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安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第1页安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第2页课程简介安全人机工程学是从安全的角度研究人与机的关系,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。立足点放在安全上面，对在活动（含生产活动、生活活动、生存活动）过程中的人实行保护为目的.主要阐述人与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安全为目标、以工效为条件，并与以安全为前提、以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，而成为安全工程学的一个重要分支学科。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第3页本课程是安全工程专业的专业基础平台课程之一，是该专业的一门必修专业基础课。该课程从解决“人”与“物”之间界面关系的角度，研究导致活动者伤亡病害等不利的因素作用机理和预防与消除方法的依据等，同时为工程技术设计者提供人体的数据与要求，以这些数据和要求指导工程技术人员进行具体工程设计，从而在实现生产效率的同时确保劳动者的安全，培养学生进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力。这对于安全工程专业学生的学习具有不可替代的重要地位。一、课程的定位安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第4页通过本课程的学习，使学生能掌握《安全人机工程学》的基本概念和基本理论，深刻领会人机结合面的内涵和人机匹配与安全、工效的辨证关系，掌握对人机系统隐患进行诊断、评价和防范的方法，具有进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力，具有运用安全人机工程原理解决人机系统安全问题的能力。二、课程的目标安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第5页三、研究内容•考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。•可将人机学研究的主要内容归纳为四个方面：•“人的因素”研究•“‘机’的因素”研究•“环境因素”研究•“综合因素”研究安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第6页1、人的因素•结构特征（人体解剖、人体测量）•功能特征（信息感知、处理与执行，或人体感知与运动输出）•心理特征•环境适应性安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第7页具体内容•①人体尺寸参数主要包括动态和静态情况下人的作业姿势及空间活动范围等，它属于人体测量学的研究范畴。•②人的机械力学参数主要包括人的操作力、操作速度和操作频率，动作的准确性和耐力极限等，它属于生物力学和劳动生理学的研究范畴。•③人的信息传递能力主要包括人对信息的接受、存贮、记忆、传递、输出能力，以及各种感觉通道的生理极限能力，它属于工程心理学的研究范畴。•④人的可靠性及作业适应性主要包括人在劳动过程中的心理调节能力，心理反射机制，以及人在正常情况下失误的可能性和起因，它属于劳动心理学和管理心理学研究的范畴。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第8页2、机的因素•主要考虑机与人的信息交互中，机的设计与布局需充分考虑人的特性和能力，及人受机器、作业和环境条件的限制等因素。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第9页•①操纵控制系统主要指机器接受人发出指令的各种装置，如操纵杆、方向盘、按键、按钮等。这些装置的设计及布局必须充分考虑人输出信息的能力。•②信息显示系统主要指机器接受人的指令后，向人作出反馈信息的各种显示装置，如模拟显示器、数字显示器、屏幕显示器，以及音响信息传达装置、触觉信息传达装置、嗅觉信息传达装置等。无论机器如何把信息反馈给人，都必须快捷、准确和清晰，并充分考虑人的各种感觉通道的容量。•③安全保障系统主要指机器出现差错或人出现失误时的安全保障设施和装置。它应包括人和机器两个方面，其中以人为主要保护对象，对于特殊的机器还应考虑到救援逃生装置。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第10页环境因素•环境因素包含内容广泛，地下、地面、高空，直接、间接影响人们的工作、系统的运行，甚至影响人的安全。主要有以下几种：•①物理环境主要有照明、噪声、温度、湿度、振动、辐射、粉尘、气压、重力、磁场等。•②化学环境主要指化学性有毒气体、粉尘、水质以及生物性有害气体、粉尘、水质等。•③心理环境主要指作业空间(如厂房大小，机器布局，道路交通等)，美感因素(如产品的形态、色彩、装饰以及功能音乐等)。此外还有人际关系等社会环境对人心理状态构成的影响。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第11页综合因素•主要应考虑以下几方面情况：•①人机间的配合与分工(也称人机功能分配/匹配)，全面综合考虑人与机的特征及机能，扬长避短，合理配合，充分发挥人机系统的综合使用效能。•②人机信息传递是指人通过执行器官(手、脚、口、身等)向机器发出指令信息，并通过感觉器官(眼、耳、鼻、舌、身等)接受机器反馈信息。担负人机信息传递的中介区域称之为人机界面•人机界面至少有三种。即操纵系统人机界面、显示系统人机界面和环境系统人机界面。目的是使人与机器的信息传递达到最佳，使人机系统的综合效能达到最高。•③人的安全防护人的作业过程中只要出现人机关系不协调，系统失去控制，影响正常作业，轻则发生事故，影响工效，重则机器损坏，人员伤亡。运用间接安全技术措施，使设备从结构到布局，保证危险部位不被人体触及到。常用的方法是设置安全防护空间距离，一是防止人体触及机械危险部位的间隔，也称机械式安全防护距离，它主要取决于人体测量参数；二是使人体免受非触及机械性有害因素影响的间隔，也称传播式安全防护距离。它主要包括超声波危害、电离辐射危害以及尘毒危害等。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第12页•安全人机工程学概论•人体的人机学参数•人的生理和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四、教材内容安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第13页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、机的不同特性及人机功能的分配原则。3、掌握人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法。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、具有人机系统安全设计的初步能力。6、具备对一般企业中人机系统进行安全检查与评价的能力。五、课程的基本要求安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第14页•整个教学过程由课堂授课、实验、作业、自学和选听系列讲座五个环节组成。授课采用多媒体教学形式。•课程教学总时数为34+6学时•课堂理论教学34学时•计划内实验6学时六、课程学时分配安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第15页第一章内容•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安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第16页第一章概论第一节人机工程学一、人机工程学的起源•起源于欧洲•形成于美国•发展于日本•作为一门独立学科的历史已有50余年安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第17页二、学科名称•Ergonomics生物工程学英国莫瑞尔/西欧•HumanEngineering人类（体）工程学美国•HumanFactorsEngineering人因工程学美国•人间工学日本•“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”中国安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第18页三、人机工程学的定义•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，研究人的工作、生活中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。•人机工程学是运用人的生理学、心理学和其它有关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的工作与环境条件，从而提高工效的一门科学。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第19页四、人机工程学与工业设计关系•1、工业设计IndustrialDesign•我国曾被称为工业美术设计、产品造型设计、产品设计等。•赋予产品以材料、结构、形态、色彩、表面加工以及装饰以新的质量和性能。工业设计的核心是产品设计。•工业设计不仅涉及到一系列传统学科，如材料力学、结构力学、强度理论等，还涉及到许多新兴学科，如人机工程、价值工程、仿生学、设计美学等。计算机辅助设计（CAD）已成为现代工业设计的最重要的手段。•工业设计的主导思想以人为中心，着重研究物与人之间的协调关系。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第20页•人机工程学为工业设计开拓了新设计思路，并提供了独特的设计方法和理论依据。•人体工程学的研究，为工业设计全面考虑“人的因素”提供了人体结构尺度，人体生理尺度和人的心理尺度等数据，这些数据可有效地运用到工业设计中去•为工业设计中“产品”的功能合理性提供科学依据•为工业设计中考虑环境因素提供设计准则2、人机工程学在工业设计中的作用安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第21页五、人机工程学的研究目的•设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的各种因素---生理的和心理的及人体测量参数、生物力学的需要与可能；•使人操作简便、省力、快速而准确；•使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适；•最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第22页六、人机工程学的研究方法•实测法（Measuremethod）•实验法（Experimentmethod）•分析法（Analysis）•调查研究法（Survey)•计算机仿真法(Simulation)•感觉评价法(Sensoryinspection)•图示模拟和模型试验法(model)安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第23页图1研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第24页•控制面板模拟器–波士顿爱迪生公司（BostonEdisonCompany）的”神秘6号”（Mystic#6）–电厂的控制板MITRE开发安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第25页虚拟合作者的运动计算与仿真安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第26页安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第27页安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第28页七、人机关系？•1、什么是人机关系？•当人使用物品时,物品与人产生了的一种相互关系,称为人机关系。•（1）人机关系包含的内容有：人机关系中所指的“机”除了人们通常所说的机器以外，还包括各种各样的设备、设施、仪器、仪表、工具、器具、家具、交通车辆,劳动保护用具以及人处的环境等。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第29页以下各图形构成了哪些人机关系？•（1）人与门•（2）人与手把•（3）人与门板•（4）人与门框安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第30页乘电梯到某一楼层去的过程存在哪些方面的人机关系？•(1)人与电梯门•(2)人与电梯门按钮开关•(3)人与厢体构成人机关系•(4)人与楼层开关（选择开关）安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第31页案例分析人坐在椅子上的时侯，人体的一些部位与椅子构成了哪些人机关系？在设计中，合理的人机关系应该达到高效、健康、舒适、安全的目标。如何实现这种合理的人机关系呢？首先应该明确设计涉及哪些人机关系，其次要考虑这些人机关系涉及哪些因素和技术指标。安全人机工程学︵第一章︶安全与环境工程系2010.3.第32页人坐在椅子上，人体的一些部位与椅子构成了哪些人机关系？•（1）椅靠背(倾斜度及高度等)•（2）椅面的宽度•（3）椅面的长度•（4）椅面的高度安全