人-机-环系统工程
“人-机-环-管”系统任务安全性分析与评价研究
“人-机-环-管”系统任务安全性分析与评价研究摘要：本文分别从人、机、环境、管理的角度，定性分析了在装备保障过程中影响任务安全性的主要机理及其对整个系统任务安全性的影响，并分别建立了四者的安全性数学模型，最后以这些模型为依据，以实际保障所测数据为基础，对人-机-环境-管理系统工程进行了定量的分析，为装备保障的安全分析、评价和管理工作提供了依据。
关键词：人-机-环境-管理系统；任务安全性分析；安全评价1 人-机-环境-管理系统任务整体安全性分析与计算人-机-环境-管理系统工程是一门与装备维护、保障效率、维修管理及工作者身心健康相关的学科，是运用系统科学理论和系统工程方法，以人-机-环境-管理系统为研究对象，正确处理4大要素的关系，深入研究系统最优组合，提出系统任务安全分析与评价的研究方法，从而实现系统的本质安全化，为安全可靠的装备保障过程提供理论支持和管理依据。
[1]利用理论计算和实验测试的方式，确定了整个系统的安全度，即包含人、机、环境、管理4个子系统的函数，并作为功能串联整体系统。
为整个系统的安全度; 、、、分别为人、机、环境、管理的安全度。
通用表达式如下：(1)2人的安全性分析2.1人不安全行为产生的机理、原因及分类从工作者的角度看，人的不安全行为主要是由于人感知环境信息的失误，人大脑处理信息时作出错误的决策，动作器官没能完成指定动作3方面原因引起的。
从系统的角度看，主要是由于人的心理、生理、管理决策、社会环境以及人机界面设计不协调等多方面原因所导致。
[2]其中人的生理方面的原因主要指人的各种能力的限度，包括人的知觉、感觉、反应速度、体力、生物节律等；人的心理方面的原因主要指人的气质、性格、情绪、意识等；管理决策方面的原因主要指不合理的作业时间，作业计划，操作规程的不合理等；环境的原因包括物理环境和人际环境，即作业场所和人际关系的好坏；人机界面设计方面的原因主要指人机功能分配不当，工程设计上的不合理使人易失误等。
人机知识点整理
⼈机知识点整理第⼀章⼈机⼯程学概论1. ⼈机⼯程学：是研究⼈、机械及其⼯作环境之间相互作⽤的学科。
2. ⼈机⼯程学名称：⼈类⼯效学、⼈间⼯学、⼈-机-环境系统⼯程、⼈体⼯程学、⼈类⼯程学、⼯程学⼼理学、宜⼈学、⼈的因素等。
3. ⼈机⼯程学的发展阶段：1）经验⼈机⼯程学【特点】：机械设计的主要着眼点在于⼒学、电学、热⼒学等⼯程技术⽅⾯的原理设计上，在⼈机关系上是以选择和培训操作者为主，使⼈适应于机器；2）科学⼈机⼯程学【特点】：重视⼯业与⼯程设计中“⼈的因素”，⼒求使机器适应于⼈；3）现代⼈机⼯程学【特点】：现代⼈机⼯程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出⼈类能⼒界限之外；密切与实际应⽤相结合，通过严密计划设定的⼴泛实验性研究，尽可能利⽤所掌握的基本原理，进⾏具体的机械装备设计；⼒求使实验⼼理学、⽣理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、⼯程学、⽅⾯的研究⼈员共同努⼒，密切合作。
4．现代⼈机⼯程学研究的⽅向是：把⼈-机-环境系统作为⼀个统⼀的整体来研究，以创造最适合于⼈操作的机械设备和作业环境，使⼈-机-环境系统相协调，从⽽获得系统的最⾼综合效能。
5.⼈机⼯程学科的研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法。
第⼆章⼈体测量与数据应⽤1.⼈体测量：是通过测量⼈体各部位尺⼨来确定个体之间和群体之间在⼈体尺⼨上的差别，⽤以研究⼈的形态特征，从⽽为各种⼯业设计和⼯程设计提供⼈体测量数据。
2.⼈机⼯程学范围内的⼈体形态测量数据主要有两类：⼈体构造尺⼨：是指静态尺⼨功能尺⼨：是指动态尺⼨3.⼈体测量主要⽅法：普通测量法、摄像法、三维数字化⼈体测量法。
4.⼈体测量基准⾯：⽮状⾯、正中⽮状⾯、冠状⾯、横断⾯、眼⽿平⾯5.百分位：百分位由百分⽐表⽰，称为“第⼏百分位”。
例如，50%称为第50百分位。
6.百分位数：百分位数是百分位对应的数值。
例如，⾝⾼分布的第5百分位数为1543，则表⽰有5%的⼈的⾝⾼将低于这个⾼度。
人-机-环境系统
是有特定的运行人员， 使用特定的工器具， 按照特 定的运行规程， 在特定的环境下去达到特定的要求。
图i
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、
物理、化学、生物等物质环境
工作组织、行政管理环境
第 8卷 (2006 年第2 期)
电力 安 全技 术
A
安全讲座
n q u a n j ia n g z u o
少 一 书‘一 环 境 系 统 、
盛菊芳
(苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004)
任何一个具体的系统，都是由若干相互联系、 相互作用的要素所构成的具有一定结构和特定功能 的有机整体。 所谓 “ 人一机器一环境系统” 就是指 ， 人们在生产和生活的活动中， 为完成某项任务而进 行的各项作业或活动时， “ 、 机器” “ 由 人” “ 、 环境” 诸要素所构成的一个系统， 简称之为 “ 工作系统” 或 “ 系统” 。 人们对系统的认识是逐步深入、不断发展的。 在早期的人因工程研究中， 主要是研究人一 机系统， “ 人”主要是指工作系统中的操作者，“ 机器”是指 人所使用或控制的设备或工具， 而把环境作为系统 之外的条件。 所谓 “ 环境” 主要是物理、 化学环境， 如温度、湿度、照明、噪声、有毒有害气体等。后 来逐步认识到应把环境对人一 机的影响统一作为系 统中的因素来考虑，这就是 “ 人一机器一环境系 统” 。 随着人因工程研究的发展， 人们对系统的认识 更加深人和全面，在 “ 人一机器一环境系统”中， “ 不光是指操作者， 人” 还包括使用者或监控者， 有 时还可包括管理者。人因工程学认为， 人是工作系 统的核心要素， 对系统起关键作用。 机器” “ 不光是 指人所使用或控制的设备或工具， 而是指为实现系 统功能所必需而由人所使用或控制的一切对象的总 称， 包括上述硬件， 它大至成套设施小至最简单的 手工劳动工具; 还包括软件， 如作业人员所使用的 工作手册、操作规程、设备使用说明书等。“ 环境” 是指人和机器所共处的或共同形成的特定的外界条 件， 它影响人和机器的活动，同时也受人和机器活 动的影响。 环境既包括上述物理、化学、生物类环 境因素， 也可包括软环境， 领导关系、 如: 团队、 组 织管理、工作制度以及系统中人的家庭组成、亲朋 好友，甚至包括社会习俗、 相关的国家政策、国际 环境等各种社会环境因素。 人一机器一环境系统的组成及其各要素间的关 系可用图 1 来表示。 人一机器一环境系统也具有一般系统的特性 : (1) 每一系统都具有明确的工作任务。在进行 作业、 完成任务的过程中， 各要素之间存在一定的 关系， 处于一定的结构之中。例如， 任何一项运行 任务， 如整个电厂的运行或是一台机器的运行， 都
人机环系统
方案决策阶段 方案决策属于理论分析 范畴，也是最关键步骤。
研制生产阶段
在实际使用阶段，人-机环系统工程的任务是通过 实际使用的验证，提出充 分发挥现存系统性能的意 见，全面做到物尽其用、 人尽其才，并为进一步改 善和提高系统性能提出新 的建议。
贰
叁
研究思路与方法 人-机-环系统工程的
The research ideas and methods
研究内容与方法
研究内容
1
2
人的特性研究
机器特性的研究
环境特性的研究 人-机关系的研究
65% 55% 45% 90%
3
4
研究内容
5 6
人-环关系的研究
机-环关系的研究
人-机-环系统总体
7
性能的研究
实现三个目标
为了用系统工程方法来使所就人-机-环系统实现安全、高效、 经济这三个目标，首先需假设几种设计方案，然后针对每种方案用全 数学模拟、半物理模拟或全物理模拟方法，获得人、机、环境各种参 数对系统性能影响的关系曲线
感谢您的聆听
65%
55%
45%
90%
•
系统界面
系统界面还包括人与硬件、 软件、环境以及其他人之 间的关系。
系统界面是人与机、环境 以及其他人之间的信息或
系统界面也包括人 - 机 界面、人 - 环境界面、
能量的交换空间。
人-人界面。
SHEL模型是用 来研究安全工作 中“人”所处的 特定系统界面。
SHEL模型
模型论 优化论
分析三个要素
分析三个要素，是指研究 如何运用人、机、环境这 三个要素来构成所需要的、 具有特定功能的人-机-环 系统。
安全人机工程
安全人机工程学：是从安全和人机工程学的角度出发研究人与机的关系，是运用人机工程学的原理的方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。
安全人机工程学立足于安全，主要阐述保证人身安全所需人与机的相互关系。
它是人机工程学的一个应用学科的分支，也是安全工程学的一个重要分支学科。
安全人机工程：以人的安全作为立足点，以确保人在活动过程不受到伤害为目标，它主要阐述人和机之间保持怎样的关系才能保证人的安全人机工程学：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、舒适的工作，并取得满意的工作效果的一门学科。
人-机-环境系统工程的研究内容主要包括七个方面：人、机、环境、人-机关系、人-环关系、机-环关系、人-机-环境关系研究“操作方法”的课题做的实验：铁锹作业实验、砌砖作业实验、肌肉疲劳试验安全人机工程学发展的三个阶段：经验人机工程学、科学人机工程学、现代人机工程学人机工程学研究的方法：测量方法、模型工作方法、调查方法、数据的处理方法人机系统：是由相互作用、相互联系的人和机器两个子系统构成的，且能完成特定目标的一个整体系统。
完整的人机系统都有六种功能（输入输出、信息接收、信息加工、信息存储存、执行功能、信息反馈），这些功能是连续进行的，是由人和机共同作用实现的。
人机系统基本模式：由人的子系统、机器的子系统和人机界面所组成反馈：是指系统的输出量和输入量结合对系统发生作用。
开环人机系统：指系统中没有反馈贿赂或输出过程也可提供反馈的信息，但无法用这些信息进一步控制操作，即系统的输出对系统的控制没有直接影响。
如曹总普通车床加工工件；闭环人机系统：指系统有封闭的反馈回路，输出对控制有直接影响。
人的子系统又分为S-O和O-R ；机的子系统分为C-M系统和M-D系统人机界面：是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介，包括信息的输入和输出。
人机界面的设计：主要指显示器、控制器以及它们之间关系的设计。
第六章 人机环境系统工程
人的构成 信号接触器－ 信号接触器－视、听、触、味、嗅、肤、体 信号分析器－ 信号分析器－大脑 效应器－ 效应器－手、脚、口、体、腺、生物电 机的构成：操纵；运转； 机的构成：操纵；运转；显示 环境的构成：自然环境；社会环境； 环境的构成：自然环境；社会环境；技术环境
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三、人-机-环境系统设计 人能通过感觉器官十分敏感地接受综合信息， 人能通过感觉器官十分敏感地接受综合信息，识 别物体的状态、大小、颜色、阅读文件，分别声音， 别物体的状态、大小、颜色、阅读文件，分别声音， 并且将这些信息通过大脑进行分析和决策。 并且将这些信息通过大脑进行分析和决策。但是人的 能力也受到多种因素的限制：信息通道小， 能力也受到多种因素的限制：信息通道小，内存信息 数量有限，大脑的计算、思维、 数量有限，大脑的计算、思维、决策速度不及计算机 感觉器官信息接受能力有限，不能看到红外线、 ；感觉器官信息接受能力有限，不能看到红外线、紫 外线，不能听到次声与超声波， 外线，不能听到次声与超声波，对仪表的认读速度慢 受生理和心理因素的影响，功能发挥可靠性， 。 受生理和心理因素的影响，功能发挥可靠性，尤 其是人会疲劳，不可能长时间的工作;对环境敏感。 其是人会疲劳，不可能长时间的工作;对环境敏感。
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三、人-机-环境系统设计
环境从如下五方面承担自己的功能： 环境从如下五方面承担自己的功能：在 系统运转过程中不断提供物资与能源。 系统运转过程中不断提供物资与能源。接受 系统的排放，并予以消化。 系统的排放，并予以消化。创造人机良好工 作的周边环境。 作的周边环境。 用环境设施来承担机械群 体的某些共性功能。 体的某些共性功能。从社会角度解决系统运 行问题。 行问题。
6
三、人-机-环境系统工程的研究范畴
人机环讲稿
人-机-环境系统工程1、概念人-机-环境系统工程是运用系统科学理论和系统工程方法，正确处理人、机、环境三大要素的关系，深入研究人-机-环境系统最优组合的一门科学，其研究对象为人-机-环境系统。
系统中的“人”，是指作为工作主体的人（如操作人员或决策人员）；“机”是指人所控制的一切对象（如工具、机器、计算机、系统和技术）的总称；“环境”，是指人、机共处的特定工作条件（如温度、噪声、振动……）。
2、形成与发展严格地讲，人-机-环境系统工程作为一种理论，作为一门科学的出现，是八十年代初的事。
但是，人-机-环境系统工程的古老根源可以追溯到人类的早期活动。
所以，人-机-环境系统工程的形成和发展是经过漫长的历史阶段。
从远古时代起，人类一代一代地不断改善劳动工具，直至大规模使用机器，以提高人战胜自然、改造世界的能力。
当人类最初使用简单工具进行大量和笨重的体力劳动时，客观上就提出了人-机-环境系统的最优化组合问题。
40年代，特别是第二次世界大战期间，各种新式武器不断出现，性能也日趋复杂；50年代，电子计算机的应用迅速发展；60年代，载人航天活动取得了突破性的进展。
这一切，使人、机、环境相互关系问题的研究就显得更为突出。
因此，先后出现了人的因素（Human Factors）、人体工程学（Human Engineering）、工程心理学（Engineering Psychology）、工效学（Ergonomics）、人的因素工程（Human Factor Engineering）、人-机系统（Man-Machine System）……等众多的学科名称，并从不同侧面、不同角度积累了人、机、环境的实验数据及经验，为人-机-环境系统工程理论的形成创造了条件。
但是，在这个时期，研究工作的重点是让人如何适应机器、适应环境。
而对于机器设计如何适应人的特点和需要，以及如何改造和控制环境等问题虽然有所认识，但是缺乏用系统的整体观点来全面解决人、机、环境的相互关系问题、虽然有了关于人、机、环境的各种数据，但如何运用这些数据，仍然是凭经验进行，因而难以取得最佳效果。
安全人机工程学(第二版)绪论
1.1.2 其他相关学科的概念 1. 人—机—环境系统 人—机—环境系统是由人、机（或计算机）和环境组成的一种复合系统。 2.人—机—环境系统工程
*
图1-1 人—机—环境系统工程研究内容
安全人机工程学侧重于安全卫生，立足于人机结合面上，在最大限度保障人们的安全健康与舒适的前提下，尽量提高工作效率； 效率人机工程学侧重于工作效率，立足于设备的效应，在最大限度发挥设备效应以提高工作效率的前提下，给劳动者创造安全卫生的劳动环境。
*
1.4 学科体系及研究方法
1.4.2 人机工程学研究的方法 测量方法 模型工作方法 调查方法 数据的处理方法
*
1.4.3 人机工程发展新趋势 绿色设计 虚拟现实技术 Fra bibliotek字化人机工程
*
谢 谢！
2.发展历程 经验期—机械时代（20世纪初到第二次世界大战前） 创建期—技术革命时期（第二次世界大战间） 成熟期—人的思维时期（60年代至今） 3.我国人机工程学发展进程
*
1.2.2安全人机工程学发展历程 经验人机工程学 科学人机工程学 现代人机工程学
*
1.3.1人机工程学的主要任务和研究内容 研究内容有以下几点： 人的因素方面 机的因素方面 环境因素方面 人机系统的综合研究
*
1.3.3 安全人机工程学的研究内容 人机系统中人的各种特性； 人机功能分配； 各类人机界面； 工作场所和作业环境； 安全装置； 人员选拔问题； 人机系统的可靠性； 人机系统总体安全性设计准则和方法以及安全性评价体系和方法。
*
1.4.1 学科体系 《学科分类与代码》GB/T 13745－2009 安全科学技术（620） 安全人体学（620.25） 安全人机学（620.25.30）
钱学森与人-机-环境系统工程 (1)
【８］马克思恩格斯选集第４卷【ｃ】，北京，人民出版社，１９９５［９］列宁全集第２５卷ＩＭ］。
北京，人民出版社：，１９８８［１０］钱学森著创建系统学【Ｍ】，太原，山础科学技术出版社北京，中国［１１１钱学森讲吴义生编社会主义现代化建设的科学和系统工程【Ｍ］，北京中共中央党校ｍ版社，１９８７ｌ１２］钱学森１９９４春致钱学敏的信【１３】钱学森智慧与马克思主义哲学『Ａ］，哲学研究【Ｊ】，１９８７（２）【１４ｌｑ，国科学技术培训中心编通接交叉科学的时代［ＭＩ，北京，光明日报出版社，１９８６【１５］钱学森主编关于思维科学【ｃ】。
上海，上海人民出版社，１９８６［１６］参见干寿云等开放的复杂Ｆｉ系统【Ｍ１，杭州，浙江科学技术ｍ版社１９９６；赵光武主编思维科学研究【Ｍ】，北京，中国人民大学出版社，１９９９ｆ１７１钱学森王寿云许国志组织管理的技术一一系统＿【＿＝程［Ａ），文汇报１９７８．０９．２７［１８］中共中央组织部等通接新的技术革命（上）【ｃ】，长沙，湖南科学技术冉版社，１９８４钱学森与人一机一环境系统工程龙升照总装备部航天医学工程研究所１９８１年，在著名科学家钱学森院士的亲自指导下，一门综合性边缘技术科学一人一机一环境系统工程（Ｍａｎ—Ｍａｃｈｉｎｅ—ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｙｓｔｅｌｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，简称为ｋｔ、＿ＩＥ，ＳＥ）在我国诞生。
钱老对这门新兴科学给予了极高评价。
他于１９９３年ｌｏ月２２日指出，“你们是在社会主义中国开创了这门重要现代科学技术。
”人一机一环境系统工程是运用系统科学理论和系统工程方法，正确处理人、机、环境二三大要素的关系，深入研究人一机环境系统晟优组台的一门科学，其研究对象为人一机一环境系统。
系统中的“人”，是指作为工作主体的人（如操作人员或决燕人员）；“机”是指人所控制的一切对象（如飞船、汽车、飞机、生产过程……）的总称；“环境”，是指人、机共处的特定工作条件（如温度、噪声、振动……）。
人机工程
、相关姿势的弯曲角度、弯曲角度的持续（累积）时间 4、双手搬运 5、上肢姿势 6、全身姿势 ：持物体的重量（kg）、物体移动距离（m）、持物体移动的时间（s） ：相关姿势的持续（累积）时间 ：相关姿势的持续（累积）时间
7、躯干姿势
8、颈部姿势 9、工作环境
：躯干的弯曲角度、弯曲角度的持续（累积）时间
Access and Locating Method • 板按力 Force 按扭力 全身力 Pushbutton Control Tool Push/Pull Force Trigger/Button/Paddle
手柄间距（双手柄） 把握位置 夹紧力 手的空间 腕扭力
Hand Location on Handle • Compression Force Clearance for Hand Hand/Wrist Twist/Turn • •
：颈部的弯曲角度、弯曲角度的持续（累积）时间 ：定时的温度、湿度数值。
一级评估单的目的
1、调查潜在的人机工程问题 2、为生产现场工艺排布提供参考 3、推行人机工程相关知识 （注）不作为判定为人机工程问题依据
站姿
人站姿操作时，为使操作者 有舒适的操作状态，获得较 高的工作效率，躯于应处于 不动的前提下，考虑手的活 动范围: 1为最适合的抓握区 2为最有利的手动范围 3为最大抓握范围 4为最大可触及范围
手的最佳操作方向
外侧向60º:一只手动作时，最轻松、速度最快的运动方向。 双侧向30º:双手动作时，最轻松、速度最快的运动方向。 双侧向0º:双手准确，轻松、快速操作的最好方向。
人机工程的风险因素
重复频率
• 在一定时间内发生的一系列动作或 保持的
姿势
– 评估在操作过程中同一动作重复的频率 • 作为结果，肌肉、肌腱、神经及血管有可 能被拉伸或挤压
安全人机工程的概念、主要研究内容及其分类
安全人机工程的概念、主要研究内容及分类（一）安全人机工程学的定义安全人机工程学是应用人机工程学理论和方法的研究“人-机-环境”系统，并使三者从安全的角度上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门综合性的边缘科学。
（二）安全人机工程学的主要研究内容安全人机工程学是研究的因素之一，主要是研究人与机器的关系，主要内容包括如下4个方面：（1）分析生产过程中机械设备设施的不安全因素，并有针对性地进行可靠性设计、维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等。
（2）研究人的生理和心理特性，分析和研究人和机器的功能特性，进行合理的功能分配，以构成不同类型的最佳人机系统。
（3）研究人与机器相互接触、互联人机界面中信息传输的安全性。
（4）分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。
在人机系统中人始终起着核心和主导作用，机器起着安全可靠的保证作用。
解决安全问题的根本是实现生产过程的机械化和自动化，让工业机器人代替人的部分危险操作，从根本上将人从危险作业环境中彻底解脱出来，实现安全生产。
（三）人机系统类型人机系统主要有两类，一类为机械化、半机械化控制的人机系统；一种全自动控制的人机系统。
机械化、半机械化控制的人机系统，人机共体，或机为主体，系统的动力源由机器提供，在系统的生产过程中，人们主要充当操作员和控制器，即控制器主要由人来操作。
在控制系统中设置监控装置，如果人操作失误，机器会拒绝执行或提出警告，其结构如图4一l所示，这是现代生产中应用最多的人机系统。
系统的安全性主要取决于人机功能分配的合理性，机器的本质安全性及人为失误。
在全自动化控制的人机系统中，以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作。
只有在自动控制系统出现差错时，人才进行干预，采取相应的措施。
其结构框图如图4-2所示。
人-机-环境
（3）事故行为
感知觉障碍 思维决策障碍 行动障碍
很多因素将影响操作行为全程， 从而引发事故：
思想情绪 觉醒水平 能力冗余 过分紧张 工作单调 周边环境 人体疲劳 和心理因素
在“人－机－环境”大系统运作过程中，人 的参与包含生理参与和心理参与两个重要方面， 因此，人的生理和心理因素，以及由此产生的 人的行为科学，就成为现代机械设计中必须考 虑的重要内容。
1. 人的生理因素
人体的几何因素 人体的力学因素 人的持久性 人的生理节奏 人的环境承受力 劳动强度
对人、机、环境的特性作比较，据 此进行客观、逻辑的功能分析。将系统 的各功能分配给适合的子系统承担。
（2） 剩余分配原则
即把尽可能多的功能分配给机，尤 其是计算机，剩余的功能分配给人，因 为人将承担更有意义的工作。
（3） 经济分配原则
以经济效益为根本依据，一项功能分 配给人还是机或环境，完全视经济分析来 决定。具体地将就是判断和估计这样一个 问题：是挑选、培训、支付人地工资来承 担这项工作经济？还是设计、生产、维护 机械做这项工作经济？这里地经济概念是 指设计、制造、使用的总费用，特别强调 使用效率，在某些场合使用人明显经济。
劳动强度级 轻 中等 强 极强 过强
能耗下限/ kcal•min-1
2.5(10.5)
5.0(20.9)
7.5(31.4)
10.0(41.9) 12.5(52.3)
需氧量下限 /L•min-1
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.人的心理因素
（1）心理过程——动态 （2）心理特征——静态
（1）心理过程
2. “人－机－环境”大系统的运行 以汽车为例的“人－汽车－环境” 大系统
人机环境工程
人机环境系统工程理论发展及应用JonMMx 2000人机环境系统工程理论发展及应用摘要：本文首先介绍了人机环境系统工程的概念，回顾了人机工程技术国内外的研究状况，指出了人机工程技术研究的应用领域；其次对人机环境系统工程的在各个领域的应用进行了简单的举例介绍；最后对人机环境系统工程的前景进行了展望。
关键字：人机环境工程；MMESE；应用领域1981年，在著名科学家钱学森院士的亲自指导下，一门综合性边缘技术科学——人——机——环境系统工程（Man——Machine——EnvironmentSystemEngineering，简称MMESE）在中国诞生。
钱钱学森院士对这门新兴科学给予了极高评价。
他于1993年10月22日致函龙升照指出，“你们是在社会主义中国开创了这门重要现代科学技术”。
人——机——环境系统工程是运用系统科学理论和系统工程方法，正确处理人、机、环境三大要素的关系，深入研究人——机——环境系统最优组合的一门科学，其研究对象为人——机——环境系统。
系统中的“人”，是指作为工作主体的人（如操作人员或决策人员）；“机”是指人所控制的一切对象（如工具、机器、计算机、系统和技术）的总称；“环境”，是指人、机共处的特定工作条件（如温度、噪声、振动……）。
系统最优组合的基本目标是“安全、高效、经济”。
所谓“安全”，是指不出现人体的生理危害或伤害，并避免各种事故的发生；所谓“高效”，是指全系统具有最好的工作性能或最高的工作效率；所谓“经济”，就是在满足系统技术要求的前提下，系统的建立要投资最省。
1.MMESE的产生背景人类社会发展的历史，就是一部人、机（包括工具、机器、计算机、系统和技术）、环境三大要素相互关联、相互制约、相互促进的历史，其情况如图1所示。
由于环境的影响，高级灵长目动物演变成为人类；人类的诞生导致了机的出现；机的出现又产生了新的环境；新的环境又在影响人类的生活、工作和生存。
时至今日，当人们沉浸在享受高科技带来的社会繁荣之际，却也不知不觉地闯入了两大误区：①在机的设计时，由于漠视了人的特点和要求，致使工作系统效率降低、事故增加，对社会发展造成严重影响；②在机的设计时，由于漠视了环境的特点和要求，不但影响了机器本身性能的发挥，而且带来了严重的环境恶化，对人类的生活、工作和生存造成重大威胁。
人机环境与工程的现状及发展趋势
人机环境与工程的现状及发展趋势
人机环境工程，简称HFE，是一门从工程学出发，以人机交互和系统
设计为基础，综合研究和设计有效的人机界面的科学技术。
作为一门新兴
的发展新兴的科学，它围绕着人机关系，考虑如何将人的认知思维等特点
有效地融入系统设计中，从而实现有效的人机交互。
人机环境工程在过去的十多年中发展迅速，起初用于机械产品研发设
计中，以实现完美的设计以及提高产品使用效率，不断拓展应用领域，应
用范围已经从机械、软件设计到各类工业和生活场景技术，包括机器人应用、虚拟现实技术等，并且在不断地发展和拓展。
随着计算机技术和网络技术的发展，人机环境工程已经进入了网络工程、认知工程以及自动化系统等领域，并不断地拓展应用领域。
在大数据、云计算等互联网技术的发展下，人机环境工程已经开始应用于智能硬件、
智能系统和智能环境设计等领域，即便是在工业界的发展，也能够极大地
提高效率。
此外，由于人机环境工程的发展，基于移动互联的技术也得到了快速
发展，对现代社会来说，移动互联技术可以为用户提供便捷的服务。
舰船人-机-环系统工程研究综述
收稿日期：2016-08-26网络出版时间：2017-3-1316:12基金项目：国家部委基金资助项目作者简介：张玉梅（通信作者），女，1981年生，硕士，工程师。
研究方向：舰船人—机—环协同技术。
舰船人—机—环系统工程研究综述张玉梅中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064摘要：舰船人—机—环系统工程是舰船总体设计中不可或缺的组成部分，其设计原则为安全、高效、舒适、愉悦。
首先，总结舰船人—机—环系统的典型特征：长期航行条件下作业环境恶劣；任务复杂、种类多、人力需求量大，对人员协作程度要求高；人机界面信息繁多，舰员的脑力认知负荷高。
然后，将舰船人—机—环系统工程的技术体系划分为人机协同、人环协同、人—机—环特征评价和人机工程仿真4个部分，按照舰船人—机—环系统工程的技术发展脉络，即在舰员人体基础特性研究、舰船人—机—环系统工程总体设计应用、舰船人—机—环标准和规范的制订等相互迭代优化的基础上，通过引入海军人力系统集成（HSI ）专业工程实现全舰系统的最优化，分别阐述国内外的研究现状。
最后，根据技术体系划分，对我国舰船人—机—环系统工程未来的发展趋势予以分析。
关键词：舰船；人—机—环系统工程；人机工程；人因工程；工效学；技术体系中图分类号：U662.2文献标志码：ADOI ：10.3969/j.issn.1673-3185.2017.02.005A review of warship man-machine-environment system engineeringZHANG YumeiChina Ship Development and Design Center ，Wuhan 430064，ChinaAbstract ：Warship Man-Machine-Environment System Engineering (MMESE)is an integral part of the overall design,and its design principles were proposed according to safety,efficiency,comfort and pleasure.The typical characteristics of MMESE are summarized.The operating environment is extremely terrible on long voyages.High level collaboration is required due to the complex task system and large manpower demand.Owing to the dense computer interface information,the mental cognitive burden on the crew is heavy.The MMESE technology system is divided into four parts:man-machine coordinated,man-environment coordinated,the evaluation of man-machine-environment characteristics and the ergonomic simulation.Based on the MMESE development venation in this paper,the overseas and domestic research statuses are expounded.Interactive optimization can be realized according to the following aspects:researching the basic human characteristics of the crew,applying this to the warship 's overall design,and formulating relevant ergonomic standards and norms.Next,Human System Integration (HSI)professional engineering was introduced comprehensively into the marines in order to achieve an optimal system.On this basis,we completed the future development trend analysis.All these studies and results have some reference meaning for guiding the integrated optimization of warships as a whole,downsizing the manpower and improving efficiency.Key words ：warship ；Man-Machine-Environment System Engineering (MMESE)；man-machine engineering ；human factors engineering ；ergonomics ；technology system引用格式：张玉梅.舰船人—机—环系统工程研究综述［J ］.中国舰船研究，2017，12（2）：41-48.ZHANG Y M.A review of warship man-machine-environment system engineering ［J ］.Chinese Journal of Ship Research ，2017，12（2）：41-48.第12卷中国舰船研究0引言现代舰船是一个典型的、庞大的、复杂的人—机—环系统，舰员担负着直接使用、操纵该系统，保证舰船圆满完成其预定使命任务的重任。
人机工程 机-环关系
人机工程机-环关系
机-环关系是指人机工程中机械设备与环境之间的相互作用关系。
机械设备是人机工程系统的核心，它能够通过人的操作或指令进行工作，同时其工作状态也会受到环境的影响。
环境包括机械设备所处的物理环境以及人机界面的设计等因素。
在人机工程中，机械设备的设计需要考虑环境因素的影响，以保证设备的可靠性、安全性和舒适性。
例如，在设计飞机座椅时，需要考虑航空器的振动、温度、湿度等环境因素对座椅舒适性的影响；在设计工厂机械设备时，需要考虑噪音、灯光、空气质量等环境因素对操作人员的健康和效率的影响。
另一方面，环境因素也会受到机械设备的影响。
例如，在设计舒适性较高的办公室时，需要考虑空调、照明等机械设备对室内环境的影响；在设计音乐会厅时，需要考虑音响等设备对音乐演出效果和观众体验的影响。
因此，人机工程中的机-环关系是一个相互作用的关系，机械设备与环境之间的相互影响会对人的工作效率、安全性和舒适性产生重要影响。
为了优化人机工程系统，需要在机械设备设计和环境设计中进行综合考虑。
安全问题的人-机-环解决方案课件
（2） 工作中的疲劳 ①疲劳的表现与测定 无论是体力工作还是心理工作，如果强度过高，或持续 时间过长，都会导致工作能力减弱、工作效率降低、错误率 增加，这种现象就是工作中的疲劳现象。单调的工作由于缺 乏足够的刺激，也会引起疲劳感。 疲劳可分为生理疲劳和心理疲劳，可以由体力负荷为主 的工作引起，也可以由心理负荷为主的工作引起。疲劳是一 种人体的自我防卫机制，是向人体发出的警报。通过自我感 知的疲劳和他人观察到的疲劳，使人们可以对自己的工作能 力进行判断，以确定是否停止工作、进行休息。
工作活动和工作程序应说明所要完成的工作任务、工作 职责、职位权限、使用的原材料和机器设备、工作流程、与 其他人的工作联系、该职位的上下级汇报关系、接受监督以 及进行监督的性质和内容。
工作条件包括物理条件和社会条件。物理条件要具体说 明工作地点的地理位置、室内或室外、温度、光线、湿度、 噪音、安全条件；社会条件包括一起工作的人员数量、完成 工作所要求的人际交往的数量和程度、各部门之间的关系、 服务的相互关系、工作地点内外的文化设施、与完成该工作 有关的社会习俗等等。
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图5-1 工作分析在组织管理中的地位
1、工作分析
（1）工作分析的内容和结果 ①工作分析的内容 工作分析的内容包含三个部分：对工作内容及岗位需求
的分析；对岗位、部门和组织结构的分析；对工作主体员工 的分析。
对工作内容的分析是指对工作全过程及重要的辅助过程 的分析，包括工作步骤、工作流程、工作规则、工作环境、 工作设备、辅助手段等相关内容的分析。如为什么要执行这 项工作任务、在什么时间完成该任务、在什么样的环境中工 作、如何完成该任务、所需使用的机器、工具、设备和辅助 设施和服务、该任务与其他工作和设备的关系等内容。
用的范围及本次分析拟解决的主要问题；B.确定所要分析的信 息内容与方式，预算分析的时间、费用与人力；C. 组建工作分 析小组，分配任务与权限。
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总结分析
5 分钟
课后作业
教学反思
教 案 首 页
课程名称： 铁路运输安全管理 授课题目 班别：1710 任课教师： 课时 4 人-机-环系统工程 知识目标： 了解人-机-环系统工 程的含义
能力目标：掌握人-机 情感目标：明确人-机 - 环系 统工 程的 研究 - 环系 统工 程的 重要 内容和方法 性
教学目标
重点、难点
重点：了解人-机-环系统工程的含义，掌握人-机-环系统工程的研究内容和 方法 主要方法： 多媒体教学， 组织学 主要教具：多媒体 生自行思考， 使用提问思考方式
教学内容
2. 系统界面 35 分钟 SHEL 模型是用来研究安全工作中“人”所处的特 定系统界面。 学生观察图 2-2 SHEL 模 学生理解什么是 SHEL 界面。 型。 3. 研究方法 人 - 机 - 环系统工程的研究方法可以概括为四句 话，24 个字：基于三个理论，分析三个要素、历 学 生 梳 理 课 本 上 的 知 经三个步骤、实现三个目标。 识，不懂的地方可以相 互讨论，教师可以为学 生解答。 课堂小结 通过这节课学习，同学们已经了解什么是人- 机环系统工程，不明白的地方，课后一定要多琢磨。 完成纸质练习 总结分析 5 分钟
课后作业
教学反思
教 案 副 页
教学步骤 导入新课 教学内容 提问:同学们知道什么才算是安全？ 今天我们就一起来学习第二章的内容： 2.1 安全基本概念和特性 通过刚才的讨论，我们可以将同学们的答案区分 为两种。 1. 课件出示绝对安全和相对安全的定义。 2. 出示课本上安全的概念， 围绕这本书来定义安 全的含义。 3. 危险与危害 与安全相对的概念则为危险。区分两者的不同。 4. 风险与危险严重度 主要是向学生讲解函数。以及危险严重度的梯 度。 5. 安全性 安全性的计算很简单，可由学生自己理解。 教学设计、教学方法 和手段 教学时 间
通过相互提问的方式调 5 分钟 动学生的兴趣与积极性 学生进行辨别两者的不 同。
让学生来定义危险，看 学生是否能举一反三。 35 分钟
教学内容
40 分钟
6. 事故 事故的特性：事故的因果性、事故的偶然性、必 让 学 生 在 理 解 的 基 础 然性、规律性、潜在性、再现性、预测性。 上，看能否举出一些实 7.隐患 例。 理解隐患的概念。 40 分钟 8.危险源 辨别第一类危险源和第二类危险源。 35 分钟 9. 可靠性、维修性和有效性 学生理解可靠性、维修性和有效性，相互之间讨 论，探讨不理解的地方。 2.1.2 相互关系 1. 安全与危险 2.安全与事故 3.危险与事故 4.事故与隐患 5.危险源与事故 学生通过学习之前的内容，可以较快的理解这几 组相互关系。
主要方法、教具
教 案 副 页
教学步骤 导入新课 教学内容 提问:同学们知道什么是人-机-环系统工程？ 教学设计、教学方法 和手段 教学时 间
通过提问的方式调动学 5 分钟 生的兴趣与积极性
今天我们就一起来学习第二章最后一节内容： 2.3.1 人-机-环系统工程 学生猜想，并回答可能 大家能不能猜一猜这里人 - 机 - 环系统工程中的 的答案。 “人” 、 “机” 、 “环”分别指的是什么吗？ 出示课本上的人-机-环系统工程概念，学生齐读 该概念。 35 分钟 1.人是一种安全因素和防护对象 2.机器是一种安全因素 让学生自己先理解，然 3.环境是一种安全因素和应予保护的财富 后不懂的地方再提出讨 分别向学生解读“人” 、 “机” 、 “环”这三个因素。 论。 40 分钟 2.3.2 人-机-环系统工程的研究内容和方法 要求学生观察课本上的图片，然后由学生说明看 从 关 系 图 中 交 叉 的 地 到了什么。 方，学生可以理解研究 1.研究内容 内容包括了什么。 人的特性研究、机器特性的研究、环境特性的研 究、人-机关系的研究、人-环关系的研究、 机-环关系的研究、人-机-环系统总体性能的研究 40 分钟