安全人机工程学第一章 (nxpowerlite)

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1、安全人机工程,认识人机工程学,人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的交叉技术学科。 自从有人类以来，就开始存在着人机关系。人类的生产、生活、科研各行各业都离不开人机工程学，从筷子到航天飞机都涉及人机工程学。 1、生活：衣、食、住（家具、家电、建筑）、行（交通） 2、生产学习：办公用品、手工工具、各种装备 3、科学研究及设备,课程简介,安全人机工程是从安全的角度和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。,课程内容,安全人机工程概论 人机工程学基础（包括人体参数、人的生理、心理及生物力学特性） 作业与疲劳 人机功能匹配 人机系统的安全设

2、计（包括显示器、控制器、安全防护装置、作业空间、作业环境设计） 安全人机工程的实践与运用,课程要求,1、掌握安全人机工程的基本概念、基本理论，领会“人机结合面”的含义。 2、掌握人体参数、人的生理、心理及生物力学特性。 3、掌握作业时的生理变化、疲劳的机理、测量及改善方法。 4、掌握人机功能特性及人机功能分配原则。 5、掌握显示器、控制器、防护空间及防护装置、作业空间和作业环境的设计要求与设计方法。 6、具备对人机系统进行安全设计的初步能力。 7、具备对一般人机系统进行安全检查与评价的能力。,第一章 概 述,1.1 人机工程学的命名及定义 1.2 人机工程学的起源与发展 1.3 安全人机工程学

3、的内涵 1.4 安全人机工程学的研究内容与研究方法 1.5 人机关系与人机系统概述,1.1 人机工程学的命名及定义,人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的交叉技术学科。,学科名称,英国: 莫瑞尔于1949年提出“Ergonomics”一词，由希腊词根“ergon”（工作、劳动）和“nomos”（规律、规则）复合而成，含义是“人出力正常化”或“人的工作规律”。 美国: Human Engineering、Human Factors Engineering 日本:人间工学 中国: 人机工程学在1970年代末才在我国兴起，采用“人类工效学”对外交流。由于该学科主要被用于协调产品与人的关系，

4、因而，普遍采用人机工程学这一名称。常见的名称还有：人类工程学、工程心理学、宜人学等。,1.1 人机工程学的命名及定义,1.1 人机工程学的命名及定义,人机工程学的命名及定义,国际人机工程学会 (International Ergonomics Association, 简称 IEA) 的定义为：“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素; 研究人和机器及环境的相互作用;以及在工作中、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”。,中国企业管理百科全书将人机工程学定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系

5、统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。,学科定义,查里斯C伍德： WB伍德森： A查帕尼斯： 日本 苏联 国际人类工效学学会： 国内：,设备设计必须适合人的各方面因素，以便在操作上付出最小的代价而求得最高效率。,1.1 人机工程学的命名及定义,学科定义,查里斯C伍德： WB伍德森： A查帕尼斯： 日本 苏联 国际人类工效学学会： 国内：,人机工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案，亦即对人的知觉显示、操作控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于获得最高的效率及作业时感到安全和舒适。,1.1 人机工程学的命名及定义,学科定义,

6、查里斯C伍德： WB伍德森： A查帕尼斯： 日本 苏联 国际人类工效学学会： 国内：,1.1 人机工程学的命名及定义,人机工程学是在机械设计中，考虑如何使人获得简便而又准确的操作的一门科学。,学科定义,查里斯C伍德： WB伍德森： A查帕尼斯： 日本 苏联 国际人类工效学学会： 国内：,1.1 人机工程学的命名及定义,人体工程学是根据人体解剖学、生理学和心理学等特性，了解并掌握人的作业能力极限，及其工作、环境、起居条件等和人体相适应的科学。,学科定义,查里斯C伍德： WB伍德森： A查帕尼斯： 日本 苏联 国际人类工效学学会： 国内：,1.1 人机工程学的命名及定义,人机工程学是研究人在生产过

7、程中的可能性，劳动活动方式，劳动的组织安排从而提高人的工作效率，同时创造舒适和安全的劳动环境，保障劳动人民的健康，使人从生理上和心理上得到全面发展的一门学科。,学科定义,查里斯C伍德： WB伍德森： A查帕尼斯： 日本 苏联 国际人类工效学学会： 国内：,1.1 人机工程学的命名及定义,研究各种工作环境中人的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中和度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科学。,学科定义,查里斯C伍德： WB伍德森： A查帕尼斯： 日本 苏联 国际人类工效学学会： 国内：,1.1 人机工程学的命名及定义,运用生理学、心理学、生物力学和其它有

8、关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的环境条件，从而提高工效的一门科学。,人 机 工 程 学,对象：工作对象是机器与人相关的人机界面。 目的：安全、舒适、高效。 内容：人-机-环境的最佳匹配、系统优化。,目标： 提高系统的绩效 增进系统的安全 提高人员的满意度,1.1 人机工程学的命名及定义,人机环境的具体含义： 人指操作者或使用者； 机泛指人操作或使用的物，可以是机器，也可以是用具、工具或设施、设备等； 环境是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等； 人机环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人机系统

9、。,1.1 人机工程学的命名及定义,人机工程学研究目的,为设计机器设备、工艺流程、工具、信息传递和控制装备时，考虑人的因素提供依据。,1、设计,2、工效,保障设计的机械使人的操作简便、省力、快速而准确。,人机工程学研究目的,保障人的工作条件和工作环境安全、卫生和舒适。,3、安全,最终目标是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。,4、最终目标,人机工程学研究内容,人的生理、心理、人体测量和生物力学等内容 。,例如,人机工程学研究内容,显示器、控制器等设计等内容。,例如,人机工程学研究内容,温度、湿度、噪声、尘毒、 采光、照明、色彩、辐射对人身心的影响等内容。,人机工程学研究内容,人机系

10、统的整体设计、岗位设计、显示控制设计、环境设计、作业方法、人机的组织管理等内容。,例如,1.2、 人机工程学的起源与发展,经验期： 创建期： 成熟期：,自有人类以来，就开始存在着人机关系人与工具之间的关系。 古代没有系统的人机学，但人类所创造的各种器具，从形状的发展变化来看，是符合人机工程学原理的（图1）；经过漫长的发展阶段，工具由于人的使用和改进，由简单到复杂逐步科学化（图2）。这种实际存在的人机关系，称为经验人机关系或自发人机关系。,从1884年起，在经历工业革命之后，人们所从事的劳动在复杂程度和负荷量上都有了很大变化。改革工具以改善劳动条件和提高劳动效率已经成为一个迫切问题。因此人们开始

11、了对经验人机关系所提出问题的研究，如进行了肌肉疲劳试验 、铁锹作业试验 、砌砖作业试验等。,经验期中三大实验,1884年，德国莫索（AMosso）对人体劳动疲劳进行了试验研究。对作业的人体通以微电流，随着人体疲劳程度的变化，电流也随之变化。这一实验研究为后来的“劳动科学”打下了基础。,经验期中三大实验,1898年美国泰勒（FWTaylor）从人机学角度出发，对铁锹的使用效率进行了研究。他用形状相同而铲量分别为5kg、10kg、17kg、和30kg四种铁锹去铲同一堆煤，虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大，但实验结果表明，铲煤量为10kg的铁锹作业效率最高。这就是人机工程学过程中著名的“铁锹作

12、业实验”。,经验期中三大实验,1911年吉尔伯勒斯（FBGilreth）对美国建筑工人砌砖作业进行了试验研究。他用快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄下来，然后对动作进行分析，去掉多余无效动作，最终提高了工作效率，使工人砌砖速度由当时的每小时120块提高到每小时350块。,经验期： 创建期： 成熟期：,二战期间，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器。但由于忽视了 “人的因素”而导致误操作而失败的教训屡见不鲜（图3）。据统计，美国在第二次世界大战的飞机事故中，80%是由于人机工程学方面的原因造成的。失败的教训使人们逐步认识到 “人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件，要设计好一个高效能的装备，

13、不仅要有工程技术知识，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。这种情况下，人机学诞生。 1949 年莫瑞尔提出了“Ergonomics”一词。,1.2 人机工程学的起源与发展,1.2 人机工程学的起源与发展,经验期： 创建期： 成熟期：,20世纪60年代，欧美和日本进入了大规模的经济发展时期，这一时期，由于科学技术的进步和发展的需要，使人机工程学获得了更大的发展；同时，由于控制论、信息论、系统论和人体科学等理论的建立，应用新理论进行人机系统的研究便应运而生，从而使人机工程学日趋成熟（图4） 。 可以说：人机工程学起源于欧洲，发展于美国，成熟于日本。,人机工程学研究方法,1

14、. 观察法 可借助摄影或录像 2. 实测法 借助仪器进行实际测量 3. 实验法 在实验室或作业现场进行多次反复观测 4. 模拟和模型试验法 5. 计算机数值仿真法 6. 分析法 7. 调查研究法,研究心理、生理能力测量装置,实测法,人机工程学研究方法,驾驶员眼动规律实验装置,实验法,人机工程学研究方法,研究车辆碰撞的人机系统的模型和模拟,人机工程学研究方法,模拟和模型试验法,人体动作分析仿真,人机工程学研究方法,计算机数值仿真法,人机工程学学科体系,人机工程学综合了相关学科的原理、成果、方法、数据，将人、机、环境构成有机联系的完整系统：以人为主体，研究该系统中人、机、环境之间相互协调、相互配合

15、的规律，使得人机环境整体系统的最优化。,1.3 安全人机工程学的内涵,一、安全人机工程的定义 从安全的角度和着眼点研究人和机的关系，运用人机工程学的原理及工程技术理论来研究和揭示人机系统中的安全问题，立足于对人在作业工程中的保护，确保安全生产和生活的一门学科。,安全人机工程的诞生,现代化生产中“机”向着高速化、精密化、复杂化发展，对人的判断力、注意力和熟练程度提出了更高的要求。例如，自动化生产线，虽降低了人的体力劳动强度，但加重了仪表监控者的视力及注意力、判断能力的强度，以及对人的躯体和颈部活动的限制。其结果是：一方面是人始终影响和决定着“机”的性能发挥；另一方面“机”给人类的负担增加了，甚至

16、给人造成危害。因此 “机” 若是忽略了活动者的身心特性、生物力学特征，则“机”的功能既不可能充分发挥，而且还会损害人的健康甚至诱发事故。为了安全生产、生活，就要把人与“机”结合起来考虑，要求在“机”的设计、制造、安装、运行、管理等环节中充分考虑人的生理、心理及生物力学特性，把人机作为一个整体、一个系统加以考虑，不仅要高效地工作，还应要求机保证人处在安全、卫生、舒适的状态。这就促使安全人机工程的诞生。,安全人机工程的研究对象,人(Man)，是指操作者或使用者，即活动过程中的人体，是安全主体。,机(Machine)，是广义的，泛指人可操作与可使用的物，包括劳动工具、机器（设备）、生活用品、设施、劳动手段、原材料、工艺流程、计算机软件和环境条件等所有与人相关的物质因素。,安全人机工程的研究对象,人机结合面就是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域。,安全人机工程的研究对象,安全人机工程的研究范围和内容,研究人机系