安全人机工程学简介制作:孟现柱mengxz12@yahoo.com.cn课程简介•安全人机工程学是从安全的角度和着眼点研究人与机的关系,运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。•本课程是安全工程专业的专业基础平台课程之一,是安全工程专业的一门专业核心课。课程内容•安全人机工程学概论•人体的人机学参数•人的生理、心理及生物力学特性•安全人机功能匹配•人机系统的安全设计•安全人机工程学的实践与运用课程要求•1、掌握安全人机工程学的基本概念、基本理论,领会“人机系统”与“人机结合面”的含义。•2、掌握人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法。•3、掌握人、机的特性及人机功能分配原则。•4、掌握显示装置、操纵装置、作业空间与作业环境的设计要求与设计方法。•5、具备对人机系统进行安全设计的初步能力。•6、具备对一般人机系统进行安全检查与评价的能力。参考书•欧阳文昭、廖可兵《安全人机工程学》煤炭工业出版社•李红杰、鲁顺清《安全人机工程学》中国地质大学生出版社•谢庆森、王秉权《安全人机工程学》(第1版),天津大学出版社,1999•丁玉兰《安全人机工程学》,北京理工大学出版社,2000•刘东名、孙桂林《安全人机工程学》中国劳动出版社•臧吉昌《安全人机工程学》化学工业出版社•石金涛等《安全人机工程学》上海交通大学出版社第一章绪论•教学要求•1、掌握人机工程学的定义、熟悉人机工程学的研究目的、内容和研究方法;•2、了解人机工程学的起源与发展史;•3、掌握安全人机工程学的定义、熟悉安全人机工程学的研究对象以及与其他各学科的关系;•4、知道安全人机工程学与工效人机工程学的关系以及其在安全工程学中的地位。第一章绪论•第一节人机工程学•第二节安全人机工程学•第三节安全人机工程学与相关学科的关系•第四节安全人机工程学的诞生与展望第一节人机工程学•人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的交叉技术学科。•学科名称•英国/欧洲•美国•日本•中国英国莫瑞尔于1949年首次提出“Ergonomics”一词,含义是“人出力正常化”或“人的工作规律”。第一节人机工程学•人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的交叉技术学科。•学科名称•英国/欧洲•美国•日本•中国HumanEngineering、HumanFactorsEngineering第一节人机工程学•人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的交叉技术学科。•学科名称•英国/欧洲•美国•日本•中国人间工学第一节人机工程学•人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的交叉技术学科。•学科名称•英国/欧洲•美国•日本•中国人体工程学、宜人学、人因工程学、人类工程学、工效学、人机工程学一、学科定义•毕特生:•麦克考米克:•查里斯·C·伍德:•W·B·伍德森:•A·查帕尼斯:•国际人类工效学学会:•国内:人机工程学就是正确使用人的工程学。一、学科定义•毕特生:•麦克考米克:•查里斯·C·伍德:•W·B·伍德森:•A·查帕尼斯:•国际人类工效学学会:•国内:人机工程学可以说是人类运用事物过程中的工程学。一、学科定义•毕特生:•麦克考米克:•查里斯·C·伍德:•W·B·伍德森:•A·查帕尼斯:•国际人类工效学学会:•国内:设备设计必须适合人的各方面因素,以便在操作上付出最小的代价而求得最高效率。一、学科定义•毕特生:•麦克考米克:•查里斯·C·伍德:•W·B·伍德森:•A·查帕尼斯:•国际人类工效学学会:•国内:人机工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案,亦即对人的知觉显示、操作控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究,其目的在于获得最高的效率及作业时感到安全和舒适。一、学科定义•毕特生:•麦克考米克:•查里斯·C·伍德:•W·B·伍德森:•A·查帕尼斯:•国际人类工效学学会:•国内:人机工程学是在机械设计中,考虑如何使人获得简便而又准确的操作的一门科学。一、学科定义•毕特生:•麦克考米克:•查里斯·C·伍德:•W·B·伍德森:•A·查帕尼斯:•国际人类工效学学会:•国内:研究各种工作环境中人的因素,研究人和机器及环境的相互作用,研究在工作中、家庭生活中和度假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的科学。一、学科定义•毕特生:•麦克考米克:•查里斯·C·伍德:•W·B·伍德森:•A·查帕尼斯:•国际人类工效学学会:•国内:人机工程学是运用生理学、心理学、生物力学和其它有关学科知识,使机器和人相互适应,创造舒适和安全的环境条件,从而提高工效的一门科学。二、人机工程学研究目的•1、设计•2、工效•3、安全•4、最终目标为设计机器设备、工艺流程、工具、信息传递和控制装备时,考虑人的因素提供依据。二、人机工程学研究目的•1、设计•2、工效•3、安全•4、最终目标保障设计的机械使人的操作简便、省力、快速而准确。二、人机工程学研究目的•1、设计•2、工效•3、安全•4、最终目标保障人的工作条件和工作环境安全、卫生和舒适。二、人机工程学研究目的•1、设计•2、工效•3、安全•4、最终目标最终目标是为了使人机系统协调,保障安全健康和提高工作效率。三、人机工程学研究内容•1、人的因素方面•2、机的因素方面•3、环境因素方面•4、人机系统的综合研究人的生理、心理、人体测量和生物力学等内容。例如三、人机工程学研究内容•1、人的因素方面•2、机的因素方面•3、环境因素方面•4、人机系统的综合研究显示器、控制器等设计等内容。例如三、人机工程学研究内容•1、人的因素方面•2、机的因素方面•3、环境因素方面•4、人机系统的综合研究温度、湿度、噪声、尘毒、采光、照明、色彩、辐射对人身心的影响等内容。三、人机工程学研究内容•1、人的因素方面•2、机的因素方面•3、环境因素方面•4、人机系统的综合研究人机系统的整体设计、岗位设计、显示控制设计、环境设计、作业方法、人机的组织管理等内容。例如波士顿爱迪生公司(BostonEdisonCompany)的”神秘6号”(Mystic#6)四、人机工程学研究方法•1、测量法•2、测试法•3、实验法•4、观察分析法•5、感觉评价法•此外还包括:调查研究法、计算机仿真法、图示模拟和模拟试验法等。借助器具、设备而进行实际测量的人机学研究方法。1、人体尺寸实测法;2、心理实测法。四、人机工程学研究方法•1、测量法•2、测试法•3、实验法•4、观察分析法•5、感觉评价法•此外还包括:调查研究法、计算机仿真法、图示模拟和模拟试验法等。依据特定的研究内容,设计好调查表,对典型生产环境中的作业者个体或小组进行书面或问询调查,以及必要的客观测试,收集作业者的反应和表现。常用的是抽样测试法。四、人机工程学研究方法•1、测量法•2、测试法•3、实验法•4、观察分析法•5、感觉评价法•此外还包括:调查研究法、计算机仿真法、图示模拟和模拟试验法等。在人为设计的环境中,测试实验对象的行为或反应。各种实验数据要经数学手段或计算机处理。四、人机工程学研究方法•1、测量法•2、测试法•3、实验法•4、观察分析法•5、感觉评价法•此外还包括:调查研究法、计算机仿真法、图示模拟和模拟试验法等。通过观察、记录被观察者的行为表现、活动规律等,然后进行分析的方法。观察的形式取决于调查的内容和目的,可用公开或秘密的方式进行,也可借助摄影或录相等手段。四、人机工程学研究方法•1、测量法•2、测试法•3、实验法•4、观察分析法•5、感觉评价法•此外还包括:调查研究法、计算机仿真法、图示模拟和模拟试验法等。运用人体的主观感受对系统的性质、质量、特征等进行判断和评价的一种方法。五、人机工程学的起源与发展•经验期:•创建期:•成熟期:自有人类以来,就开始存在着人机关系——人与工具之间的关系。古代没有系统的人机学,但人类所创造的各种器具,从形状的发展变化来看,是符合人机工程学原理的(图1);经过漫长的发展阶段,工具由于人的使用和改进,由简单到复杂逐步科学化(图2)。这种实际存在的人机关系,称为经验人机关系或自发人机关系。五、人机工程学的起源与发展•经验期:•创建期:•成熟期:从1884年起,在经历工业革命之后,人们所从事的劳动在复杂程度和负荷量上都有了很大变化。改革工具以改善劳动条件和提高劳动效率已经成为一个迫切问题。因此人们开始了对经验人机关系所提出问题的研究,如进行了肌肉疲劳试验、铁锹作业试验、砌砖作业试验等。经验期中三大实验经验期中三大实验肌肉疲劳试验铁锹作业试验砌砖作业试验1884年,德国莫索(A·Mosso)对人体劳动疲劳进行了试验研究。对作业的人体通以微电流,随着人体疲劳程度的变化,电流也随之变化。这一实验研究为后来的“劳动科学”打下了基础。经验期中三大实验经验期中三大实验肌肉疲劳试验铁锹作业试验砌砖作业试验1898年美国泰勒(F·W·Taylor)从人机学角度出发,对铁锹的使用效率进行了研究。他用形状相同而铲量分别为5kg、10kg、17kg、和30kg四种铁锹去铲同一堆煤,虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大,但实验结果表明,铲煤量为10kg的铁锹作业效率最高。这就是人机工程学过程中著名的“铁锹作业实验”。经验期中三大实验经验期中三大实验肌肉疲劳试验铁锹作业试验砌砖作业试验1911年吉尔伯勒斯(F·B·Gilreth)对美国建筑工人砌砖作业进行了试验研究。他用快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄下来,然后对动作进行分析,去掉多余无效动作,最终提高了工作效率,使工人砌砖速度由当时的每小时120块提高到每小时350块。五、人机工程学的起源与发展•经验期:•创建期:•成熟期:二战期间,许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器。但由于忽视了“人的因素”而导致误操作而失败的教训屡见不鲜(图3)。失败的教训使人们逐步认识到“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件,要设计好一个高效能的装备,不仅要有工程技术知识,还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。这种情况下,人机学诞生。1949年莫瑞尔提出了“Ergonomics”一词。五、人机工程学的起源与发展•经验期:•创建期:•成熟期:到了20世纪60年代,欧美和日本进入了大规模的经济发展时期,这一时期,由于科学技术的进步,使人机工程学获得了更大的发展(图4);同时,由于控制论、信息论、系统论和人体科学等理论的建立,应用新理论进行人机系统的研究便应运而生,从而使人际工程学日趋成熟。第二节安全人机工程学一、安全人机工程学的定义•安全人机学(SafetyErgonomics)是从安全的角度和着眼点研究人和机的关系,运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一新兴学科。二、安全人机工程学的研究对象•人•机•人机结合面人(Man),是指活动过程中的人体,即安全主体。二、安全人机工程学的研究对象•人•机•人机结合面机(Machine),是广义的,它包括劳动工具、机器(设备)、劳动手段和环境条件、原材料、工艺流程等所有与人相关的物质因素。二、安全人机工程学的研究对象•人•机•人机结合面人机结合面(Man-MachineInterface),就是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域(或称“界面”)。三、安全人机学的研究范围和内容•研究人机系统中人的各种特性•研究人机功能合理分配•各种人机界面的研究•作业方法与作业负荷研究•作业空间的分析研究•事故及其预防的研究人机系统中人的特性是指人的生理特性和心理特性。这些特性是安全人机工程学的基础理论部分,是解决安全工程技术问题的主要依据。生理特性有:人体的形态机能,静态及动态人体尺度,人体生物力学参数,人的信息输入、处理、输出的机制和能力,人的操作可靠性的生理因素等。心理特性有:人的心理过程与个性心理特征,人在劳动时的心理状态,安全生产的心理因素和事故的心理因素分析等。三、安全人机学的研究范围和内容•研究人机系统中人的各种特性•研究人机功能合理分配•各种人机界面的研究•作业方法与作业负荷研究•作业空间的分析研究•事故及其预防的研究主要研究内容有:人和机各