安全人机工程学

　　
　　研究人、机械、环境三者之间的相互关系，探讨如何使机械、环境符合人的形态学、生理学、心理学方面的特性，使人一机械一环境相经协调，以求达到人的能力与作业活动要求相适应，创造舒适、高效、安全的劳动条件的学科。安全人机工程学侧重于人和机的安全、减少差错、缓解疲劳等课题的研究。
　　人机工程学在欧洲是以劳动科学为基础发展起来的，英国有欧洲开展人机学研究最早的国家，于1950年成立了英国人机学研究会，1957年创办会刊《Ergonomics》。美国于1957年成立人类因素工程学会，同时发行了会刊。日本于1963年成立日本人间工学研究会。苏联、德国、法国、荷兰、瑞典、丹麦、芬兰、澳大利亚等国也先后开展了人机工程学的研究。1960年成立国际人机学协会。我国进入80年代以后，也开始人机工程学的研究。
　　关于人机工程学的研究命名，各国有所不同，侧重点也各不相同。欧洲称作Ergonomics（人机学），美国称作HumanEngineering（人类工程学）和HumanFactorsEngineering（人类因素工程学），日本称为人间工学，目前普遍采用的是Ergonomics，我国曾译为人类工效学，人机工程学、人机学等。
　　安全人机工程学研空的内容大体包括：
　　1．研究人机之间分工及其相互适应问题。分工要根据两者各自特征，发挥各自的优势，达到高效、安全、舒适、健康的目的。
　　2．研究信息传递过程。人与机器在操作过程中要不断传递信息，因此，机器上各种显示器、控制器要设计得适合于人使用。
　　3．研究作业环境，创造安全的条件。生产场所有各种各样的环境条件，例如高温、高湿、振动、噪声、空气中的有害物质、工作地的状况等。这些因素，都会影响人的健康。安全人机工程学研究的目标，是要将这些因素控制在规定的标准范围之内，使环境条件符合人的生理和心理要求，从而使操作者感到舒适和安全。
　　4．研究安全装置。许多设备都有“危区”，若无安全装置、屏障、隔板、外壳、将危区与人体隔开，便可能对人产生伤害。因此，设计可靠的安全装置，是安全人机工程学的任务。
　　5．选择合适的操作者。人的个体差异，使操作者对工作的适应程度不同。在人事安排上，要研究人机关系的协调性，人适其职，才有利于安全生产。
　　6．研究生产过程中，操作者疲劳的特点以及减轻疲劳和紧张度的措施。
　　7．研究人机系统的可靠性，保证人机系统的安全。研究事故的预防和危险情况的控制。
　　安全人机工程学的研究方法主要有调查法、实验法和模拟法。
　　人机系统
　　?在生产过程中，能完成预定任务的人和机器、设备、工具、环境相结合的整体。人机系统有五种类型和三种基本形式。五种类型是：人与工具的结合；人与工作机的结合；人与动力机的结合；人与控制机的结合；人与微机的结合。三种基本形式是：人作为劳动者的人机结合形式；人作为控制者的人机结合形工；人作为监视者的人机结合形式。各种类型的或形式，均以安全、舒适和高效为目标。
　　人机系统的安全，一般以下列要素作为研究基础：
　　1．人的要素。主要考虑人的心理智和生理特点，防止人的“意识中断”或“意识迂回”（走神）时产生的危险。
　　2．机的要素。主要考虑安全预防措施，防止人在能力不足时引起的事故。
　　3．环境要素。主要考虑环境要适合于人的要求，不危害人体健康。
　　4．作业因素。主要从作业方法、作业负荷、作业姿势、作业范围等方面考虑到人能否胜任，能否减轻劳动强度，能否减轻疲劳，对人有否危害等。
　　人机系统类型
　　?人机系统类型分类多种多样，有些很简单，有些极复杂。主要有以下两种分类方法：
　　1．从反馈作用上可分为闭环系统和开环系统两种类型。闭环人机系统也叫反馈控制人机系统，其特点是：系统的输出直接作用于系统的控制；开环人机系统的特点是：系统输出不对系统的控制发生作用，所提供的反馈信息不能控制下一步的操作。
　　2．从自动化程度上可分为人工操作人机系统、半自动化人机系统及自动化人工系统三种类型。人工操作人机系统中，由人供给系统所需动力并控制整个操作过程。半自动化人机系统中，人作为生产过程的控制者，在操作过程中感知信息和处理信息，操纵具有动力的机具设备。自动化人机系统中，人通过显示器对生产过程进行监督，生产过程中的信息接受及处理全部由机械完成。
　　人机学分析检查表
　　?国际人机工程学会（InternationalErgonomicsAssociationIEA）为了对构成作业的各种因素、劳动者的能力以及作业对人的生理和心理反应等进行检查。提出了人机学分析检查表。内容包括：作业空间、作业方法、环境、作业组织、机能负担和综合负担、系统效率。其中一般项目共135项，特殊、细节项目共188项。
　　?许多国家根据国际人机学会的方案，制定了自己的人机学分析检查表。从人机学分析检查表可以发现工厂的人－机械－环境系统中存在的问题，以掌握需要改进的内容及其要点。
　　人机系统综合可靠度
　　?操作者与机器设备相结合反映的无故障工作的概率。这是评价人机系统好坏的一项重要内容。人机系统可靠度的表达式为；
　　R＜sub＞S＜/sub＞=R＜sub＞H＜/sub＞R＜sub＞M＜/sub＞
　　式中：R＜sub＞S＜/sub＞－人机系统的可靠度；
　　R＜sub＞H＜/sub＞－人的可靠度；
　　R＜sub＞M＜/sub＞－机的可靠度。
　　?若机的可靠度为1，人的可靠度为0.8，则系统可靠度为：R＜sub＞S＜/sub＞=1×0.8=0.8。双人操作系统，由于增加冗余功能，可提高可靠度，若操作者甲的可靠度为：R＜sub＞H1＜/sub＞=0.8，操作者乙的可靠度为：R＜sub＞H2＜/sub＞=0.9，则综合可靠度为：R＜sub＞S＜/sub＞=1－（1―0.8）（1―0.9），R＜sub＞S＜/sub＞=0.98，高于单个操作者的可靠度。
　　?人机系统综合可靠度取决于系统中人所担负机能的可靠性与机械所担负机能的可靠性。
　　?1．人的操作可靠度。操作者在作业时不失误的概率。人的操作错误在下列条件下可能造成事故：
　　?（1）外部环境，如由于外界的信息模糊不清而导致判断错误。
　　?（2）人的感觉器官，如视觉异常、听觉异常、触觉迟钝，不能正确传递信息，而导致事故。
　　?（3）人的中枢神经系统，如大脑中枢的功能降低，或活动能力下降，本应该看到的信息，却没有及时发觉。
　　?（4）人的运动器官，如动作不准确，或误操和等造成事故。
　　?人本身是不确性的，如何定量地表示人的操作可靠性是较为困难的问题。人机学者曾提出如下公式：
　　?R＜sub＞S＜/sub＞=α＜sub＞1＜/sub＞α＜sub＞2＜/sub＞α＜sub＞3＜/sub＞
　　?式中：α＜sub＞1＜/sub＞－输入可靠度（考虑有不能感知的信息，不知道其意义的信号等）；
　　??α＜sub＞2＜/sub＞－判断可靠度（考虑有不能正确判断因素）；
　　??α＜sub＞3＜/sub＞－输出可靠度（考虑有技术不熟练，按错开关等）。
　　?上述三个可靠度表示出人的一系的行为动作，三者相乘就表示人的操作基本可靠度。
　　2．机的运行可靠度。机器在运行（使用）过程中不发生事故的概率。机器的可靠度是机械工程设计的内容，在产品设计和制造时就已确定。
　　?如果用R＜sub＞i＜/sub＞表示单位i的可靠度，则整个机器的可靠度R＜sub＞M＜/sub＞可用下式表示
　　?根据构造函数φ（x），可计算出串联系统中的可靠度为：
　　?在并联系统中的可靠度为：
　　?在系统中若加入了多余单元，就使系统有了冗余性，因而可提高可靠度。例如将可靠度都为0.90的两个单元并联起来使系统具有冗余性，便提高了可靠度：=1-0.01=0.99
　　?生产条件的安全性与机器运转的可靠性有着不同分割的密切关系。安全性是依据生产中所采用的机器和装置，具体地指出其危险所在，并采取积极的防护措施，把它从系统中排除，达到生产条件的安全化。而可靠性是在确定的时间内，机器设备无故障运输的状态，尽力提高机器设备的可靠性，必然会减少意外事故的发生，从而也就达到了安全生产的目的。
　　人机匹配
　　?人与机的合理组合，即显示器与人的感觉器官相结合；操纵控制器与人的运动器官相组合。
　　?从安全的角度出发，人机匹配主要解决以下问题：1．信息由机器的显示器传递到人，选择适宜的信息通道，避免信息通道过载而失误，以及显示器的设计如何符合安全人机工程学原则。2．信息从人的运动器官传递给机器，如何考虑人的极限能力和操作范围，控制器如何设计得高效、安全、可靠、灵敏。3．如何充分运用人和机各自的优势。4．怎样使人机界面的通道数和传递频率不超过人的能力，以及机如何适合大多数人的应用。
　　功能分配错误
　　?在人机系统中，对人与机进行功能分配应各尽所长，互补所短，使整个系统达到最佳效率与总体功能。功能分配错误就是给人或机分配了不适当的任务，以致执行起来发生困难，导致事故。例如由人能顺利执行的功能，分配给了机器；或将机器能有效地执行的功能，却分配给了人。
　　?人与机器之间的功能，有一部分是受功能性质制约的。比如不能要求人一次扛起几百公斤重的东西，也不能要求机器去做程序规定以外的事。应根据生产类型、成本、安全、可靠性等来进行衡量。如果机器去执行没有优越性，就暂时由人来担任。
　　人为错误
　　?由于操作者本人的原因所造成的错误。人机系统的正常运行，有赖于人与机器的活动与操作。随着科学技术的进步，机械的可靠性显著提高，因而，人为错误在操作事故致因中占有明显地位。
　　?人的执行机能有很大的自由度，不仅能够随时处理意外和异常情况，而且也可能出现人为错误。人为错误主要包括以下几种情况：未执行规定的机能；错误执行规定的机能；执行了没有规定的机能；等等。
　　?为避免由于人为错误可能造成的事故，常采用本质安全、停止运转及保护电器回路等安全保险措施和防止操作失误的装置；同时，对员工进行职业适合性检查，合理分配岗位。
　　需要层次理论
　　?美国心理学家马斯洛（A·H·Maslow）1943年提出的一种关于人的需要结构的理论。该理论基于两个基本假设：1．人主要是受满足某种需要的欲望所驱使的需求动物。人类的需要是无止境的，当个人满足一种需求之后，就会产生另一种需求。②人类所追求的需要具有普遍性，这些需要有层次之分。由此，马斯洛把人的需要分为五个层次（如下图）：
　　?其中，生理需要是维持人类自身生存的基本需要，是人类最原始、最基本的需要。如衣、食、住、行、性的需要。在生理需要得到满足之后，人就会产生安全需要，如避免职业病及事故，摆脱失业威胁及某些社会保障的需要。再上一层需要，是社交的需要，如满足归属感，希望得到友爱等。尊重需要可分为内部尊重及外部尊重。前者指希望自己有实力，后者指对地位、威望的需求。自我实现的需要是个人的最高需要，要求实现个人抱负，施展才能。马斯洛认为，上述五种需要是按次序逐级上升的。当下一级需要获得满足之后，追求上一级的需要就成为行动的动力了。
　　?1954年，马斯洛在《激励与个性》一书中探讨了他早期著作中提及的另外两种需要：求知需要和审美需要。这两种需要未被列入到他的需求层次排列中，他认为这二者应居于尊敬需要与自我实现需要之间。
　　?马斯洛的需要层次理论几十年来流行甚广，是国外心理学家试图揭示需要规律的主要理论。但也有很大争议。有些人认为该理论过分强调了人的生理属性，并且只注意了一个人各种需要之间存在的纵向联系，忽视了横向联系，即同一时间内一个人往往存在多种需要，这些需要相互矛盾，导致动机的斗争；有些人认为该理论带有一定的机械主义色彩；等等。
　　双因素理论
　　?美国心理学家赫茨伯格（F·Herzberg）提出的一种激励理论。又名激励因素一保健因素理论。
　　?赫茨伯格从他所作的1，844个案例的调查中发现，造成职工不满的原因，主要是由于公司的政策与管理、监督的性质、人际关系、工作条件、职业安全、薪金、个人生活、地位等方面的因素处理不善所致，赫茨伯格将这一类因素称为“保健因素”，其含义是只能防止疾病，不能医治疾病。他从1，753个案例的调查中发现，另外一些因素的改善可以激励职工的积极性，提高人的生产效率，处理不好，可引起职工不满，但影响不及上类因素大。赫茨伯格将这一类因素称为激励因素，他认为只有靠激励因素来调动职工的生产积极性，才能提高生产效率。
　　?赫茨伯格提出双因素论后，受到许多非议。有些人对其可信度提出怀疑；有些人对双因素论的普遍性表示怀疑。但自60年代中期以来，双因素论已越来越受到人们的注意。西方国家中许多企业管理人员力图将双因素论应用于实践，采用工作丰富化、工作扩大化、弹性工时等方式，使工人在工作计划及管理中负有更大的责任，来调动其生产积极性，提高生产效率。
　　

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