安全人机工程学第8章人机系统事故分析及安全设计

18.1 8.1 人机系统事故成因分析人机系统事故成因分析8.2 8.2 事故发生规律模型事故发生规律模型8.3 8.3 人机系统事故控制的根本策略人机系统事故控制的根本策略8.4 8.4 人机系统平安设计人机系统平安设计理解所有可能的人与机相互关系中人机系统事故产生理解所有可能的人与机相互关系中人机系统事故产生机理；机理；掌握人机系统事故成因的主要方面，树立人机系统事掌握人机系统事故成因的主要方面，树立人机系统事故成因分析的思路；故成因分析的思路；理解人机系统事故从发生到开展的规律模型，掌握人理解人机系统事故从发生到开展的规律模型，掌握人机系统事故开展规律；机系统事故开展规律；掌握人机系统事故控制的思路及方法；掌握人机系统事故控制的思路及方法；掌握人机系统平安设计的要点及方法。掌握人机系统平安设计的要点及方法。2学习目标学习目标8.1.1 8.1.1 事故致因的逻辑事故致因的逻辑从事故致因逻辑关系可知，事故原因有人、物、从事故致因逻辑关系可知，事故原因有人、物、环境、管理四个方面，而事故机理那么是触发环境、管理四个方面，而事故机理那么是触发因素。因素。341.1.人的失误行为人的失误行为人的不平安行为那么是指造成事故的人的失误过失行为。人的不平安行为那么是指造成事故的人的失误过失行为。人的失误行为的发生既有外部环境因素，也有人体内在因素。人的失误行为的发生既有外部环境因素，也有人体内在因素。567生产中存在的可能导致事故的物质因素称为事故的固有危险生产中存在的可能导致事故的物质因素称为事故的固有危险源，固有危险源是处于不平安状态的物质因素，按其性质可源，固有危险源是处于不平安状态的物质因素，按其性质可分为化学、电气、机械分为化学、电气、机械(含土木含土木)、辐射和其他危险源共五大、辐射和其他危险源共五大类。类。89管理失误是指由于管理方面的缺陷和责任，造成了事故管理失误是指由于管理方面的缺陷和责任，造成了事故的发生。的发生。1.1.管理失误的主要内容管理失误的主要内容 技术管理缺陷。技术管理缺陷。人员管理缺陷。人员管理缺陷。劳动组织不合理。劳动组织不合理。平安监察、检查和事故防范措施等方面存在问题。平安监察、检查和事故防范措施等方面存在问题。2.2.管理失误的事故模式管理失误的事故模式10118.2.1 8.2.1 以人失误为主因的事故模型以人失误为主因的事故模型1.1.人失误一般模型人失误一般模型人失误人失误Human ErrorHuman Error是指人的行为结果偏离是指人的行为结果偏离了规定的目标，或超出了可接受的界限，并产了规定的目标，或超出了可接受的界限，并产生不良的影响。生不良的影响。122.2.人失误扩展模型人失误扩展模型防止人失误取决于以下三个方面：防止人失误取决于以下三个方面：人机功能的合理分配职业适应、机代人、冗余系统、耐人机功能的合理分配职业适应、机代人、冗余系统、耐失误设计；失误设计；平安、友好的人机界面容易、省力、方便、警示；平安、友好的人机界面容易、省力、方便、警示；有效的平安教育与技能培训。有效的平安教育与技能培训。133.3.人机工程学与防止人失误的关系人机工程学与防止人失误的关系144.4.内在因素分析内在因素分析1 1行为因素分析行为因素分析 训练与技能训练与技能 记忆疏漏记忆疏漏年龄和经验年龄和经验 生活压力生活压力2 2生理与心理因素分析生理与心理因素分析 性格性格 生理节律生理节律 作业疲劳作业疲劳在考虑人机工程学原理时，重点可放在：准确、及时、充分地传示与危险有关的信息如显示设计；有助于防止事故的要素如控制装置、作业空间等；作业人员培训，使其能面对可能出现的事故，采取适当的措施。158.3.1 8.3.1 事故控制根本思路事故控制根本思路依据设计的平安标准，从分析事故直接原因入手，进而寻依据设计的平安标准，从分析事故直接原因入手，进而寻找事故间接原因，然后找出根底原因。对照事故发生规律找事故间接原因，然后找出根底原因。对照事故发生规律的典型模型，进而可提出事故控制的主要措施，这是事故的典型模型，进而可提出事故控制的主要措施，这是事故控制根本思路。控制根本思路。事故控制的关键事故控制的关键环节就是在人、机、环节就是在人、机、环境、管理等方面环境、管理等方面制订有效措施。制订有效措施。1617181.3E1.3E原那么原那么3E3E原那么为技术原那么为技术EngineeringEngineering、教育训练、教育训练EducationEducation和和法制法制EnforcementEnforcement。1 1技术对策技术对策技术对策是保障平安的首要措施之一。分析机械装置等的潜在技术对策是保障平安的首要措施之一。分析机械装置等的潜在危险时应当和技术设计结合起来，即进行技术设计时就应当危险时应当和技术设计结合起来，即进行技术设计时就应当考虑平安性，二者是不可分割的。考虑平安性，二者是不可分割的。平安性一般包括功能性平安和操作性平安。功能平安与机器有平安性一般包括功能性平安和操作性平安。功能平安与机器有关；而操作平安那么与操作者有关，并取决于技术上的、组关；而操作平安那么与操作者有关，并取决于技术上的、组织上的和人的行为上的因素。织上的和人的行为上的因素。192 2教育对策教育对策教育的目的是保持和强化在学校或进厂学习期间就懂得教育的目的是保持和强化在学校或进厂学习期间就懂得平安知识和养成良好的平安习惯，从而在工作中自觉地平安知识和养成良好的平安习惯，从而在工作中自觉地培养平安意识，学会如何对各种危险进行预测和预防。培养平安意识，学会如何对各种危险进行预测和预防。3 3法制对策法制对策法制对策是附属于各种标准的，作为标准，除了国家法法制对策是附属于各种标准的，作为标准，除了国家法律规定的以外，还有如工业标准、平安指导方针、工厂律规定的以外，还有如工业标准、平安指导方针、工厂内部的工作标准等。制定有关平安的各类法规是为了有内部的工作标准等。制定有关平安的各类法规是为了有效地防止事故，保障平安。因此，法规必须具有强制性，效地防止事故，保障平安。因此，法规必须具有强制性，但是法规又必须具有适用性，应使最低标准的法规可以但是法规又必须具有适用性，应使最低标准的法规可以适用于所有的场合。适用于所有的场合。204M4M法为人法为人ManMan、机械、机械MachineMachine、媒体或环境、媒体或环境MediaMedia和管和管理理ManagementManagement1 1在人的方面的主要对策在人的方面的主要对策形成一种和睦的、严肃的车间气氛；形成一种和睦的、严肃的车间气氛；使人认识到由于危险物而导致事故的严重性；使人认识到由于危险物而导致事故的严重性；提高操作者在危险作业时的大脑意识水平和提高预知危险的能力；提高操作者在危险作业时的大脑意识水平和提高预知危险的能力；在进行危险作业时，要防止由于意外事件的插入而产生过失；在进行危险作业时，要防止由于意外事件的插入而产生过失；对于非常事件，应预先设定实际对策，以防止人在紧张状态下因对于非常事件，应预先设定实际对策，以防止人在紧张状态下因思维能力下降产生误操作而引发的人为失误型事故。思维能力下降产生误操作而引发的人为失误型事故。212在机械方面的主要对策 重要的机械，可以使用联锁装置及故障平安装置。设计设备时，要贯彻“单一最好 原那么。对于紧急操作设防，应采用“一触即发的结构方式。要有合理的机械形状和配置，操作装置是适当的，合理的作业条件，信息指令要恰当，以及环境条件要良好。为了易于识别而能有效地防止误操作，对于紧急操纵部件涂装荧光或醒目色彩 重视大量危险物的处理，尤其应设有防止伤人的保护装置。维修作业应当作为危险作业来对待。223媒体或环境对策除了作业环境设计应符合人机工程学要求以外：用无线电对讲机进行通话时，必须认真研究紧急通话的有效方式。对于非正常作业，要事先制定作业指示书。对使人感到有危险的地方采用红色的标志。要引起人们注意的地方，尽可能防止系统以外的各种不利因素的干扰。4管理方面的对策应健全系统平安管理体制，强化人的平安意识，以进一步挖掘潜力，调动人的积极性，把提高人的自觉性、主动性与实施强制性的行政法律措施结合起来，以便在人机环境系统实现平安的、高效的、合理的群体和个体行为。238.4.1 8.4.1 人机功能分配设计人机功能分配设计人机功能分配应主要从以下几个方面考虑：人机功能分配应主要从以下几个方面考虑：1 1人、机特性研究：人和机器的性能、特点、负人、机特性研究：人和机器的性能、特点、负荷能力、荷能力、潜在能力以及各种限度；潜在能力以及各种限度；2 2人适应机器所需的选拔条件和培训时间；人适应机器所需的选拔条件和培训时间；3 3人的个体差异和群体差异；人的个体差异和群体差异；4 4人和机器对突然事件应激反响能力的差异和比人和机器对突然事件应激反响能力的差异和比照；照；5 5用机器代替人的效果，以及可行性、可靠性、用机器代替人的效果，以及可行性、可靠性、经济性等方面的比照分析。经济性等方面的比照分析。24但凡快速的、精密的、笨重的、有危险的、单调重复的、长期连续不停的、复杂的、高速运算的、流体的、环境恶劣的工作，适于由机器承担；但凡对机器系统工作程序的指令安排与程序设计、系统运行的监督控制、机器设备的维修与保养、情况多变的非简单重复工作和意外事件的应急处理等，那么分配给人去承担较为适宜。251.1.人机界面设计要点分析人机界面设计要点分析问题集中于两点：问题集中于两点：1 1如何准确实现机人的信息传递？如何准确实现机人的信息传递？2 2如何准确实现人机的信息传递？如何准确实现人机的信息传递？问题一：机的显示器与人感官器官视觉，听觉等的匹配问题一：机的显示器与人感官器官视觉，听觉等的匹配问题；问题；问题二：机的控制器与人运动器官手、脚等的匹配问题；问题二：机的控制器与人运动器官手、脚等的匹配问题；262.2.人机界面合理性评估人机界面合理性评估人机界面的评价包括客观评价和主观评价。人机界面的评价包括客观评价和主观评价。客观评价是指人客观评价是指人“看到或看到或“触及到人机界面上触及到人机界面上显示和控制装置的难易程度。评价的依据是国家标显示和控制装置的难易程度。评价的依据是国家标准关于人眼的可视域划分、脚的可触及域划分等人准关于人眼的可视域划分、脚的可触及域划分等人体功能尺度；体功能尺度；主观评价是指人机界面的易理解性、易操作性和美主观评价是指人机界面的易理解性、易操作性和美观性等主观感受。观性等主观感受。2728一平安防护装置的作用与分类平安防护装置是指配置在机械设备上能防止危险因素引起人身伤害，保障人身和设备平安的所有装置。291.平安防护装置的作用平安防护装置的作用平安防护装置的作用是杜绝或减少机械设备在正常或故障状态甚平安防护装置的作用是杜绝或减少机械设备在正常或故障状态甚至在操作者失误的情况下发生人身或设备事故。至在操作者失误的情况下发生人身或设备事故。1防止机械设备因超限运行而发生事故。如超载限制器、限防止机械设备因超限运行而发生事故。如超载限制器、限速器、限位器、限位开关、平安阀、熔断器等。速器、限位器、限位开关、平安阀、熔断器等。2通过自动监测与诊断系统排除故障或中断危险。如漏电保通过自动监测与诊断系统排除故障或中断危险。如漏电保护器、自动消防灭火装置等。护器、自动消防灭火装置等。3防止因人为的误操作而引发的事故。通过相互制约、干预防止因人为的误操作而引发的事故。通过相互制约、干预对方的运动或动作来防止危险。如电气控制中的互锁、连锁。对方的运动或动作来防止危险。如电气控制中的互锁、连锁。4防止操作者误入危险区而发生的事故。如防护罩、防护屏、防止操作者误入危险区而发生的事故。如防护罩、防护屏、防护栅栏等。防护栅栏等。302.平安防护装置的分类按平安保护方式平安防护装置的分类按平安保护方式1当操作者处于危险区或设备处于不平安状态时，平安当操作者处于危险区或设备处于不平安状态时，平安防护装置能直接起平安保护作用：防护装置能直接起平安保护作用：1)隔离防护装置隔离防护装置2)连锁控制防护装置连锁控制防护装置3)超限保护装置超限保护装置4)紧急自动装置紧急自动装置5)报警装置报警装置2当操作者一旦进入危险区，那么平安防护装置可以控当操作者一旦进入危险区，那么平安防护装置可以控制机械不能启动或自动停止过程，或将人从危险区排出，控制制机械不能启动或自动停止过程，或将人从危险区排出，控制人体不能进入危险区。平安防护控制装置。如双手按钮式开关、人体不能进入危险区。平安防护控制装置。如双手按钮式开关、光电式平安防护装置等。光电式平安防护装置等。31(二二)典型平安防护装置的设计典型平安防护装置的设计1.隔离防护平安装置的设计隔离防护平安装置的设计 该装置有装在机械设备上的防护罩，还有置于机械周围该装置有装在机械设备上的防护罩，还有置于机械周围一定距离的防护屏或防护栅栏，它们都是用来防止人进入一定距离的防护屏或防护栅栏，它们都是用来防止人进入危险区与外露的高速运动或传动的零件或带电导体等接触危险区与外露的高速运动或传动的零件或带电导体等接触受伤害，或飞溅出来的切屑、工件、刀具等外来物伤人。受伤害，或飞溅出来的切屑、工件、刀具等外来物伤人。1防护罩防护罩固定式防护罩固定式防护罩可动式防护罩可动式防护罩连锁防护罩连锁防护罩2防护屏防护屏32332.连锁防护平安装置的设计连锁防护平安装置的设计设计的作用：设计的作用：用以防止同时接通两个或两个以上相互干扰的运动。机床的用以防止同时接通两个或两个以上相互干扰的运动。机床的启动或制动不允许同时发生启动或制动不允许同时发生防止几个运动同时传动某一执行部件。防止几个运动同时传动某一执行部件。防止颠倒顺序动作，如机床上工件未夹紧，主轴不能启动防止颠倒顺序动作，如机床上工件未夹紧，主轴不能启动防止误操作功能相反的按钮或手柄防止误操作功能相反的按钮或手柄1机械式连锁装置机械式连锁装置2电气连锁线路电气连锁线路 1)顺序连锁，如：锅炉，开机时先开引风机，后开鼓风机，顺序连锁，如：锅炉，开机时先开引风机，后开鼓风机，停机时先停鼓风机，后停引风机。停机时先停鼓风机，后停引风机。2)欠电压、欠电流连锁保护欠电压、欠电流连锁保护 3)按钮控制的正反连锁线路按钮控制的正反连锁线路3液压或气动连锁回路液压或气动连锁回路343.超限保险平安装置的设计超限保险平安装置的设计控制机械设备的输出参数和工作状态参数振动、噪声、温度、控制机械设备的输出参数和工作状态参数振动、噪声、温度、压力、负荷、速度、位置等的正常的范围内。压力、负荷、速度、位置等的正常的范围内。根据能量的形式和工作特性不同，超限平安装置分为：中断能根据能量的形式和工作特性不同，超限平安装置分为：中断能量流、吸收能量、积累能量和排除能量。量流、吸收能量、积累能量和排除能量。1超载平安装置，如起重量限制器；电路过载保护和短路保超载平安装置，如起重量限制器；电路过载保护和短路保护熔断器护熔断器2越位平安装置，行程限位器越位平安装置，行程限位器3超压平安装置，如平安阀、防爆膜、卸压膜超压平安装置，如平安阀、防爆膜、卸压膜4.制动装置制动装置机械制动和电力制动反向力矩或制动转动转矩机械制动和电力制动反向力矩或制动转动转矩355.报警装置报警装置 过载报警器、超速报警器、超压报警器过载报警器、超速报警器、超压报警器6.防触电平安装置防触电平安装置1断电保险装置断电保险装置2漏电保护漏电保护3电容器放电装置电容器放电装置4接地接地5警告标志与警告信号警告标志与警告信号36图图82 图是一台压力机，图是一台压力机，门罩与电源间设有联门罩与电源间设有联锁装置，操作者一打锁装置，操作者一打开门罩，电源即被切开门罩，电源即被切断，确保门罩内的运断，确保门罩内的运动部件不会损伤人体。动部件不会损伤人体。37图图83 如下图设备采用如下图设备采用“双手双按钮控制双手双按钮控制的方法进行平安控的方法进行平安控制：只有双手同时制：只有双手同时按下两个按钮，机按下两个按钮，机器才能起动，以防器才能起动，以防止单手起动机器而止单手起动机器而另一只手放在不当另一只手放在不当的位置受到伤害。的位置受到伤害。38如图是采用光电传感器的非接触如图是采用光电传感器的非接触式平安装置，身体任何部位进入式平安装置，身体任何部位进入设定的禁入区域，传感器即发出设定的禁入区域，传感器即发出信号停止机器的运动。信号停止机器的运动。39如图如图a是一种手提式电锯，不使用的时候，锯是一种手提式电锯，不使用的时候，锯片的上方、下方均有防护罩护着它，以免人们不小片的上方、下方均有防护罩护着它，以免人们不小心被锋利的锯齿伤着。使用的时候那么可把下罩推心被锋利的锯齿伤着。使用的时候那么可把下罩推入上罩，见图入上罩，见图b。40