安全人机工程学总复习.ppt

2007 9 第1页 安全人机工程学 2007 9 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 其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 2007 9 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 2007 9 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 2007 9 第5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 三 课程的基本内容 2007 9 第6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 四 课程的基本要求 2007 9 第7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 2007 9 第8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 2007 9 第9页 二 学科名称Ergonomics英国莫瑞尔 西欧HumanEngineering美国HumanFactorsEngineering美国人间工学日本 苏联 人体工程学 宜人学 中国 人因工程学 人类工程学 中国 工效学 人机工程学 中国 2007 9 第10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 InternationalErgonomicsAssociation 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 国内 2007 9 第11页 四 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 2007 9 第12页 五 人机工程学的研究内容人的因素方面 主要包括人体生理 心理 人体测量及生物力学 人的可靠性 机的因素方面 主要包括显示器和控制器等物的设计 环境因素方面 主要包括采光 照明 尘毒 噪声等对人身心产生影响的因素 人机系统的综合研究 研究人机系统的整体设计 岗位设计 显示器设计 控制器的设计 环境设计 作业方法及人机系统的组织管理等 2007 9 第13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 图示模拟和模型试验法 model 感觉评价法 Sensoryinspection 2007 9 第14页 图1研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型 2007 9 第15页 控制面板模拟器波士顿爱迪生公司 BostonEdisonCompany 的 神秘6号 Mystic6 电厂的控制板MITRE开发 2007 9 第16页 虚拟合作者的运动计算与仿真 2007 9 第17页 2007 9 第18页 2007 9 第19页 七 人机工程学的发展简史原始人机关系 见图2 经验人机关系 见图3 科学人机工程学 见图4 经验期 创建期 成熟期经验期 1884年起 三大实验 肌肉疲劳试验 铁锹作业试验 砌砖作业试验 创建期 第二次世界大战期间起 新式武器和装备的功能研究成熟期 20世纪60年代起 宇航技术的研究 第一节结束 2007 9 第20页 图2古埃及石刻 返回 2007 9 第21页 图3紫檀雕四出头官帽椅 图3我国古代的指南车 返回 2007 9 第22页 第二节安全人机工程学 一 安全人机工程学的定义从安全的角度和着眼点 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 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 将与以安全为前提 以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱 并成为安全工程学的一个重要分支学科 2007 9 第23页 人 Man 是指活动的人体即安全主体机 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 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 二 安全人机工程学的研究对象 2007 9 第24页 三 安全人机工程学的任务为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和要求 诸如 人体作业的舒适范围 最佳状态 人体的允许范围 保证工作效率 人体的安全范围 不致伤害的最低限度和环境要求 安全防护设施如何适应人的各种使用要求 2007 9 第25页 四 安全人机工程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 2007 9 第26页 五 安全人机工程学的研究目的对人机系统建立合理的方案 更好地在人机之间合理地分配功能 使人和机有机结合 有效地发挥人的作用 最大限度地为人提供安全卫生和舒适 达到保障人的健康 舒适 愉快地活动 同时带来活动效率的提高 2007 9 第27页 小结 本节课程讲述了两部分内容 人机工程学 安全人机工程学 要求 掌握安全人机工程学的基本概念 人机结合面 的含义 理解 人机系统 的含义 了解人机工程学的起源与发展 人机工程的命名和定义 安全人机工程学的研究范围 2007 9 第28页 第三节安全人机工程学与相关学科的关系 安全人机工程学是安全工程学科的组成部分 还与人体的生理学 心理学 生物力学 解剖学 测量学 管理学 色彩学 信息论 控制论 系统论 耗散结构理论 协同论 突变论以及科学学等都有密切关系 因此 它属于自然科学与社会科学共同研究的综合课题 2007 9 第29页 安全人机工程学是从安全的角度和以人机工程学中的安全为着眼点 侧重于人体的安全卫生 而工效人机工程则是从工作效率的角度和着眼点侧重于用人保证机的作用 二者均属人机工程学不同方向上的应用学科 一 与工效人机工程学的关系 2007 9 第30页 二 与安全心理学的关系 安全心理学是心理学的应用学科之一 是安全人机工程学的主要理论之一 从一定意义上说 安全人机工程学是安全心理学的延伸和扩展 两者有着不可分割的联系 2007 9 第31页 三 与人体测量学及生物力学的关系 人体测量学是根据人体静态和动态尺寸的测量资料 为人机系统的设备设计和工作空间布置提供科学依据 同样是安全人机系统设计的科学依据之一 人体生物力学是侧重研究人体这个生物系统运动规律的学科 2007 9 第32页 四 与安全工程学的关系 安全人机工程学是实现安全工程学的科学依据和最活跃的人的作用因素 安全设备工程学是实现安全工程学的物质条件 安全管理工程学是实现安全工程学的 人与物关系 的组织手段 安全系统工程学是实现整个安全工程学内在联系的方法论 四者相互交叉 渗透 影响 制约和互补 2007 9 第33页 五 与人体生理学及环境科学的关系 生理学 卫生学 医学及环境科学研究人体各方面的机理 机能和效率 以及各种环境对人体的实际影响 这些均是安全人机工程学的基础依据 另外安全人机工程学常常需要从人体生理过程 引起职业病原因和人体解剖学原理等方面进行分析 2007 9 第34页 六 与其它工程技术科学的关系 工程技术科学史研究工程技术设计的具体内容和方法 而安全人机工程学索要研究的是工程设计应满足何种条件方能适合于人的使用和避免危害的问题 2007 9 第35页 图5安全人机工程学与相关学科 2007 9 第36页 第四节安全人机工程学的诞生与展望 一 安全人机工程学的诞生为了安全生产 生活 生存 就要把人与 机 结合起来考虑 要求对 机 的设计 制造 安装 运行 管理等环节充分考虑人的生理 心理及生物力学特性 把人 机作为一个整体 一个系统加以考虑 不仅要高效率的工作 还应随着物质 精神生活的提高 更加要求机始终使人处在安全卫生 舒适的状态 2007 9 第37页 二 学科科学及科学技术体系学的理论启迪 学科科学 解决问题的着眼点 这个特征 就是判断学科科学与其分支学科的从属关系的客观依据 从而成为区分与确认学科科学及分支学科相互关系的一个标志 2007 9 第38页 三 我国安全人机工程学学科的诞生与发展 20世纪70年代末 80年代初各类科学技术迅猛发展 1979年北京市劳动保护研究所创办研究生教育 并于1981年获得 安全技术及工程 学科 专业的国家首批硕士学位授予权 1982年召开全国劳动保护科学体系首届学术讨论会 2007 9 第39页 三 我国安全人机工程学学科的诞生与发展 1983年欧阳文昭开始准备给 工业安全技术 专业学生开设 人机工程概论 课程 1985年在中国劳动保护科学技术学会召开青岛会议后 安全人机工程学已逐渐成熟 学科地位更加明确 一些著作面市标志安全人机工程学学科日臻成熟 2007 9 第40页 四 安全人机工程学的展望 研究领域将不断扩大研究范围将日益广泛在高科技领域中的作用将更加突出有关课题有待深入研究 2007 9 第41页 第二章人体的人机学参数 内容第一节人体尺寸及其测量第二节人体的人机学参数第三节疲劳的测定第四节人体测量数据的应用 2007 9 第42页 一 人体测量的基本术语被测者姿势 立姿 坐姿 测量基准面 见图1 测量方向支承面和着装基本测点及测量项目 见图2 图3 第一节人体尺寸及其测量 2007 9 第43页 图1人体测量基准面和基准轴 2007 9 第44页 图1 b人体测量基准面和基准轴 图1 a人体测量基准面和基准轴 返回 2007 9 第45页 图2 a测量项目 立姿 2007 9 第46页 图2 b测量项目 立姿 2007 9 第47页 图2 c测量项目 立姿 2007 9 第48页 图2 d测量项目 立姿 2007 9 第49页 图2 e测量项目 立姿 2007 9 第50页 图2 f测量项目 立姿 2007 9 第51页 图3 a测量项目 坐姿 2007 9 第52页 图3 b测量项目 坐姿 2007 9 第53页 图3 c测量项目 坐姿 2007 9 第54页 图3 d测量项目 坐姿 2007 9 第55页 图3 e测量项目 坐姿 2007 9 第56页 在人体尺寸测量中所采用的人体测量仪器有 人体测高仪 人体测量用直脚规 人体测量用弯脚规 人体测量用三脚平行规 坐高椅 量足仪 角度计 软卷尺以及医用磅秤等 人体测高仪直脚规直脚规 见图4 a 图4 b 图4 c 二 人体尺寸测量用的主要仪器 2007 9 第57页 图4 a人体测高仪 2007 9 第58页 图4 b人体测量用直脚规 2007 9 第59页 图2 4人体测量用弯脚规 4 c 2007 9 第60页 三 人体测量中的主要统计函数均值方差 2007 9 第61页 三 人体测量中的主要统计函数标准差抽样误差百分位数和适应度 2007 9 第62页 表2 1百分比与变换系数 2007 9 第63页 四 常用人体测量数据1 我国成年人的人体结构尺寸 图2 5立姿人体尺寸 2007 9 第64页 图2 6坐姿人体尺寸 2007 9 第65页 图2 7人体水平尺寸 2007 9 第66页 表2 2人体主要尺寸 单位 mm 2007 9 第67页 表2 3立姿人体尺寸 单位 mm 2007 9 第68页 表2 4坐姿人体尺寸 单位 mm 2007 9 第69页 表2 5人体水平尺寸 单位 mm 2007 9 第70页 表2 6各区域的体重 身高和胸围三项参数的均值和标准差 单位 mm 2007 9 第71页 2 我国成年人人体动态尺度 1 肢体活动角度范围 图2 8人体肢体活动角度范围 2007 9 第72页 图2 9人体上部及上肢固定姿势活动角度范围 2007 9 第73页 图2 10立姿上身及手的可及范围 坐姿上身及手的可及范围 2 不同姿势时手能及的空间范围 2007 9 第74页 图2 11单腿跪姿上身及手的可及范围 2007 9 第75页 图2 12仰卧姿势手及腿的活动空间 2007 9 第76页 3 常用人体功能尺寸测量区域 2007 9 第77页 五 手 脚作业域测量1 手的测量 图2 14手的测量 2007 9 第78页 1 水平作业域 图2 15手在水平面的正常作业阈和最大作业域 cm 2007 9 第79页 图2 16坐姿抓握作业域 cm 2007 9 第80页 2 垂直作业域 图2 17立姿双臂垂直作业域图2 18立姿双臂垂直作业域 2007 9 第81页 图2 19身高与摸高的关系 2007 9 第82页 2 脚的测量 图2 20脚的测量 2007 9 第83页 3 脚作业空间 图2 21脚的作业区域 第一节结束 2007 9 第84页 一 人体体部指数及有关人机学参数计算可根据人体的身高 体重等基础测量数据 利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数据 1 人体的体部指数 参见教材P34公式2 7 2 11 2 用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸 见图2 22 图2 23及表2 9 第二节人体的人机学参数 2007 9 第85页 图2 22坐姿静态尺寸编号图 2007 9 第86页 图2 23立姿静态尺寸图 2007 9 第87页 表2 9静坐时人体尺寸与身高的关系 2007 9 第88页 3 用人体体重计算人体体积和表面积 1 人体体积 2 体表面积4 用身高 体重 表面积求有关人机学参数 见表2 10 2007 9 第89页 表2 10人体有关人机学参数计算公式 2007 9 第90页 二 人体生理学参数及测量1 最大耗氧量 Vo2max 及氧债能力 见图2 24 2 最大心率3 搏出量与最大心脏输出4 肌电图5 呼吸量的测定6 脉搏数的测定7 发汗的测定8 血液成份变化的测定9 脑电图 见表2 12 第二节结束 2007 9 第91页 图2 24三种氧债与相应的劳动负荷示意图 a 常量负荷 b 高量负荷 c 超量负荷 返回 2007 9 第92页 表2 12大脑意识状态与人为错误的潜在危险性 2007 9 第93页 一 疲劳自觉症状调查 表2 12疲劳自觉症状调查表 第三节疲劳的测定 2007 9 第94页 二 测量疲劳的几种方法1 测定心率2 呼气分析法3 触两点辨别阈法 表2 13 4 膝腱反射阈的测定5 反应时间测定法6 频闪融合阈值测定法 表2 14与图2 25 7 色名读唱时间法8 皮肤电流测定法 第三节结束 2007 9 第95页 表2 13人体皮肤不同部位的触两点辨别阈 返回 2007 9 第96页 表2 14频闪融合阈值 2007 9 第97页 图2 25CFF值及心动数日周期变化 返回 2007 9 第98页 第四节人体测量数据的应用 一 人体数据的运用准则1 最大最小准则 2 可调性准则3 平均准则4 使用最新人体数据准则5 地域性准则6 功能修正与最小心理空间相结合准则7 标准化准则 8 姿势与身材相关联准则9 合理选择百分位和适用度准则 2007 9 第99页 人体测量数据选用的注意事项设计和确定作业空间尺寸的根据 必须保证至少90 的用户的适应性 兼容性 操作性和维护性 即人体主要尺寸的设计极限应根据第5至95百分位数的值确定 必须适应或允许身体某些部分通过的空间尺寸 如通道 出入口 防触及危险部位的安全距离等 应以第95百分位的值作为适用的人体尺寸 有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸 如抓握物体的可及距离 控制器的位移 显示器与测试点位置 安全防护罩上的空隙等 应以第5百分位的值作为适用的人体尺寸 2007 9 第100页 可调整的尺寸 如高度可调的坐椅 工作台 控制器 安全带等 应以第5百分位至第95百分位的人体尺寸范围作为高速范围适用的人体尺寸 只能用一种中等尺寸供群体使用时 如墙壁上的开关高度 门上把手尺寸等 应以第50百分位数作为适用的人体尺寸搞清该尺寸的适用范围 如适用的国家 地区 民族 年龄 性别 职业及社会阶层等 否则 盲目选用 设计出的产品适用性较差人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化 一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时 其最佳适应尺寸也应随之改变 另一方面 世界各国人体身高有增加的趋势 近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm 我国的人体身高增加更快 所以在收集或选用人体尺寸资料时应注意这种现象 2007 9 第101页 二 人体尺度在工程设计中的应用1 人体尺度应用的原则 从工程设计应用角度讲 1 满足度 满足度是产品设计尺寸满足特定使用者群体的百分率 也就是说从人体工程学角度看 你的设计适合多少人 2 产品尺寸设计任务的分类 I型产品尺寸设计 就是上面所说的可调准则 尺寸在上限值和下限值之间可调 上下限百分位分别为5 和95 时 满足度为90 型产品尺寸设计 最大最小准则 表2 16 2007 9 第102页 表2 16人体尺寸百分位数选择 2007 9 第103页 2 人体尺寸的应用方法和程序 1 确定所设计对象的类型和适应度确定设计对象的功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数 而它的选用又与设计对象的类型密切相关 首先应确定所设计的对象是属于哪一类型 见表2 17 2 选择人体尺寸百分位数在确认所设计的产品类型及其等级之后 选择人体尺寸百分位数的依据是适用度 人机工程学设计中的适用度 是指所设计产品在尺寸上能满足多少人使用 通常以适合使用的人数占使用者群体的百分比表示 继续 2007 9 第104页 表2 17产品尺寸设计分类 返回 2007 9 第105页 3 确定功能修正量和心理修正量 1 必须考虑到实际中人的可能姿势 动态操作 着装等需要的设计裕度 所有这些设计裕度总计为功能修正量 2 为了消除人们心理上的 空间压抑感 高度恐惧感 和 过于接近时的窘迫感和不舒适感 等心理感受 或者是为了满足人们 求美 求奇 等心理需求 涉及人的产品和环境空间设计 必须再附加一项必要的心理空间尺寸 即心理修正量 2007 9 第106页 四 人体身高在设计中的应用方法 以身高为基准确定工作面高度 设备和用具高度的方法 通常是把设计对象归成各种典型的类型 并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系 以供设计时选择和查用 图2 26是以身高为基准的设备和用具的尺寸推算图 图中各代号的含义如表2 18所示 2007 9 第107页 图2 26以身高为基准的设备和用具尺寸概算图 2007 9 第108页 表2 18设备 用具及通道高度与身高的关系 2007 9 第109页 第三章人的生理和心理及生物力学特性 2007 9 第110页 第一节人的生理特性 机体在生存过程中表现出的功能活动 称之为生命现象 从形态和功能上将机体划分为运动系统 消化系统 呼吸系统 泌尿系统 生殖系统 循环系统 内分泌系统 感觉系统和神经系统 在人机系统中 人与机的沟通主要通过感觉系统 神经系统和运动系统 2007 9 第111页 一 人的感知特性1 人的感知反应过程人机系统 见图3 1 人的神经系统结构 见图2 感觉和知觉合称感知 感觉反映的是客观事物的个别属性 知觉反映的是客观事物的整体属性 感觉是知觉的基础 没有感觉 也就不可能有知觉 对事物的个别属性的反映的感觉越丰富 对事物的整体反应的知觉就越完整 越正确 第一节人的生理特性 2007 9 第112页 图3 1人机系统图 2007 9 第113页 图2人的神经系统结构 神经系统 中枢神经 周围神经 脊髓 按解剖分 脑神经 脊神经 按功能分 感觉 传入 神经 运动神经 传出 脑 延髓 脑髓 中脑 间脑 小脑 大脑 躯体运动神经 支配骨骼肌 植物性神经 支配内脏器官 2007 9 第114页 2 感觉的基本特征感觉可以说是一切知识源泉 是人们认识世界获得信息的门户 也是各种复杂的高级心理过程 如记忆 思维 想象 情感 的基础 在生产过程中 培养和发挥大家的感知能力 对减少和防止事故的发生具有十分重要的意义 感受器是指分布在体表或各种组织内部的能够感受机体内外变化的一种组织或器官 感觉器官是机体内的感受器 如视觉器官 听觉器官 前庭器官等 2007 9 第115页 2 感觉的基本特征人的各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限 表3 1 从人的感觉阈限来看 刺激本身必须达到一定强度才能对感受器官发生作用 表3 2 一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征 眼睛只接受光刺激 耳朵只接受声刺激 人的感觉印象80 来自眼睛 14 来自耳朵 6 来自其他器官 同时有多种视觉信息或多种听觉信息 或视觉与听觉信息同时输入时 人们往往倾向于注意一个而忽视其它信息 如果同时输入的是两个强度相同的听觉信息 则对要听的那个信息的辨别能力将下降50 并且只能辨别最先输入的或是强度校大的信息 感觉器官经过连续刺激一段时间后 敏感性会降低 产生适应现象 前进 2007 9 第116页 表3 1刺激及感觉反应 2007 9 第117页 表3 2人体主要感觉阈值 2007 9 第118页 3 知觉的基本特征人的知觉一般分为空间知觉 时间知觉 运动知觉与社会知觉等 它们有如下共同特征 知觉的整体性 见图3 知觉的理解性 见图4 知觉的恒常性知觉的选择性 见图5 2007 9 第119页 图3知觉的整体性 2007 9 第120页 图4知觉的理解性 2007 9 第121页 图5人头托盘双关图 2007 9 第122页 4 人的视觉及其特性 1 人眼的构造视觉是由眼 视神经和视觉中枢共同完成 眼是视觉的感受器官 眼球的基本结构 见图6 眼球的水平解剖图 见图3 2 来自物体的光线通过角膜 玻璃体 瞳孔 晶体 聚焦在视网膜的中央窝 视网膜的锥体细胞及杆体细胞接受光刺激 转换为神经冲动 经由视神经传导到各视觉中枢 2007 9 第123页 4 人的视觉及其特性 2 视觉的基本参数波长和强度效应视角 见图3 3 视角是确定被观测物尺寸范围的两端光线射入眼球的相交角度 视角的大小与观察距离及被观测物体上两端点直线距离有关 视力视敏度是能够辨出视野中空间距离非常小的两个物体的能力 医学上视敏度即为视力 视野 见图3 4 图3 5 视野 静视野 是指当头部和眼球固定不动时所能看到的正前方空间范围 眼球自由转动 动视野 视距 见表3 3 视距是指人在操作系统中正常的观察距离 色觉 2007 9 第124页 图6人眼球的基本结构 2007 9 第125页 图3 2眼球的水平解剖图 2007 9 第126页 图3 3视角 2007 9 第127页 图3 4人的水平视野和垂直视野 2007 9 第128页 图3 5人对不同颜色的视野 2007 9 第129页 表3 3几种工作视距的推荐值 2007 9 第130页 3 常见的几种视觉现象暗适应与亮适应 见图3 6 在黑暗中视觉感受性逐渐提高的过程叫暗适应 对光适应的过程叫亮适应 亮暗的频繁变化 眼睛不能很快适应 不仅增加了眼睛的疲劳而且观察和判断容易失误 从而导致事故的发生 对比感度人眼刚刚能辨别到物体时 背景与物体之间的最小亮度差称为临界亮度差 其与背景亮度之比成为临界对比 临界对比的倒数称为对比感度 视错觉 见图3 7a 图3 7b 图3 7c 人观察外界物体形象和图形所得的印象与实际形状和图形不一致的现象 2007 9 第131页 图3 6暗适应和亮适应曲线 2007 9 第132页 图3 7a几种常见视觉错误 2007 9 第133页 图3 7b一系列视错觉图 2007 9 第134页 图3 7c视错觉图 2007 9 第135页 4 视觉运动规律眼睛的水平运动比垂直运动快 即先看到水平方向的东西 后看到垂直方向的东西 视线运动的顺序习惯于从左到右 从上至下 顺时针进行 对物体尺寸和比例的估计 水平方向比垂直方向准确 迅速 且不易疲劳 当眼睛偏离视中心时 在偏离距离相同的情况下 观察率优先的顺序是左上 右上 左下 右下 两眼的运动总是协调的 同步的 在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动 在操作中一般不需要一只眼睛视物 而另一只眼睛不视物 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受 颜色对比与人眼辨色能力有一定关系 当人们从远处辨认前方的多种不同颜色时 其易于辨认的顺序是红 绿 黄 白 当两种颜色相配在一起时 易于辨认的顺序是 黄底黑字 黑底白字 蓝底白字 白底黑字等 2007 9 第136页 5 听觉特性 1 人耳构造和听觉过程 见图3 8 图3 9 将声能有骨膜经放大传达到相当于鼓膜面积1 20的卵圆窗 继而传给前庭阶的液 传到前庭的每一个振动 都使一定量的液体从前庭向耳蜗的前庭阶移动 并使听细胞受到刺激 转化成神经脉冲 经听神经传给大脑 这就是听觉过程 2 听觉特征可听范围 见图3 10 能感觉到的频率范围16 20000Hz 最佳20 20000Hz 但随着年龄的增长 频率感受的上限逐年连续降低 2007 9 第137页 5 听觉特性 2 听觉特征可听声音的强度 见图3 11 听阈指在某频率下 仍能够听到的该纯音的最小声级的分贝数 也称听力 图3 11表明 在800 1500Hz这段频率范围内 听阈无明显变化 低于800Hz 可听响度随着频率的降低而明显减小 在3000 4000Hz之间达到最大的听觉灵敏度 在该频率范围内灵敏度高达标准指的10倍 超过6000Hz灵敏度继续下降 大约在17000Hz 减至标准值得1 10 除了200 5000Hz之间有一段谷值外 开始感觉疼痛的极限声强几乎与频率无关 在1000Hz时平均听阈值为10 12 Wm 2 2007 9 第138页 5 听觉特性 2 听觉特征方向敏感度根据声音到达两耳的时间先后和响度差别可判定声源的方向 频率越高 响应对于方向的依赖程度越大 掩蔽效应一个声音被另一个声音所掩盖的现象称为掩蔽 一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应称为掩蔽效应 2007 9 第139页 图3 8人耳的构造 2007 9 第140页 图3 9人耳的剖面图 2007 9 第141页 图3 10年龄对听力敏感性的影响 2007 9 第142页 图3 11人的听觉阈限 2007 9 第143页 6 人的嗅觉 味觉和肤觉特性 1 嗅觉 P59 2 味觉 P59 3 肤觉 P59 触觉 触觉感受器见图10 触觉阈限 温度觉痛觉 见图11 2007 9 第144页 图10部分触觉感受器 2007 9 第145页 图11人的痛 温度和粗略触觉传导通路 2007 9 第146页 二 人的反应时间 1 定义2 影响反应时间的影响因素随感觉通道不同而不同 见表3 4 与运动器官有关 见表3 5 与刺激性质有关 见表3 6 随执行器官不同而不同 见表3 7 与刺激数目的关系 见表3 8 与颜色的配合有关 见表3 9 与年龄有关 见表3 10 与训练有关 2007 9 第147页 表3 4反应时间随感觉通道的变化 表3 5反应时间与运动器官的关系 2007 9 第148页 表3 7执行器官的反应时间 表3 6反应时间与刺激性质的关系 2007 9 第149页 表3 8反应时间与刺激数目的关系 表3 9反应时间与颜色的关系 表3 10年龄与反应时间的关系 2007 9 第150页 三 人体活动过程的生理变化与适应 1 人体活动时机体的调节与适应神经系统 P61 神经系统分为中枢神经系统 脊髓和脑 和分布全身的外周神经系统 包括连接感受器官与中枢的传入神经 连接中枢与效应器官的传出神经等 主要作用 反应和传导 神经传导特征 生理完整性 绝缘性 双向性 相对不疲劳性 血管系统 心率 血压 血液再分配 血液成分 P62呼吸系统 作业时呼吸次数随体力劳动强度加大而增加 劳动停止后 呼吸节奏和肺通气量会逐渐减少直至恢复到安静状态 体温调节 人体的体温并不是恒定不变的 人脑 心脏及腹内器官的温度较为稳定 称为核心温度 稳定的核心温度是正常生理活动的保证 2007 9 第151页 三 人体活动过程的生理变化与适应 2 脑力劳动时机体的调节与适应脑力劳动需要充足的氧 需氧量为全身需氧量的20 脑力劳动常使心率减慢 但特别紧张时可使心跳加快 血压上升 呼吸稍加快 脑部充血而四肢和腹腔血液则减少 脑电图 心电图也有所变化 但不能用来衡量劳动的性质及其强度 2007 9 第152页 三 人体活动过程的生理变化与适应 3 人体信息处理系统信息处理的核心在于判断 处理的正确与否不仅取决于知识与经验 而且与本人生理和心理条件的限制或影响也有很大关系 如果同时给出很多信息时 人机系统将发生怎样的反应是随着作业的内容 性质和作业者当时的身心活动状况变化的 2007 9 第153页 三 人体活动过程的生理变化与适应 影响人的信息处理能力的因素 人的神经活动规律动机与积极性学习和训练疲劳将使作业的信息处理能力降低 反应时间增加 判断错误增多 人的个体差异年龄 性别 经验 季节人体的信息传递效率即反应快慢人的大脑所处的意识水平 2007 9 第154页 三 人体活动过程的生理变化与适应 4 人体节律周期和昼夜周期人类是按照统计学证实的周期性变化即生物节律而生活的 昼夜节律指的是24h内或20 28h内的平均周期 也可指长于23 9h短于24 1h的平均节律 外源性影响 社会事变 电子现象和温度 内源性影响 细胞性和神经性内分泌 2007 9 第155页 四 环境因素对生理功能的影响及作业环境分级 1 粉尘作业环境粉尘及其危害 P66 工业粉尘的卫生标准和管理标准 见表3 11 2007 9 第156页 表3 11 生产性粉尘作业危害程度分级 2007 9 第157页 2 环境化学因素及其危害 1 工业生产中的毒物及中毒 P68 2 生产中常见毒物对人体的影响一氧化碳 见表3 12 二氧化碳 见表3 13 二氧化硫 氯气 表3 14 铅 汞 熏烟 雾滴 3 工业毒物的卫生标准和管理标准 见表3 15 3 18 2007 9 第158页 表3 12一氧化碳对人体影响与浓度的关系 表3 13二氧化碳对人体影响与浓度的关系 返回 2007 9 第159页 表3 14氯对人的急性中毒反应 返回 2007 9 第160页 表3 1556种毒物危害级别 2007 9 第161页 表3 16毒物危害权种系数 表3 17有毒作业时间权系数 表3 18有毒作业分级表 2007 9 第162页 3 物理因素危害高温 见表3 19 表3 20 低温 表3 21 表3 22 表3 23 冷水作业噪声 表3 24 振动辐射 2007 9 第163页 表3 19高温作业分级表 2007 9 第164页 表3 20高温作业允许持续接触热时间限值 2007 9 第165页 表3 21低温作业分级表 2007 9 第166页 表3 22工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准 2007 9 第167页 表3 23冷水作业分级表 2007 9 第168页 表3 24噪声作业分级级别指数表 2007 9 第169页 第二节人的心理特性 一 心理学概述心理学是研究人的心理活动规律和心理机制的科学 心理规律是指认识 情感 意志 气质 情绪等心理过程和能力 性格 需要 动机等心理特征等规律 辩证唯物主义肯定心理是客观现实在大脑中的反映 从反映的机制学来说 人是自然实体 从反映的现实内容来说 人又是社会实体 所以 人类心理学是一门既有自然科学性质 又有社会科学性质的科学 心理学包括教育心理学 儿童心理学 体育心理学 安全心理学 艺术心理学 医学心理学 创造心理学 管理心理学 犯罪心理学等 2007 9 第170页 认识过程 如感觉 知觉 记忆 注意 思维 想象心理过程特性情感过程 如情绪与情感意志过程 如意志个性心理特征 如需要 动机 兴趣 能力 气质 性格 世界观 心理特性 一 心理学概述 人与其他动物的根本区别就在于人有意识 有自觉能动性 人的心理特性结构如下图所示 2007 9 第171页 一 心理学概述 人的心理是人脑对客观世界的能动反应 1 心理是客观世界的反映 2 心理是脑的机能每个人都有自己独特的个性心理特征 人人都具有认识 思维 情绪 意志 气质 性格 需要 动机等心理过程 世界上找不到个性完全一致的两个人 因此 人与人之间的能力 性格 气质 动机等均存在差异 2007 9 第172页 二 心理特性与安全 1 注意当心理活动指向或集中于某一事物时 就是注意 从生理上 心理上不可能始终集中注意力于一点 不注意的发生是必然的生理和心理现象 不可避免 不注意就存在于注意之中 注意的特性表现子阿注意范围 持续性和选择性 2007 9 第173页 二 心理特性与安全 1 注意在生产过程中发生的事故中 由人的失误引起的事故占较大比例 而不注意又是其中的重要原因 据研究引起不注意的原因有以下方面 1 强烈的无关刺激的干扰 2 注意对象设计欠佳 3 注意的起伏 4 意识水平下降导致注意分散 2007 9 第174页 自动化程度越高 监视仪表等工作最容易发生不注意 预防不注意产生差错的方法如下 1 建立冗余系统 为确保操作安全 在重要岗位上 多设l 2个人平行监视仪表的工作 2 为防止下意识状态下失误 在重要操作之前 如电路接通或断开 阀门开放等采用 指示唱呼 对操作内容确认后再动作 3 改进仪器 仪表的设计 使其对人产生非单调刺激或悦耳 多样的信号 避免误解 2007 9 第175页 2 情绪与情感情绪 情感是人对客观事物的一种特殊反应形式 情绪 情感为三种因素所制约 环境影响 生理状态和认识过程 其中认识过程起关键作用 情绪状态可分为心境 激情 应激 情感是在人类社会历史发展过程中形成的高级社会性情感 人类社会性情感可归结为道德感 理智感和美感 2007 9 第176页 在实际工作中表现出来的有如下几种不安全情绪 急躁情绪 人的情绪状况发展到引起人体意识范围变狭窄 判断力降低 失去理智力和自制力 心血活动受抑制等情绪水平失调呈病态时 极易导致发生不安全行为 见图3 14 烦躁情绪 表现沉闷 不愉快 精神不集中 心猿意马 严重时自身器官往往不能很好协调 更谈不上与外界条件协调一致 2007 9 第177页 图3 14安全操作水平与情绪激动水平关系图 2007 9 第178页 过高和过低的情绪激动水平 使人的动作准确度降至50 或以下 注意力无法集中 不能自制 某矿技术员与爱人吵架 为逃避家庭烦恼而提前上班 误人顶板未撬实的采场 被冒落松石打死 这是抑制状态下事故的一例 从事快速 紧张的劳动 如兴修水利等 较高的情绪激动水平有利于发挥劳动效率 可播放欢快的乐曲鼓动生产情绪 应当指出 设备复杂 多工种作业的冶金厂等 车间内不应播放音乐和口号 以免造成干扰 影响安全生产 2007 9 第179页 情绪激动水平的高低是外界 环境的 社会的 刺激情景引起的 因此 改变外界刺激可以改变情绪的倾向和水平 从组织管理上 包括思想工作 安全检查 劳动组织等 及个体主观上若能注意创造健康稳定的心理环境并用理智控制不良情绪 由情绪水平失调导致的不安全行为就可以大幅度下降 安全检查表中有一栏目 调查工人有无家庭纠纷 打架 赌气等事件发生 如影响工人情绪较大 可采取换班休息 谈话等方式 不使工人带着沉重的情绪进人操作岗位 实践证明 这是行之有效的安全措施 2007 9 第180页 3 意志意志就是人们自觉地确定目的并调节自己的行动去克服困难 以实现预定目的的心理过程 它是意识的能动作用的表现 意志品质有积极的 也有消极的 积极的品质表现为自觉性 果断性 自制力和坚定性 消极的品质表现为盲目性 冲动性 脆弱性和盲目性 2007 9 第181页 4 态度态度是个人对他人 对事物较持久的肯定或否定的内在反应倾向 态度的形成主要受三种因素的影响 即知识或信息 主要来自父母 同事和社会生活环境 需要 欢迎态度 相反则不然 团体的规定或期望 一般说来个人的态度要与他所属的集体的期望和要求相符合 属于同一集体的人 他们的态度较类似 团体的规定是一种无形的压力影响同一团体的成员 社会心理学家认为 态度的形成和改变要经过顺从 认同和内化 态度的改变一般要通过以下途径 以团体的力量影响个人 比规章制度更为有效 人际关系影响 个人的态度可以随所属的团体活动和担任的角色变化而变化 信息沟通是双方在思想情感上互相沟通 信息来源可靠 对信息的宣传和组织上要合适 人们对安全工作的态度对搞好安全工作具有重大影响 在安全管理中 应通过宣传 教育 团体作用使工人对安全工作的态度不仅是正确的 而且要达到内化的程度 2007 9 第182页 5 性格性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为的方式中 区别于他人所表现出的那些比较稳定的心理特征的总和 性格特征 对现实的态度的特征 性格的意志特征 性格的情绪特征 性格的理智特征有学者将性格分为 冷静型 活泼型 急躁型 轻浮型和迟钝型 前两者中的性格属于安全型 后三种属于非安全型性格与安全生产有着密切的联系 在其他条件相同的情况下 冷静型性格的人比急躁型性格的人安全性强 对工作马虎的人容易出现失误 实践中不少人因鲁莽 高傲 懒惰 过分自信等不良性格 促成了不安全行为而导致伤亡事故 2007 9 第183页 6 能力能力是人顺利完成某种活动所必须具备的心理特征之一 特点 总是和人脑的某种活动相联系 并表现在活动中 大小也只有在活动中才能比较 在活动中表现出的心理特征不全是能力 能力是保证活动取得成功的基本条件 但不是唯一条件 2007 9 第184页 7 气质气质是一个人生来就有的心理活动的动力特征 心理活动的动力指心理过程的程度 心理过程的速度和稳定性以及心理活动的指向性 胆汁质的人情绪产生速度快 表现明显 急躁 不善于控制自己的情绪和行动 行动精力旺盛 动作迅猛 外倾 多血质的人情绪产生速度快 表现明显 但不稳定 易转变 活泼好动 好与人交际 外顷 粘液质的人情绪产生速度慢 也表现不明显 情绪的转变也较慢 易于控制自己的情绪变化 动作平稳 安静 内倾 抑郁质的人情绪产生速度快 易敏感 表现抑郁 情绪转变慢 活动精力不强 比较孤僻 内倾 2007 9 第185页 6 能力能力和知识 技能的关系知识是人类社会实践经验的总结 技能是人掌握的动作方式 能力是在掌握知识和技能的过程中形成和发展起来的 掌握知识和技能又以一定的能力为前提 能力不表现为知识和技能本身 而是表现在获得知识和技能的整体上 即在条件相同时 人掌握知识和技能时所表现出的快慢 深浅 难易及巩固程度上 2007 9 第186页 6 能力能力的种类观察能力是智力结构的眼睛 记忆能力是智力结构的中枢 想象能力是智力结构的翅膀 操作能力是智力结构转化为物质力量的转换器 还包括 劳动能力 创造能力 语言表达能力 社交能力 运动能力 欣赏能力 组织管理能力和采取安全措施的能力的能力等等 2007 9 第187页 6 能力能力的个体差异 1 能力类型的差异 2 能力表现早晚差异 3 能力发展水平差异 2007 9 第188页 6 能力优势能力和非优势能力一个人可以具备很多能力 通常只有一种能力占优势 其他能力从属于他 优势能力在完成某种活动时可以补偿非优势能力的不足 有些人可以胜任某项工作 有的人胜任不了某项工作 这也是人的优势能力不同所形成的 2007 9 第189页 6 能力能力的个体差异与安全a 人的能力与岗位职责要求相匹配b 发现和挖掘职工潜能c 通过培训提高人的能力d 团队合作时 人事安排应注意人员能力的相互弥补 2007 9 第190页 6 能力优势能力和非优势能力一个人可以具备很多能力 通常只有一种能力占优势 其他能力从属于他 优势能力在完成某种活动时可以补偿非优势能力的不足 有些人可以胜任某项工作 有的人胜任不了某项工作 这也是人的优势能力不同所形成的 2007 9 第191页 7 气质气质是一个人生来就有的心理活动的动力特征 心理活动的动力指心理过程的程度 心理过程的速度和稳定性以及心理活动的指向性 气质的特点 先天性和稳定性 气质的类型及其特征胆汁质的人情绪产生速度快 表现明显 急躁 不善于控制自己的情绪和行动 行动精力旺盛 动作迅猛 外倾 多血质的人情绪产生速度快 表现明显 但不稳定 易转变 活泼好动 好与人交际 外顷 粘液质的人情绪产生速度慢 也表现不明显 情绪的转变也较慢 易于控制自己的情绪变化 动作平稳 安静 内倾 抑郁质的人情绪产生速度快 易敏感 表现抑郁 情绪转变慢 活动精力不强 比较孤僻 内倾 2007 9 第192页 从安全工程角度来看 四种不同气质的人都有其特点和弱点 粘液质的人适于做精细而要求有耐心的工作 这种人稳重可靠 注意力集中时间长 有利于安全生产 多血质的人缺乏耐心 从事单调重复的工作容易产生精神溜号 造成产品质量下降或事故 不宜在安全上负有重任 例如 某矿一技术员 为人热情 活泼好动 善于交往 遇事容易冲动好胜 在一次安全检查中他带领大家检查危险区域 第一个爬上久已腐朽的木梯 坠落死亡 抑郁质的人不宜于单独操作安全方面的关键设备和工艺过程 2007 9 第193页 7 气质气质学说与安全工作为达到安全生产目的 劳动组织管理中 要充分考虑人的气质特征的作用 进行安全教育时 必须注意从人的气质出发 施用不同的教育手段 四种类型的人都具有积极和消极的两个方面 不能简单评价哪个好 哪个不好 在安全教育和安全检查中并非一定将某人划归为某类型 而主要是测定 观察每个人的气质特征 以便有针对地采用不同方式进行有效的教育 从而真正减少生产过程中的不安全行为造成的事故 实现安全生产的目的 2007 9 第194页 8 需要与动机需要是人参与社会行动的基础 动机则是促使人活动的原因 动机是由需要产生的 需要是个体在生活中感到某种欠缺而力求获得满足的一种内心状态它是机体自身或外部生产条件的要求在脑中的反映 有什么样的需要就决定着有什么样的动机 马斯洛提出了需要层次论 见图3 12 他认为 人的需要分为生理需要 安全需要 社交需要 尊重和自我实现的需要 依次由低级到高级 自我实现的需要越强烈 目标越高 对安全的需要也更敏感 2007 9 第195页 图12马斯洛的需要层次发展模式 2007 9 第196页 9 非理智行为的心理因素侥幸心理省能心理逆反心理凑兴心理从众心理精神文明 2007 9 第197页 三 颜色的心理作用 1 颜色现象明度 色调和饱和度颜色的混合2 颜色的心理作用冷暖感兴奋和抑制感前进和后退感轻重感轻松和压抑感软硬感膨胀色与收缩色 2007 9 第198页 四 声音对心理的作用 1 乐声的作用2 噪声的危害 表3 28不同环境的声压级 2007 9 第199页 第三节人体生物力学 一 人体生物力学的一般知识1 骨骼的功能 人体骨骼强度 应力 应变成正比 骨的功能 构成体腔的壁 形成人体支架 骨髓腔和松质的腔隙中充填着骨髓 骨是人体活动的杠杆 2007 9 第200页 一 人体生物力学的一般知识1 骨骼的功能 人体骨骼强度 应力 应变成正比 骨的功能 骨杠杆 图3 18 平衡骨杠杆 速度骨杠杆 省力骨杠杆 2007 9 第201页 图3 18人体骨杠杆 2007 9 第202页 一 人体生物力学的一般知识2 关节的活动范围 1 关节的连结 直接连接 结缔 间接连接 膜性囊 2 关节的作用 关节的损伤 关节的舒适 2007 9 第203页 3 人体肌肉力学特性不论人体骨骼与关节机构怎么完善 如果没有肌肉 就不能做功 所以 人体活动的能量取决于肌肉 肌肉的基本机能是将摄入的化学能转变成机械能或热能再转变成机械功或力 肌肉收缩时所产生的力及其长度改变与改变的速度 反映了肌肉活动的主要生物力学特性 2007 9 第204页 4 人体运动的特征人体是一个有机的物质系统 身体各个部分的运动都是转动 转动状态的改变则不是取决于力 而是取决于力矩 图3 20屈前臂时形成的力矩图示 2007 9 第205页 5 人体活动范围最有利范围 是指可使人在既达到动作目的同时又保证了人的工作轻松 舒适 不疲劳的最佳效果的人体活动范围 亦称顺手可及活动范围 施加的操纵力不大的 使用频率很高的 极重要的操作装置应安装在此范围内 正常范围 是指人体一般活动均在此活动范围内进行 如上肢相对于不动的肩膀在肘关节弯曲时外切弧的范围 一般常用的又重要的操作装置应安装在此范围内 最大可及范围 是指肢体长时间处于最大限度伸直状态的活动范围 不常用的费力很大的操作装置应安装在此范围内 2007 9 第206页 二 人体各部分的操纵力 操纵力是指操作者在操作时为达到操作的目的所付出的一定数量的力 肢体的力量来自肌肉收缩 肌肉收缩时所产生的力称为肌力 在操作活动中 肢体所能发挥的力量大小除了取决人体肌肉的生理特征外 还与施力姿势 施力部位 施力方式和施力方向有密切关系 见图3 21 2007 9 第207页 图3 21立姿弯臂时的力量分布 2007 9 第208页 1 手的操纵力 1 坐姿操纵力坐姿时不同角度上臂力测试如图3 22所示 其测量结果见表3 32 表明 人的左手弱于右手 拉力略大于推力 向下的力略大于向上的力 向内的力大于向外的力 手臂处于侧面下方时 推拉力都较弱 但向上和向下的力较大 2 立姿操纵力立姿操作时 手臂在不同角度上的拉力和推力分布 如图3 23所示表明 最大拉力产生在肩的下方180 方向上 手臂的最大推力则产生在臂的上方0 方向上 3 握力男女不同年龄段握力 见表3 33 4 拉力与推力 5 扭力和提力应用手柄操纵时最合适的力 见表3 34 2007 9 第209页 图3 22坐姿操纵力侧视图 a 侧视图 b 俯视图 2007 9 第210页 表3 32坐姿时手臂在不同方向上的操纵力 2007 9 第211页 图3 23立姿操作时手臂在不同角度上的拉力和推力分布 2007 9 第212页 表3 33男女不同年龄段握力 返回 2007 9 第213页 表3 34应用手柄操纵时最合适的力 2007 9 第214页 2 脚的操纵力脚产生力的大小与下肢的位置 姿势和方向有关 脚产生的操纵力一般都是以压力的形式出现 压力的大小随着脚离开人体中心对称线向外偏转的程度有关 见图3 24 一般地说 在坐姿的情况下 脚的伸展力大于屈曲力 右脚的