第7章 安全人机系统的设计
第七章安全人机系统的设计与评价ppt课件全
• (2)可减少零组部件的种类，从而减少了测 量工具和测量仪器的品种、规格和数量；
• (3)能保证供应，减少备件的贮备和资金积 压；
• (4)提高了零件的互换性、更换性和易校性 ，即提高了维修性 。
5.提高结合部的可靠性 6.结构安全设计 7.设置齐全的安全装置 8.人机界面设计
二、设计错误和操作错误分析
• （一）设计错误分析 • 机器设计不当和设计出现差错叫设计错误。 • 具体说来有如下几个方面： • 1.功能分配错误 • (1)给人分配了无法顺利执行的功能； • (2)可以由人很好执行的功能分配给了机器； • (3)人与机器之间的功能分配，有一部分是受
功能性质所限制。
2.人机系统安全评价分析的新概念
• （1）现代人机系统的新特点 • 系统的分析与设计必须按照人的认
知与心理活动进行。 • 现代的大规模工业系统的危险分
析与评价，必须充分考虑人在系统运 行和维护中的作用。 • 现代工业系统趋向大规模、集中 化，人的因素问题，应用传统的学科 领域知识，对人机系统的安全设计和 安全控制，提供的理论是不够的。
态。
3.耐环境设计
• 产品设计时要考虑环境条件 的影响，应进行耐机械应力的设 计，抗气候条件设计，为此，在 设计、试制阶段要进行实验室模 拟或现场作预测环境条件下的可 靠性试验，如耐久性试验，寿命 试验，环境试验，可靠性测定和 可靠性验证等试验。
4.简单化和标准化设计
产品零组部件标准化有如下几个优点：
那些方法可以提高系统效能可靠度？
6.如何理解人的不稳定因素，它和不安全行 为有何关系？
7.人的失误原因有哪些？如何控制？
8.如何正确处理可靠性设计与维修性设计的 关系？
安全人机工程学课后习题答案
安全⼈机⼯程学课后习题答案安全⼈机⼯程学第⼀章⼀，⼈机关系随社会的发展有很⼤的变化，请举例说明其变化及其特点答：1 原始⼈机关系，旧⽯器时代的⽯⼑、⽯枪、⾻针等⼯具⼤部分呈直线形状，有利于⼈使⽤；到新⽯器时代，⼈类所⽤的锄头、铲⼑及⽯磨等的形状，更适合⼈的使⽤。
那是的⼈类在⽤这些⼯具进⾏笨重的体⼒劳动时，就⾃发地存在保护⾃⼰和提⾼劳动效率两⽅⾯需要解决的问题。
2 经验⼈机关系，这些⼯具由于⼈的使⽤经验、体会促使⼈机关系有简单到复杂，由低级到⾼级，由⾃发到⾃觉，逐渐科学化。
但这个时期的⼈机关系及发展只是建⽴在⼈类不断积累经验和⾃发的基础上。
3 ⼈机关系越来越复杂，机器要求操作者接受⼤量的劳动成果，例如：飞机的飞⾏，座舱及仪表位置设计考虑⼈的⽣理、⼼理和⽣物⼒学特性等。
⼆，如何理解⼈机⼯程学的含义？答：⼈机⼯程学是根据⼈的⼼理、⽣理和⾝体结构等因素，研究系统中⼈、机械、环境相互间的合理关系，以保证⼈们安全、健康、舒适地⼯作，并取得满意的⼯作效果的⼀门科学。
三，阐述⼈机⼯程学与安全⼈机⼯程学的联系与区别。
答：安全⼈机⼯程学是从安全的⾓度和⼈机⼯程学的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。
安全⼈机⼯程学基础研究的⽅法与⼈机⼯程学的研究⽅法基本相同，但是研究问题的⾓度和着眼点主要侧重于从适应⼈的安全性特征去研究⼈机界⾯。
四、举例分析你所熟悉的⼀个⼈机系统的⼈、机及其结合⾯答：计算机。
在⼈机系统中，存在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，通常把这个“⾯”称为⼈机界⾯。
在⼈机界⾯上，向⼈表达机械运转状况的仪表或器件叫做显⽰器。
对机械来说，显⽰器执⾏的功能是输出，⽽对⼈来说，是输⼊。
⽽显⽰器就是⼈与计算机的结合⾯。
⼈即安全主体。
机这⾥是指计算机。
五、请说明安全⼈机⼯程学在安全⼯程学中所处的地位与作⽤答：安全⼈机⼯程学是安全⼯程学学科体系的⼀部分也是实现安全⼯程学的科学依据和最活跃的⼈的作⽤因素，它与其他三个⼦系统相互交叉、渗透、影响、制约、互为补充，从⽽构成了安全⼯程学这⼀整体。
安全人机工程
VS
详细描述
办公环境的人机工程改造应关注提高工作 效率和员工健康。通过优化办公桌椅、电 脑设备、照明等办公环境因素，降低员工 的疲劳和不适感，提高工作效率和员工健 康水平。
案例五：军事装备中的人机工程应用
总结词
提高军事装备的战斗力和安全性
详细描述
军事装备中的人机工程应用应关注提高军事 装备的战斗力和安全性。通过优化人机界面、 操作流程和安全防护措施，降低军事装备的 操作难度和风险，提高军事装备的战斗力和 安全性，减少人员伤亡和装备损失。
来了挑战，需要研究如何提高算法的透明度和可解释性，以增强人们对
人工智能系统的信任。
03
人工智能伦理与法律责任
随着人工智能技术的发展，伦理和法律责任问题日益突出。需要建立相
应的伦理准则和法律法规，明确人工智能系统的责任和义务，以保障人
类的权益。
安全人机工程在全球化背景下的合作与交流
跨国合作与交流
全球化背景下，安全人机工程需 要加强跨国合作与交流，分享最 佳实践、研究成果和技术创新， 共同应对全球性的安全挑战。
通过优化人机界面设计，提高操作精度和稳定性，从 而提高产品质量。
安全人机工程的历史与发展
起源
安全人机工程起源于20世纪初的人机工程学，最初关注于工业生产 中的人机关系。
发展历程
随着科技的不断进步和应用领域的拓展，安全人机工程逐渐发展成 为一个独立的学科领域。
未来展望
随着人工智能、物联网等新技术的快速发展，安全人机工程将进一步 拓展应用领域，为人类的安全和高效工作提供更多保障。
办公家具布局
合理规划办公桌、椅子的布局，以及 空间利用，提高员工的工作效率和舒 适度。
军事与航空航天领域
安全可靠的人机系统设计
安全可靠的人机系统设计一、引言人机系统设计是指人与机器之间通过相应的硬件、软件、工艺流程等组合成一个具体的系统，来实现任务：使得人能够更加高效地完成任务，同时也能够确保机器对人体的安全与可靠性。
随着人类科技不断发展，人机系统的应用范围也日益扩大、普及，但随之而来的安全隐患也必然增加。
所以，在人机系统的设计过程中，安全可靠性也成为了重要的设计需求，本文将从嵌入式系统、设计原则和系统测试三个方面来介绍安全可靠的人机系统设计。
二、嵌入式系统嵌入式系统是指在各种应用中，以特定形式，嵌入到设备中的微型计算机系统。
由于嵌入式系统不同于以PC为代表的通用计算机，在设计过程中需要考虑硬件电路、固件等诸多因素。
嵌入式系统具有小巧、节能、高效等特点，因此在人机系统的设计中，嵌入式技术的运用越来越广泛。
但同时，也对应了一系列的问题，如系统可靠性、安全性、可维护性等。
由于嵌入式系统只会呈现出有限的状态，因此在生命周期内，出现故障的可能性就比较大。
为此，在安全可靠的人机系统设计过程中，应当注重以下几点：1. 系统开发工具的选择在嵌入式系统设计中，系统开发工具的选择特别重要。
不同的嵌入式系统设计所对应的开发工具会有很大的不同，因此需要根据所需系统的特点来选择相应的工具。
如有的系统需要高效处理大量数据，则需要选择较高级别的处理器，选择充分的嵌入式开发工具可以有效地提高人员的开发效率，加快产品的推广速度。
2. 对系统进行清晰的架构设计在进行系统设计时，需要尽可能地避免紧密耦合的组件结构，以防遇到相关的bug时，恢复过程的难度，进一步加大了交付时间的风险。
这其中，关键在于清晰的架构设计、模块化的设计原则是可以有效地消除各个组件之间的紧密耦合、减少错误传播等问题，从而为确保人机系统的可靠性和长久运行做出准备。
3. 引入合适的测试策略嵌入式系统设计时需要碰到很多大量、复杂的情况，处理这些复杂情况的最好方法是引入合适的测试策略。
测试策略的设计应当充分考虑到安全可靠性标签，并保证针对每一种问题，其相应的测试程度与加强力度是逐步增强的。
无人机系统的设计与安全性分析
无人机系统的设计与安全性分析随着科技的不断进步，无人机已经成为了公共安全、军事防卫、灾难救援等领域中必不可少的工具。
而无人机系统的设计和安全性分析则成为了当下亟待解决的问题。
一、无人机系统的设计无人机系统主要由四部分组成：无人机本身、遥控器、地面站和相应的软件。
在无人机的设计中，首先要考虑的是无人机的型号和尺寸，这决定了其可搭载的载荷和最大飞行时间。
此外，还需考虑无人机的航向控制、稳定控制以及滑翔力等方面的设计。
其次，设计遥控器和地面站，这是无人机飞行的重要组成部分。
一个好的遥控器需要具备稳定的信号和可靠的控制系统，以及反馈机制。
地面站则需要实时监听各飞行参数，如高度、速度、电量等。
一旦监测出问题，地面站能够及时进行处理和调整，并保持与无人机的连接。
最后，无人机系统的软件设置也非常重要，其中包括无人机系统设置和自动化设置。
无人机系统设置需要考虑飞行的目的、追踪系统、传感器和控制系统等方面。
自动化设置则需要考虑飞行的自动化程度，如自主飞行和半自主飞行等。
二、无人机系统的安全性分析随着无人机的广泛应用，安全问题也随之突出。
无人机的失控或被黑客攻击可能带来严重的后果。
因此，对无人机系统的安全性分析与保障显得尤为重要。
首先要实施的是无人机的物理保障。
这是无人机系统安全的第一道防线。
物理防护措施可以包括安装锁扣、遮挡无人机的标识和机身等。
在场外将无人机进行跟踪和监测，及时发现和故障排查隐患并进行修复。
其次，针对无人机控制系统的安全性分析也非常重要。
通过对系统中的软件和传感器等进行加密通信和安全性升级。
然后，大力推广一些无人机漏洞评估技术和无人机安全评估机构，以提升无人机系统的保障性。
对无人机进行安全测试，发现系统中的漏洞、安全问题毛病，进而进行修补和升级。
通过实行对无人机系统的频繁更新防止黑客入侵和应对漏洞做好风险控制。
最后，无人机违禁空域飞行问题也需要引起重视。
飞行员需要了解各飞行区域的区别及规定，增强自己的安全意识。
安全人机工程主要内容
安全人机工程主要内容安全人机工程主要内容是关注人与机器之间的交互过程，旨在使人机界面设计更加安全可靠。
该领域的主要内容包括以下几个方面：1. 用户界面设计：安全人机工程强调易用性和用户体验，通过合理的界面设计减少用户在操作过程中可能犯错的机会。
例如，界面要简洁明了，按钮要有明确的标签，颜色要合理搭配，以避免用户误操作导致安全风险。
2. 人因工程：人因工程考虑人的生理和心理特点，将人的感知、认知和行为特性应用到系统设计中，以提高安全性。
例如，根据人的注意力有限性，设计系统时要将重要的警示信息放置在显眼位置，便于用户快速察觉。
3. 操作反馈：安全人机工程重视为用户提供明确、即时的操作反馈。
用户在操作过程中需要明确了解自己的操作有没有被正确响应，以避免误操作。
例如，在用户点击一个按钮后，系统应该给出明确的反馈，例如声音、震动或视觉变化。
4. 错误处理与恢复：任何系统中都难免存在用户犯错的可能性。
安全人机工程要求系统能够识别用户的错误操作，并提供相应的错误处理与恢复机制。
例如，当用户输入错误时，系统应该给予友好的提示，并提供修正错误的方法。
5. 系统可靠性：安全人机工程强调系统的可靠性和容错性。
系统应该具备自检和自修复的功能，以便在出现故障时能够自动恢复或引导用户采取正确的操作。
例如，系统应该能够检测到硬件故障，并自动切换到备用设备，保证系统的稳定运行。
总之，安全人机工程的主要内容是通过合理的用户界面设计、考虑人的特点、提供明确的操作反馈、处理用户错误操作和确保系统可靠性等措施，为用户提供安全可靠的人机交互环境。
这样能够减少用户因误操作而导致的安全风险，提高系统的可用性和用户满意度。
安全人机工程课程设计
安全人机工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解安全人机工程的基本概念，掌握人、机、环境之间的关系。
2. 使学生了解安全人机工程在生产和生活中的应用，掌握相关安全标准和法规。
3. 培养学生分析、评估和解决安全问题的能力。
技能目标：1. 培养学生运用安全人机工程知识对生产环境、设备进行安全评估的能力。
2. 使学生掌握事故案例分析的基本方法，提高预防和处理安全事故的技能。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能够就安全问题进行有效讨论和交流。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对安全问题的敏感性和责任感，提高安全意识。
2. 增强学生遵守安全规定、尊重生命的价值观，形成良好的安全行为习惯。
3. 培养学生关注社会发展，关注安全人机工程领域的前沿动态，激发创新精神。
课程性质：本课程属于理论与实践相结合的课程，旨在提高学生对安全人机工程的认识和应用能力。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，但对安全人机工程的概念和实际应用相对陌生，需要通过具体案例和实践来加深理解。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，采用案例分析、讨论、实验等多种教学手段，提高学生的参与度和兴趣。
同时，关注学生的情感态度价值观的培养，使他们在掌握知识技能的同时，形成良好的安全意识。
通过分解课程目标，为后续的教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 安全人机工程基本概念：介绍人、机、环境及其相互关系，阐述安全人机工程的核心思想。
教材章节：第一章 安全人机工程概述2. 安全人机工程应用领域：分析生产、生活等领域中的安全问题及解决方法。
教材章节：第二章 安全人机工程应用3. 安全标准和法规：讲解我国安全人机工程相关法规、标准，提高学生的法规意识。
教材章节：第三章 安全标准和法规4. 事故案例分析：分析典型安全事故案例，使学生了解事故原因、预防措施及处理方法。
教材章节：第四章 安全事故案例分析5. 安全风险评估与控制：教授风险评估的基本方法，培养学生预防和控制安全事故的能力。
人机系统安全设计课件
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二 控制装置的用力特征
• 应注意以下3个方面： • 1、适宜的操纵力 • 2、适宜的阻力 • 3、适宜的反馈
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二 控制装置的用力特征
• 对于只要求快而精度要求不太高的工作(如点动开关) 来说，操纵力应在人能获得反馈的同时越小越好；操 纵精度要求很高，控制装置应具有一定阻力。 28
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表6-21 不同控制装置所要求的最小阻力
（2）控制装置设计时应该考虑的因素
• 3）控制装置的运动
• 首先控制装置的操作方向与系统过程的变化方向 相一致，这样可以使控制操作形象化，又可使控 制操作和系统的变化之间产生一定的逻辑关系， 有利于操作人员记忆和辨认，提高操作效率。如 朝某一方向时，产生最大力量。
图6.25a 以鞋跟为转轴的踏板
图6.25b 脚的舒适叉开角55
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（2）踏板开关
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脚动控制装置的操纵力
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四 控制装置的特征编码与识别
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根据控制器的用途，将控制器设计成不同 的形状，以使视觉上和触觉上易于区分。
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• 以不同大小来区别控制器 的功能和用途，通常在同 一系统中只能设计大、中、 小三种规格。
工具把手的操纵），这种操纵称为静态操纵。
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二 控制装置的用力特征
• 2、适宜的阻力
• 只求快而精度不高的工作，操纵力应越小越好 • 操纵精度要求高，控制装置应具有一定的阻力 • 对于脚动控制装置，操纵过程中为防止脚动控
制装置被无意碰移或误操作，脚动控制装置应 设计一个起动阻力，它至少应超过脚休息时脚 动控制装置的承受力。
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目标体系的处理技术 目标体系的简化：目标体系中的目标之间 有相互联系，一项目标的变化常会影响另 一目标；在拟定评价目标时，目标不宜过 多，选择影响方案成败和反映方案主要特 征的目标作为评价目标 加权系数方法：评价体系中各目标的重要 性程度不同，设定加权系数可达到突出重 点，简化评价目标的目的；当评价目标数 量较多时，设定加权系数应慎重
安全人机系统模型 设计思想：安全人机系统设计主要处理系统 中人和人-机界面的关系；而不是系统的全 部硬件；强调人的特性和限制；充分发挥机 的优势；最终达到人-机的和谐、统一、高 效、安全 人的主导作用反应在人的决策功能；人的决 策错误也是导致事故的主要原因 安全人机系统的数学模型 S=f (M,M,M,M)； 或 S=f (人，机，环境，管理)
第七章 安全人机系统的设计与分析评价
第一节 安全人机系统的设计
1. 安全人机系统设计的重要性 基本原则：“安全第一，预防为主” 目的：改善人的生存条件；提高工作效 率；使用方便；操作性好；不易疲劳； 安全可靠 方法：采用系统科学方法，合理处理好 人-机-环境三者的关系
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2. 安全人机系统
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3. 作业辅助
记忆辅助类：作业者在作业中记忆特定信息 作业步骤类：指导作业者完成作业活动 作业辅助信息：主要包括提示；关系信息； 模拟信息；举例信息等 作业辅助的设计：在条件许可情况下应优先 采用作业辅助；而不是说明书或培训材料 作业辅助的准确性 作业辅助的可靠性 作业辅助的结构性 作业辅助的简明性 作业辅助的完整性
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3.评价方法
定性评价：很多评价目标（即评价要素） 很难定量表示，一般采用定性评价；对评 价的语言描述用不同的分值对应的方法称 为价值谱；通过概率计算的方法更能够较 少主观性，得到较合理的评价结果 检查表法（初步定性的评价方法）：根据 评价对象和要求有针对性地编制检查表， 要求尽可能系统和详细 主要步骤：将系统划分为单元；收集各 种信息（标准、规范、生产和技术信 息）；编制检查表（具体形式包括提问 式、叙述式和打分式）
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从内容上讲，系统作业要求主要包括：系 统做什么；做的标准是什么；如何进行测 量 系统定义阶段人的因素：系统未来的使用 者；目前同类系统的使用和环境；使用者 的作业需求；确保系统目标体现使用者的 需求 系统方案：根据系统目标和系统作业要求 提出；必须有两个或以上的方案备选
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2. 评价目标体系
评价目标 评价目标包括：技术评价目标；经济评价 目标和社会评价目标 评价目标建立的前提：完备性、独立性和 简单明确 评价目标体系 评价要素：系统的目的性和集合性是联系 在一起的，若干要素集合在一起是为实现 一定的系统目标 评价目标体系：将总目标分解为各级分目 标，直至具体，直观
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链式分析方法：实际生产中，人与机器、人与 人之间的相互关联的作业关系称为链 分析步骤：根据人机系统的配置方式画出 链图；确定联系链的重要度和出现频率； 计算联系链值 作图分析法：适用于分析多工种、多人协同作 业的条件下，并考虑空间位置的配合 作图分析法的几个原则：工作场所的不止 和工序的安排应使操作者距控制装置最近； 操作者和操作装置的联线尽可能不交叉； 操作者间的距离应按照链值大小由远到近 安排；作业空间大小应符合安全空间要求， 对危险作业区和危险作业应隔离
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人机界面：主要包括设计显示，控制以及它 们的关系；要求达到人-机界面符合信息交 流的规律和特性 人-机功能分配：首先按照科学的观点分析 人和机器的不同特点；然后扬长避短，各尽 所能，充分发挥人和机器的优点；从设计阶 段就尽量阻止产生人的不安全行为和机器的 不安全状态，做到系统的本质安全 安全人机系统的设计效益：作业效能的改善； 降低培训费用；改善人力资源的利用率；减 少事故和人为错误；提高生产效率；提高使 用者满意度
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第三节 人机系统的总体设计方法
1. 功能分析与分配 功能化的设计思维（以最抽象的方式描述 问题） 功能分析：描述、确定和分解系统功能 功能分配原则：比较分配原则、剩余分配 原则、经济分配原则、宜人分配原则、弹 性分配原则 功能流程图：将系统各功能按其输入和输 出联系起来，用框图表示
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5. 作业环境设计
主要包括：作业岗位、作业空间、微气候、 噪声、照明、颜色、振动、有毒物质、辐射 环境等
6. 作业辅助设计
制订选择操作人员的标准 确定培训、使用说明，确定作业辅助手段
7. 系统校验
目的：检验系统是否达到系统定义和设计的 各个目标 制订校验标准、实施校验、作出检验结论
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2. 作业分析
系统作业结构：系统的作业和作业技能的整 体要求（是对作业者群体而言的）；分金字 塔结构、倒金字塔结构和棱形结构 确定作业：研究人在完成分配给他的功能时 的活动过程；需要了解人力资源的知识和技 能、划分作业的技能、确定作业的输入与输 出、确定作业内容、确定作业间的关系等 作业的复杂程度：收集作业信息并划分 功能分解为作业：将功能分解到一定的作 业复杂水平
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第二节 安全人机系统的设计程序
1. 确定系统目标和作业要求（概念性） 系统目标：要求用一句比较抽象，概括的 文字来叙述系统要达到的目标 系统作业要求：进一步说明实现系统目标， 系统必须干什么 系统作业要求的主要内容：若干条“要求” 和若干条“限制”；前者说明目标后者说 明限制条件
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第七章结束 《安全人机工程》结束 安全人机工程》 谢谢！ 谢谢！
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4. 人机界面设计
主要内容：显示、控制以及它们的关系 显示设计：有目的的信息的传递；视觉和听 觉是主要感觉通道 显示设计考虑的问题：传递信息的内容和方 式；传递信息的目的或功能；显示装置的类 型；传递信息的对象
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人机界面设计（续）
控制装置设计注意的问题：控制的功能；控 制操作的作业标准；控制过程的人机信息交 流；人员的作业负荷 人机界面的设计步骤：尺寸、参数计算，绘 制平面图；功能模拟测试，确定实际空间关 系适宜性；实际尺寸模型验证
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2. 系统定义（实质性）
系统的输入和输出定义：两者应同时进行 系统“功能”的定义：系统的“功能”是用 文字描述的一组工作；系统必须完成自己的 功能任务才能实现系统的目标；应避免“功 能分配”（只定义功能是什么，不定义如何 实现） 系统使用者资料的收集：意义是进一步定义 “使用者”；主要内容包括使用者的群体特 征和使用者的个体特征
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3. 初步设计
功能分配和分析 作业要求：提出诸如精度、速度、技能、培 训时间、满意度等具体指标 作业分析：将分配给人的系统功能分解为使 用者可以理解、学习和完成的单元作业；主 要内容：1.子功能的分解与再分解；2.每一 层次子功能的输入和输出的确定；最终达到 定义“单元作业”水平；一组作业单元又可 组合成一个作业序，一个作业序是分配给特 定使用者的一组相互关联的作业单元
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第四节 安全人机系统的分析评价方法
1. 概述 评价的概念：按照明确的目标测定对象的 属性，并把它变为主观效用的行为（明确 价值的过程） 评价的内容：人、机和环境的整体性和各 要素特征与功能等进行综合评价 评价的目的：了解现有产品的优缺点和存 在的问题，为今后改进提供依据和积累资 料 评价的原则：客观、通用、综合业：用适当的形式描述作业，以便设 计和管理时参考 常用方法：作业流程图和作业分析表 建作业序：作业序是指某个作业者单独从事 的一组作业；是经过分解和分析后，具体作 业者要完成的工作 功能被分解为若干作业；作业按一定规律 组合成作业序 组合作业为作业序可考虑的关系：作业的 信息或数据关系；作业技能水平；作业顺 序关系；作业时间安排；人机界面关系 作业序可由多个作业组合，但一般不要超 过7个作业