安全人机工程学第四章讲义.pptx
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注安辅导第四章安全人机工程
5. 情绪与情感。不安全情绪有急躁情绪和烦躁情绪。
6. 意志。
第十一页，共26页
第三节 机械的安全特性及故障诊断技术
了解机械安全的特性；
掌握人机系统常见的事故及其原因； 熟悉机械设备故障诊断技术。
一、机械安全的定义及特性 机械安全：是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下
，执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修 、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。
出发，保证当产品一旦出故障，能容易发现故障、易 拆、易检修、易安装，即可维修度要高。 维修性设计中应考虑的主要问题：可达性、零组部件 的标准化与互换性、维修人员的安全。 （三）可靠性设计与维修性设计的关系。可靠性设计和维修 性设计是从不同的角度来保证产品的可靠性。
第二十二页，共26页
第五节 人机系统
第一节 安全人机工程基础知识
一、安全人机工程的概念、研究内容及其分类 人机系统的类型：主要有两类，一类为机械化、半机械化
控制的人机系统；另一类为全自动化控制的人机系统。
1）机械化、半机械化控制的人机系统是现代生产中应用最 多的人机系统，控制器主要由人来操作。
2）在全自动化控制的人机系统中，系统的安全性主要取决
三、机械设备结构可靠性设计要点
确定零件合理的安全系数
储备设计（冗余设计） 耐环境设计
简单化和标准化设计 提高结合部的可靠性 结构安全设计 设置齐全的安全装置
人机界面设计
第二十一页，共26页
四、维修性设计
（一）维修及维修性。维修性是指对故障产品修复的难易程度
。
（二）产品结构的维修性设计。 维修性设计是指产品设计时，设计师应从维修的观点
超声探伤技术：可以对所有固体材料进行探伤和检测 。 表面缺陷探伤技术：磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤 。
6. 意志。
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第三节 机械的安全特性及故障诊断技术
了解机械安全的特性；
掌握人机系统常见的事故及其原因； 熟悉机械设备故障诊断技术。
一、机械安全的定义及特性 机械安全：是指机器在按使用说明书规定的预定使用条件下
，执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修 、拆卸和处理时对操作者不发生损伤或危害其健康的能力。
出发，保证当产品一旦出故障，能容易发现故障、易 拆、易检修、易安装，即可维修度要高。 维修性设计中应考虑的主要问题：可达性、零组部件 的标准化与互换性、维修人员的安全。 （三）可靠性设计与维修性设计的关系。可靠性设计和维修 性设计是从不同的角度来保证产品的可靠性。
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第五节 人机系统
第一节 安全人机工程基础知识
一、安全人机工程的概念、研究内容及其分类 人机系统的类型：主要有两类，一类为机械化、半机械化
控制的人机系统；另一类为全自动化控制的人机系统。
1）机械化、半机械化控制的人机系统是现代生产中应用最 多的人机系统，控制器主要由人来操作。
2）在全自动化控制的人机系统中，系统的安全性主要取决
三、机械设备结构可靠性设计要点
确定零件合理的安全系数
储备设计（冗余设计） 耐环境设计
简单化和标准化设计 提高结合部的可靠性 结构安全设计 设置齐全的安全装置
人机界面设计
第二十一页，共26页
四、维修性设计
（一）维修及维修性。维修性是指对故障产品修复的难易程度
。
（二）产品结构的维修性设计。 维修性设计是指产品设计时，设计师应从维修的观点
超声探伤技术：可以对所有固体材料进行探伤和检测 。 表面缺陷探伤技术：磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤 。
第四章 安全人机工程
产生视觉后像，使工作区的视觉效率降低，产生视觉不舒适感和分散注 意力，造成视觉疲劳。应该采取的主要措施：1）限制光源亮度；2）合 理分布光源 ；3）改变光源或工作面的位置；4）合理的照度
• （3）视错觉（有哪些视错觉）
第12页
注册安全工程师培训教程—安全人机工程
• 其主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体 运动错觉等。其中常见的形状错觉有长短 错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、 远近错觉及透视错觉等。
同一目标。 • 看清物体最短的注视时间为0.07-0 .3s，人眼视觉暂停时间
平均0.17s。
第15页
注册安全工程师培训教程—安全人机工程
2、听觉
1）听觉特性 （了解）（1））听觉特征 （1）听觉绝对阈限
• 一般识别声音所需的最短持续时间为20-50ms • 低于以下值不能产生听觉：频率20Hz、声压2╳ 10-5 Pa、声强10-
12 W/m2
（2）听觉的辨别阈限
• 辨别阈限—指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。 • 辨别阈限与声音频率和强度有关
（3）辨别声音的方向和距离 2）听觉的掩蔽（了解）
第16页
注册安全工程师培训教程—安全人机工程
3、人的感觉反应（熟悉） 1）反应时间（熟悉）
• 反应时间---指人从机械或外界获得信息， 经过大脑加工分析发出指令到运动器官开 始执行动作所需的时间。
上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门应 用科学。
（二）安全人机工程研究的主要内容（人与机器的关系）
（P67，了解）
• 分析机械设备及设施在生产过程中的不安全因素，针对 性的有关安全设计
• 生理心理特性研究，人机匹配，构成最佳人机系统 • 人机结合面、信息传递的安全问题 • 人机系统可靠性
• （3）视错觉（有哪些视错觉）
第12页
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• 其主要类型有形状错觉、色彩错觉及物体 运动错觉等。其中常见的形状错觉有长短 错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、 远近错觉及透视错觉等。
同一目标。 • 看清物体最短的注视时间为0.07-0 .3s，人眼视觉暂停时间
平均0.17s。
第15页
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2、听觉
1）听觉特性 （了解）（1））听觉特征 （1）听觉绝对阈限
• 一般识别声音所需的最短持续时间为20-50ms • 低于以下值不能产生听觉：频率20Hz、声压2╳ 10-5 Pa、声强10-
12 W/m2
（2）听觉的辨别阈限
• 辨别阈限—指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。 • 辨别阈限与声音频率和强度有关
（3）辨别声音的方向和距离 2）听觉的掩蔽（了解）
第16页
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3、人的感觉反应（熟悉） 1）反应时间（熟悉）
• 反应时间---指人从机械或外界获得信息， 经过大脑加工分析发出指令到运动器官开 始执行动作所需的时间。
上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门应 用科学。
（二）安全人机工程研究的主要内容（人与机器的关系）
（P67，了解）
• 分析机械设备及设施在生产过程中的不安全因素，针对 性的有关安全设计
• 生理心理特性研究，人机匹配，构成最佳人机系统 • 人机结合面、信息传递的安全问题 • 人机系统可靠性
安全人机工程学【PPT】
安徽工业大学 Anhui University of Technology
课程性质
《工业安全与环境保护》课程是工业工程专业本科生的学 科专业选修课，通过该课程的教学使同学们了解国内外先 进安全管理和环境保护的新思想、新方法、新技术，并能 在实践中加以创造性的应用，贯彻我国“安全第一，预防 为主”的指导方针，国内外工业工程学科与领域非常重视 这门课程。
第一篇 安全系统工程
第一章 安全系统工程概论 第二章 系统安全分析★ 第三章 系统安全评价
安徽工业大学 Anhui University of Technology
课程主要内容
第二篇 安全人机工程
第一章 安全人机工程学概述及其研究方法
第二章 人因失误分析与预防 第三章 人的自然倾向与可靠性分析 第四章 机的特性与可靠性分析 第五章 人机系统的安全设计★
第一篇 安全系统工程
安全系统工程
安全系统工程 是应用系统工程的原理与方法，管理系统中的各种
危险，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价 和综合处理，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性 达到最佳状态。 （1）安全系统工程的理论基础是安全科学和系统科学。 （2）安全系统工程追求的是整个系统的安全和系统全过程的安全。 （3）安全系统工程的重点是系统危险因素的识别、分析，系统风险 评价和系统安全决策与事故控制。 （4）安全系统工程要达到的预期安全目标是将系统风险控制在人们 能够容忍的限度以内，也就是在现有经济技术条件下，最经济、 最有效地控制事故，使系统风险在安全指标以下。
第一篇 安全系统工程
1957年，苏联发射了第一颗人造卫星，美国为了赶
上，匆忙进行导弹技术的开发与研究，由于对系统的可靠 性和安全性研究不足，在一年半时间之内连续发生了４次 重大事故，每一次都造成了数以百万计美元的损失，最后 不得不全部报废，从头做起。这种情况迫使美国空军以系 统工程的原理和管理方法来研究导弹系统的可靠性和安全 性。
课程性质
《工业安全与环境保护》课程是工业工程专业本科生的学 科专业选修课，通过该课程的教学使同学们了解国内外先 进安全管理和环境保护的新思想、新方法、新技术，并能 在实践中加以创造性的应用，贯彻我国“安全第一，预防 为主”的指导方针，国内外工业工程学科与领域非常重视 这门课程。
第一篇 安全系统工程
第一章 安全系统工程概论 第二章 系统安全分析★ 第三章 系统安全评价
安徽工业大学 Anhui University of Technology
课程主要内容
第二篇 安全人机工程
第一章 安全人机工程学概述及其研究方法
第二章 人因失误分析与预防 第三章 人的自然倾向与可靠性分析 第四章 机的特性与可靠性分析 第五章 人机系统的安全设计★
第一篇 安全系统工程
安全系统工程
安全系统工程 是应用系统工程的原理与方法，管理系统中的各种
危险，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价 和综合处理，使系统可能发生的事故得到控制，并使系统安全性 达到最佳状态。 （1）安全系统工程的理论基础是安全科学和系统科学。 （2）安全系统工程追求的是整个系统的安全和系统全过程的安全。 （3）安全系统工程的重点是系统危险因素的识别、分析，系统风险 评价和系统安全决策与事故控制。 （4）安全系统工程要达到的预期安全目标是将系统风险控制在人们 能够容忍的限度以内，也就是在现有经济技术条件下，最经济、 最有效地控制事故，使系统风险在安全指标以下。
第一篇 安全系统工程
1957年，苏联发射了第一颗人造卫星，美国为了赶
上，匆忙进行导弹技术的开发与研究，由于对系统的可靠 性和安全性研究不足，在一年半时间之内连续发生了４次 重大事故，每一次都造成了数以百万计美元的损失，最后 不得不全部报废，从头做起。这种情况迫使美国空军以系 统工程的原理和管理方法来研究导弹系统的可靠性和安全 性。
安全人机工程-ch04安全人机功能分配
三、人机特性比较：人机特性从11各方面进行了比较。
“人机共存（同工）” 对人机共存的人机系统来说，设计的主要困难不在于产
品本身，而在于是否能找出人与技术之间最适宜的相互联
系的途径与手段，在于是否能全面考虑到操作者在人机系 统中的功能作用特点和机器与人的特性相吻合的程度。
《安全人机工程》
《安全人机工程》
《安全人机工程》
四、人机功能分配 1.人机功能分配的含义
定义：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当地分配
给人或机，称为人机功能分配。
进一步解释：人机功能分配就是通过合理地分配功能，将人与机器
的优点结合起来，使人体特性与机器特性做到合理匹配和互补，从而构
成高效与安全的人机系统。从安全的角度，人机匹配主要解决的问题：
应激反应，导致重大事故的发生。 • 进行合理的人机功能分配，也就是使人机结合面布
置恰当，就需要从安全人机工程学的观点出发分析
人机结合面失调导致工伤事故的原因，进而采取改 进对策。
《安全人机工程》
④人机分工不合理的表现
• 可由人很好执行的功能分配给机器，而把设备能更有效
地执行的功能分配给人； • 让人所承担的负荷或速度超过其能力极限； • 不能根据人执行功能的特点，而找出人机之间最适宜的 相互联系的途径和手段；
即①显示器与人的信息感觉通道特性的匹配；②控制器与人的运动反应 特性的匹配；③环境条件与人的生理、心理及生物力学特性的匹配等。
必须树立人机结合的理念，机器设计环节必须同时考虑人与机器两方面
因素，即在机器设计的同时把人看成有知觉有技术的控制机、能量转换 机、信息处理机。机器设计同工作设计（含人员培训、岗位设计、动作
《安全人机工程》
安全人机工程学4
（3）自动化人机系统
图4-3 自动化人机系统
3、 按人机结合方式分类为：人机串联，人机并联和 人与机串、并混联三种类型，见图4-4
图4-4 人与机的结合方式
二、人机系统的功能 四大功能：信息接受、信息储存、信息处理和执行等， 其关系如图4-5所示
图4-5 人机系统的功能
第二节
l、机械的组成
机械的安全特性
一、机械的组成及在各状态的安全问题
机器的种类繁多，形状大小差别很大，应用目的也各 不相同。 从机器最基本的特征入手，得出机器组成的一般规律： 由原动机将各种形式的动力能变为机械能输入，经过 传动机构转换为适宜的力或速度后传递给执行机构， 通过执行机构与物料直接作用，完成作业或服务任务， 而组成机械的各部分借助支承装置连接成一个整体， 其组成结构如图4-6所示。
二、机械危险的主要伤害形式和机理 机械危险:是指由于机器零件、工具、工件或飞 溅的固体、流体物质的机械作用可能产生伤害的各种 物理因素的总称。 机械危险的基本形式主要有：挤压、剪切、切 割或切断、缠绕、吸入或卷入、冲击、刺伤或扎穿、 摩擦或磨损、高压流体喷射等。机械的危险可能来自 机械自身、机械的作用对象、人对机器的操作，以及 机械所在的场所等。 机械危险的伤害实质，是机械能（动能和势能）的 非正常做功、流动或转化，导致对人员的接触性伤害。 无论机械危险以什么形式存在，总是与质量、位置、 不同运动形式、速度和力等物理量有关。
（ 6 ）机械产生的噪声、振动、过热和过低温度等指标， 都必须控制在低于产品安全标准中规定的允许指标， 防止对人的心理及生理危害。 （7）有可燃气体、液体、蒸汽、粉尘或其他易燃易 爆或发火性物质的机械生产设备，应在设计时考虑防 止跑、冒、滴、漏，根据具体情况配置监测报警、防 爆泄压装置及消防安全设施，避免或消除摩擦撞击、 电火花和静电积聚等，防止由此造成的火灾或爆炸危 险。
《安全人机工程学》课件
人-机关系
人－机关系通常可分为静态人－机关系与动态人－机关系两 大方面。 静态人－机关系主要研究人、机之间的空间关系 动态人－机关系主要研究人、机之间的功能关系与信息关系 （其中包括人－机界面的分析、设计与评价）
《安全人机工程学》
人因对系统安全的作用和影响
自20世纪60年代到90年代，在所有工业事故中包含人因失误的事故从20%扩大到80%以 上。美国、日本、法国、德国、瑞典、瑞士6国的联合调查统计资料显示，核电站中 的人因事故的比例，6国的平均值超过60%，最高的达85%，特别是许多重大事故的 原因几乎均源于人的因素，国内外大量的统计表明，有近80％的事故是由于人为失 误发生的。如切尔诺贝利核电站事故、博帕尔化工厂事故、深圳危险品仓库大爆炸、 克拉玛依大火灾等。这些事故不仅造成人类生命财产、生存环境的巨大灾难，而且 给社会发展带来了极大的负面影响。 因此，应研究产生事故的各种人的因素、人的 操作失误分析与预防措施等。
安全人机工程学
2015-10
《安全人机工程学》
《安全人机工程学》
安全人机工程
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。
其立足点放在安全上面，对在活动（含生产活动、生活 活动、生存活动）过程中的人实行保护为目的，主要阐述人
❖ 系统更加不透明 系统的高度复杂性、耦合性和大量的防御装置增加了系统内部行为的模糊性，管 理人员、维护人员、操作人员经常不知道系统内正在发生什么，也不理解系统可 以做什么。
《安全人机工程学》
人因事故分析的基本方法
一、基本概念 人因可靠性：人对于系统的可靠性所必须完成的活动的成功
《安全人机工程学》PPT课件
注意力集中于一点无视遗忘正常信信息获取能力低下歪曲感知到的信息知觉能力麻痹知觉对象偏移信息综合能力质量减退提取信息能力低下与记忆信息对照能力低判断内容检查能力低下时间裕度过小评价实施习惯动作操作定位不良操作连续性灵活性不能协同作业多余过激操作无目的操作操作无反馈不能操作紧急状态下人的行为影响行为的因素作业状况因素正在进行的作业人的内在失误机制引起人失误的契机认知处理过程的失误失误的外部形态人因失误结构模型17作用因素示例任务任务监督不充分沟通语言规程和文件指示被遗漏环境设备维修不当培训和能力缺乏知识能力缺乏了解人机界面人体工程不当个人疲劳疲惫社会和团队规定条件包括使用条件维护条件环境条件贮存条件和工作方式等
机的特性与可靠性分析
3
精选课件
人－机关系通常可分为静态人－机关系与动态人－机关系两 大方面。
静态人－机关系主要研究人、机之间的空间关系
动态人－机关系主要研究人、机之间的功能关系与信息关系 （其中包括人－机界面的分析、设计与评价）
人因对系统安全的作用和影响
4
精选课件
自20世纪60年代到90年代，在所有工业事故中包含人因失误的事故从20%扩大到80%以 上。美国、日本、法国、德国、瑞典、瑞士6国的联合调查统计资料显示，核电站中 的人因事故的比例，6国的平均值超过60%，最高的达85%，特别是许多重大事故的原 因几乎均源于人的因素，国内外大量的统计表明，有近80％的事故是由于人为失误 发生的。如切尔诺贝利核电站事故、博帕尔化工厂事故、深圳危险品仓库大爆炸、 克拉玛依大火灾等。这些事故不仅造成人类生命财产、生存环境的巨大灾难，而且 给社会发展带来了极大的负面影响。 因此，应研究产生事故的各种人的因素、人的 操作失误分析与预防措施等。
人因失误事故分析与预防
机的特性与可靠性分析
3
精选课件
人－机关系通常可分为静态人－机关系与动态人－机关系两 大方面。
静态人－机关系主要研究人、机之间的空间关系
动态人－机关系主要研究人、机之间的功能关系与信息关系 （其中包括人－机界面的分析、设计与评价）
人因对系统安全的作用和影响
4
精选课件
自20世纪60年代到90年代，在所有工业事故中包含人因失误的事故从20%扩大到80%以 上。美国、日本、法国、德国、瑞典、瑞士6国的联合调查统计资料显示，核电站中 的人因事故的比例，6国的平均值超过60%，最高的达85%，特别是许多重大事故的原 因几乎均源于人的因素，国内外大量的统计表明，有近80％的事故是由于人为失误 发生的。如切尔诺贝利核电站事故、博帕尔化工厂事故、深圳危险品仓库大爆炸、 克拉玛依大火灾等。这些事故不仅造成人类生命财产、生存环境的巨大灾难，而且 给社会发展带来了极大的负面影响。 因此，应研究产生事故的各种人的因素、人的 操作失误分析与预防措施等。
人因失误事故分析与预防
安全人机工程学课件：人机功能分配
《安全人机工程》
主要内容
CONTENTS
1
2
3
人机功能分配的含义
人机功能分配的原则 人机分工不合理的表现
一、人机功能分配的含义
对人和机的特性进行权衡分析，将人机系统的不同功能分配给人或机， 叫人机功能分配。
一、人机功能分配的含义
依据复杂程度不同可将人与机的结合形式分为：
劳动者—工具
操作者—机器
监控者—自动化机器 监督者—智能机器
二、人机功能分配的原则
美国人机学 家麦克考米
克总结
人能完成并能胜过机器的工作有： 发觉微量的光和声，接受和组织声、 光的型式，随机应变和应变程度，长 时间大量储存信息并能回忆有关的情 节，进行归纳整理和判断并形成概念 和创造方法等。
目前机器能完成并胜过人的工作有： 对控制信号迅速做出反应，平稳而准 确地产生“巨大力量”，做重复和规 律性的工作，短暂地储存信息然后删 除这些信息，快速运算，同一时间执 行多种不同的功能。
分配给人的工作： 指令和程序的安排，图形的辨认 或多种信息的输入，机器系统的 监控、维修、设计、创造、故障 处理及应付突发事件等工作。
分配给机的工作： 笨重、快速、精细、规律性、单 调、高阶运算、支付大功率、操 作复杂、环境条件恶劣的作业以 及分工不合理的表现
1. 把适合人的功能分配给机器，把适合机 器的功能分配给人。
2. 人承担的负荷或速度超过人能力极限。
3. 不能根据人执行功能的特点找出人机 之间最适宜相互联系的途径和手段。
操作速度太快（1min可缝6000针）
《安全人机工程》
主要内容
CONTENTS
1
2
3
人机功能分配的含义
人机功能分配的原则 人机分工不合理的表现
一、人机功能分配的含义
对人和机的特性进行权衡分析，将人机系统的不同功能分配给人或机， 叫人机功能分配。
一、人机功能分配的含义
依据复杂程度不同可将人与机的结合形式分为：
劳动者—工具
操作者—机器
监控者—自动化机器 监督者—智能机器
二、人机功能分配的原则
美国人机学 家麦克考米
克总结
人能完成并能胜过机器的工作有： 发觉微量的光和声，接受和组织声、 光的型式，随机应变和应变程度，长 时间大量储存信息并能回忆有关的情 节，进行归纳整理和判断并形成概念 和创造方法等。
目前机器能完成并胜过人的工作有： 对控制信号迅速做出反应，平稳而准 确地产生“巨大力量”，做重复和规 律性的工作，短暂地储存信息然后删 除这些信息，快速运算，同一时间执 行多种不同的功能。
分配给人的工作： 指令和程序的安排，图形的辨认 或多种信息的输入，机器系统的 监控、维修、设计、创造、故障 处理及应付突发事件等工作。
分配给机的工作： 笨重、快速、精细、规律性、单 调、高阶运算、支付大功率、操 作复杂、环境条件恶劣的作业以 及分工不合理的表现
1. 把适合人的功能分配给机器，把适合机 器的功能分配给人。
2. 人承担的负荷或速度超过人能力极限。
3. 不能根据人执行功能的特点找出人机 之间最适宜相互联系的途径和手段。
操作速度太快（1min可缝6000针）
《安全人机工程》
人机工程学第4章人体力学.ppt
人机工程学所讨论的仅限于骨骼肌， 以下简称肌肉。
4.1.1 肌肉的组织结构 骨骼肌是人体内数量最多、 分布极广的一种组织，
对于成年男性约占体重的40%， 女性约占35%。 骨骼肌的形状一般可分为长肌、 短肌、 阔肌、 轮
匝肌四种。
骨骼肌的中间部位称为肌腹， 主要由骨骼肌纤维 构成， 有收缩性。 骨骼肌的两端称为肌腱， 由致密结 缔组织构成， 无收缩性。
2. 内收外展 关节沿矢状轴所进行的运动。 内收为关节转动时， 骨向正中面靠拢的运动； 外展则为骨离开正中面的运 动。 3. 旋转运动 骨围绕垂直轴或绕骨本身的纵轴的旋转运动。 骨 的前面转向内侧称为旋内， 而骨的前面转向外侧则称 为旋外。
4. 环转运动 骨的近侧端在原位转动， 远侧端作圆周运动， 全 骨形式一圆锥形式运动轨迹。 环转运动实际上是屈、 展、 伸、 收的依次连续运动。
2. 动态肌肉施力 动态肌肉施力是对物体交替进行施力与放松， 使肌 肉有节奏地收缩与舒张。 在动态肌肉施力的情况下进行 作业， 称为动态作业， 如控制操纵轮时上肢的状态。
4.3.2 静态肌肉施力特征 静态肌肉施力时向肌肉供血受阻的程度， 与肌肉
收缩产生的力成正比， 即静态肌肉施力越大，肌肉内 压力越大， 血液向- 2）
式中： A—完成外功消耗的能量； Q—做内功所消耗的 能量。
肌肉收缩的机械效率η为
A A
E AQ
（４ - 3）
4.1.5 肌力
肌肉收缩所产生的力通常以肌肉收缩时对外用力 所测定的数值表示。 人的一条肌纤维所发挥的力量约 为0.01～0.02 N， 肌力为许多肌纤维的收缩力之和。 肌肉的最大肌力为每平方厘米横截面上30～40 N。 可 见一个人能产生多大的肌力取决于其肌肉横截面面积 的大小。 肌力还与收缩肌肉的长度有关， 当肌肉长度 为静息状态长度时， 肌肉产生的力量最大， 随着肌肉 长度的缩短， 肌肉产生力量的能力也逐渐下降。
4.1.1 肌肉的组织结构 骨骼肌是人体内数量最多、 分布极广的一种组织，
对于成年男性约占体重的40%， 女性约占35%。 骨骼肌的形状一般可分为长肌、 短肌、 阔肌、 轮
匝肌四种。
骨骼肌的中间部位称为肌腹， 主要由骨骼肌纤维 构成， 有收缩性。 骨骼肌的两端称为肌腱， 由致密结 缔组织构成， 无收缩性。
2. 内收外展 关节沿矢状轴所进行的运动。 内收为关节转动时， 骨向正中面靠拢的运动； 外展则为骨离开正中面的运 动。 3. 旋转运动 骨围绕垂直轴或绕骨本身的纵轴的旋转运动。 骨 的前面转向内侧称为旋内， 而骨的前面转向外侧则称 为旋外。
4. 环转运动 骨的近侧端在原位转动， 远侧端作圆周运动， 全 骨形式一圆锥形式运动轨迹。 环转运动实际上是屈、 展、 伸、 收的依次连续运动。
2. 动态肌肉施力 动态肌肉施力是对物体交替进行施力与放松， 使肌 肉有节奏地收缩与舒张。 在动态肌肉施力的情况下进行 作业， 称为动态作业， 如控制操纵轮时上肢的状态。
4.3.2 静态肌肉施力特征 静态肌肉施力时向肌肉供血受阻的程度， 与肌肉
收缩产生的力成正比， 即静态肌肉施力越大，肌肉内 压力越大， 血液向- 2）
式中： A—完成外功消耗的能量； Q—做内功所消耗的 能量。
肌肉收缩的机械效率η为
A A
E AQ
（４ - 3）
4.1.5 肌力
肌肉收缩所产生的力通常以肌肉收缩时对外用力 所测定的数值表示。 人的一条肌纤维所发挥的力量约 为0.01～0.02 N， 肌力为许多肌纤维的收缩力之和。 肌肉的最大肌力为每平方厘米横截面上30～40 N。 可 见一个人能产生多大的肌力取决于其肌肉横截面面积 的大小。 肌力还与收缩肌肉的长度有关， 当肌肉长度 为静息状态长度时， 肌肉产生的力量最大， 随着肌肉 长度的缩短， 肌肉产生力量的能力也逐渐下降。
安全人机工程(全套课件529P)
Safety Ergonomics
课 程 简 介
安全人机工程学是从安全的角度研究人与机的关 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。其立足点放在安 全上面，对在活动（含生产活动、生活活动、生 存活动）过程中的人实行保护为目的，主要阐述 人与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。 它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安 全为目标、以工效为条件，并与以安全为前提、 以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，而成 为安全工程学的一个重要分支学科。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第一章 安全人机工程学概论
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第一章 安全人机工程学概论来自教 学 内 容 1.1 1.2 1.3 1.4 域 人机工程学的起源和发展 人机工程学科命名与定义 人机工程学的研究内容与方法 人机工程学学科体系及其应用领
1.5 安全人机工程学
格雷夫斯为意大利阿勒西公司设 计了一系列具有后现代特色的金 属餐具，这是1985年设计的水壶， 实用、美观。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
一、课程的定位，目的
本课程是安全工程专业的专业基础必修课程之一。 该课程从解决“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劳动者的安全，通过 课程学习培养学生进行安全人机系统设计、人机 系统安全分析与评价的基本能力。
动作研究：18个减少为5个 效率：120块/h增加到 350块/h
课 程 简 介
安全人机工程学是从安全的角度研究人与机的关 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。其立足点放在安 全上面，对在活动（含生产活动、生活活动、生 存活动）过程中的人实行保护为目的，主要阐述 人与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。 它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安 全为目标、以工效为条件，并与以安全为前提、 以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，而成 为安全工程学的一个重要分支学科。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第一章 安全人机工程学概论
安全人机工程学
Safety Ergonomics
第一章 安全人机工程学概论来自教 学 内 容 1.1 1.2 1.3 1.4 域 人机工程学的起源和发展 人机工程学科命名与定义 人机工程学的研究内容与方法 人机工程学学科体系及其应用领
1.5 安全人机工程学
格雷夫斯为意大利阿勒西公司设 计了一系列具有后现代特色的金 属餐具，这是1985年设计的水壶， 实用、美观。
安全人机工程学
Safety Ergonomics
一、课程的定位，目的
本课程是安全工程专业的专业基础必修课程之一。 该课程从解决“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劳动者的安全，通过 课程学习培养学生进行安全人机系统设计、人机 系统安全分析与评价的基本能力。
动作研究：18个减少为5个 效率：120块/h增加到 350块/h
注册安全工程师培训教程4安全人机工程学PPT课件
安全生产技术
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人的心理因素
• 由于人的心理因素而发生的事故约占70~75%以 上。
• 1）能力（包括感觉、知觉、观察力、注意、 记忆、思维、操作能力）
• 2）性格（道德品质和意志特点）
• 3）气质（四种气质）P173
• 4）需要和动机
• 5）情绪与情感
• 6）意志
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人机系统常见的事故以及原因
• 1）常见的事故
卷入、碰撞和撞击、接触伤害
• 2）事故原因（出题判断）
机械设备存在着先天的潜在缺陷； 设备磨损或恶化； 人的不安全行为。
安全生产技术
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第四节 机械的可靠性设计与维修性设计
• 可靠性的定义：系统或产品在规定的条 件和规定的时间内，完成规定功能的能 力。
安全生产技术
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安全生产技术
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人机系统的类型
1）机械化、半机械化控制的人机系统； 特点：人－－操作者和控制者 机器－－动力源、监控装置 安全性：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。 2）全自动化控制的人机系统。
特点：机－－运行主体 人－－监视者和管理者
安全性：取决于机器的本质安全性、机器的冗余 系统失灵以及人处于低负荷时应急反应变差。
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第三节 机械安全特性及故障诊断技术
1. 机械安全的定义
指机械在按使用说明书的预定使用条件下， 执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、 维修、拆卸、处理时对操作者不发生损伤或危害其 健康的能力。
第四章安全人机工程2020
第四章安全人机工程2020
4．维修性设计——熟悉 （1）维修及维修性
（2）产品结构的维修性设计 可达性 标准化与互换性 维修人员的安全
（3）可靠性设计与维修性设计的关系 可靠性：从产品的工作性能出发 维修性：从维修的角度考虑
第四章安全人机工程2020
第五节 人机系统
一、人机信息及能量交换系统模型——了解 实质：信息及能量的传递和交换的闭环系统
第四章安全人机工程2020
三、机械设备故障诊断技术 ——熟悉
1.机械状态监测及故障诊断模型 设备的状态向量
异常或故障信息的重要载体 故障诊断的客观依据 进行诊断的先决条件 常用手段 传感器、其他检测手段
2.故障诊断的基本流程及实施步骤
基本流程
诊断文档建立和诊断实施
实施步骤
（1）信号检测 （3）状态识别
（2）减少反应时间的途径 合理地选择感知通道类型 适应生理心理要求 提高反应速度
第四章安全人机工程2020
（二）人体的特性参数——熟悉
1．人体特性参数 静态参数（基本尺度） 动态参数 生理学参数 生物力学参数
2．人体劳动强度参数
能量代谢率 耗氧量 心率 劳动强度指数
劳动强度指数I 分为4级：
Ⅰ级（I＜15）轻劳动 Ⅱ级（I=15～20）中等强度劳动 Ⅲ级 （I=20～25）重强度劳动 Ⅳ 级（I＞25）“很重”体力劳动
感受信息：感觉器官——显示装置 判断决策：大脑中枢——综合分析 执行机能：运动器官——操纵控制器
二、人机系统分析——熟悉 人适机——人去适应机器的要求
限制人的因素 教育、训练，发挥人的因素 机宜人——机是人从事生产和活动的工具 满足安全人机要求
第四章安全人机工程2020
三、人机功能分配——熟悉 （1）人在人机系统中的主要功能
4．维修性设计——熟悉 （1）维修及维修性
（2）产品结构的维修性设计 可达性 标准化与互换性 维修人员的安全
（3）可靠性设计与维修性设计的关系 可靠性：从产品的工作性能出发 维修性：从维修的角度考虑
第四章安全人机工程2020
第五节 人机系统
一、人机信息及能量交换系统模型——了解 实质：信息及能量的传递和交换的闭环系统
第四章安全人机工程2020
三、机械设备故障诊断技术 ——熟悉
1.机械状态监测及故障诊断模型 设备的状态向量
异常或故障信息的重要载体 故障诊断的客观依据 进行诊断的先决条件 常用手段 传感器、其他检测手段
2.故障诊断的基本流程及实施步骤
基本流程
诊断文档建立和诊断实施
实施步骤
（1）信号检测 （3）状态识别
（2）减少反应时间的途径 合理地选择感知通道类型 适应生理心理要求 提高反应速度
第四章安全人机工程2020
（二）人体的特性参数——熟悉
1．人体特性参数 静态参数（基本尺度） 动态参数 生理学参数 生物力学参数
2．人体劳动强度参数
能量代谢率 耗氧量 心率 劳动强度指数
劳动强度指数I 分为4级：
Ⅰ级（I＜15）轻劳动 Ⅱ级（I=15～20）中等强度劳动 Ⅲ级 （I=20～25）重强度劳动 Ⅳ 级（I＞25）“很重”体力劳动
感受信息：感觉器官——显示装置 判断决策：大脑中枢——综合分析 执行机能：运动器官——操纵控制器
二、人机系统分析——熟悉 人适机——人去适应机器的要求
限制人的因素 教育、训练，发挥人的因素 机宜人——机是人从事生产和活动的工具 满足安全人机要求
第四章安全人机工程2020
三、人机功能分配——熟悉 （1）人在人机系统中的主要功能
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环境工程系
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安全人机工程学︵第四章︶
二、机的主要功能 • l、接受信息 • 2、储存信息 • 3、处理信息 • 4、执行功能
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安全人机工程学︵第四章︶
三、人机特性比较
• 在人机系统设计中，首先要按照科学的观点分 析人和机器各自所具有的不同特点，以便研究 人与机器的功能分配，从而扬长避短，各尽所 长，充分发挥人与机器的各自优点；从设计开 始就尽量防止产生人的不安全行动和机器的不 安全状态，做到安全生产。
智力
机器 具有某些超人的感觉，如有 感觉电离辐射的能力
无 （智能机例外）
人
在较宽的能量范围内承受刺激因素， 支配感受器适应刺激因素的变化，如 眼睛能感受各种位置、运动和颜色， 善于鉴别图象，能够从高噪声中分辨 信号，易受（超过规定限度的）热、 冷、噪声和振动的影响
能应付意外事件和不可能预测事件， 并能采取预防措施
操作处 理能力
操纵力、速度精密度、操作 量、操作范围等均优于人的 能力。在处理液体、气体、 粉体方面比人强，但对柔软 物体的处理能力比人差
可进行各种控制，手具有非常大的自 由度，能极巧妙地进行各种操作。从 视觉、听觉、变位和重量感觉上得到 的信息可以完全反馈给控制器
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安全人机工程学︵第四章︶
安全人机工程学︵第四章︶
第四章 安全人机功能匹配
第一节 人机系统中人的传递函数
• 一、人机系统建模 • 二、人的传递函数的试验建模 • 三、人的传递函数的求解方法 • 四、人的传递函数的应用
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环境工程系
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安全人机工程学︵第四章︶
第二节 人机功能匹配
一、人的主要功能
• l、人的第一种功能——传感器 通过感觉器官（视觉、听觉、触觉等）接受信息，感 知系统的作业情况和机器的状态
灵活性
占优势
机器
人 时间延时为1s
擅长于演绎而不易改变其演绎程 序
快且精确，但不善于修正误差
擅长于归纳，容易改变其推理程序 慢且易产生误差，但善于修正误差
按照恰当设计制造的机器，在完 成规定的作业中可靠性很高，而 且保持恒定，不能处理意外的事 态。在超负荷条件下可靠性突降
人脑可靠性远超过机械，但极度疲劳与 紧急事态下很可能变成极不可靠，人的 技术水平、经验以及生理和心里状况对 可靠性很有影响，可处理意外紧急事态
• 机器的自动化与智能化使操纵复杂程度提高 因而对操纵者提出了严格要求。同时操纵者 的功能限制也对机器设计提出特殊要求。
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安全人机工程学︵第四章︶
• 人机结合的原则改变了传统的只考虑 机器设计的思想，提出了同时考虑人 与机器两方面因素，即在机器设计的 同时把人看成是有知觉有技术的控制 机、能量转换机、信息处理机。
1、重复性的操作、计算，大量的情报资 料存储 2、迅速施加大的物理力时
3、大量的数据处理
1、由于各种干扰，需要判断信息时
2、在图形变化情况下，要求判断图 形时 3、要求判断各种各样的输入时
4、根据某一特定范围，多次重复作出判 断
5、由于环境约束，对人有危险或操作容 易犯错误时
6、当调节、操作速度非常重要，具有决 定意义时 7、控制力的施加要求非常严格时
• 2、人的第二种功能——信息处理器 将接受的信息和已储存在大脑中的经验和知识信息进 行比较分析后，作出决定，如作出继续、停止或改变 操作的决定
• 3、人的第三种功能——操纵器 （见图4-4） 根据决定采取相应行动，如开关机器或增减其速度等
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环境工程系
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安全人机工程学︵第四章︶
图4－4 人在操作活动中的基本功能示意图
能长期连续工作，适应单调专业， 容易疲劳，不能长时间连续工作，且受
需要适当维护
性别、年龄和健康状态等影响，不适应
单调作业
如果是专用机械，不经调整则不 能改作其它用途
通过教育训练，可具有多方面的适应能 力
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环境工程系
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表4—1 人与机的优缺点比较（续）
安全人机工程学︵第四章︶
项目
输入 灵敏度
• 凡需要由感官指导的间歇操作，要留 出足够间歇时间；机器设计中，要使 操纵要求低于人的反应速度，这便是 获得最佳效果的设计思想。功能分配的一般原则
安全人机工程学︵第四章︶
• 人能完成并能胜过机器的工作：发觉微量 的光和声，接受和组织声、光的型式，随 机应变和应变程度，长时间大量储存信息 并能回忆有关的情节，进行归纳推理和判 断并形成概念和创造方法等。
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安全人机工程学︵第四章︶
四、人机的功能分配
1、人机功能分配的含义
• 对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不 同功能恰当地分配给人或机，称为人机的功 能分配。
• 人与机器的结合形式，依复杂程度不同可分 为：劳动者-工具；操作者-机器；监控者-自 动化机器；监督者-智能机器等几种。
• 目前机器能完成并胜过人的工作：对控制 信号迅速作出反应，平稳而准确地产生 “巨大力量，做重复的和规律性的工作， 短暂地储存信息然后废除这些信息，快速 运算，同一时间执行多种不同的功能。
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安全人机工程学︵第四章︶
表4—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
表4—1 人与机的优缺点比较（续）
项目
机器
人
功率 输出
恒定——不论大的，固定 的或标准的
1471KW的功率输出只能维持10s， 367.75KW的功率输出可维持几分 钟，150KW以下的功率输出能持 续一天
综合 能力
记忆
多种途径
最适用于文字的再现和长 期存储
单一手段
可存储大量信息，并进行多种途 径的存取，擅长于对原则和策略 的记忆
4、对发生频率非常低时的事态需要 进行判断时 5、解决问题需要归纳、判断时
6、预测不测事件的发生时
8、必须长时间地施加控制力时
• 人和机各有自己的能力和长处，归纳起来各表 现在四个方面：
人的功能的限度是准确性、体力、速度和 知觉能力；
机器功能的限度是性能维持能力、正常动 作、判断能力、造价及运营费用。
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表4—1 人与机的优缺点比较
安全人机工程学︵第四章︶
项目 速度 逻辑 推理 计算
可靠性
连续性