人因工程课件第13章

1、人因工程西安交通大学管理学院孙林岩教授Human Factors lab, Management School, Xian Jiaotong University, China篇章总汇总论第1章 人因工程概述第2章 人因工程的研究方法与工具基础篇第3章 人体测量第4章 人体生理特性第5章 人的心理认知特征第6章 人的信息处理第7章 人的作业环境应用篇第8章 作业空间设计第9章 肌肉骨骼失调及其预防第10章 脑力负荷与脑力工作绩效提升第11章 人机界面设计扩展篇第12章 可用性第13章 安全性第13章 安全性人机系统安全性概述人机系统人的可靠性人机系统安全性研究要点人机系统安全性分析人机系统有效

2、性分析人机系统可靠性分析 人机系统安全性评价安全性评价的定性方法安全性评价的定量方法School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY第13章 安全性安全是人的基本需求人机系统的安全包括人、物料、设备、作业过程的安全。人是系统安全的主导因素人的不安全行为是事故的主要因素从某种意义上讲，所有事故都是人为事故图13-1 人机系统简图第13章 安全性事故原因环境：气温、噪声、振动、照明、人机环境人的因素：能力、生理情况、性格、习惯、年龄、经验、情绪、疲劳、安全态度、性别各种危险物质：炸药、化学品、辐射、高速机器其它，如作业特征、管理因素、突发事件13.1 人机系

3、统安全性概述人机系统基本形式手工操作系统能源是体力，控制凭技能。钳、锉、削、刮、木工、手工造型等，由人直接将输入改变成输出半自动化系统控制者，有动力设备。反馈信息经过人的处理输入机器，以改变其运行状态。各种机床加工零件，驾驶汽车、火车等自动化系统信息接受、信息处理和执行等均由机器来完成School of managementXian Jiaotong UNIVERSITYSchool of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.1 人机系统安全性概述人机系统功能信息接受信息加工信息贮存执行功能信号反馈输入与输出人机系统的发展特点减轻体力消耗，但智力、心理负担

4、加重了解机器规律和掌握操作技术的难度增加直接参与自然物质的加工过程的机会减少信息传递在时间上和空间上渐趋密集化操作者有更高的准确性和作业速度，并受机器的制约School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.1 人机系统安全性概述安全的自然与社会属性安全的相关概念安全与危险事故风险系统安全的特点普遍性复杂性模糊性可转化性人的可靠性与人为差错 人的可靠性 影响人的可靠性的因素人为差错的概念及其分类13.1 人机系统安全性概述影响人的可靠性的因素 人的可靠性与压力的关系超过操作者能力限度的压力其他方面的压力反馈信息不充分，不足以使操作者下决心改正自己的动作

5、；要求操作者快速比较两个或两个以上的显示结果；要求高速同时完成一个以上的控制；要求高速完成操作步骤；要求完成一项步骤次序很长的任务；要求在极短时间内快速做出决策；要求操作者延长检测时间；要求根据不同来源收集的数据快速做出决策。不得不与性格难以捉摸的人一起工作；不喜欢从事的职业和工作；在工作中得到晋升的机会很少；负担的工作低于其能力与经验；在极紧张的时间限度内工作，或为了在规定时间期限内；完成工作，经常加班；沉重的经济负担；家庭不和睦；健康状况不佳；上级在工作中的过分要求。表 给操作人员造成压力的类型 13.1 人机系统安全性概述人的可靠性与意识水平的关系 等级意识状态注意状态生理状态工作能力可

6、靠度0无意识，神智丧失无睡眠，发呆无0常态以下，意识模糊不注意疲劳，困倦，单调、醉酒(轻度)低下，易出事故09以下正常意识的松弛阶段无意注意休息时，安静时或反射性活动可进行熟练性的，重复性的或常规性的操作0.990.9999正常意识的清醒阶段有意注意精力充沛，积极活动状态有随机处理能力，有准确决策能力0.999999 以上超常态，极度紧张、兴奋注意过分集中于某一点惊慌失措，极度紧张故易出差错，易造成事09以下13.1 人机系统安全性概述影响人的操作可靠性的因素 因素类型因 素人的因素心理因素反应速度、信息接受能力、信息传递能力、记忆、意志、情绪、觉醒程度、注意、压力、心理疲劳、社会心理、错觉、

7、单调性、反射条件生理因素人体尺度、体力、耐力、视力、听力、运动机能、身体健康状况、疲劳、年龄个体因素文化水平、训练程度、熟练程度、经验、技术能力、应变能力、感觉阈限、责任心、个性、动机、生活条件、家庭关系、文化娱乐、社交、刺激、嗜好操作能力操作难度、操作经验、操作习惯、操作判断、操作能力限度、操作频率和幅度、操作连续性、操作反复性、操作准确性外部因素机械因素机械设备的功能、信息显示、信号强弱、信息识别、显示器与控制器的匹配、控制器的灵敏度、控制器的可操作性、控制器的可调性环境因素环境与作业的适应程度、气温、照明、噪声、振动、粉尘、作业空间管理因素安全法规、操作规程、技术监督、检验、作业目的和作

8、业标准、管理、教育、技术培训、信息传递方式、作业时间安排、人际关系13.1 人机系统安全性概述人为差错的概念及其分类 差错是指人对系统造成了不希望的影响（包括潜在的影响）。 虽然人们经常把人为差错和“操作人员”联系在一起，但是系统的设计和运行人员同样会造成错误。注意分类体系 不连续动作分类法分 信息处理分类法 遗漏差错（Errors of omission）执行差错（Errors of commission）顺序差错（Sequence errors）时间差错（Timing errors） 13.1 人机系统安全性概述School of managementXian Jiaotong UNIVE

9、RSITY13.1 人机系统安全性概述基于系统工程理论与方法识别、分析评价和控制安全风险定性和定量分析危险识别、风险评价、风险控制着眼于安全与事故的演化安全与事故的矛盾认识事故，了解安全到事故的转变点吸收和借鉴行为科学的理论与方法人的失误人的行为规律分析、预测和控制人的行为提高人的可靠性个体行为、群体行为、领导行为和组织行为理论School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.2 人机系统安全性分析人机系统安全性概念的模糊性有效性（Effectiveness）可靠性（Reliability）有效性有效地实现设计功能，保障系统运转可控可靠性可靠无误地往

10、复运行，保障系统各个部分运转稳定，从而保障系统的稳定School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.2 人机系统安全性分析人机系统有效性分析分析步骤系统的目的和条件人和机械的功能分配人和机械的相互配合系统或机械的设计系统分析评价分析要求能达到预定目标，完成预定的任务人与机发挥各自的作用并协调地工作人机系统接受输入和输出的功能，符合设计的能力考虑环境因素的影响有完善的反馈闭环回路任务分配系统的效能、可靠性和成本人与机械的性能、负荷能力、潜力及局限性进行规定操作所需的训练时间和精力限度对异常情况的适应性和反应能力的人机对比人的个体差异的统计机械代替人的

11、效果和成本School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.2 人机系统安全性分析人机系统有效性分析系统匹配明确人和机器的基本界限实现人和机器的相互配合选用最有利于发挥人的能力、提高人的操作可靠性的匹配方式来进行设计界面分析人控制机械和人接受信息显示器能提供易于为人识别理解的信息，该信息能反映机内工作状态，而且又对人安全可靠无害人所进行的操作或提供的信息要易于为操作器所识别，且灵敏可靠正确设计显示器和操作器的布局，有利于人的操作和使用School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.2 人机系统安全性分析人

12、机系统可靠性分析人的失误人的可靠性人机系统可靠性可靠性分析目标和内容作业可靠性评估维修作业可靠性可靠性评估中的数据采集 人机系统可靠性分配 闭环控制系统中人的行为模型 认知行为的计算机模拟 人机环境系统模型School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.2 人机系统安全性分析人机系统可靠性分析方法可靠性分析方法创建者及年份故起源和发展分析法（AIPA）混淆矩阵法（CM）操作者行为树模型（OATS）人因失误率预测技术/手册（THERP/HAND）直接数据统计法（DNE）人认知可靠性模型（HCR）成对比较法（PC）成功似然指数法（SLIM）人员行为可靠

13、性系统评价法（SHARP）认知子元素方法（CSE）人的操作模拟模型（MAPPS）多种后果危害度（多序贯失效）模型（MFSM）人因可靠性社会技术评估法（STAHR)事故后果评估方法（ASEP HRA）人误评价与减少方法（HEART）人机系统辨识法（SAIC）人失误率评估的不确定性模型（UMHER）认知事件树系统（COGENT）估计人决策失误方法（INTENT）人误分析技术（ATHEANA）认知可靠性与失误分析方法（CREAM）Fleminy等，1975Pctash 等，1981Wreathall，1982Swain 和 Guttmann, 1983Comer等，1984Hannaman等，198

14、4Comer等，1984Embery等，1984Hannaman 和 Spurgin，1984Worledge等，1985Kopstein 和 Wolf，1985Samanta等，1985Phillips等，1985Swain等，1987Williams，1988Dougherty 和 Fragola，1988Apostolakis，1988Gertman，1992Gertman 和 Blackmann，1992Cooper 和 Ramey，2019Hollnagel，2019School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.2 人机系统安全性分析人

15、机系统可靠性分析的发展趋势要关注人机环境系统的总体状态要蕴含人的行为及其失误产生原因的辨别建立人行为模式并辨识其内在结构注意到随机因素；识别人在差错状态的恢复过程多途径的方式实现人失误的预警性控制13.2 人机系统安全性分析人机系统安全性设计的重点对作业环境的控制采用机器设备代替人的危险作业作业系统的纠错与容错人员的安全培训：管理者、作业人员、特种人员职工心理疏导制度、操作规程保证奖惩与责任制13.2 人机系统安全性分析三种解决人为失误的设计方式失误排除设计使失误变成不可能的事情失误预防设计使失误的可能性很小失误仍安设计未必降低失误的可能性，但是可以预防失误带来的严重后果School of m

16、anagementXian Jiaotong UNIVERSITY13.3 人机系统安全性评价安全性评价的定性方法检查表法（SafetyChecklist）检查表编制要求 人机系统分析检查表操作顺序图分析法错误分析School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.3 人机系统安全性评价安全性评价的定性方法操作顺序图分析法（Operational Sequence Diagraming）点灯看见灯按电钮看见点灯按电钮 （a） （b）图13-3 外部信息、接受信息和行动的作业顺序（a）以作业者为对象的描述 （b）以系统为对象的描述看见灯按电钮点灯看不见灯

17、不按电钮看见灯按电钮没点灯没看见灯不按电钮（a） （b）图13-4 人操作失误时的操作顺序图表现（a）灯亮时 （b）灯没有亮时School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.3 人机系统安全性评价安全性评价的定性方法操作顺序图分析法（Operational Sequence Diagraming）点亮灯看见灯亮按电钮点亮灯看见灯亮按电钮时间轴（a） （b）图13-5 加进时间轴的操作顺序图（a）作业者A （b）作业者B 90看见灯 99按电钮点灯亮 10不能看见1不按电钮图13-6 加进概率值的操作顺序图13.3 人机系统安全性评价安全性评价的定性

18、方法错误分析（Error Analysis） 人机系统的错误分析，分为设计错误分析和操作错误分析两个方面。1.设计错误分析 a.功能分配错误b.人机关系配合错误13.3 人机系统安全性评价2.操作错误分析a.没有执行所要求的动作，即失职的错误。b.用不正确的方式执行操作动作，即工作上的错误 操作错误的危害性:a.安全b.任务延迟c.经济损失13.3 人机系统安全性评价诱发操作错误的因素 诱发操作错误的因素主要有如下5方面：a.环境条件的影响。 b.人的生理节律变化的影响 c.人的意识状态差别的影响 d.高速运行的工序，要求极短时间内作出决定的操作。e.不适当的信息输入特征，显示变化很快，产生不

19、适当的视觉和听觉反馈。School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.3 人机系统安全性评价安全性评价的定量方法定量化（Quantification） 定性目标的价值谱计算总价值分值意 义分值意 义12不能用缺点很多1不及格或不能用34缺点较多勉强可用2及格或勉强可用56可用基本满意3中或可用78较好好4良或好910很好理想5优或很好（理想）方 法公 式公式编号特 点分值相加法（13-1）计算简单，直观分值相乘法（13-2）各方案总价值相差大，便于比较均 值 法（13-3）计算简单，直观相对均值法（13-4），能看出与理想方案的差距School o

20、f managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.3 人机系统安全性评价安全性评价的定量方法工作环境指数评价法（Work Environment Index Assessment）空间指数法视觉环境综合评价指数法会话指数评价法人为差错和可靠性逻辑推演法（Human Error and Reliability Analysis Logic Development）可靠性工程方法分析仪表、控制设备的配置和安装位置任务的成败概率School of managementXian Jiaotong UNIVERSITY13.3 人机系统安全性评价安全性评价的定量方法失效树分析

21、法（Fault Tree Analysis）失效树中的事件顶端事件、中间事件、基本事件失效树分析法的特点建树阶段，能发现以前未引起注意的事件各事件之间的关系联接成逻辑门对系统改善提出具体方案失效树的建立了解系统、分析系统的过程全面、透彻地分析需要反复讨论修改13.3 人机系统安全性评价失效树分析法1.失效树分析法的基本概念失效树分析法：Bell lab 华特生1961 失效事件原始的原因事件：顶端事件，中间事件，基本事件逻辑关系：或门，与门失效树概率分析： 与门（AND）的概率： 或门（OR）的概率：卷场机碾绞工人死亡事故手与旋转中的机件接触抢救不及时AB0.005现场指挥监护未起作用违章作业

22、指挥监护者失职无指挥监护CD整绳未停机带手套整绳EF未看见看见未制止0.050.05疏忽蛮干缺乏安全知识0.10.010.0020.05图 运行作业中发生死亡事故的失效树13.3 人机系统安全性评价13.3 人机系统安全性评价失效树的基本符号名称符号的意义矩形表示失效树的顶端事件和中间事件，在矩形框内注明失效事件的内容。矩形符号的下端与逻辑门连接，表示该事件是此逻辑门的一个输出事件圆 圈表示失效树的基本事件，是元件、部件或操作者在设计、运行中所发生的固有的随机失效事件，在失效树中不必再向下追查原因的事件，它只能作为逻辑门的输入事件，它的失效分布一般是已知的。菱 形表示失效树中，可能发生但概率值

23、微小或对该系统到此为止不需要进一步分析的事件“与”门表示有两个或多个输入事件和一个输出事件（最终事件），所有的输入事件同时发生，输出事件才发生。标记为“AND”或“ ”“或”门表示有两个或多个输入事件和一个输出事件，如果至少有任何一个(可以多个)输入事件发生，则输出事件发生。标记为“OR”或“+”13.3 人机系统安全性评价2.失效树分析的一般方法和步骤失效树的建立a. 首先选定顶端事件，并将其置于失效树的最顶端。b. 列出可能引起顶端事件发生的一切因素，并按其相关性分为若干组。c. 确定各组中各事件的性质（中间事件、基本事件、发生概率微小的事件等），并用不同的符号将其分别标出。d. 将各组的事件组成适当的逻辑门（“与”门或“或”门）。e. 按逻辑关系将各逻辑门联接构成失效树。13.3 人机系统安全性评价 失效树的分析步骤