安全人机工程学 第10章 典型案例

安全人机工程Safety

Ergonomics

Engineering课程导学课程学习提纲基本要求了解典型设计案例要点；掌握用事故致因模型分析事故的方法；了解多优势人机事故模型。本章重难点重点：智能穿戴设备的设计要点；新型公交车的设计要点；典型事故分析方法难点：多优势人机事故模型的构建Chapter

10典型案例设计案例Design

cases事故案例Accident

cases模型构建及事故案例分析Model

construction

and

accident

case

analysis01设计案例Design

cases设计案例

概述将安全人机工程学融入产品的设计中，使产品系统的人、机和环境之间形成一种舒适、安全、稳定的关系，并相互影响和作用，优化产品的功能，提高产品性能和智能化效果。飞机驾驶舱设计激光切割机设计智能穿戴设备设计动车驾驶室设计新型公交车设计语言交互，通过5G通讯技术，以内置高灵敏度麦克风和喇叭，实现双向通B

讯的语音功能，使沟通交流更加及时，提高工作效能和安全，是智能穿戴设备的重要功能之一A图像交互，采集穿戴者人体数据信息、环境信息和传感器输入信息，对大数据进行分析和处理，再反馈到感官系统或云端C体感交互，是智能穿戴设备通过传感器等装置对人体的行为动作进行识别并做出反应的功能，可以实现人失误预警，有效防止人行为错误导致的安全事故位置交互，智能穿戴设备支持GPS+北斗实时定位，方便管理人员对工人的调配，可以传递人员位置信息，掌握工人作业情况，有益于提高工人的调度效率和突发事件应急救援决策有效度D智能穿戴设备的基本功能设计案例智能穿戴设备设计作为安全头盔的基本设计，尺寸设计应符合GB

2811-2019《头部防护安全帽》要求智能安全头盔及其设计要点设计案例智能穿戴设备设计抗冲压设计尺寸设计安全头盔的制作材料是重要影响因素。高密度聚乙烯(HDPE)、ABS、聚碳酸酯(PC)、增韧改性聚丙烯、玻纤增强聚丙烯、聚酯玻璃钢颜色设计黄色安全头盔、蓝色安全头盔、红色安全头盔等舒适性设计安全头盔的重量、散热性、衬带、吸汗带、下颌带安全头盔示意图佩戴识别设计，该设计可以监测工人是否佩戴或是否正确佩戴安全头盔，可通过光控电路来实现；温度报警设计，通过安装高温报警装置实现，一旦头部温度高于某一数值，安全头盔则会发出警报，提醒工人进行降暑休息；定位系统，通过北斗定位系统或GPS定位系统实现，采取“北斗/GPS+”的手段，可将实时数据传输到手机端、电脑端。智能安全头盔及其设计要点设计案例智能穿戴设备设计智能设计智能安全头盔示意图BA位置都应处于人手可及范围内的最佳工作区域，色彩设计要符合操作人员的审美要求和现场的工作环境，设计观察窗采用绿色防辐射玻璃显示器设计，机床的显示器设计，应能直观反映当前机床状态和情况，符合人的生理和心理特性设计案例激光切割机设计控制器设计，包括开关、按键等，激光切割雕刻机的电力开关是每次启动和关闭机器都要使用的开关，可选择更为安全的钥匙旋钮开关，还可使用急停开关、高压出光开关等C设计要点尺寸与外观设计，男士操作机床的高度范围为999~1189mm，女士操作机床的高度范围为896~1066mm，设计观察窗为前后开合型，设计控制面板和主要加工区域的E观察窗设计，主要针对密封性和省力性两方面，观察窗上盖的部分，为了实现观察D

窗开合的省力性，应设计按键控制的自动开合式，为了增加激光的气密性，在观察窗与机体间加密封条F作业空间设计，智能穿戴设备支持GPS+北斗实时定位，方便管理人员对工人的调配，可以传递人员位置信息，掌握工人作业情况，有益于提高工人的调度效率和突发事件应急救援决策有效度G设计案例设计要点智能穿戴设备设计激光防护设计，可采用隔离操作、密闭加工、避免眼部直视激光束、采用防激光辐射玻璃的观察窗、车间地面墙壁及工作台等采用暗色不反光材料、穿戴防护服及防护眼镜等方法安全防护装置设计，包括上盖防护罩、观察窗防护屏、强制水冷保护系统、水温安全控制系统、温控自动报警系统、加工异常或暂停工作自动报警系统、观察窗打开自动暂停出光功能等选取第5百分位到第95百分位的成年男子人体尺寸进行驾驶室人机工程设计，当各种身材的驾驶员在正常驾驶时，手部均可以触碰到台面上的各个按钮设计要点设计案例动车驾驶室设计驾驶员视野人体尺寸设计驾驶员前方视野需要同时满足高处信号和低处信号可见的要求，视野不被遮挡仪表盘设计主要的信息显示装置都应尽可能布置在驾驶员自然的观察范围内，次要的仪表尽量布置在驾驶员不大动身体，仅稍稍转动头部就能轻松观察到的范围内，仪表的排列要符合读识的逻辑顺序。另外，驾驶员在正常驾驶目视前方时，应能直接观察到中间的显示屏，两侧边缘位置的显示屏则应在驾驶员头部转动不超过30°驾驶室应该为驾驶员提供较为宽阔的工作空间，驾驶台的形式和尺寸大小应当允许驾驶员很容易的接近座位以及保证其有足够的膝盖自由活动空间设计要点设计案例动车驾驶室设计舒适性设计作业空间设计主要包括驾驶员的身体舒适性、感官舒适性以及心理舒适性，驾驶座椅的设计应符合人体工学；驾驶室设计应和谐美观统一，配色也应符合人的一般审美，并有放松紧张心理的色彩搭配，使驾驶员保持身心愉悦，不受驾驶室环境影响飞机驾驶舱设计一体化设计标记标牌设计声音设计操纵台设计仪表面板应设置在驾驶员正前方，且控制与驾驶员视线成直仪表面板设计角，视距在710mm左右。飞行员坐姿时，仪表面板与地面夹角保持70°~80°，且面板高度要控制在视线水平线10°以内，以及高于视水平线45°，最佳应与驾驶员眼高平行一体化设计是驾驶舱设计的基本要求，控制和显示一体化任何标记标牌的设计，无论是内容还是位置均需要具有较高的可识别性、解读性，可以根据其内容描述来执行措施避免伤害声音设计是驾驶舱设计中人机信息交互的一环关键设计，在危险来临时，飞行员可以获得相应信息，及时采取操作措施包括如操纵杆、油门杆、脚蹬和操作按钮等，要严格设计操纵台尺寸，降低操作难度，结构设计上符合人体机能操作要求设计案例设计要点设计要点——公交车整体设计整体外观参数设计无障碍设计运用色彩，美学、艺术卡通等进行外观设计,车表图层可采用卡通图片、艺术美学、手绘涂鸦、城市风景名胜图等各种各样的形式，巧用活用色彩车的整体尺寸定位长11000mm，宽2500mm，高3200mm，座椅为0.5m×0.5m，共31个。前门宽1m，后门宽1.3m当车门打开时利用空气悬挂系统，使整个车身向右倾斜一定角度，此时上下车的台阶类似于一个贴近地面的斜坡，便于乘客特别是老弱病残乘客上下车；内部采用低地板，尽量使后排座位高度一致，减少内部阶梯使用设计案例新型公交车设计公交车侧剖图设计要点——公交车内部功能分区1-驾驶区；2-出入口；3-哺乳期妇女或孕妇专区；4-老弱病残专区；5-轮椅停泊区；6-婴儿车停泊区（附带家长座椅一张）；7-普通乘客座椅区；8-垃圾桶（2个）；9-三角立式扶手设计案例新型公交车设计3-哺乳期妇女或孕妇专区，此区靠近入口，方便哺乳期妇女或孕妇上车后就近坐下；此座椅较普通座椅大，约为600mm×600mm，同时座

椅右边设有扶手，使乘客乘坐平稳6-婴儿车停泊区（附带家长座椅一张），设计面积为1000x550mm；婴儿车停泊区有自动固定解锁装置，保证安全停泊；此区紧挨一家长座椅，方便家长照顾婴儿设计要点——火灾监测系统设计数据采集通过数据采集系统有效避免动力电池热失控，在热失控早期发现并响应降低损失，包括温度传感器：压力传感器，湿度传感器，烟雾传感器，火焰传感器等报警

液晶显示屏：显示各从模块传感器数据及控制

报警信息；语音报警模块：语音播报故障信信息，提示措施；定位发送模块：利用GPS技术、无线传输技术等向警方或车辆公司发送故障车辆详细位置信息；信息输出模块：向指定人发送短信告知情况设计案例新型公交车设计内部通讯及报警系统例图设计要点——车尾紧急逃生门设计逃生门当车辆遇到突发状况时，驾驶员按下电机按钮，电机顺时针转动进而打开门锁；乘客亦可顺时针旋转门体上的旋钮打开车门。车锁开启后，第一段门体伴随自身重力和气弹簧的推力迅速翻转过来，第二段门体受到第一段门体的推力继而在地面向远离车尾端滑动到位，最终形成较平缓坡道供乘客逃生。设计案例新型公交车设计逃生门示意图逃生门门锁结构02事故案例Accident

cases事故案例天津市滨海新区爆炸事故能量观点下的事故因果连锁模型事故案例能量观点下的事故因果连锁模型或烟雾报警装置等，避免混存混放的情况。天津市滨海新区爆炸事故从安全人机工程的角度事故现场管理人员没有对物料进行仔细核查、湿润剂散失、事故发生点存在货物摆放混乱、危险货物储存违规等问题，导致人—机—环系统中存在隐患，破坏了人—机—环系统的平衡，不符合安全人机工程学要求。通过此次事故得到的教训：1、对系统中的隐患进行排查，全面整改系统中存在的违法违规问题；2、在人—机—环系统中，对于人，加强管理、教育和培训，落实安全生产责任制；对于机，合理摆放；对于环境，安装摄像头、高温事故案例江苏江阴易泽铝业公司爆炸事故事故案例江苏江阴易泽铝业公司爆炸事故人失误扩展模型从安全人机工程的角度钢丝绳断丝、断股属于机械设备的本质安全被破坏，机的功能出现问题，设备发生故障期内没有对工人报警提醒，工人也没有从视觉和听觉上接收提示，这属于人机界面设计不合理。而设备出现故障（过负荷）、现场工人四散休息（疲劳），属于人机功能分配不合理。通过此次事故得到的教训：1、企业定期对生产设备进行检查和维修，及时发现问题；2、增强设备本质安全性，在设计中，就应该考虑到异常情况的报警功能，使设备和人之间具有合理的人机交互界面；3、同时，加强人的安全管理、教育和培训，增强工人安全意识，提高工人应急处置能力。事故案例四川宜宾恒达科技有限公司爆燃事故威格里斯沃斯的事故模型流程图事故案例威格里斯沃斯的事故模型流程图建立完善危险化学品接收、存放和取用的制度，将流程规范化，同时也要完善监管制度。四川宜宾恒达科技有限公司爆燃事故从安全人机工程的角度产品外包装没有正确标识产品性质，是人机信息交互的问题，人对于这一刺激没有正确响应，出现失误；生产装置无正规科学设计，不符合机宜人的要求；操作人员资质不符合规定要求，不

符合人适机的要求（出现危险）；安全生产教育和培训不到位，工艺控制参数主要依靠人工识别，生产操作仅靠人工操作。通过此次事故得到的教训：1、加强工人的安全教育和培训，增强工人的安全意识和危化品知识；2、加强公司安全管理，落实安全生产责任制，事故案例江西丰城发电厂冷却塔施工平台坍塌事故轨迹交叉理论事故模型轨迹交叉理论事故模型从安全人机工程的角度系统中存在较大隐患，对人的监督管理培训不到位，导致人的专业性不强，违规拆除（不安全行

为），混凝土生产不过关，导致其强度不够（不安全状态），这些问题破坏了人—机—环境间的信息正常交互，在施工过程中，由于信息传递出现漏洞，导致事故发生。通过此次事故得到的教训：对系统中的人、机、环境中的隐患进行排查，对于人，加强监管，在工人进行重要工序时，先请示专业人员或有专业人员在旁监督，增强工人的安全教育和培训；加强对建筑材料采购的把控。事故案例江西丰城发电厂冷却塔施工平台坍塌事故事故案例广东东莞中堂镇中毒事故劳伦斯模型事故案例劳伦斯模型广东东莞中堂镇中毒事故从安全人机工程的角度工作人员未采取通风措施，有限空间内未

有有害气体浓度监测（初期警告失效），作业

人员未佩戴安全防护装置（意外事件）均是不

符合安全人机工程学要求的，也是企业缺乏安

全管理和培训，工作人员缺少安全意识导致的，同时由于人快速昏迷死亡，二次警告失效，造

成二次事故的发生，这是人—机—环系统没有

有效运转的体现。通过此次事故得到的教训：

1、加强安全教育和培训；2、在作业池内安装危险气体报警装置，对空间中的有毒有害气体进行实时检测。事故案例内蒙古矿业公司运输事故瑟利模型事故案例瑟利模型内蒙古矿业公司运输事故从安全人机工程的角度事件发生涉及到的人和环境为现场作业人员、车辆驾驶人、事故车辆情况、井下的全部环境。从车辆开始搭载工人，到驶入措施斜坡道，再到事故发生，没有警告工人和驾驶人危险的出现，是人机交互出现了问题；车辆属于报废车辆，没有达到机宜人的基本条件；驾驶人操作失误，是人不适应机的表现。通过此次事故得到的教训：1、加强人员管理、安全教育和培训，所有员工必须持证上岗，出入井必须严格按照规定执行；2、设备要备案统一管理，及时维修、报废，落实安全生产责任制，不得自私改装，设备应具备基本的安全防护装置。事故案例浙江宁海“9·29”重大火灾事故能量观点下的事故因果连锁模型事故案例能量观点下的事故因果连锁模型要求修建。浙江宁海“9·29”重大火灾事故从安全人机工程的角度政府监管、企业管理不到位是根本原因，从业人员对危化品的特性不了解、基本应急技能缺失、职业素养低（个人原因），易出现人失误，人不适应机和环境，导致人—机—环系统交互失效，能量释放，事故发生。通过此次事故得到的教训：1、加强人员管理，涉及危险化学品的工艺，应有专人监督；加强安全教育和培训，提高员工的安全意识，让员工了解危险化学品的危险原理，增强员工的应急处置能力；2、生产厂房内安装灭火装置，按照国家规定使用、储存危化品，厂房应取得许可并按照国家事故案例山东烟台金矿爆炸事故行为安全“2-4”模型事故案例行为安全“2-4”模型2、事故发生后，按照规定立即向上级报告；规范硐室内导爆管雷管、导爆索和炸药的存放制度。山东烟台金矿爆炸事故从安全人机工程的角度事故引发者在井口实施罐笼气割作业属于人的不安全行为，在人机环系统中，人这一环出现失误，这一错误操作导致系统中机（罐笼）的状态出现偏差；井下炸药、导爆管雷管和易燃物品混存混放是事故发生时的环境，属于人造环境，是由于企业不重视安全，未对相关人员进行培训教育引起的；监

察部门等的监管不力等，是事故发生的社会环境，由此在这一系统中，人、机、环三大因素均出现了问题。通过此次事故得到的教训：1、加强人员管理，落实安全生产责任制，员工持证上岗，作业过程中安排专人监督，加强安全教育培训，增强员工应急处置能力；03模型构建及事故案例分析Model

construction

andaccident

case

analysis模型构建及事故案例分析

概述人作为生产系统的主体，安全管理的核心，其不安全行为（即人失误）会对全系统的安全性和稳定性产生不良影响，据统计，很多工业、职业事故发生的原因都与人失误密切相关。模型构建及事故案例分析“L-B”人机事故模型的构建“L-B”人机事故模型是综合了劳伦斯事故模型(L)、行为安全“2-4”模型(B)、轨迹交叉理论、事故的累积效应等理论的各自特点并结合安全人机工程学相关知识按照事故发展三大时期、七小阶段的逻辑构建的。

根据事故发展特征将事故发生前、中、后三大时期细分为七小阶段。其中，将事前阶段分为作业阶段和隐患阶段；将事中阶段分为触发阶段、发生阶段和应急阶段；将事后阶段分为平息阶段和恢复阶段，如右图。三大时期七小阶段基本内涵事前时期作业阶段生产活动持续进行、各类设备持续运转以及人员在岗工作的时期隐患阶段生产活动中出现的各种不安全行为或不安全状态而未被察觉或未受重视，生产活动仍继续进行的时期事中时期触发阶段生产活动中各种不安全因素逐渐积累“汇聚”，达到事故发生临界点的时期发生阶段承接触发阶段，事态恶化，导致生产中断甚至人员伤亡的时期应急阶段相关部门人员为迅速控制事态、营救受害人员、恢复现场秩序而开展紧急救援行动的时期事后时期平息阶段事态得到控制但现场秩序仍处于混乱的时期恢复事故发展阶段划分秩序逐渐恢复、周围环境安全、生产有序进行的时期模型构建及事故案例分析“L-B”人机事故模型的构建轨迹交叉理论简化图将作业活动作为人机事故模型的起点。在事故前的隐患阶段，当一个生产活动进行时，操作人员可能产生不按规定方法操作、不使用

保护用具等不安全行为；机械设备可能出现老

化、缺陷等不安全状态。这些不安全因素多数

情况下不会引起事故，也就不会影响生产的持

续进行，因此并未受到企业的重视，这就为事

故的发生埋下了隐患。轨迹交叉理论可用于该

阶段模型的构建,其简化过程如右图所示。模型构建及事故案例分析“L-B”人机事故模型的构建事故的累积效应理论我国学者成连华提出了一种基于累积效应理论的事故模型，他认为事故是一系列失误累积作用达到触发临界点造成的。基于此理论可将事故中的触发阶段与事故前的隐患阶段相衔接。其基本原理如右图所示。在事故发生阶段，基于劳伦斯模型阐述的5类结果进行构建，同时将5类结果定性表示：有事故、无危险、无伤害；有事故、有危险、无伤害；有事故、有危险、有伤害；无事故、无危险、无伤害；无事故、有危险、无伤害。如右图所示。5类结果模型构建及事故案例分析“L-B”人机事故模型的构建状态基本内涵安全生产活动能够持续健康进行，总体生产形势优较安全生产活动能够顺利进行，但存在一些不安全因素，总体生产形势良稍不安全生产活动中断，不会造成人员伤害，但有相对较低的倾向性，总体生产形势差较不安全生产活动中断，不会造成人员伤害，但有相对较高的倾向性，总体生产形势很差不安全生产活动中断，造成人员伤亡，总体生产形势极差5类结果的定性表示及内涵模型构建及事故案例分析“L-B”人机事故模型的构建在应急阶段，由于第3、4、5类结果发生事故，致使生产活动出现中断，生产形势不容乐观，此

时生产现场应立即开展应急救援行动来恢复秩序。因此，在这三类结果后增加应急元素来完善模型

的构建。在平息阶段，应急救援行动的顺利进行使事故得到控制，但生产现场秩序仍处于混乱状态且周围环境并不安全，因此并不能急于开展后续生产工作，只有进入恢复阶段方可考虑。因此，将平息和恢复阶段纳入模型的中。至此，构建的人机事故模型形成闭环，与右图所示关系相一致。生产与事故的关系模型构建及事故案例分析“L-B”人机事故模型的构建根据行为安全“2-4”模型，企业的安全文化氛围和安全管理体系会对员工的安全知识、安全意识等产生根本影响。显然，安全文化氛围浓厚、安全管理体系完善的企业在实际生产中发生事故的概率要低于安全文化氛围欠缺、安全管理体系不完备的企业。基于此，将安全文化元素和安全管理元素纳入模型中，最