人的可靠性与安全设计课件

1、第10章 人的可靠性与安全设计. 人的可靠性. 人的失误. 人的失误事故模型. 安全装置设计. 防护装置设计. 安全信息设计返回. 人的可靠性.人机系统可靠性人机系统的可靠性由该系统中人的可靠性和机械的可靠性所决定，对人的可靠性很难下定义。在此，暂且定义为“人们正确地从事规定的工作的概率”。设人的可靠性为R，机械的可靠性为R，整个系统的可靠性R就为：RRR它们三者的关系可用图-表示。如果人的可靠性为.，即使机械的可靠性高达.，那么，整个人机系统的可靠性也只有.。下一页返回. 人的可靠性如果不断对机械进行技术改进，将可靠性提高到.，系统的可靠性仍然只有.，并没有提高多少。因此，提高人的可靠性成了

2、提高系统可靠性的关键。由于人机系统越来越复杂和庞大，一旦出现人为失误就会酿成严重事故，人们日益关心因人的可靠性低下而引起的事故。一个设计良好的系统需要考虑的不仅仅是设备本身，还应该包括人这一要素。正如一个系统中的其他部分一样，人的因素并非是完全可靠的，而人的错误可导致系统崩溃。国内外许多安全专家认为，大约的事故与人的失误有关，而仅有的事故归咎于不安全的物理、机械条件。上一页下一页返回. 人的可靠性如上所述，事故的主要根源在于人为差错，而人为差错的产生则是由人的不可靠性引起的。本章将通过对人的可靠性、人为差错和人的安全性的分析，找出事故发生的原因，并据此提出防止发生事故的措施。.人的可靠性分析.

3、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。日本的桥本邦卫将人的大脑的觉醒水平分为五个等级，如表-所示。由表可知，人处于不同觉醒水平时，其行为的可靠性是有很大差别的。人处于睡眠状态时，大脑的觉醒水平极低，不能进行任何作业活动，一切行为都失去了可靠性。上一页下一页返回. 人的可靠性处于第等级状态时，大脑活动水平低下，反应迟钝，易于发生人为失误或差错。处于第、等级时，均属于正常状态。等级是意识的松弛阶段，大脑大部分时间处于这一状态，是人进行一般作业时大脑的觉醒状态，并应以此状态为准设计仪表、信息显示装置等。等级是意识的清醒阶段，在此状态下，大脑处理信息的能力、准确决策能

4、力、创造能力都很强，此时，人的可靠性可高达.以上，比等级时高十万倍，因此，重要的决策应在此状态下进行。但类状态不能持续很长的时间。第等级为超常状态，如工厂大型设备发生故障时，操作人员的意识水平处于异常兴奋、紧张状态，此时，人的可靠性明显降低，因此，应预先设定紧急状态时的对策，并尽可能在重要设备上设置自动处理装置。上一页下一页返回. 人的可靠性.影响人的可靠性的外部因素影响人的可靠性的一个极为重要的方面是人所承受的压力。压力是人在某种条件刺激物（机体内部或外部的）的作用下，所产生的生理变化和情绪波动，使人在心理上所体验到的一种压迫感或威胁感。各方面的研究表明，适度的压力即足以使人保持警觉的压力水

5、平对于提高工作效率，改善人的可靠性是有益的，压力过轻反而会使人精神涣散，缺乏动力和积极性。但是，当人承受过重压力时，发生人为差错的概率比其在适度压力下工作时要高，因为过高的压力会使人理解能力消失，动作的准确性降低，操作的主次发生混乱。上一页返回. 人的失误.人的失误行为人的行为是指人在社会活动、生产劳动和日常生活中所表现的一切动作。人的一切行为都是由人脑神经辐射，产生思想意识并表现于动作。人的不安全行为则是指造成事故的人的失误（差错）行为。在人机工程领域，对人的不安全行为曾作过大量研究，较新的研究成果提出，人的失误行为发生过程如图-所示。由图-可知，人的失误行为的发生既有外部环境因素，也有人体

6、内在因素。为了减少系统中人的失误行为的发生，必须对内、外两种因素的相关性进行分析。下一页返回. 人的失误.人的失误的主要原因按人机系统形成的阶段，人的失误可能发生在设计、制造、检验、安装、维修和操作等各个阶段。但是，设计不良和操作不当往往是引发人的失误的主要原因，可由表-加以说明。在进行人机系统设计时，若设计者对表-中的“举例”进行仔细分析，可获得有益的启示，使系统优化，将使诱发人的失误行为的外部环境因素得到控制，从而减少人的不安全行为。至于诱发人的失误行为的人体内在因素极为复杂，仅将其主要诱因归纳于表-。上一页下一页返回. 人的失误.人的失误引发的后果人为差错是人所具有的一种复杂特性，它与人

7、机系统的安全密切相关。因此，如何避免人为差错对于提高系统的可靠性具有十分重要的意义。人为差错可定义为人未能实现规定的任务，从而可能导致中断计划运行或引起财产和设备的损坏。人为差错发生的方式有种，即人没有实现某一必要的功能任务，实现了某一不应该实现的任务，对某一任务做出了不适当的决策，对某一意外事故的反应迟钝和笨拙，没有觉察到某一危险情况。上一页下一页返回. 人的失误人为差错所造成的后果随人为差错程度的不同以及机械安全设施的不同而不同，一般可归纳为种类型：第一种类型，由于及时纠正了人为差错，且设备有较完善的安全设施，故对设备未造成损坏，对系统运行没有影响；第二种类型，暂时中断了计划运行，延迟了任

8、务的完成，但设备略加修复，工作顺序略加修正，系统即可正常运行；第三种类型，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；第四种类型，导致设备严重损坏，人员有较大伤亡，使系统完全失效。上一页返回. 人的失误事故模型许多专家学者根据大量事故的现象，研究事故致因理论。在此基础上，又运用工程逻辑，提出事故致因模型，用以探讨事故成因、过程和后果之间的联系，达到深入理解构成事故发生诸原因的因果关系。此处仅从人机工程学的角度，讨论几种以人的因素为主因的事故模型。.人的行为因素模型事故发生的原因，很大程度上取决于人的行为性质。由人机工程学基础理论可知，人的行为是由多次感觉（）认识（）响应（）组

9、合模型的连锁反应，人在操作过程中，由外部刺激输入使人产生感觉“”，外部刺激如显示屏上仪表指示、信号灯变化、异常声音、设备功能变化等；人识别外部刺激并做出判断称之为人的内部响应“”，人对内部响应所做出的反应行动，称之为输出响应“”。下一页返回. 人的失误事故模型人的行为因素模型如图-所示，包含有行为的第一组问题是反映了危险的构成，以及与此危险相关的感觉、认识和行为响应。若第一组中的任何一个问题处理失败，则会导致危险，造成损失或伤害；如每一个问题处理都成功，第一组的危险不可能构成，也不会发生第二组的危险爆发。同样包含有行为的第二组问题是危险的显现，即使第一组问题处理失败，只要危险显现时处理得当，也

10、不会造成损失和伤害；如果不能避免危险，则造成损失和伤害的事故必将爆发。上一页下一页返回. 人的失误事故模型.事故发生顺序模型事故发生顺序模型见图-。该模型把事故过程划分为几大阶段。在每个阶段，如果运用正确的能力与方式进行解决，则会减少事故发生的机会，并且过渡到下一个防避阶段。如果作业者按图示步骤做出相应反应，虽然不能肯定会完全避免事故的发生，但至少会大大减少事故发生的概率；而如不采取相应的措施，则事故发生的概率必会大大增加。上一页返回. 安全装置设计安全防护是通过采用安全装置或防护装置对一些危险进行预防的安全技术措施。安全装置与防护装置的区别是：安全装置是通过其自身的结构功能限制或防止机器的某

11、些危险运动，或限制其运动速度、压力等危险因素，以防止危险的产生或减小风险；而防护装置是通过物体障碍方式防止人或人体部分进入危险区。究竟采用安全装置还是采用防护装置，或者二者并用，设计者要根据具体情况而定。安全装置是消除或减小风险的装置。它可以是单一的安全装置，也可以是和联锁装置联用的装置。常用的安全装置有联锁装置、联动装置、止-动操纵装置、双手操纵装置、自动停机装置、机器抑制装置、限制装置、有限运动装置等。下一页返回. 安全装置设计.联锁装置当作业者要进入电源、动力源这类危险区时，必须确保先断开电源，以保证安全，这时可以运用联锁装置。图-中，机器的开关与门是互锁的。作业者打开门时，电源自动切断

12、；当门关上后，电源才能接通。为了便于观察，门用钢化玻璃或透明塑料做成，无须经常进去检查内部工作情况。.双手控制按钮对于图-所示的作业，有些作业者习惯于一只手放在按钮上，准备启动机器动作，另一只手仍在工作台面调整工件或试件。上一页下一页返回. 安全装置设计为了避免开机时另一只手仍在台面上从而发生事故，可用图示的双手控制按钮，这样必须双手都离开台面才能启动，保证了安全。.利用感应控制安全距离在图-中，若身体的任何部位经过感应区进入机床作业空间的危险区域时，光电传感器则发出停止机床动作的命令，保护作业者免受意外伤害。还可以运用其他感应方式，如红外、超声、光电信号等。但必须注意，当人体进入危险区时，检

13、测信号必须准确无误，以确保安全。上一页下一页返回. 安全装置设计.自动停机装置自动停机装置是指当人或其身体的某一部分超越安全限度时，使机器或其零部件停止运行或保证处在安全状态的装置，如触发线、可伸缩探头、压敏杠、压敏垫、光电传感装置、电容装置等。图-（）为一机械式（距离杆）自动停机装置应用实例，图-（）是其工作原理。上一页返回. 防护装置设计专为防护人身安全而设置在机械设备上的各种防护装置，其结构和布局应设计合理，使人体各部位均不能直接进入危险区。对机械式防护装置设计应符合下述与人体测量参数相关的尺寸要求。返回. 安全信息设计.警示设计的原则.人的失误最小化一个系统中差错的来源（以及由此发生的

14、故障）之一就是信息的传递，既有从设备到操作者也有从人到书面指令、警告、代码等传递差错。要最小化此类差错，需要在发送人和接收者之间存在着共同的理解。通过确定哪些地方可能发生差错，就能运用人的因素原理来减少它们的可能性。经过一定时间，个体将对一任务及其环境逐渐熟悉，随着操作者对信息理解程度的提高，对此类信息的依赖程度也随之降低。下一页返回. 安全信息设计可是，在为一般群体进行设计时，初学者或不熟练的使用者应作为目标对象。此外，由于紧急状态通常会导致反射性反应而不是有分析地排除故障，即使是对有经验的人而言也需要在工作场所中设有设计良好的书面资料。这一部分的重点是旨在提高信息在人之间有效传递的设计原则

15、，从而降低人为过失的潜在可能。.警示信息有效传递成功的警示应该被察觉（通常是见到或听到），被正确地解释并被遵守。通过人机学原则的应用，察觉、解释和遵守三个步骤中的每一步都应有确定的作用。上一页下一页返回. 安全信息设计就察觉而言，警示的信息或信号必须清楚地传递，从而能显著地从背景噪声中确认和区别开来。对于视觉警示，大小、形状、对比、反色是可能有助于提高察觉的特性。对于听觉警示，时间方案、声级以及声谱是一些在提高察觉性能时需要考虑的特性。使用人群对信息的准确解释和理解对警示的合理设计是至关重要的。无论其性质上是视觉的还是听觉的，应对警示进行测试以保证最终的使用人群能正确地理解其意义。在开发一个警

16、示时应考虑以下几条原则：避免含糊的、不明确的或错误定义的术语（词汇或图标），非常专业的术语或短语，双重否定、复杂的语法和长句（多于个单词的）。上一页下一页返回. 安全信息设计了解对象人群。需考虑语言、当地风俗以及可能在场的参观人员。为对象人群中的低端部分设计。以普通人群来确认结果（保证不存在内部的个体差异性）。了解对象环境。对环境的考虑（如噪声、灯光、主要任务）可能会影响到警示的设计和表达。考虑当前在场的其他警告或警示以保证能准确地识别。察觉到警告的严重程度要和警示的严重性相匹配。例如，其他的事情都是平等的，对于后果最严重的情形，其警报应该让使用者听起来是最迫切的。在现实条件下以适当的使用人群

17、来测试警示系统的有效性。上一页下一页返回. 安全信息设计警示被察觉和解释之后，人员必须留意并遵守。.执行警示发布的条件当危害涉及严重的伤害或死亡时，警示应该在近似于实际使用环境的条件下，并以接近于最终使用者的有代表性的人群进行严格的试验。以下是发布警示的个基本条件：使人获悉危险或潜在的危险状态；提供在对象使用的过程中或可能预见的误用时损伤的可能性和严重程度；提供关于如何降低损伤的可能性和严重性的信息；提醒使用者操作人员何时何地最容易遭遇到该危险情况。上一页下一页返回. 安全信息设计.视觉警示信息设计.视觉警示信息的基本元素一个设计合理的警示应包括以下的基本元素：信号词对危害程度的指示（危险、警

18、告、小心）；危害对危害的识别或扼要说明；后果相关的代价或可能损害（如果不遵守警告的话）；指示对可降低或消除危害的行为的描述。通常有三个信号词是公认的。它们表达警告和传达情况的严重性的能力有所区别。上一页下一页返回. 安全信息设计（）危险直接的危害，如果遇上的话，会导致个体的损伤或死亡（首选的视觉警示：白底红字，反之亦然）。如高压线（危害），能致命（后果）。（）警告危险或不安全的操作，如果遇上的话，可能导致损伤或死亡（首选的视觉警示：橙色的背景黑色的字）。如保持距离（指示）。（）小心危险或不安全的操作，如果遇上的话，可能导致轻微的个人损伤、产品或财产损毁（首选的视觉警示：黄色的背景黑色的字）。上一页下一页返回. 安全信息设计.视觉警示信息的重要因素一个警示标志的重要因素有大小、形状、颜色、图形化（图标的）描述、对比、放置和耐久性。.特定安全信息设计.安全色设计安全色标是特定表达安全信息含义的颜色和标志。它以形象而醒目的信息语言向人们表达禁止、警告、指令、提示等安全信息。安全色是以防止灾害为指导思想而逐渐形成的。安全色是传递安全信息的颜色，表达“禁止”“警告”“指令”和“提示”等安全信息。上一页下一页返回. 安全信息设计安全色是根据颜色给予人们不同的感受而确定的。目的是使人们能够迅速发现或分辨安全标志和提醒人们注意，