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第4章 安全人机功能匹配-安全人机工程学精品课程
第四章 安全人机功能匹配 第一节 人机系统中人的传递函数 一、人机系统建模 二、人的传递函数的试验建模 三、人的传递函数的求解方法 四、人的传递函数的应用 第二节 人机功能匹配 一、人的主要功能 l、人的第一种功能——传感器 通过感觉器官(视觉、听觉、触觉等)接受信息,感知系统的作业情况和机器的状态 2、人的第二种功能——信息处理器 将接受的信息和已储存在大脑中的经验和知识信息进行比较分析后,作出决定,如作出继续、停止或改变操作的决定 3、人的第三种功能——操纵器 (见图4-4) 根据决定采取相应行动,如开关机器或增减其速度等 二、机的主要功能 l、接受信息 2、储存信息 3、处理信息 4、执行功能 三、人机特性比较 在人机系统设计中,首先要按照科学的观点分析人和机器各自所具有的不同特点,以便研究人与机器的功能分配,从而扬长避短,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。 人和机各有自己的能力和长处,归纳起来各表现在四个方面: 人的功能的限度是准确性、体力、速度和知觉能力; 机器功能的限度是性能维持能力、正常动作、判断能力、造价及运营费用。 四、人机的功能分配 1、人机功能分配的含义 对人和机的特性进行权衡分析,将系统的不同功能恰当地分配给人或机,称为人机的功能分配。 人与机器的结合形式,依复杂程度不同可分为:劳动者-工具;操作者-机器;监控者-自动化机器;监督者-智能机器等几种。 机器的自动化与智能化使操纵复杂程度提高因而对操纵者提出了严格要求。同时操纵者的功能限制也对机器设计提出特殊要求。 人机结合的原则改变了传统的只考虑机器设计的思想,提出了同时考虑人与机器两方面因素,即在机器设计的同时把人看成是有知觉有技术的控制机、能量转换机、信息处理机。 凡需要由感官指导的间歇操作,要留出足够间歇时间;机器设计中,要使操纵要求低于人的反应速度,这便是获得最佳效果的设计思想。 2、人机功能分配的一般原则 人能完成并能胜过机器的工作:发觉微量的光和声,接受和组织声、光的型式,随机应变和应变程度,长时间大量储存信息并能回忆有关的情节,进行归纳推理和判断并形成概念和创造方法等。 目前机器能完成并胜过人的工作:对控制信号迅速作出反应,平稳而准确地产生“巨大力量,做重复的和规律性的工作,短暂地储存信息然后废除这些信息,快速运算,同一时间执行多种不同的功能。 人机功能分配的一般原则 笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、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,由人承担 3、人机功能匹配对人机系统的影响 过去,由于不明人与机的匹配关系特性,使机的设计与人的功能不适应而造成的失误很多,如作战飞机的高度计等仪表的设计与人的视觉不适应是造成飞机失事的主要原因(见图4-5) 在工作负荷过高的情况下,人往往出现应激反应(即生理紧张),导致重大事故的发生。 进行合理的人机功能分配,也就是使人机结合面布置得恰当,从安全人机工程学的观点出发,分析人机结合面失调导致工伤事故,进而采取改进对策。 4、人机分工不合理的表现 可以由人很好执行的功能分配给机器而把设备能更有效地执行的功能分配给人 不能根据人执行功能的特点而找出人机之间最适宜的相互联系的途径与手段 让人承担超过其能力所能承担的负荷或速度 5、人机功能分配应注意问题 (1) 信息由机器的显示器传递到人,选择适宜的信息通道,避免信息通道过载而失误,以及显示器的设计应符合安全人机工程的原则。 (2) 信息从人的运动器官传递给机器,应考虑人的权限能力和操作范围,控制器设计要安全、高效、可靠、灵敏。 (3) 充分适用人和机的各自优势。 (4) 使人机结合面的信息通道数和传递频率不超过人的能力,以及机适合大多数人的应用。 (5) 一定要考虑到机器发生故障的可能性,以及简单排除故障的方法和使用的工具。 (6) 要考虑到小概率事件的处理,有些偶发性事件如果对系统无明显影响,可以不必考虑,但有的事件一旦发生就会造成功能的破坏,对这种事件就要事先安排监督和控制方法。 第三节 人机系统的安全性与可靠性 在现实生活和生产工作中,经常都在发生各式各样的事故。以减少事故、提高系统安全性为目的的人机系统的可靠性研究,日益被人们所重视。 长期以来,可靠性研究对象被局限在“机”,事实上很多事故是由人的差错造成的。人在系统中的可靠性越来越重要。 人机系统的可靠性、安全性决定
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