人机工效学

人类工效学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理等方面的各种因素；研究人和机器及环境相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。人类工效学又称人机工程学、人类工程学、人体工程学等（以下简称工效学）。

一、在机械安全技术领域进行工效学的研究与检验之间的关系

在机械安全检验中通常是通过评价人、机械、环境相互间的关系是否合理，操作者能否安全、健康、舒适地工作来进一步确认机械的整体安全性。在生产过程中，完成预定任务的是人和机械设备、环境相结合的整体。在对机械设备实施安全检验或进行相关研究时主要考虑的要素都是相同的，但是，进行学术研究时，主要是研究各要素在人-机-环境的体系中所处的地位，如何采取必要的措施，预防和避免事故或危险的发生；而进行安全检验时，主要是评价设计和制造者是否针对特定的人-机-环境系统，对预期估计到的危险采取了有效的、可靠的安全防护措施，使危险消除或降低到可接受的安全裕度之内；是否针对残留危险和如何安全使用机械设备向用户或操作者提供了足够的信息，以保证安全地安装、使用、维护和拆除（见表1）：

表1

二、在机械安全检验中主要验证的人类工效学技术指标

1.在机械设备的整体设计中，是否采取了有效的防范措施，有效的制止或防范人为错误的产生

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，而由于人的不确定因素的存在，由操作者的错误行为引发操作事故所占比重也在不断的增大。

人的执行机能具有很大的自由度，不仅能够随时处理意外和异常情况，而且也会由于疲劳、情感、环境等因素的影响出现人为错误。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，机械设备的设计常采用本质安全、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预防人为错误；在机械安全检验过程中需要通过相关的信息或试验验证这些措施或装置的有效性和可靠性。

2.人机界面设置的合理性和人机交流的顺畅性

人机界面也叫人机接口。显示器和控制器是人机之间的两个界面。机器通过显示器将信息传送给人，人通过控制器将决策和指令信息输送给机器。人机信息交换的效率，很大程度上取决于显示器和控制器分别与人的感知器官、与运动反应器官特性的匹配程度。在实施机械安全检验期间通过对显示器和控制器的物理特性与人的感知、记忆、思维、运动反应等身心特点是否相适应来判断人机界面设置的合理性和人机交流的顺畅性。

在现代复杂的人机系统中，操作人员往往面对着几十甚至几百种不同功用的显示器和控制器，若设计或安排不当，就容易发生误读和误操作而导致重大事故。在机械安全检验中主要通过以下几个个方面来进行验证：

——适宜的信息通道。显示器的设计符合工效学设计原则，信息传递顺畅，有效的避免因信息通道过载而出现错误的信息。

——当信息从人的运动器官传递给机器时，应适应人的极限能力和操作范围，将控制器设计得高效、安全、可靠、灵敏。

——充分发挥人和机各自的优势，减少发生危险的概率。

——人机界面的通道数和传递频率不应超过人的能力，而且适合大多数人的应用。

例如手的界面主要是指与手接触相关的界面，包括按压的界面、旋转的界面、握的界面、捏的界面等。手是操纵各种设备的主要方面，手的界面不合理，会导致多种上肢职业病甚至全身性的伤害，因此，手的界面符合解剖学原则和人类工效学原则，可以使操作者发挥最大效率，同时可以大大地降低职业病产生的概率。

3.工作空间设计的合理性

工作空间也是机械安全检验的重要内容之一，它包括工作空间的大小、显示器和控制器的位置、工作台和座位的尺寸、工具和加工件的安排等。工作空间的设计要适应使用者的人体特征，以保证工作人员能够采取正确的作业姿式，达到减轻疲劳，提高工效。

工作座椅应将其舒适性与提高操作效率充分结合。靠背根据工作性质，可以上下调节或前后调节，最好支撑在4～5节腰椎处。座面应近于水平，座椅高度应可调。

另外，在进行空间设计时应考虑安装和维修的正常操作空间，例如在图1中的左图就没有考虑安装和维修的操作空间，为工件的安装和拆卸带来了诸多不便；图1的右图给定的空间设计是合理的，符合人类工效学的设计基本原则。

机械设备主要包括主机、辅机.和动力设备，以及控制、显示和操纵装置等，其配色除考虑设备配色和色彩与设备功能相适应、与环境色调相互协调外；在机械安全检验时主要注重以下几个方面：

——危险与警示部位的配色要醒目，而且所用颜色应符合标准的规定；

——操纵装置和按扭的配色要重点突出，避免误操作，所用颜色应符合标准的规定；

——显示装置要与背景有一定的对比，以引人注意，同时也有利于操作者的认读；

好的色彩设计不但可以突出重点，而且可以给操作者带来好的心情，使操作者在工作中心情愉快，忘掉烦恼，减少工作中的人为失误，降低危险发生的概率。

5.照明

工作环境的光线照度与人的感官疲劳和精神疲劳是密切相关的。加工区域的局部照明的照度应大于500Lx。照明光线应均匀，无眩光，光色适度。并要避免镜面、台面强反射眩光以及与周围环境的明暗形成强烈对比。

6.振动

人体是一个弹性系统，有自己的振动特性。振动会使人不舒适，降低人的视觉和操作效率，增多失误，尤其发生共振时，可能造成人体疾患。因此需要在设备结构和元件上采用隔振、吸振和缓冲减震等装置，避免达到生理临界范围的机械振动和冲击传至人体。在进行安全检测时对设备通过座椅、扶手和操纵手柄传递给人的振动要进行检测，并满足标准的规定。

7.听觉与噪声和声音报警信号

人耳对声音响度的感觉主要是和声强有关。人接受听觉信息要比接受视觉信息快。据测定，人的听觉反应时间约为120－150ms，较光信息快30－50ms。听觉信号常用于报警。

当机械设备采用声讯信号作为出现危险状态和故障情况的危险信号时，应有别于其他正常的声响信号，其声讯信号的声音响度应高于环境和机械设备正常运行期间所发出的声音响度。

工业噪声主要是在机械设备作业过程中产生的，使人的听力下降，注意力不易集中，反应迟钝，易疲乏，使工作速度下降，降低工作质量。若噪声超过85dB，将会危害人的神经系统、心血管系统、消化系统和内分泌系统，产生神经衰弱和高血压等病症。