安全人机工程

注安·技术 · 2024-09-12 · 58 人浏览

人的特性

生理

参数

  1. 人体特性参数
    1. 尺度参数:基本尺度、静态参数
    2. 动态参数:运动状态、动作范围
    3. 生理参数:耗氧量、心跳频率、呼吸频率、人体表面积
    4. 生物力学参数:握力、拉力、推力、推举力、转动惯量
  2. 人体能量代谢(基础代谢、安静代谢和活动代谢)

劳动强度分级(重点)

  1. 我国的劳动强度分级
    1. WBGT指数(湿球黑球温度):综合评价人体接触作业环境热负荷的基本参量
    2. 接触时间率:一个工作日内接触高温作业的累计时间与8h的比率

冬季工作地点的采暖温度

劳动强度级别 采暖温度$/^{\circ}C$ 劳动强度级别 采暖温度$/^{\circ}C$
I $\geq$18 III $\geq$14
II $\geq$16 IV $\geq$12
  1. (重点)体力劳动强度指数
    体力劳动强度指数是区分体力劳动强度等级的指标
    劳动强度指数大反应劳动强度大,指数小反应劳动强度小
体力劳动强度级别 体力劳动强度指数 劳动强度
I $\leq15$
II $(15,20]$
III $(20,25]$
IV $\gt25$ 极重
$$ \begin{gather} \small{体力劳动强度指数I}\\ I=T\cdot M\cdot S\cdot W\cdot10\\ \tiny{T:劳动时间率=\frac{工作日净劳动时间}{工作日总工时}}\\ \tiny{M:8h工作日能量代谢率}\\ \tiny{S:体力劳动方式系数}\\ \tiny{W:体力劳动方式系数,搬=1,扛=0.4,推/拉=0.05}\\ \tiny{10:计算常数} \end{gather} $$
  1. (重点)(实务)职业体力劳动强度分级描述
    • I级(轻劳动)
      • 坐姿:正常情况下,如打字、缝纫、脚踏开关
      • 立姿:操作仪器,控制、查看设备,上臂用力的装配
    • (重点)II级(中等劳动)
      • 手和臂持续动作:锯木头
      • 臂和腿的工作:卡车、拖拉机或建筑设备等运输操作
      • 臂和躯干的工作:锻造、风动工具操作、粉刷、间断搬运中等重物、除草、锄田、摘水果和蔬菜
    • III级(重劳动)
      • 臂和躯干负荷工作:搬重物、铲、锤锻、凿硬木、割草挖掘
    • IV级(极重劳动)

疲劳状态(重点)(实务)

定义(重点)
  • 肌肉疲劳

    过度紧张的肌肉局部出现酸痛的现象,一般只涉及大脑皮层的局部区域

  • 精神疲劳

    一种弥散的、不愿意再作任何活动的懒惰感觉,主要与中枢神经活动有关

原因
  • 工作条件因素
    • 劳动制度和生产组织不合理:作业强度过大、体位欠佳等
    • 机器设计和工具条件差,设计不良
    • 工作环境很差,照明欠佳,噪声振动,高温等
  • 作业者本身的因素
    包括熟练程度、操作技巧、身体素质等
    肌体疲劳与主观疲劳感未必同时发生。如劳动效果不佳、内容单调、环境缺乏安全感、技能不熟练等原因会诱发心理疲劳

轮班与单调作业生理问题(实务)

  • 单调作业

    指内容单一、节奏较快、高度重复作业

    只有少量单项动作,周期短,频率高,易引起身体局部出现疲劳乃至心理厌烦

  • (重点)改进单调作业措施
    培养多面手、工作延伸、操作再设计(重组工序)、显示作业终极目标、动态信息报告、推行消遣工作法、改善工作环境

  • (重点)轮班作业
    对于日夜轮班制度必须考虑工作效率和劳动者的身心健康

    • 人生理环境不易逆转,夜班破坏劳动者的生物节律
    • 夜班作业者在白天难以得到休息,会对作业者带来不利影响
  • 改进轮班作业的措施
    为使生物节律与休息时间一致,可通过环境的明暗、喧闹与安静的交替来得以实现

心理(重点)

  • (重点)能力
    能力是人们能顺利完成某种任务的心理特征
    影响能力的因素主要有感觉、知觉、观察力、注意力、记忆力、思维想象力和操作能力等(自律不是影响能力的因素)
  • 性格
    性格是人们对待客观事物的态度和社会行为方式中区别于他人所表现出来的稳定的心理特征的总和
    1. 道德品质和意志特点是构成性格的基础
    2. 性格主要包括冷静型、活泼型、急躁型、轻浮型和迟钝型
  • 需要与动机
  • (重点)情绪与情感
    情绪是由肌体生理是否得到满足而产生的体验
    • 急躁情绪:干活利索但毛躁、求成心切欠谨慎、有章不循
    • 烦躁情绪:沉闷、不愉快、精神不集中
  • 意志
    自觉地确定目标并调节自己的行动,克服困难、实现预定目标的过程

机的特性(重点)(必考)

  • 信息接收
    机器在接受物理因素时,检测度量的范围非常广
  • (重点)信息处理
    • 能够连续进行超精密的重复操作按程序的大量常规操作
    • 处理液、气和粉体比人优越,处理柔软物体不如人
    • 能够正确的进行计算,但难以修正错误
    • 图形识别能力弱,能进行多通道的复杂动作
  • (重点)信息的交流与输出
    • 只能通过特定的方式进行,能够输出极大和极小的功率
    • 精细调整方面多数不如人手,难做精细的调整
  • 学习与归纳能力
    机器的学习能力较差,灵活性较差,只能理解特定的事物,决策方式只能通过预先编程来确定
  • (重点)可靠性和适应性
    • 可连续、稳定、长期地运转,但需要适当的维修和保养
    • 机器可进行单调的重复性作业而不会疲劳和厌烦
    • 机器的特性固定不变,不易出错,一旦出错不宜修正
  • 环境适应性强
  • 成本
    机器设备一次性投资可能过高,寿命期限内的运行成本较人工成本较低

人机功能分配(重点)(必考)

人优于机器的功能

  1. 感知方面,人的感官感受能力比机器要优越
  2. 人能运用多种通道接受信息
  3. 人具有高度的灵活性和可塑性,能随机应变
  4. 人能长期大量储存信息并能综合利用信息判断分析
  5. 人防具有总结和利用经验,改进工作的能力
  6. 人能进行归纳、推理,并进行创造、发明
  7. 人最重要的特点是有感情、意识和个性

机器优于人的功能(重点)

  1. 机器能平稳而准确地输出巨大动力,输出值域宽
  2. 机器运动速度极快、信息传递、加工和反应速度也极快
  3. 机器运行精度高,现代机器能做极高精度的精细工作
  4. 机器稳定性好,做重复工作不存在疲劳和单调的问题
  5. 对特定信息的感受和反应能力一般比人高
  6. 能同时完成多种操作,可保持高效率和准确度
  7. 机器能在恶劣的环境条件下工作

人机系统

类型(重点)(其他)

  • 按系统自动化程度划分
    • 人工操作系统、半自动化系统(人机共体或机为主体
      人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者
      • 安全性的取决要素:人机功能分配的合理性、机器的本质安全性和人为失误状况
    • (重点)自动化系统(机为主体
      人在系统中只是一个监视者和管理者
      • 安全性的取决要素:机器的本质安全性、机器的冗余系统是否失灵和人处于低负荷时的应急反应变差

[!NOTE]

下列内容仅了解

  • 按有无反馈控制分类
    • 闭环人机系统:有反馈回路,系统输出直接作用于系统的控制
    • 开环人机系统:无反馈回路,系统输出不对系统控制发生作用
  • 人机系统按系统中人机结合方式分类
    • 人机串联系统
    • 人机并联系统
    • 人机串并联混合系统

可靠度计算

人机系统组成的串联系统的可靠度公式(重点)

$$ \begin{gather} R_S=R_H\cdot R_M\\ \tiny{R_S:人机系统可靠度}\\ \tiny{R_H:人的操作可靠度}\\ \tiny{R_M:机器设备可靠度}\\ \end{gather} $$ 一般可以通过**并联的形式**来提高人机系统的可靠度

两人监控人机系统的可靠度(重点)

  • (重点)异常情况

相当于两人并联,可靠度比一人控制的系统增大了,此时操作者切断电源的可靠度为(正确操作的概率)

$$ R_{H_{b}}=1-(1-R_1)(1-R_2) $$

人机作业环境

照明环境(重点)

  • (重点)照明环境特性
    1. 光照条件中来自光源的光通量是最基本的光度量
    2. 适当的照明条件能提高近视力和远视力
    3. 在亮光下,瞳孔缩小,视网膜成像清晰,视物清楚
    4. 视觉疲劳可通过闪光融合频率和反应时间等方法测定
    5. 眩光会导致瞳孔缩小而影响视网膜的视物,导致模糊
  • 光环境控制应注意的问题
    1. 面对作业人员的墙壁,避免采用强烈的颜色对比
    2. 避免有光泽的或反射性的涂料
    3. 各种视觉显示器之间的亮度差应避免大于10:1

色彩环境(重点)(实务)

  • 色彩对人的影响
    1. 色彩可以引起人的情绪反应,也会影响人的行为
    2. 色彩对人的生理和心理均会产生一定程度的影响
    3. 色彩的生理作用主要表现在对视觉疲劳的影响
    4. 蓝、紫色最易引起眼睛疲劳,其次是红色、橙色
    5. 黄绿、绿、绿蓝不易引起疲劳且认读快,准确度高
    6. 红色会使人的各种器官机能兴奋和不稳定
    7. 蓝色、绿色会抑制各种器官的兴奋并实际能稳定
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