第十章人的可靠性与安全设计
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视觉警示信息的基本元素 视觉警示信息的重要因素
表10-12白色光下各种颜色组合的易辨认性
易辨 认性
颜色组合 字 背景
易辨 认性 一般
颜色组合 字 背景
易辨 认性
颜色组合 字 背景
非常好 黑色 白色 黑色 黄色
好 黄色 黑色 白色 黑色 深蓝 白色
绿色 白色 红色 白色
橙色 黑色 橙色 白色
很差 黑色 蓝色 黄色 白色 —— ——
1300 1300 1350 1350 1400 1400 1400 1400 1350 1300 1250 1200 1100 1000 750 500
10.6安全信息设计
10.6.1 警示设计的原则
1. 人的失误最小化
2. 警觉信息有效传递
3. 执行警示发布的条件
10.6.2 视觉警示信息设计
不佳
红色 黄色 绿色 红色 红色 绿色
10.6.3 特定安全信息设计
1. 安全色设计，见表10-13
2. 安全标志设计，见GB2894-2008
表10-4人的失误（差错）的外部因素
类型 举例 （1）感觉通道间的知觉差异； （2）信息传递率超过通道容量； （3）信息太复杂； （4）信号不明确； 刺激过大 （5）信息量太小； 或过小 （6）信息反馈失效； （7）信息的贮存和运行类型的差异 失误 类型 失误 举例 （1）训练； ①欠缺特殊的训练； ②训练不良； 按照错误 ③再训练不彻底。 的或不准 （2）人机工程学手册和操作明细表； 确的信息 ①操作规范不完整； 操纵机器 ②操作顺序有错误。 （3）监督方面； ①忽略监督指示； ②监督者的指令有误。 （1）操作操作兴趣的环境因素； ①噪声；②温度； ③湿度；④照明； ⑤振动；⑥加速度。 （2）作业空间设计不良； 影响操作 ①操作容量与控制板、控制台 机能下降 的高度、宽度、距离等； 的物理的、 ②座椅设备、脚、腿空间以可 化学的空 动性等； 间环境 ③操纵容量； ④机器配置与人的位置可移性； ⑤人员配置过密。 （1）人处于过分紧张状态； （2）裕度过小的计划； 操作者因 （3）过分紧张的应答； 焦急而产 （4）因加班休息不足而引起的病态 生心理紧 反应。 张状态
3.中断了计划运行，造成了设备的损坏和人员的伤亡，但系统
仍可修复； 4.导致设备严重损坏，人员有较大伤亡，使系统完全失效。
10.3人的失误事故模型
10.3.1 人的行为因素模型，见图10-3
图10-3人的行为因素模型
10.3人的失误事故模型
10.3.2 事故发生的顺序模型，见图10-4 事故是按一定的顺序发生的，为避免事故发生，应重点 考虑：危险信息传示、避免事故的要素、适当的作业培训。 研究表明，按照事故的行为顺序模式，不同阶段的失误 造成的比例如下： 对将要发生的事故没有感知 36%
mm 图示
上肢部位 指尖 手指 （至掌指关节）
方形孔边长a 安全距离Sd 4<a≦8 ≧15
8<a≦25
≧120
手掌 （至拇指艮）
25<a≦40
≧195
臀 （至肩关节）
40<a≦250
≧820
当孔隙边长在250mm以上时，身体可以粘人，按探越类型处理。
表10-9穿越栅栏状（条形）缝隙可及安全距离Sd
图10-10警告标志
图10-11指令标志
返回
图10-12提示标志
图10-13提示标志
返回
防护装置设计要求，参阅表10-6~10-11
表10-6上肢自由摆动可及安全距离Sd
mm
上肢部位 从 掌指关节 到 指尖
安全距离Sd
图示
≧120
腕关节
指尖
≧225
肘关节
指尖
≧510
肩关节
指尖
≧820
表10-7探越可及安全距离Sd
mm 1400 50 350 650 850 850 850 850 850 1200 50 400 800 950 950 950 950 950 1000 50 400 800 1050 1250 1350 1350 1350
mm
1200 150 450 600 750 900 1000 200 500 650 800 950
1900
1800
250
600
600
800
850
850
900
950
1000
1100
1200
1700
1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 1001
550
500 300 100
850
850 800 800 700 600 500 500
900
900 900 900 900 900 900 900 700 600 500 200
1100
1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 950 900 800 650 500
1300
a
2400 2200 2200 1800 1600 1400 1200 1000
b 2400 —— —— —— —— —— —— —— —— 2200 50 150 —— —— —— —— —— —— 2000 50 250 250 —— —— —— —— —— 1800 50 300 400 500 400 100 —— —— 1600 50 350 600 850 850 750 400 200
表10-1大脑意识水平的等级划分 等级 0 意识状态 无意识，神智丧失 注意状态 无 生理状态 工作能力 可靠度 睡眠，发呆 无 0 疲劳，困倦，单 不注意 低下，易出事故 0.9以下 调，醉酒（轻度） 可进行熟练的， 休息时，安静时 0.99~ 无意注意 重复性的或常规 或反射性活动 0.9999 性的操作 精力充沛，积极 有随机处理能力， 0.999999 有意注意 活动状态 有准确决策能力 以上 注意过分集 惊慌失措，极度 易出差错，易造 0.9以下 中于某一点 紧张 成事故
800
600 400
——
—— ——
——
—— ——
——
—— ——
——
—— ——
——
—— ——
500
—— ——
850
450 100
1250
1150 1100
200
——
——
——
——
——
——
——
1050
a：从地面算起的危险区高度；b：棱边的高度；Sd：棱边距危险区的水平安全距离
表10-8穿越网状（方形）空隙可及安全距离Sd
环 境 因 素
环境因素 环境与作业的适应程度、气温、照明、噪声、振动、粉尘、作业空间
管理因素 安全法规、操作规程、技术监督、检验、作业目的和作业标准、管理、教育、 技术培训、信息传递方式、作业时间安排、人际关系
10.2人的失误
10.2.1 人的失误行为
人的失误行为发生过程如图10-2。
图10-2人的失误行为发生过程
禁止
三角边框及 黑色 图形符号 背景 蓝色
警告
d=0.025L L为观察距离 短边b1=0.01414L 长边L2=2.500b1 L为观察距离
指令
图形符号
背景
白色
绿色 一般提示标志 消防设备 提示标志
短边b2=0.01768L 长边L2=1.600b2 L为观察距离
图形符号及 白色 文字
返回
图10-9禁止标志
停止信号：机器、车辆上的紧急停止手柄 或按钮，以及禁止人们触动的部位； 红色也表示防火
指令标志：如必须佩戴个人防护用具 警告标志 警戒标志：如厂内危险机器和坑地边周围 的警戒线、行车道中线 机械上齿轮箱内部； 安全帽 提示标志 车间内的安全通道
蓝色
沉重、诚实
必须遵守的规定 道路上指引车辆和行人行驶的方向指令 警告
mm
上肢部位 指尖
缝隙宽度a 4<a≦8
安全距离Sd ≧15
图示
手指 （至掌指关节）
8<a≦25
≧120
手掌 （至拇指艮）
25<a≦30
≧195
臀 （至肩关节）
30<a≦135
≧320
表10-10防止受挤压伤害的夹缝安全距离Sd
mm
图示
身体部位 安全夹缝距离Sd
图示
身体部位 安全夹缝距离Sd
躯体
≧470
黄色
警告、希望 注意 指令
绿色
安全、希望
安全状态 通行
行人和车辆通行标志； 消防设备和其他安全防护设备的位置
注：①蓝色只有与几何图形同时使用时才表示指令； ②为了不与道路两旁绿色行道树相混淆，道路上的提示标志用蓝色
返回
表10-14几何图形规格、颜色及含义 图形 图形规格 颜色要求 含义
外径d1=0.025L 圆环和斜杠 红色 内径d2=0.800L 图形符号 黑色 斜杠宽c=0.080d1 斜杠与水平线的夹角α =45° 背景 白色 L为观察距离 外边a1=0.034L 内边a2=0.700a1 L为观察距离 背景 黄色
Ⅰ
Ⅱ
常态以下，意识模糊
正常意识的松弛阶段
Ⅲ
Ⅳ
正常意识的清醒阶段
超常态，极度紧张、 兴奋
2. 影响人的可靠性的外部因素
10.1.3影响人操作可靠性的综合因素
人为失误总是在人的内在状态和外部因素相互作用的结果，见表
10-3
因素类型 心理因素 人 的 因 素
表10-3影响人的操作可靠性的因素
因素 反应速度、信息接受能力、信息传递能力、记忆、意志、情绪、觉醒程度、注 意、压力、心理疲劳、社会心理、错觉、单调性、反射条件
源自文库
生理因素 人体尺度、体力、耐力、视力、听力、运动机能、身体健康状况、疲劳、年龄 个体因素 操作能力 机械因素 文化水平、训练程度、熟练程度、经验、技术能力、应变能力、感觉阈限、责 任心、个性、动机、生活条件、家庭关系、文化娱乐、社交、刺激、嗜好 操作难度、操作经验、操作习惯、操作判断、操作能力限度、操作频率和幅度、 操作连续性、操作反复性，操作准确性 机械设备的功能、信息显示、信号强弱、信息识别、显示器与控制器的匹配、 控制器的灵敏度、控制器的可操作性、控制器的可调性
已感知，但低估了发生的可能性 已感知，但没能做出反应 感知并作出反应，但无力防避
25% 17% 14%
10.4安全装置设计
10.4.1.联锁装置，见图10-5
10.4.2.双手控制按钮，见图10-6
10.4.3.利用感应控制安全距离，见图10-7
10.4.4.自动停机装置，见图10-8
10.5防护装置设计
人的可靠性与 安全设计
第十讲
10.1人的可靠性 10.1.1 人机系统可靠性
人机系统的可靠性由该系统中的人的可靠性和机械的可
靠性所决定，RS=RH·RM，三种的关系可用图10-1表示。
图10-1人、机的可靠性与人机系统的可靠性
10.1.2 人的可靠性分析
1. 影响人的可靠性的内在因素
人的内在状态可以用意识水平或大脑觉醒水平来衡量，见表10-1
环境
心理 状态
返回
图10-4事故发生阶段顺序图
返回
图10-5连锁门
返回
图10-6双手控制按钮
返回
图10-7感应式安全控制器
返回
图10-8机械式自动停机装置 （a）应用实例；（b）工作原理
返回
表10-13安全色的含义及用途 颜色 所起心理作业 含义 禁止 红色 危险 停止 指令 禁止标志 用途举例
知觉
信息
显示
控制
（1）操作容量与显示器的排列和位 置不一致； （2）显示器识别性差； （3）显示器的标准化差； （4）显示器设计不良； ①指示方式； 信息显示 ②指示形式； 设计不良 ③编码； ④刻度； ⑤指针运动。 （5）打印设备的问题； ①位置； ②可读性，判别性； ③编码； （1）操作容量与控制器的排列和位 置不一致； （2）控制器的识别性差； 控制器设 （3）控制器的标准化差； 计不良 （4）控制器设计不良； ①用法；②大小； ③形状；④变位； ⑤防护；⑥动特性。
10.2.2 人的失误的主要原因
设计不良和操作不当往往是引发人的失误的主要原因，见表10-4
10.2.3 人的失误引发的后果
人的失误一般可归纳为四种类型：
1. 由于及时纠正了人为错误，且设备有较完善的安全设施，故 对设备未造成损害，对系统运行没有影响； 2. 暂时中断了计划运行，延迟了任务完成，但设备略加修复， 工作顺序略加修正，系统即可正常运行；
臀
≧120
头
≧280
手、 腕、拳
≧100
腿
≧210
手、指
≧25
足
≧120
表10-11防护屏、危险点高度和最小安全距离关系表
最小 屏高 安全 距离 危险点高度 2400 2300 2200 2100 2000 2400 100 2200 100 200 250 200 2000 100 300 350 350 350 1800 150 350 450 550 600 1600 150 400 550 650 750 1400 150 450 600 700 750
表10-12白色光下各种颜色组合的易辨认性
易辨 认性
颜色组合 字 背景
易辨 认性 一般
颜色组合 字 背景
易辨 认性
颜色组合 字 背景
非常好 黑色 白色 黑色 黄色
好 黄色 黑色 白色 黑色 深蓝 白色
绿色 白色 红色 白色
橙色 黑色 橙色 白色
很差 黑色 蓝色 黄色 白色 —— ——
1300 1300 1350 1350 1400 1400 1400 1400 1350 1300 1250 1200 1100 1000 750 500
10.6安全信息设计
10.6.1 警示设计的原则
1. 人的失误最小化
2. 警觉信息有效传递
3. 执行警示发布的条件
10.6.2 视觉警示信息设计
不佳
红色 黄色 绿色 红色 红色 绿色
10.6.3 特定安全信息设计
1. 安全色设计，见表10-13
2. 安全标志设计，见GB2894-2008
表10-4人的失误（差错）的外部因素
类型 举例 （1）感觉通道间的知觉差异； （2）信息传递率超过通道容量； （3）信息太复杂； （4）信号不明确； 刺激过大 （5）信息量太小； 或过小 （6）信息反馈失效； （7）信息的贮存和运行类型的差异 失误 类型 失误 举例 （1）训练； ①欠缺特殊的训练； ②训练不良； 按照错误 ③再训练不彻底。 的或不准 （2）人机工程学手册和操作明细表； 确的信息 ①操作规范不完整； 操纵机器 ②操作顺序有错误。 （3）监督方面； ①忽略监督指示； ②监督者的指令有误。 （1）操作操作兴趣的环境因素； ①噪声；②温度； ③湿度；④照明； ⑤振动；⑥加速度。 （2）作业空间设计不良； 影响操作 ①操作容量与控制板、控制台 机能下降 的高度、宽度、距离等； 的物理的、 ②座椅设备、脚、腿空间以可 化学的空 动性等； 间环境 ③操纵容量； ④机器配置与人的位置可移性； ⑤人员配置过密。 （1）人处于过分紧张状态； （2）裕度过小的计划； 操作者因 （3）过分紧张的应答； 焦急而产 （4）因加班休息不足而引起的病态 生心理紧 反应。 张状态
3.中断了计划运行，造成了设备的损坏和人员的伤亡，但系统
仍可修复； 4.导致设备严重损坏，人员有较大伤亡，使系统完全失效。
10.3人的失误事故模型
10.3.1 人的行为因素模型，见图10-3
图10-3人的行为因素模型
10.3人的失误事故模型
10.3.2 事故发生的顺序模型，见图10-4 事故是按一定的顺序发生的，为避免事故发生，应重点 考虑：危险信息传示、避免事故的要素、适当的作业培训。 研究表明，按照事故的行为顺序模式，不同阶段的失误 造成的比例如下： 对将要发生的事故没有感知 36%
mm 图示
上肢部位 指尖 手指 （至掌指关节）
方形孔边长a 安全距离Sd 4<a≦8 ≧15
8<a≦25
≧120
手掌 （至拇指艮）
25<a≦40
≧195
臀 （至肩关节）
40<a≦250
≧820
当孔隙边长在250mm以上时，身体可以粘人，按探越类型处理。
表10-9穿越栅栏状（条形）缝隙可及安全距离Sd
图10-10警告标志
图10-11指令标志
返回
图10-12提示标志
图10-13提示标志
返回
防护装置设计要求，参阅表10-6~10-11
表10-6上肢自由摆动可及安全距离Sd
mm
上肢部位 从 掌指关节 到 指尖
安全距离Sd
图示
≧120
腕关节
指尖
≧225
肘关节
指尖
≧510
肩关节
指尖
≧820
表10-7探越可及安全距离Sd
mm 1400 50 350 650 850 850 850 850 850 1200 50 400 800 950 950 950 950 950 1000 50 400 800 1050 1250 1350 1350 1350
mm
1200 150 450 600 750 900 1000 200 500 650 800 950
1900
1800
250
600
600
800
850
850
900
950
1000
1100
1200
1700
1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 1001
550
500 300 100
850
850 800 800 700 600 500 500
900
900 900 900 900 900 900 900 700 600 500 200
1100
1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 950 900 800 650 500
1300
a
2400 2200 2200 1800 1600 1400 1200 1000
b 2400 —— —— —— —— —— —— —— —— 2200 50 150 —— —— —— —— —— —— 2000 50 250 250 —— —— —— —— —— 1800 50 300 400 500 400 100 —— —— 1600 50 350 600 850 850 750 400 200
表10-1大脑意识水平的等级划分 等级 0 意识状态 无意识，神智丧失 注意状态 无 生理状态 工作能力 可靠度 睡眠，发呆 无 0 疲劳，困倦，单 不注意 低下，易出事故 0.9以下 调，醉酒（轻度） 可进行熟练的， 休息时，安静时 0.99~ 无意注意 重复性的或常规 或反射性活动 0.9999 性的操作 精力充沛，积极 有随机处理能力， 0.999999 有意注意 活动状态 有准确决策能力 以上 注意过分集 惊慌失措，极度 易出差错，易造 0.9以下 中于某一点 紧张 成事故
800
600 400
——
—— ——
——
—— ——
——
—— ——
——
—— ——
——
—— ——
500
—— ——
850
450 100
1250
1150 1100
200
——
——
——
——
——
——
——
1050
a：从地面算起的危险区高度；b：棱边的高度；Sd：棱边距危险区的水平安全距离
表10-8穿越网状（方形）空隙可及安全距离Sd
环 境 因 素
环境因素 环境与作业的适应程度、气温、照明、噪声、振动、粉尘、作业空间
管理因素 安全法规、操作规程、技术监督、检验、作业目的和作业标准、管理、教育、 技术培训、信息传递方式、作业时间安排、人际关系
10.2人的失误
10.2.1 人的失误行为
人的失误行为发生过程如图10-2。
图10-2人的失误行为发生过程
禁止
三角边框及 黑色 图形符号 背景 蓝色
警告
d=0.025L L为观察距离 短边b1=0.01414L 长边L2=2.500b1 L为观察距离
指令
图形符号
背景
白色
绿色 一般提示标志 消防设备 提示标志
短边b2=0.01768L 长边L2=1.600b2 L为观察距离
图形符号及 白色 文字
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图10-9禁止标志
停止信号：机器、车辆上的紧急停止手柄 或按钮，以及禁止人们触动的部位； 红色也表示防火
指令标志：如必须佩戴个人防护用具 警告标志 警戒标志：如厂内危险机器和坑地边周围 的警戒线、行车道中线 机械上齿轮箱内部； 安全帽 提示标志 车间内的安全通道
蓝色
沉重、诚实
必须遵守的规定 道路上指引车辆和行人行驶的方向指令 警告
mm
上肢部位 指尖
缝隙宽度a 4<a≦8
安全距离Sd ≧15
图示
手指 （至掌指关节）
8<a≦25
≧120
手掌 （至拇指艮）
25<a≦30
≧195
臀 （至肩关节）
30<a≦135
≧320
表10-10防止受挤压伤害的夹缝安全距离Sd
mm
图示
身体部位 安全夹缝距离Sd
图示
身体部位 安全夹缝距离Sd
躯体
≧470
黄色
警告、希望 注意 指令
绿色
安全、希望
安全状态 通行
行人和车辆通行标志； 消防设备和其他安全防护设备的位置
注：①蓝色只有与几何图形同时使用时才表示指令； ②为了不与道路两旁绿色行道树相混淆，道路上的提示标志用蓝色
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表10-14几何图形规格、颜色及含义 图形 图形规格 颜色要求 含义
外径d1=0.025L 圆环和斜杠 红色 内径d2=0.800L 图形符号 黑色 斜杠宽c=0.080d1 斜杠与水平线的夹角α =45° 背景 白色 L为观察距离 外边a1=0.034L 内边a2=0.700a1 L为观察距离 背景 黄色
Ⅰ
Ⅱ
常态以下，意识模糊
正常意识的松弛阶段
Ⅲ
Ⅳ
正常意识的清醒阶段
超常态，极度紧张、 兴奋
2. 影响人的可靠性的外部因素
10.1.3影响人操作可靠性的综合因素
人为失误总是在人的内在状态和外部因素相互作用的结果，见表
10-3
因素类型 心理因素 人 的 因 素
表10-3影响人的操作可靠性的因素
因素 反应速度、信息接受能力、信息传递能力、记忆、意志、情绪、觉醒程度、注 意、压力、心理疲劳、社会心理、错觉、单调性、反射条件
源自文库
生理因素 人体尺度、体力、耐力、视力、听力、运动机能、身体健康状况、疲劳、年龄 个体因素 操作能力 机械因素 文化水平、训练程度、熟练程度、经验、技术能力、应变能力、感觉阈限、责 任心、个性、动机、生活条件、家庭关系、文化娱乐、社交、刺激、嗜好 操作难度、操作经验、操作习惯、操作判断、操作能力限度、操作频率和幅度、 操作连续性、操作反复性，操作准确性 机械设备的功能、信息显示、信号强弱、信息识别、显示器与控制器的匹配、 控制器的灵敏度、控制器的可操作性、控制器的可调性
已感知，但低估了发生的可能性 已感知，但没能做出反应 感知并作出反应，但无力防避
25% 17% 14%
10.4安全装置设计
10.4.1.联锁装置，见图10-5
10.4.2.双手控制按钮，见图10-6
10.4.3.利用感应控制安全距离，见图10-7
10.4.4.自动停机装置，见图10-8
10.5防护装置设计
人的可靠性与 安全设计
第十讲
10.1人的可靠性 10.1.1 人机系统可靠性
人机系统的可靠性由该系统中的人的可靠性和机械的可
靠性所决定，RS=RH·RM，三种的关系可用图10-1表示。
图10-1人、机的可靠性与人机系统的可靠性
10.1.2 人的可靠性分析
1. 影响人的可靠性的内在因素
人的内在状态可以用意识水平或大脑觉醒水平来衡量，见表10-1
环境
心理 状态
返回
图10-4事故发生阶段顺序图
返回
图10-5连锁门
返回
图10-6双手控制按钮
返回
图10-7感应式安全控制器
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图10-8机械式自动停机装置 （a）应用实例；（b）工作原理
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表10-13安全色的含义及用途 颜色 所起心理作业 含义 禁止 红色 危险 停止 指令 禁止标志 用途举例
知觉
信息
显示
控制
（1）操作容量与显示器的排列和位 置不一致； （2）显示器识别性差； （3）显示器的标准化差； （4）显示器设计不良； ①指示方式； 信息显示 ②指示形式； 设计不良 ③编码； ④刻度； ⑤指针运动。 （5）打印设备的问题； ①位置； ②可读性，判别性； ③编码； （1）操作容量与控制器的排列和位 置不一致； （2）控制器的识别性差； 控制器设 （3）控制器的标准化差； 计不良 （4）控制器设计不良； ①用法；②大小； ③形状；④变位； ⑤防护；⑥动特性。
10.2.2 人的失误的主要原因
设计不良和操作不当往往是引发人的失误的主要原因，见表10-4
10.2.3 人的失误引发的后果
人的失误一般可归纳为四种类型：
1. 由于及时纠正了人为错误，且设备有较完善的安全设施，故 对设备未造成损害，对系统运行没有影响； 2. 暂时中断了计划运行，延迟了任务完成，但设备略加修复， 工作顺序略加修正，系统即可正常运行；
臀
≧120
头
≧280
手、 腕、拳
≧100
腿
≧210
手、指
≧25
足
≧120
表10-11防护屏、危险点高度和最小安全距离关系表
最小 屏高 安全 距离 危险点高度 2400 2300 2200 2100 2000 2400 100 2200 100 200 250 200 2000 100 300 350 350 350 1800 150 350 450 550 600 1600 150 400 550 650 750 1400 150 450 600 700 750