安全人机工程学_张力_人机系统的安全设计与评价(2)
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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？
人机系统设计与评价
首都经济贸易大学
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第三节
人机系统评价
首都经济贸易大学
34
一、评价的概念
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。
首都经济贸易大学
25
能同时完成多种操作，且可以保持较高 的效率和准确度 能在恶劣的环境条件下工作
首都经济贸易大学
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（三）人与机器的功能分配
1.含义
指在人机系统中，为了充分发挥人与 机器各自的特长，互补所短，恰当地分配人 机任务，以达到人机系统整体的最佳效能与 总体功能。
首都经济贸易大学
27
首都经济贸易大学
35
评价分为：
对现有的工业产品的人机系统进行评价
对人机系统规划和设计阶段的评价
方法：定性评价、定量评价
首都经济贸易大学
36
二、评价目的与原则
（一）评价目的 根据评价结果，对系统进行调整，发 扬优点，改善不足，以达到系统的最优化。
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37
（二）评价原则
（1）评价方法的客观性
优化原则
1）操作人员与其操纵装置的连线尽可能不 交叉。
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61
A
2
D
G
D
F
A
1 3 E 4 1 B C F E a）
2
3
C
B
4
G
b）
原来的位置安排
首都经济贸易大学
安全人机工程学ppt课件
人的自然倾向与可靠性分析
27
二、错觉
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错觉是指人所获得的印象与客观事物发生差异的现象。
视错觉 空间错觉 大小与重量错觉 颜色错觉
长度错觉； 方位错觉； 透视错觉； 对比错觉
听错觉
运动错觉
人的自然倾向与可靠性分析
28
完整版PPT课件
精神紧张与躲险动作
一、精神紧张、慌张以及惊慌
人机系统的安全与可靠性取决于机的可靠性、人的可靠性 及其他们间的协调关系。
机的可靠性是衡量人机系统安全性的重要依据，人的可靠 性直接影响人机系统的安全性，并且往往起主导作用。
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人的自然倾向与可靠性分析 22
l、可靠性的定义 可靠性是指研究对象在规定条件下、规定时间内、完成规定 功能的能力。
与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。 从解决“人”与“物”之间界面关系的角度，研究导致
活动者伤亡病害等不利的因素作用机理和预防与消除方法的 依据等，同时为工程技术设计者提供人体的数据与要求，以 这些数据和要求指导工程技术人员进行具体工程设计，从而 在实现生产效率的同时确保障劳动者的安全。
人-机关系
❖ 精神紧张：紧张状态的发展可分为三个阶段：警戒反应期、抵抗期、衰竭期。
❖ 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，工 作急于求成，而且忙中又常出错。
❖ 惊慌：是在异常情况下，多数人心理会骤然发生变化，内心十分紧张，一时失去 正确的判断能力，行动也随之失去常态；或者惊呆不能动弹；或者张皇失措，行 动不能自控；也有的在生理上出现种种不正常现象，如心率加快、血压升高、大 小便失禁、哆嗦、皮肤起鸡皮、上下牙齿振碰、口吃等。
规定功能是指机器设备本身的性能指标和包括人方便、安全、 舒适地操纵机器的使用功能。当机器和设备达到规定功能，则 可靠；当产品丧失规定功能，则称其发生故障、失效或不可靠。
(安全人机工程学)第2章人机系统
安全人机工程学第2章人机系统
目录
• 人机系统的基本概念 • 人机系统的设计 • 人机系统的评价 • 人机系统的安全
01
人机系统的基本概念
人机系统的定义
总结词
人机系统是由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人、机器和环境之间相互作用、相互影 响。
详细描述
人机系统是指由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人是指操作者或使用者，机器是指设 备、仪器、工具等，环境是指人机系统所处的物理环境和社会环境。在人机系统中，人、机器和环境 之间相互作用、相互影响，共同完成特定的任务或目标。
03
人机系统的评价
人机系统评价方法
专家评估法
邀请人机工程学专家对人机系统进行评估，基于专家经验 和知识，对系统的安全性、效率和舒适性等方面进行评价 。
模拟评估法
利用计算机模拟技术，构建人机系统的虚拟模型，进行模 拟操作和评估，以预测真实使用中的性能和问题。
实验评估法
通过实验测试人机系统的性能，如任务完成时间、错误率 、疲劳程度等，以客观数据为依据，评估系统的优劣。
人机系统设计原则
一致性原则
确保人机界面的一致性和连贯 性，降低学习成本和使用难度
。
反馈原则
提供及时、准确的操作反馈， 帮助操作者了解系统状态和操 作效果。
简化原则
尽量简化操作步骤和界面元素 ，提高系统的易用性和可靠性 。
安全原则
确保人机系统的安全性，采取 必要的安全措施和防护装置，
防止意外事故的发生。
安全性标准
舒适性标准
评估人机系统对操作者个体差异的适应能力，如不同 技能水平、身体条件和认知能力的操作者都能方便地
使用系统。
可适应性标 准
目录
• 人机系统的基本概念 • 人机系统的设计 • 人机系统的评价 • 人机系统的安全
01
人机系统的基本概念
人机系统的定义
总结词
人机系统是由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人、机器和环境之间相互作用、相互影 响。
详细描述
人机系统是指由人、机器和环境三个要素构成的复杂系统，其中人是指操作者或使用者，机器是指设 备、仪器、工具等，环境是指人机系统所处的物理环境和社会环境。在人机系统中，人、机器和环境 之间相互作用、相互影响，共同完成特定的任务或目标。
03
人机系统的评价
人机系统评价方法
专家评估法
邀请人机工程学专家对人机系统进行评估，基于专家经验 和知识，对系统的安全性、效率和舒适性等方面进行评价 。
模拟评估法
利用计算机模拟技术，构建人机系统的虚拟模型，进行模 拟操作和评估，以预测真实使用中的性能和问题。
实验评估法
通过实验测试人机系统的性能，如任务完成时间、错误率 、疲劳程度等，以客观数据为依据，评估系统的优劣。
人机系统设计原则
一致性原则
确保人机界面的一致性和连贯 性，降低学习成本和使用难度
。
反馈原则
提供及时、准确的操作反馈， 帮助操作者了解系统状态和操 作效果。
简化原则
尽量简化操作步骤和界面元素 ，提高系统的易用性和可靠性 。
安全原则
确保人机系统的安全性，采取 必要的安全措施和防护装置，
防止意外事故的发生。
安全性标准
舒适性标准
评估人机系统对操作者个体差异的适应能力，如不同 技能水平、身体条件和认知能力的操作者都能方便地
使用系统。
可适应性标 准
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
人机工程学人因环课件教案第七章人机系统的设计与评价
第七章
人机系统的设计与评价
■人机系统概述 ■人机特征机能比较
■人机系统设计
■人机系统的分析评价 ■人机系统的可靠性分析
■工作系统设计的人机要求
1 人机系统概述
自然界中的许多物体都存在着相互之间的关联， 正是这种千丝万缕的关系，使它们相互以一定方式相 结合，构成不同的系统。无论在工作或生活中，人总 是要以某种方式与一些物体发生联系，形成一个不可 分割的整体，这个整体就称为人机系统。 人机系统作为一个完整的概念，表达了系统设 计的一种主体思想以及系统研究的对象和范围。 人—机—环境系统不仅要研究其中单项元素，而主 要是用联系方法研究三者之间的互相关系。对于工 业产品设计来说，人机系统的理论是设计的一种基 本思想、一种分析与解决问题的方法。
判断能力
耐久性
1.保养得好可耐长期使用 2.即使不适于生物生存的环境也不怕 1.决定于设计材料等技术如何 2.一般来说非常良好
1.有自我恢复性 2.记忆、熟练的结果有减退的情况 3.不能自发维持紧张，因此不善于从事单调作业 1.错觉多 2.熟练程度要看条件如何 3.紧急时有混乱情况，受情绪的强烈影响，情绪不安时低 下 4.无信心时低下 5.有时善于排除故障等意外事态 1.虽有语言、行动、表情等，但容量都较小 2.不善于量的输出 1.成为标准品成人大约要20年 2.人的要素附带有社会生活、家庭生活等复杂的系统
表7—2
系统设计 阶段 定义系统 目标和参 数
人机系统的设计步骤
阶段主要设 计内容 确定系统目 标 确定系统参 数 系统适用条 件 注意事项 使用者的要求和约束条件 设计内容 明确使用者的需求、特性，使用者群体特性
确定系统使用条件、人员要求、环境条件要 求 系统作业方式，使用者的素质、培训要求与 计划 对系统的功能进行分析比较
人机系统的设计与评价
■人机系统概述 ■人机特征机能比较
■人机系统设计
■人机系统的分析评价 ■人机系统的可靠性分析
■工作系统设计的人机要求
1 人机系统概述
自然界中的许多物体都存在着相互之间的关联， 正是这种千丝万缕的关系，使它们相互以一定方式相 结合，构成不同的系统。无论在工作或生活中，人总 是要以某种方式与一些物体发生联系，形成一个不可 分割的整体，这个整体就称为人机系统。 人机系统作为一个完整的概念，表达了系统设 计的一种主体思想以及系统研究的对象和范围。 人—机—环境系统不仅要研究其中单项元素，而主 要是用联系方法研究三者之间的互相关系。对于工 业产品设计来说，人机系统的理论是设计的一种基 本思想、一种分析与解决问题的方法。
判断能力
耐久性
1.保养得好可耐长期使用 2.即使不适于生物生存的环境也不怕 1.决定于设计材料等技术如何 2.一般来说非常良好
1.有自我恢复性 2.记忆、熟练的结果有减退的情况 3.不能自发维持紧张，因此不善于从事单调作业 1.错觉多 2.熟练程度要看条件如何 3.紧急时有混乱情况，受情绪的强烈影响，情绪不安时低 下 4.无信心时低下 5.有时善于排除故障等意外事态 1.虽有语言、行动、表情等，但容量都较小 2.不善于量的输出 1.成为标准品成人大约要20年 2.人的要素附带有社会生活、家庭生活等复杂的系统
表7—2
系统设计 阶段 定义系统 目标和参 数
人机系统的设计步骤
阶段主要设 计内容 确定系统目 标 确定系统参 数 系统适用条 件 注意事项 使用者的要求和约束条件 设计内容 明确使用者的需求、特性，使用者群体特性
确定系统使用条件、人员要求、环境条件要 求 系统作业方式，使用者的素质、培训要求与 计划 对系统的功能进行分析比较
安全人机工程学-2-人机系统
人
机
能够突出人的长处和作用，但是也存在人机特性互相干扰的一面。 由于受人的能力特性的制约，机器特长不能充分发挥，而且还会出现种种问题。
2.2 人机系统类型及功能
按人机结合方式分类 人机并联 作业时人间接介入工作系统，人的作用以监视、管理为主，手工作业为辅。
人
机
当系统正常时，人管理、监视系统的运行，系统对人几乎无操作要求，人与机 的功能有互相补充的作用，机器的自动化运转可弥补人的能力特性的不足。
系统从外部获得所需的能源，人的具体功能是启动、制动、编程、维修和调试
系统必须对可能发生的意外机情况设有预报及应急过处程 理的功能
信息储存
控制
输入
机器
输出
感觉 信息处理和决策 动作
感觉
人（监视者） 信息储存
信息处理和决策
动作
信息反馈
2.2 人机系统类型及功能
2.2 人机系统类型及功能
按人机结合方式分类 人机串联 作业时人直接介入工作系统，操作工具和机器。
2.1 人机系统概述
基本概念
人机系统：
是由相互作用、相互联系的人和机器两个子系统构成的，且能够完成
特定目标的一个整体系统。
人：机A 器的操作者或使用者
B
机器：人所操作或使用的各种机器、设备、工具的总称。
C
D
2.1 人机系统概述
基本概念 人机系统： 是由相互作用、相互联系的人和机器两个子系统构成的，且能够完成
当系统出现异常时，机器由自动变为手动，人必须直接介入到系统中，人机结 合从并联变为串联，要求人迅速而正确地判断和操作。
2.2 人机系统类型及功能
按人机结合方式分类 人与机串/并联混合 人与机串并联混合结合方式，最常用的结合方式。
安全人机工程学(5.2)
坐姿工作面高度
工作面宽度：
视作业功能要求而定。单肘：Kmin=100，Kopm=200；写字： Kmin=305，Kopm=405；办公桌： Kopm=910；试验台：视需要而定；为 保证大腿容隙，厚度≯50mm。
②容膝空间： 是保证作业者在工作过 程中腿、脚能有方便的 姿势。
容 膝 空 间
③椅面高度及活动余隙：
①充分考虑作业者的心理特性; ②充分考虑作业者的行动空间; ③对于多人集体作业应考虑协同作业空间；
④考虑设备本身的特点进行设计;
如设备的功能、形状、数量和使用情况等，尽量把功能相同 和相互联系的部件放在一起，以利于操作、监视和管理。
⑤考虑控制装置的合理布局 ⑥根据人体测量学、解剖学和生物力学的特征来布 置机器、控制器和工具；
立姿作业空间主要包括工作台、作业范围 和工作活动余隙等 ①立姿工作面的高度： 立姿工作面的高度与身高、作业时施力的 大小、视力要求和操作范围等注音素有关。 因此应按身高和肘高的第95百分位数设计。 对男女共用的工作面高度按男性的数值设 计。 A台面：适合于精密工作、靠肘支撑的工作； H=1050~1150mm； B台面：适合于虎口钳固定在工作台面上的 高度， H=1130mm； C台面：适合于要求灵巧的工作、轻手工工 作；H=950~1000mm； D台面：适合于要求用劲大的工作， H=800~950mm。 工作面的宽度视需要而定。
1.工作空间设计：
人们在从事某项作业时，为完成该项工作，人体所必须的活动范围或空 间。
1）一般原则
为了使工作空间设计得既经济合理，又能给工作者的操作带来舒适和方便， 应遵循：
生产现场的布局要合理；总体与局部相互之间的布局关系。 设计着眼于人，落实于设备； 从实际出发，遵循事物本身的规律办事。
工作面宽度：
视作业功能要求而定。单肘：Kmin=100，Kopm=200；写字： Kmin=305，Kopm=405；办公桌： Kopm=910；试验台：视需要而定；为 保证大腿容隙，厚度≯50mm。
②容膝空间： 是保证作业者在工作过 程中腿、脚能有方便的 姿势。
容 膝 空 间
③椅面高度及活动余隙：
①充分考虑作业者的心理特性; ②充分考虑作业者的行动空间; ③对于多人集体作业应考虑协同作业空间；
④考虑设备本身的特点进行设计;
如设备的功能、形状、数量和使用情况等，尽量把功能相同 和相互联系的部件放在一起，以利于操作、监视和管理。
⑤考虑控制装置的合理布局 ⑥根据人体测量学、解剖学和生物力学的特征来布 置机器、控制器和工具；
立姿作业空间主要包括工作台、作业范围 和工作活动余隙等 ①立姿工作面的高度： 立姿工作面的高度与身高、作业时施力的 大小、视力要求和操作范围等注音素有关。 因此应按身高和肘高的第95百分位数设计。 对男女共用的工作面高度按男性的数值设 计。 A台面：适合于精密工作、靠肘支撑的工作； H=1050~1150mm； B台面：适合于虎口钳固定在工作台面上的 高度， H=1130mm； C台面：适合于要求灵巧的工作、轻手工工 作；H=950~1000mm； D台面：适合于要求用劲大的工作， H=800~950mm。 工作面的宽度视需要而定。
1.工作空间设计：
人们在从事某项作业时，为完成该项工作，人体所必须的活动范围或空 间。
1）一般原则
为了使工作空间设计得既经济合理，又能给工作者的操作带来舒适和方便， 应遵循：
生产现场的布局要合理；总体与局部相互之间的布局关系。 设计着眼于人，落实于设备； 从实际出发，遵循事物本身的规律办事。