约、相互补偿。在这三大要素中人是工作的主体，是主要方面，起着主导作用。因此，在设计任何人—机—环境系统时都需要对人的特性进行充分考虑，确保机的设计与环境的设计符合人的需要。人是一个有意识活动的极其复杂、开放的巨系统，随时随地要与外界进行物质交换、能量交换和信息交换，因此，研究与掌握人的基本特性非常必

要。

人的基本特性包括人的物理特性、生理特性、心理特性。

3-2什么是人体的静态测量？它与动态测量有何区别？

静态人体尺寸测量是指被测者静止地站着或坐着进行的一种测量方法。动态人体尺寸测量通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围以及各关节能达到的距离与能转动的角度进行测量，其重点是测量人在执行某种动作时的身体特征。

3-5为什么说人体测量参数是人机工程中一切设计的基础？

4-2什么叫基础代谢率？什么叫相对能量代谢率？什么叫安静代谢率？它们三者之间的关系是什么?请用

数学表达式进行描述。

基础代谢率：单位时间内的基础代谢量，用B表示，其单位是W/㎡（人体在基础条件下，即人清醒、静卧、空腹以及室温为20℃左右，能量代谢称为基础代谢）。安静代谢是作业开始之前，为了保持身体各部位的平衡以及各种姿势条件下的能量代谢。安静代谢率一般用R表示，R=1.2B。

相对能量代谢率用RMR表示，M r=M-R（M r表示活动代谢率，M表示实际能量代谢率）

M=（RMR+1.2）B

4-7通常疲劳可分为几种类型？发生疲劳的机理是什么？

疲劳可分为四种类型：（1）个别器官疲劳，如计算机操作人员的肩肘痛、眼疲劳；打字、刻字、刻蜡纸工人的手指和腕疲劳等。（2）全身性疲劳，全身动作，进行较繁重

的劳动，表现为关节酸痛、困乏思睡、作业能力下降、错误增多、操作迟钝等。（3）智力疲劳，长时间从事紧张脑力劳动引起的头昏脑胀、全身乏力、肌肉松弛、嗜睡或失眠等，与心理因素相联系。（4）技术性疲劳，常见于体力脑力并用的劳动，如驾驶汽车、收发电报、半自动化生产线工作等，表现为头昏脑胀、嗜睡、失眠或腰腿疼痛。（5）心理性疲劳，多是由于单调的作业内容引起的。例如，监视仪表的工人，表面上坐在那里悠闲自在，实际上并不轻松。信号率越低越容易疲劳，使警觉性下降。这时的疲劳并不是体力上的，而是大脑皮层的一个部位经常兴奋引起的抑制。

发生疲劳的机理：1.疲劳物质的累积机理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

4-7测定疲劳的方法主要有哪些？请简要说明几种测定疲劳的方法。

测定疲劳的方法：（1）生化法：通过检查作业者的血、尿、汗以及唾液等体液成分的变化判断疲劳。（2）生

理心理测试法：①膝腱反射技能检查法：用医用小硬橡胶锤，按规定的冲击力敲击被试者的膝部，根据小腿弹起的角度大小来评价疲劳的程度。5°-10°轻度，10°-15°中度疲劳，15°-20°重度疲劳。②频闪融合阈限检查法：利用视觉对光源闪变频率的辨别程度来判断集体疲劳。③反应时间测定法：反应时间的变化能表征中枢神经系统机能的迟钝化程度，测定作业者的反应时间。还可用脑电图，用肌电图测量肌肉的放点反应。④心率（脉率）、血压测定法：可以在作业者作业过程中实现对作业者的心率（脉率）、血压遥控检测。

⑤呼气分析法⑥触两点辨别阈法⑦色名读唱时间法⑧皮肤电流测定法

8-10为什么一定要合理的安排作业休息制度呢？请举例说明

劳动强度越大，则机体耗氧量也就越大。当机体的耗

氧量与集体通过循环系统所摄取的氧量基本相等时，表明能量消耗处于平衡状态。当劳动强度较小时，这种平衡状态可以维持较长时间，作业也可以持续较长时间；当劳动强度较大时，平衡状态在短时间内就会被破坏，作业只能维持很短时间。实验也证实：如果相对能量代谢率RMR≦2时，平衡状态可以维持6h；当RMR＝3.6时，平衡状态能维持80min；当RMR＝5.0时，平衡状态只能维持20min。因此为延缓疲劳的发生，减少错误和事故，就必须在作业过程中插入必要的休息时间。实验还证实：一般情况下，当作业时间按等差级数增加时，恢复疲劳所需的休息时间讲按等比级数增加。可见延长作业时间对消除疲劳是极为不利的。为了使作业者不至于过度疲劳，就必须根据具体作业时的相对代谢率合理地去安排休息时间。

5-1人的动作习惯主要包括哪些方面？在人机设计时

应如何符合人的动作习惯？请举例说明。

绝大多数人习惯用右手操作工具和做各种用力的动作。他们的右手比较灵活而且有力。至于下肢，绝大多数人也是惯用右脚，所以机械的主要脚踏控制器，一般也放在机械的右侧下方。5-2人为差错发生的原因有哪些方面？请举例说明。

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

5-3有人认为，人在马路上行走靠左侧步行比较安全，其理由为：人靠左侧步行时，对前方来的车辆比较容易发现，如需躲避，而且左侧通常是房屋和空地。如人靠右侧行走，由于车辆也靠右侧行驶，所以背后来车时不易发现，而且行人向左侧躲避，会落入人马路之间。试问这种说法对吗？为什么？请用安全人机工程学中的相关知识给予说明。

5-4作业场所，尤其是立体作业场所，为什么要求进入现场的人员要带安全帽？

因为实验结果显示，人对来自上方的危险物往往表现为无能为力。因此，建议在作业场所，特别是立体作业的场所，要求作业者一定要带安全帽。

5-6对于生物节律理论至今仍有争议，有人认为生物节律是不存在的，你的观点如何？能否给出一些具体的实例去说明你的观点呢？

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心理节律，也有像睡眠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。

6-6什么是机的本质可靠性呢？

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”（包括机器或过程）的设计

要具有从根本上防止人的操作失误所引起的人-机-环境系统功能失常或导致人身伤害事故发生能力。

机的本质可靠性设计方法：连锁设计、“唯一性”设计、“允许差错”设计、“自动化”设计、“差错显示”设计、“保护性”设计

7-1用自己的语言描述一下人机界面的概念，并请举例说明。在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个“面”上，通常人们称这个面为人机界面。

7-2信息显示装置主要有哪几种类型？结合实例加以说明。信息显示装置主要有视觉显示、听觉显示、触觉显示。如视觉显示器中的仪表，按其显示方式分为数字式和模拟式，按其显示功能分为读书用仪表、检查用仪表、警戒用仪表、追踪用仪表、调节用仪表。7-3显示器显示方式的选择原则是什么？请结合实例

说明这些原则。显示器显示方式的选择原则：（1）用尽量简单明了的方式显示所传达的信息，尽量减少译码的错误。(2)使用语言精度相一致的显示精度，要保证最少的认读时间。（3）采用与操作人员的操作能力及习惯相适应的信息显示形式，提高显示方式与人机可靠性。（4）按观察条件（如照明、速度、振动、操作位置、运动约束等），运用最有效的显示技术与显示方式，使显示变化的速度不要超过人的反应速度。

7-4显示装置设计的基本原则是什么，能否结合实例说明。准确性原则、简单性原则、一致性原则、排列性原则。

7-5常用的控制器如何进行分类？能否举例说明各类控制器的适用范围？

.按操纵控制器的使用方式可分为手动控制器和脚动控制器；按控制其运动的类别可分为旋转控制器、摆

动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器。做旋转运动的控制器。

（1）按操纵的动力装置分：①手控装置：如按钮、开关、旋钮、曲柄、杠杆及手轮。②脚控装置：如脚踏板、脚踏钮、膝控制器等。③其它：如声控、光控。（2）按控制器的功能分：①开关控制器用于简单的开或关，启动或停止的操纵控制。常用的有按钮、踏板、手柄等。②转换控制装置用于系统当中不同状态之间的转换操纵控制。如手柄、选择开关、转换开关、操纵盘。③调整控制装置用于调整系统中工作参数定量增加或减少的操纵控制。如旋钮、手轮、操纵盘等。

④紧急停车控制装置用于紧急状态下启动或停止的操纵控制。如制动闸、操纵杆、手柄。

（3）按控制器运动类别分：①旋转控制器如曲柄、手轮、旋塞、旋钮、钥匙等。②摆动控制器如开关杆、