人机系统的安全设计与评价53页PPT
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人机安全学PPT课件
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五、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。
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第二节结束
小结
• 本节课程讲述了两部分内容：人机工程学、安全人机工程学 • 要求： • 掌握安全人机工程学的基本概念，“人机结合面”的含义； • 理解“人机系统”的含义； • 了解人机工程学的起源与发展，人机工程的命名和定义，安全人机工
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四、人机工程学的研究目的 • 设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备
时，必须考虑人的各种因素---生理的和心理的及人体测量参数、生 物力学的需要与可能； • 使人操作简便、省力、快速而准确； • 使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适； • 最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。
六、人机工程学的研究方法 • 实测法（Measure method） • 实验法（Experiment method） • 分析法（Analysis） • 调查研究法（Survey) • 计算机仿真法(Simulation) • 感觉评价法(Sensory inspection) • 图示模拟和模型试验法(model)
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三、安全人机工程学的任务 为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和要求，诸如：
• 人体作业的舒适范围（最佳状态） • 人体的允许范围（保证工作效率） • 人体的安全范围（不致伤害的最低限度和环境要求） • 安全防护设施如何适应人的各种使用要求
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四、 安全人机工程学的研究范围和内容 • 研究人机系统中人的各种特性 • 研究人机功能合理分配 • 各种人机界面的研究 • 作业方法与作业负荷研究 • 作业空间的分析研究 • 事故及其预防的研究
五、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。
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第二节结束
小结
• 本节课程讲述了两部分内容：人机工程学、安全人机工程学 • 要求： • 掌握安全人机工程学的基本概念，“人机结合面”的含义； • 理解“人机系统”的含义； • 了解人机工程学的起源与发展，人机工程的命名和定义，安全人机工
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四、人机工程学的研究目的 • 设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备
时，必须考虑人的各种因素---生理的和心理的及人体测量参数、生 物力学的需要与可能； • 使人操作简便、省力、快速而准确； • 使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适； • 最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。
六、人机工程学的研究方法 • 实测法（Measure method） • 实验法（Experiment method） • 分析法（Analysis） • 调查研究法（Survey) • 计算机仿真法(Simulation) • 感觉评价法(Sensory inspection) • 图示模拟和模型试验法(model)
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三、安全人机工程学的任务 为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和要求，诸如：
• 人体作业的舒适范围（最佳状态） • 人体的允许范围（保证工作效率） • 人体的安全范围（不致伤害的最低限度和环境要求） • 安全防护设施如何适应人的各种使用要求
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四、 安全人机工程学的研究范围和内容 • 研究人机系统中人的各种特性 • 研究人机功能合理分配 • 各种人机界面的研究 • 作业方法与作业负荷研究 • 作业空间的分析研究 • 事故及其预防的研究
第七章安全人机系统的设计与评价ppt课件全
• （1）标准零部件由专门生产厂家生产，生 产率高且能保证质量；
• (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？
• (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？
最新2019-安全人机工程学第9章 人机系统安全评价-PPT课件
(9-1)
29
人的可靠性也包括人的信息接受的可靠性、信息判断的 可靠性、信息处理的可靠性。 （1）间歇性操作的操作可靠度计算
13
4. 连接分析法的特点 连接分析方法以硬件为导向，所以该方法不一定依据对从事
任务的操作人的观测，可能不需要操作人员的参与。通常情 况下对过程的描述可以提供绘制连接分析图的基础信息。不 过，对于特定分析可能需要通过观测和收集数据来获取一些 信息。 该方法相对来讲比较客观，是一种直接的技术，对于前期培 训很少的分析人员也可以操作。不需要贵重的设备或者资源， 只需分析人员的时间。对于多人系统的交流是一种比较有用 的技术。 该技术需要通过其他途径进行原始数据收集，以建立作为绘 制连接分析基础的任务过程。由于分析图的复杂性，只有相 对简单的子系统可以应用此技术。
第二类（9-14）是为完成第一类动素作准备的辅助动素。对 于这类动素通常可以采用改进工作地的布置来减少或取消。
第三类（15-18）是与工作无关或无益的动素。这类动素是 动作分析的重点，可以采用设计简单的夹具、调整操作的顺序 等措施加以改进，对于休息应制定合理的标准。
动作分析与研究的任务是：在构成操作的动素系例中尽可能 把第二、第三类基本动素取消掉，并把第一类动素合理配成系 列，使操作合理高效。
突然或急剧改变方向的运动； 7. 自然带弧线的运动比受限制或受约束的运动更轻快和准确； 8. 动作应尽可能具有轻松自然的节奏性，以使动作流畅和协调。
25
与工作地布置有关的原则
9. 工具、物料应放置于固定的场所； 10. 工具、物料及操作装置应布置在工作者前方的近处； 11. 零件、物料应尽量利用其重量（重力）送到靠近用料的地方； 12. 尽可能采用下滑式运送装置； 13. 工具、物料应按操作顺序放置； 14. 应有适当的照明设备，使视觉舒服； 15. 工作台和椅子的高度应使工作者坐、立方便适宜； 16. 工作椅的形状和高度应使工作者保持良好姿势。
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人的可靠性也包括人的信息接受的可靠性、信息判断的 可靠性、信息处理的可靠性。 （1）间歇性操作的操作可靠度计算
13
4. 连接分析法的特点 连接分析方法以硬件为导向，所以该方法不一定依据对从事
任务的操作人的观测，可能不需要操作人员的参与。通常情 况下对过程的描述可以提供绘制连接分析图的基础信息。不 过，对于特定分析可能需要通过观测和收集数据来获取一些 信息。 该方法相对来讲比较客观，是一种直接的技术，对于前期培 训很少的分析人员也可以操作。不需要贵重的设备或者资源， 只需分析人员的时间。对于多人系统的交流是一种比较有用 的技术。 该技术需要通过其他途径进行原始数据收集，以建立作为绘 制连接分析基础的任务过程。由于分析图的复杂性，只有相 对简单的子系统可以应用此技术。
第二类（9-14）是为完成第一类动素作准备的辅助动素。对 于这类动素通常可以采用改进工作地的布置来减少或取消。
第三类（15-18）是与工作无关或无益的动素。这类动素是 动作分析的重点，可以采用设计简单的夹具、调整操作的顺序 等措施加以改进，对于休息应制定合理的标准。
动作分析与研究的任务是：在构成操作的动素系例中尽可能 把第二、第三类基本动素取消掉，并把第一类动素合理配成系 列，使操作合理高效。
突然或急剧改变方向的运动； 7. 自然带弧线的运动比受限制或受约束的运动更轻快和准确； 8. 动作应尽可能具有轻松自然的节奏性，以使动作流畅和协调。
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与工作地布置有关的原则
9. 工具、物料应放置于固定的场所； 10. 工具、物料及操作装置应布置在工作者前方的近处； 11. 零件、物料应尽量利用其重量（重力）送到靠近用料的地方； 12. 尽可能采用下滑式运送装置； 13. 工具、物料应按操作顺序放置； 14. 应有适当的照明设备，使视觉舒服； 15. 工作台和椅子的高度应使工作者坐、立方便适宜； 16. 工作椅的形状和高度应使工作者保持良好姿势。
安全人机系统创新设计与分析评价
操作器官特别是手具有非常多的自由 度，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。
按照预先安排的程序，对于精度、 认识、思维和判断，具有发现、归纳 正确的操作数据处理而言，人不 特征的本领，特性的认识、联想和发 如机器记忆准确，经久不忘，记 明创造等高级思维活动，丰富的记忆、 忆不太多的时候，取出速度快 高度的经验。
心理状态以及人对信息处理和加工的技能。 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。 人在工作时的心理状态直接关系到人对信息处理的可靠 性。 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。
安全人机系统创新设计与分析评价
7
第一节 人机系统的设计
二、人机系统设计程序
(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。
(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。 (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
定的分析明确其目的性； ②明确系统分配制约条件： ③建立系统的数学模型： ④研究和分析数学模型； ⑤提出新系统的方案； ⑥对新系统进行分析、评价。
安全人机系统创新设计与分析评价
4
第一节 人机系统的设计
一、人机系统
1.人机系统的组成 在一定的环境条件
人机系统设计与评价 ppt课件
感受刺激—大脑信息加工—做出反应
机器的子系统可概括为 CMD
控制装置—机器运转—显示装置
首都经济贸易大学
7
人机系统设计与评价
1.按系统自动化程度分类 2.按人机结合方式分类 3.按有无反馈控制分类
首都经济贸易大学
8
人 工 操 作
人 机 系
系
统
按
统
设
系 统 自
半 自 动
动
系
计 与 评
价
化
统
程
度
自
首都经济贸易大学
33
人机系统设计与评价
首都经济贸易大学
34
人机系统设计与评价
指按照明确目标测定对象的属性，并把该属性 变成主观效用的行为，也即明确价值的过程。 对人因工程设计进行评价，就是查明设计方 案对于预定目标的“价值”及“效用”。 评价不能以单个因素作为目标来进行，必须 考虑多个因素即多个目标。
（1）评价方法的客观性 （2）通用性
应适应评价同一级的各种系统。 （3）综合性
采用灵活的程序。
首都经济贸易大学
23
人机系统设计与评价
能长期大量储存信息并能进行分析和判断。 具有总结经验，除旧创新，改进工作的能力。 能进行归纳推理。 有感情、意识和个性，具有能动性。
首都经济贸易大学
24
人机系统设计与评价
2．机器优于人的功能 能平稳地运用巨大动力 信息传递、加工的速度快 精度高，误差可随机器精度提高而减小 做重复性工作，不存在疲劳和单调问题
首都经济贸易大学
27
人机系统设计与评价
人机功能分配应考虑的问题 人进行规定操作所需的训练时间和精力限度； 人的个体差异的统计； 人与机器的性能、负荷能力、潜力及局限性； 对异常情况的适应性和反应能力的人机对比；
机器的子系统可概括为 CMD
控制装置—机器运转—显示装置
首都经济贸易大学
7
人机系统设计与评价
1.按系统自动化程度分类 2.按人机结合方式分类 3.按有无反馈控制分类
首都经济贸易大学
8
人 工 操 作
人 机 系
系
统
按
统
设
系 统 自
半 自 动
动
系
计 与 评
价
化
统
程
度
自
首都经济贸易大学
33
人机系统设计与评价
首都经济贸易大学
34
人机系统设计与评价
指按照明确目标测定对象的属性，并把该属性 变成主观效用的行为，也即明确价值的过程。 对人因工程设计进行评价，就是查明设计方 案对于预定目标的“价值”及“效用”。 评价不能以单个因素作为目标来进行，必须 考虑多个因素即多个目标。
（1）评价方法的客观性 （2）通用性
应适应评价同一级的各种系统。 （3）综合性
采用灵活的程序。
首都经济贸易大学
23
人机系统设计与评价
能长期大量储存信息并能进行分析和判断。 具有总结经验，除旧创新，改进工作的能力。 能进行归纳推理。 有感情、意识和个性，具有能动性。
首都经济贸易大学
24
人机系统设计与评价
2．机器优于人的功能 能平稳地运用巨大动力 信息传递、加工的速度快 精度高，误差可随机器精度提高而减小 做重复性工作，不存在疲劳和单调问题
首都经济贸易大学
27
人机系统设计与评价
人机功能分配应考虑的问题 人进行规定操作所需的训练时间和精力限度； 人的个体差异的统计； 人与机器的性能、负荷能力、潜力及局限性； 对异常情况的适应性和反应能力的人机对比；
人机系统的安全分析与评价PPT课件
如错装零件，装错位置，调整错误， 接错电线等。
人失误类型
• 1)设计人失误 • 2)制造人失误 • 3)组装人失误 • 4)检验人失误 • 5)设备的维修保养人失误 • 6)操作人失误 • 7)管理人失误
如安装了不符合要求的材料、不合 格配件及不合理的工艺方法，或允 许有违反安全工程要求的情况存在 等。
操作中除使用程序差错、使用工具 不当、记忆或注意失误外，主要是 信息的确认、解释、判断和操作动 作的失误。
人失误类型
• 1)设计人失误 • 2)制造人失误 • 3)组装人失误 • 4)检验人失误 • 5)设备的维修保养人失误 • 6)操作人失误 • 7)管理人失误
如管理出现松懈现象。
人失误原因
• 1）设计原因 • 2）操作原因 • 3）管理原因
影响人的可靠性的因素
• 生理因素 如体力、耐久力、疾病、饥渴、对环境因素承受能力
的限度等；大脑的意识水平影响 • 心理因素
因感觉灵敏度变化引起反应速度变化，因某种刺激导 致心理特性波动，如情绪低落、发呆或惊慌失措等觉醒水 平变化； • 管理因素
• 环境因素 对新环境和作业不适应，由于温度、气压、供氧、照明等环境
规定的条件
• 一、把人作为可靠性研究对象时，规定 的条件即为环境条件和机械状态，规定的功能即指人要完成的规定任 务
• 二、把机作为可靠性研究对象时，规定的条件即为环境条件和人的状态与行为，规定功能即为机械的性能指 标和技术要求
• 三、把环境作为可靠性研究对象时，规定的条件即为机的状态和人的行为，规定的功能即为环境应达到的指 标要求
• ①人失误对系统未发生影响，因为发生失误时作了及时纠正，或由于机 械的可靠性高，具有较完善的安全设施，如冲床上的双按钮开关；
人机系统的安全设计
在设计人机系统时，应充分考虑操作者的安全，避免因操作失误或设备故障造成人员伤亡或财 产损失。
应采取必要的安全防护措施，如设置安全防护装置、配备安全保护装置等，确保操作者的安全。
在人机系统中，应合理分配操作者与机器的职责，避免因操作者的过载或机器的失控造成安全 事故。
可靠性原则
系统各组件应具备高可靠性，确保在正常工作条件下能长期稳定运行 对关键组件应采用冗余设计，提高系统整体的可靠性 定期进行系统维护和检查，确保及时发现并处理潜在故障 对系统进行可靠性分析和评估，确保满足设计要求
机器设备：系统的硬件部分，包括 机械、电气、电子等设备
人机界面：人类成员与机器设备之 间的交互界面，如控制面板、显示 屏等
人机系统的应用领域
工业生产：人机 系统在工业生产 中广泛应用于自 动化生产线、机 器人操作等场景， 提高生产效率和 产品质量。
医疗护理：人机 系统在医疗护理 领域的应用包括 医疗机器人、远 程诊疗、智能康 复等，为患者提 供更加精准、个 性化的医疗服务。
结论：人机系统的安全设计对于自动化生产线的安全生产至关重要。
智能家居的人机系统安全设计案例
案例名称：智能家居的人机系统安全设计 案例简介：介绍智能家居人机系统安全设计的理念、原则和实现方法 案例分析：分析智能家居人机系统安全设计的优缺点和改进方向 案例总结：总结智能家居人机系统安全设计的实践经验和教训
智能化安全设计需要综合考虑人机交互、机器学习、数据安全等多个领域的技术，实现 全方位的安全防护。 智能化安全设计面临的挑战包括数据隐私保护、算法可靠性、技术成熟度等问题，需要 不断探索和完善。
人机系统的情感化安全设计
情感识别技术：通过 传感器和算法识别人 的情绪状态，为情感 化安全设计提供依据。
应采取必要的安全防护措施，如设置安全防护装置、配备安全保护装置等，确保操作者的安全。
在人机系统中，应合理分配操作者与机器的职责，避免因操作者的过载或机器的失控造成安全 事故。
可靠性原则
系统各组件应具备高可靠性，确保在正常工作条件下能长期稳定运行 对关键组件应采用冗余设计，提高系统整体的可靠性 定期进行系统维护和检查，确保及时发现并处理潜在故障 对系统进行可靠性分析和评估，确保满足设计要求
机器设备：系统的硬件部分，包括 机械、电气、电子等设备
人机界面：人类成员与机器设备之 间的交互界面，如控制面板、显示 屏等
人机系统的应用领域
工业生产：人机 系统在工业生产 中广泛应用于自 动化生产线、机 器人操作等场景， 提高生产效率和 产品质量。
医疗护理：人机 系统在医疗护理 领域的应用包括 医疗机器人、远 程诊疗、智能康 复等，为患者提 供更加精准、个 性化的医疗服务。
结论：人机系统的安全设计对于自动化生产线的安全生产至关重要。
智能家居的人机系统安全设计案例
案例名称：智能家居的人机系统安全设计 案例简介：介绍智能家居人机系统安全设计的理念、原则和实现方法 案例分析：分析智能家居人机系统安全设计的优缺点和改进方向 案例总结：总结智能家居人机系统安全设计的实践经验和教训
智能化安全设计需要综合考虑人机交互、机器学习、数据安全等多个领域的技术，实现 全方位的安全防护。 智能化安全设计面临的挑战包括数据隐私保护、算法可靠性、技术成熟度等问题，需要 不断探索和完善。
人机系统的情感化安全设计
情感识别技术：通过 传感器和算法识别人 的情绪状态，为情感 化安全设计提供依据。
安全人机工程学第2章 人机系统幻灯片PPT
3.人机功能分配的一般原那么
表2-2 采用人机时有利点
采用机器时的有利点
采用人时的有利点
重复性的操作、计算，大量的情报 由于各种干扰，需要判断信息时 资料存储
迅速施加大的物理力时
大量的数据处理 根据某一特定范围，多次重复作出 判断 由于环境约束，对人有危险或操作 容易犯错误时 当调节、操作速度非常重要，具有 决定意义时 控制力的施加要求非常严格时
在图2-15中，用虚线表示平面空间环境条件，今有A、B、C、 D四组人—机系统，都按各自的箭头方向运动，能形成事故 的危险点是A车和C车为e；A车和B车为a；B、C两车的危险 点为d；C、D两车的危险点为c。
3. Sheffield法
在分配过程中共需要 考虑100多项决策准那么， 将其分为8 组。
优点是考虑的因素比 较全面，而且包含了系 统的静态和动态功能分 配过程。
4.自动化分类与等级设计法
该方法由英国科学家Parasuraman和Sheridan提出，主要应用 于工业自动化系统如核电站监控中。该方法认为任何人机自 动化系统的工作过程类似于人类的信息处理，可分为四个步 骤即：获取、分析、决策、行动。
的相互联系的途径和手段。
18
6.人机功能分配应注意问题
信息由机器的显示器传递到人，选择适宜的信息通 道，防止信息通道过载而失误。同时，显示器的 设计应符合平安人机工程的原那么。
信息从人的运动器官传递给机器，应考虑人的权限 能力和操作范围，控制器设计要平安、高效、可 靠、灵敏。
充分考虑人和机的各自优势。
非常广泛，常见到的是机械—多人系统，即在操作过程中， 在同一时间内为完成同一目的，由多人操纵一台机器或一个 大型设备。
3. 具有运动形态的人—机系统事故模型