《安全人机匹配》

1、安全人机匹配安全人机匹配广州市安全生产协会广州市安全生产协会主要内容一、什么是安全人机工程二、人机特性分析三、安全人机匹配原则四、安全人机匹配的应用五、安全人机匹配改善实例 人机工程学是研究使工作适合于人的科学，而不是人来适应工作。它专注于人-机器-环境协调的科学。 人机工程学起源于欧洲，形成和发展于美国。人机工程学英文叫Ergonomics。 目的：实现人在生产劳动及其它活动中的健康、安全、舒适，同时提高工作效率。一、什么是安全人机工程（一）研究对象1、人（Man）：活动的人体，操作者、使用者、安全主体；2、机(Machine)：包括劳动工具、机器(设备)、劳动手段和环境条件、原材料、工艺流

2、程等所有与人相关的物质因素。3、人机结合面：人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域（或“界面”）。（二）研究内容1、人的因素方面 主要包括人体生理、心理、人体测量及生物力学、人的可靠性。2、机的因素方面 主要包括物质性能、作业方式、安全条件等。3、环境因素方面 主要包括采光、照明、尘毒、噪声等对影响人的因素。4、人机系统的综合研究 研究人机系统的整体设计；岗位设计；显示器设计；控制器的设计；环境设计；作业方法及人机系统的组织管理等。 （三） 人机关系1、人机关系即人在作业过程中与作业工具、对象发生的联系。2、人是人机关系中的主体在任何人机系统中，人永远是发挥着主体的作用。3、人机关系的最

3、佳匹配机宜人 人适机坐面倾角与脊椎形状的关系坐面倾角与脊椎形状的关系如：座椅人机关系分析如：座椅人机关系分析 靠背倾角与腰椎受力关系靠背倾角与腰椎受力关系坐姿与颈背部受力关系二、人机特性分析 在人机系统中，要分析人和机器各自特点，做到人机分配的扬长避短、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。（一）人的主要功能人在人机系统中主要有三种功能： 1、人的第一种功能传感器 2、人的第二种功能信息处理器 3、人的第三种功能操纵器（二）机的主要功能1、接受信息 如电子、光学或机械的传感装置来完成。2、储存信息 一般要靠磁盘、磁带、磁鼓

4、、打孔卡、凸轮、模板等储存系统来储存信息。3、处理信息4、执行功能 一是机器本身产生控制作用，如车床自动加深或减少铣削深度，二是借助于声、光等信号把指令从这个环节输送到另一个环节。（三）人机特性比较 人具有智能、复杂感觉能力、综合判断能力、随机应变能力，对各种情况的决策和处理能力等。而人的功能限度是准确性、体力、速度和知觉能力。 机的优点是作用力大、速度快、高阶运算能力和存储能力强、连续作业能力和耐久性能好。机的功能限度是性能维持能力、判断能力、造价及运营费用。 人与机器功能特性的比较人与机器功能特性的比较项项 目目机机 器器人人速速 度度占优势占优势时间延时为时间延时为1s逻辑逻辑推理推理擅

5、长于演绎而不易改变其演绎擅长于演绎而不易改变其演绎程序程序擅长于归纳，容易改变其推理程序擅长于归纳，容易改变其推理程序计计 算算快且精确，但不善于修正误差快且精确，但不善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差可可 靠靠 性性按照恰当设计制造的机器，在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，完成规定的作业中可靠性很高，而且保持恒定，不能处理意外而且保持恒定，不能处理意外的事态。在超负荷条件下可靠的事态。在超负荷条件下可靠性突降性突降人脑可靠性远超过机械，但极度疲劳与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，人的紧急事态下很可能变

6、成极不可靠，人的技术水平、经验以及生理和心里状况对技术水平、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可靠性很有影响，可处理意外紧急事态连连 续续 性性能长期连续工作，适应单调专能长期连续工作，适应单调专业，需要适当维护业，需要适当维护容易疲劳，不能长时间连续工作，且受容易疲劳，不能长时间连续工作，且受性别、年龄和健康状态等影响，不适应性别、年龄和健康状态等影响，不适应单调作业单调作业灵灵 活活 性性如果是专用机械，不经调整则如果是专用机械，不经调整则不能改作其它用途不能改作其它用途通过教育训练，可具有多方面的适应能通过教育训练，可具有多方面的适应能力力项项 目目机机 器器人人

7、输输 入入灵敏度灵敏度具有某些超人的感觉，如有具有某些超人的感觉，如有感觉电离辐射的能力感觉电离辐射的能力在较宽的能量范围内承受刺激因素，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，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、信号，易受（超过规定限度的）热、冷、噪声和振动的影响冷、噪声和振动的影响智智 力力无无 （智能机例外）（智能机例外） 能能应付意外事件和不可能预测事件，并应付意外事件和不可能预测事件，并能采取预防措施能采取

8、预防措施操作处操作处理能力理能力操纵力、速度精密度、操作操纵力、速度精密度、操作量、操作范围等均优于人的量、操作范围等均优于人的能力。在处理液体、气体、能力。在处理液体、气体、粉体方面比人强，但对柔软粉体方面比人强，但对柔软物体的处理能力比人差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的信息可以完全反馈给控制器 人与机器功能特性的比较人与机器功能特性的比较（一）人机功能不匹配的影响1、如果不考虑人和机

9、的适应，那么人既不会舒适，也不会高效工作。2、人机不协调是违章操作的主要原因，而违章操作可能会导致人为失误甚至安全事故；其次操纵器、显示器、报警器设计上的缺陷，也会造成违章操作，造成事故。三、安全人机匹配原则（二）人机功能分配的原则1、比较分配原则 2、剩余分配原则3、经济分配原则4、宜人分配原则5、弹性分配原则 通过人与机器的特性比较，进行客观的和符合逻辑的分配。如笨重的、快速的、精细的、单调的、高阶运算的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给机器承担。指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作，由

10、人承担。（二） 人机功能分配的原则在功能分配时，首先考虑机器所能承担的系统功能，然后将剩余部分功能分配给人。在这当中，必须考虑机器本身的可靠度，如果盲目地将功能强加于机器，则会造成系统的不安全性。1、比较分配原则 2、剩余分配原则3、经济分配原则4、宜人分配原则5、弹性分配原则 （二） 人机功能分配的原则以经济效益为原则，合理恰当地进行人机功能分配。如对某一特定功能由机器承担时，需要重新设计、生产和制造；由人来承担时，则需要培训、支付费用等。通过比较和计算两者的经济效益来确定功能的分配。1、比较分配原则 2、剩余分配原则3、经济分配原则4、宜人分配原则5、弹性分配原则 为了以最低限度的疲劳获取

11、最高的效率，寻求最合理的动作作业时应遵循的原则。根据这些原则，任何人都能检查作业动作是否合理。人、机器和物料明白合理动作与不合理动作的区别。 明确动作错误的原因，判断合理动作。全身心投入动作研究，思考合理动作方法，作业配置和工夹具。1、动作经济原则的定义是否存在不必要的大动作来进行作业？特别是取放物品的距离是否过大？对于简单作业可以同时使用双手和足，既可以提高工作效率，又保持身体的平衡，减少疲劳。2、动作经济原则的4个基本原则1）发现作业动作中不满足动作经济原则之处，取消动作中存在的不合理、不稳定和无用的动作；2）取消作业中容易造成疲劳和失误的因素，使操作者保持良好的状态，有节奏的进行作业；3

12、）掌握动作经济原则，提高动作意识、问题意识和改善意识，经常构思和运用高效的作业分析。3、4、）双手应同时开始，并完成其动作）除规定休息时间外，双手不应同时空闲）双臂之动作应对称，反向并同时为之）手之动作应心低级次而能得到满意结果为安，动作可分为下列五级：、手指动作级次最低，速度最快。、手指及手腕动作上臂及下臂保持不动，手指及手腕移支。、手指、手腕及前臂动作限制在肘部动作，肘以上不动，此通常视为最有效，不致引起疲劳之动作。、手指、手腕、前臂及上臂动作。、手指、手腕、前臂及躯干之动作最耗体力，亦最慢。5）物体之运动量应尽可能加以利用，但如果肌力制止时，则应将其减至最小限度。6）连续之曲线运动，较含

13、有方向突变之直线运动为佳。7）弹道式之运动，较受限制或受控制之运动较快确实。8）动作应尽可能使其轻松自然之节奏，因节奏能使动作流利及自发。关于身体使用部位）工具物料应置于固定场所）工具物料及装置应布置于工作者之前面近处）零件物料之供给，应利用其重要坠至工作者手边。）“坠送”方法应尽可能利用之。）工具物料应依照最佳之工作顺序排列。）应有适当之照明设备，使礼堂满意舒适。）工作柜及椅子之高度，应使工作者坐立适宜。）工作椅式样及高度，应可使工作者保持良好姿势。关于操作场所布置4、关于工具设备）尽量解除手工作，而以夹具或足踏工具代替之。）可能时，应将两种合并之。）工具物料应尽可能预放在工作位置。）手指分

14、别工作时，其各个负荷按照其本能，予以分配。）手柄之设计，应尽可能使与手之接触面增大。）机器上杠杆，十字杠及手输之位置，应能使工作者极少变动其姿势，且能利用机械之最大能力。4、（二） 人机功能分配的原则系统的功能分配要适合于人的生理和心理的多种需求，有意识地发挥人的技能。1、比较分配原则 2、剩余分配原则3、经济分配原则4、宜人分配原则5、弹性分配原则 （二） 人机功能分配的原则系统的某些功能可以同时分配给人或机器，人可以自由参与（介入）系统行为。例如许多控制可以自动完成，也可手动完成，如多种人机接口，从而实现不同程度的人机对话。1、比较分配原则 2、剩余分配原则3、经济分配原则4、宜人分配原则

15、5、弹性分配原则 （三）人机功能匹配应该注意问题1、信息由机器显示器传递给人时，应该选择适宜的信息通道，避免信息过载；2、信息从人的运动器官传递到机器时，应该考虑人的能力极限和操作范围；3、设计时，应该充分利用人和机的各自优势。4、使用人机结合面的信息通道和传递频率不能超过人的能力极限，并使机器适合大多数人；5、要考虑机器发生故障的可能性，以及简单排除故障的方法和工具；6、要考虑小概率事件的处理，对可能造成破坏的小概率事件事先安排监督和控制方法。（三）人机功能匹配应该注意问题 作业姿态是联系人机两方面的纽带，是人-机界面中最实质性的因素。只有对人的动作姿态特性有所了解，才能谈得上处理好系统中的

16、人机关系。 作业姿势的要点采取最为合理最少疲劳高效的姿势因而就有必要了解姿势和人体机能的关系四、安全人机匹配的应用(一)作业分析的定义 通过对以人为主的工序的详细研究，使作业者、作业对象、作业工具三者科学合理地布置和安排，达到工序结构合理，减轻劳动强度、减少作业工时消耗、缩短整个作业的时间，以提高产品的质量和产量为目的而做的分析，称为作业分析。31可以将所有作业归为两种可以将所有作业归为两种 ：1.静力作业静力作业静力作业主要是身体和四肢关节保持不动静力作业主要是身体和四肢关节保持不动时所进行的作业。如脑力劳动、仪器监控时所进行的作业。如脑力劳动、仪器监控者等所从事的作业。者等所从事的作业。静

17、力作业的特征是能耗水平不高，但容易静力作业的特征是能耗水平不高，但容易导致疲劳。导致疲劳。2.动力作业动力作业动力作业是靠肌肉的等张收缩来完成作业动力作业是靠肌肉的等张收缩来完成作业动作的，即经常说的体力劳动。动作的，即经常说的体力劳动。 32(二)体力劳动强度分级 体力劳动强度分级采用体力劳动强度指数为分级体力劳动强度分级采用体力劳动强度指数为分级指标，分为四级。指标，分为四级。33(三)作业分析的基本要求通过删减、合并、简化，使操作总数减至最低、工序排列最佳，并使每一操作简单易行。合理利用肌肉群，防止某些肌肉群因动作频繁而产生劳损。要求机械完成更多的工作。减少作业循环和频率。改进设备、工装

18、或工位器具、物料规格或工艺，采用经济的切削用量。消除不合理的空闲时间，尽量实现人机同步工作。（四）作业姿势分类人的作业按照人的作业姿势可以分为: 1、坐姿作业 2、立姿作业 3、坐立交替作业 4、跪姿 5、卧姿作业1、坐姿作业坐姿作业适合于长时间操纵、控制精度高或需要四肢共同操作的场合，用于轻体力的工作性质。坐姿作业的优点是操作稳定、身体位置平衡，可减轻疲劳。缺点是长时间坐姿，尤其是不正确的坐姿，对身体不利。2、立姿作业 立姿作业适合于频繁或短期的、中体力或重体力的作业。 立姿作业的优点是作业区域大、便于肌肉施力、作业者的体位容易改变。缺点是相对于坐姿容易疲劳。3、坐立交替作业 坐立交替的作业姿势有利于人的健康和减轻局部肌肉疲劳，是优先采用的作业姿势。1、不同姿势的能耗不同1.001.071.141.161.321.44以双肩挑重物为基础，其能耗设定为1。不同姿势的相对氧耗量100%103105108110130140150160（五）识别不良的作业姿势