肖軍詩-人機工程學(一節(jié)課講解大學本科所學《安全人機工程學》)教學課件

目錄人機工程學定義1人的生理和心理及人體生物力學特性3人機功能匹配4人機系統(tǒng)的安全設計5人體的人機學參數(shù)21人機工程學定義學科的命名美國：HumanEngineering(人類工程學)、HumanFactors

Engineering(人類因素工程學)西歐：Ergonomics(工效學)日本：人間工學我國：人機工程學、工效學、人機學、人體工程學等，不同的名稱，其研究重點略有差別。1人機工程學定義學科的定義國際人機工程學會(InternationalErgonomicsAssociation，IEA)：人機工程學是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素，研究人和機器及環(huán)境的相互作用，研究在工作、生活和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問題的學科。1人機工程學定義國內學者一般認為：人機工程學是運用人的生理學、心理學和其他有關學科知識。使機器與人相互適應，創(chuàng)造舒適和安全的工作與環(huán)境條件，從而提高功效的一門學科。綜上所述，盡管各國學者對人機工程學所下的定義不同，但在下述兩方面卻是一致的：

1)人機工程學的研究對象是人、機、環(huán)境的相互關系。

2)人機工程學研究的目的是如何達到安全、健康、舒適和工作效率的最優(yōu)化。2人體的人機學參數(shù)人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)：均值、方差、標準差、抽樣誤差、百分位數(shù)。最常用的百分位數(shù)有：

1）第5百分位數(shù)，表示“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95%的人群身材尺寸大于此值；

2）第50百分位數(shù)，表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各為50%；

3）第95百分位數(shù)，表示“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸小于此值，而有5%的人群身材尺寸大于此值。GB/T5703-2019《用于技術設計的人體測量基礎項目》2人體的人機學參數(shù)人體測量數(shù)據(jù)的選用原則：1、最大最小原則：例如門或通道的最小高度應該選用高百分位身高數(shù)據(jù)2、平均準則：例如墻壁上的開關高度、門把手等應選用第50百分位數(shù)據(jù)3、可調性原則：對與健康或疲勞有關的設計，應采用可調性準則設計。例如汽車座

椅的高度、靠背傾角。4、地域性原則：首先應搞清該產(chǎn)品尺寸的適用地域，如適用的國家、地區(qū)、民族等5、使用最新人體數(shù)據(jù)6、功能修正與最小心理空間相結合的原則：考慮實際活動中人的姿勢、動態(tài)操作、衣著等需要的設計富余，在人體尺寸上加適當?shù)男拚?，叫產(chǎn)品的最小功能尺寸。7、標準化原則8、姿勢與身材關聯(lián)原則：設計時要考慮姿勢，如座姿的寬度要比立姿大9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則人的水平視野和垂直視野

3人的生理和心理及人體生物力學人對不同顏色的視野

3人的生理和心理及人體生物力學幾種工作視距的推薦值3人的生理和心理及人體生物力學幾種常見視覺錯誤3人的生理和心理及人體生物力學視錯覺圖3人的生理和心理及人體生物力學眼睛的水平運動比垂直運動快，即先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西。視線運動的順序習慣于從左到右，從上至下，順時針進行。對物體尺寸和比例的估計，水平方向比垂直方向準確、迅速、且不易疲勞。當眼睛偏離視中心時，在偏離距離相同的情況下，觀察率優(yōu)先的順序是左上、右上、左下、右下。兩眼的運動總是協(xié)調的、同步的，在正常情況下不可能一只眼睛轉動而另一只眼睛不動；在操作中一般不需要一只眼睛視物，而另一只眼睛不視物。人眼對直線輪廓比對曲線輪廓更易于接受。顏色對比與人眼辨色能力有一定關系。當人們從遠處辨認前方的多種不同顏色時，其易于辨認的順序是紅、綠、黃、白。當兩種顏色相配在一起時，易于辨認的順序是：黃底黑字，黑底白字，藍底白字，白底黑字等。視覺運動規(guī)律十大色彩可視度清晰的配色搭配TextTextTextTextTextTextTextTextTextText黑底黃字黃底黑字黑底白字紫底黃字紫底白字藍底白字綠底白字白底黑字黃底綠字黃底藍字十大色彩可視度清晰的配色搭配色彩的具體聯(lián)想和抽象情感平凡、謙和、失意、中庸水泥、老鼠灰純潔、神圣、安靜、光明云、雪白顏色、剛毅、法律、信仰夜晚、煤炭黑優(yōu)雅、高貴、細膩、神秘葡萄、菖蒲紫平靜、科技、理智、速度天空、大海藍和平、安全、成長、新鮮大地、草原綠光明、希望、歡快、富貴橙光、閃電黃溫暖、健康、喜歡、和諧柳橙、秋葉橙喜氣、熱忱、青春、警告火、血、太陽紅抽象的情感具體聯(lián)想色彩4人機功能匹配人與機的優(yōu)缺點比較采用機器時的有利點采用人時的有利點1、重復性的操作、計算，大量的情報資料存儲1、由于各種干擾，需要判斷信息時2、迅速施加大的物理力時2、在圖形變化情況下，要求判斷圖形時3、大量的數(shù)據(jù)處理3、要求判斷各種各樣的輸入時4、根據(jù)某一特定范圍，多次重復作出判斷4、對發(fā)生頻率非常低時的事態(tài)需要進行判斷時5、由于環(huán)境約束，對人有危險或操作容易犯錯誤時5、解決問題需要歸納、判斷時6、當調節(jié)、操作速度非常重要，具有決定意義時6、預測不測事件的發(fā)生時7、控制力的施加要求非常嚴格時

8、必須長時間地施加控制力時

人機功能分配的一般原則笨重的、快速的、精細的、規(guī)律性的、單調的、高階運算的、支付大功率的、操作復雜的、環(huán)境條件惡劣的作業(yè)以及需要檢測人不能識別的物理信號的作業(yè)，分配給機器承擔指令和程序的安排，圖形的辨認或多種信息輸入時，機器系統(tǒng)的監(jiān)控、維修、設計、創(chuàng)造、故障處理及應付突然事件等工作，由人承擔

4人機功能匹配5人機系統(tǒng)的安全設計人機系統(tǒng)安全設計的內容5.1崗位設計：工作場所、工作姿態(tài)、作業(yè)空間、座椅設計5.2顯示器的設計5.3控制器設計5.4安全防護裝置設計5.1崗位設計典型作業(yè)崗位坐姿作業(yè)崗位立姿作業(yè)崗位坐立姿交替跪姿作業(yè)崗位臥姿作業(yè)崗位以靜臥為基礎，坐、立、彎腰、跪四種姿勢的能耗百分比坐姿的工作面尺寸范圍5.1崗位設計腳作業(yè)區(qū)域5.1崗位設計立姿作業(yè)崗位的空間設計5.1崗位設計立姿作業(yè)范圍5.1崗位設計作業(yè)空間布置總則重要性原則—將最重要的設施布置在離操作者最近或最方便的位置使用頻率原則—將信息交換頻率高的設施布置在操作者易見、易及的位置，便于觀察和操作功能原則—按功能性相關關系對顯示器、控制器以至于機器進行適當?shù)木幗M排列，把具有相同功能的機器設施布置在一起，以便于操作者記憶和管理使用順序原則—根據(jù)人操作機器或觀察顯示器的順序規(guī)律布置機器5.1崗位設計5.1崗位設計座椅設計5.2顯示器設計視覺顯示器設計和選擇的基本原則：①選用最適宜的視覺刺激維度作為傳遞信息的代碼，并將視覺代碼的數(shù)目，限制在人的絕對判別能力允許的范圍內。②使顯示精度與人的視覺辨認特性同系統(tǒng)要求相適應。③盡量采用形象直觀的、與人的認知特點相匹配的顯示格式。④對同時呈現(xiàn)的有關聯(lián)的信息，盡可能實現(xiàn)綜合顯示，以提高顯示的效率。⑤目標和背景之間要有適宜的對比關系，包括亮度對比、顏色對比、運動對比和形狀對比等。⑥具有良好的照明性質和適宜的照明水平，以保證對目標的顏色辨認和細節(jié)辨認。⑦根據(jù)任務的性質和使用條件，確定視覺顯示器的尺寸和定放位置。⑧要與系統(tǒng)中的其它顯示器和控制器，在空間關系和運動關系上兼容。指針顯示器視覺顯示器主要有指針顯示器和數(shù)字顯示器數(shù)字顯示器5.2顯示器設計準線太粗

刻度線太長，排得太擠

各種箭頭形狀的比較5.2顯示器設計（1）旋鈕5.3控制器設計（2）按鈕5.3控制器設計(3)扳動開關5.3控制器設計(4)杠桿5.3控制器設計(5)轉輪、手柄和曲柄5.3控制器設計腳動控制器5.3控制器設計5.4安全防護裝置設計按安全防護方式可以分為：隔離防護裝置聯(lián)鎖控制防護裝置超限保險裝置緊急制動裝置報警裝置安全防護控制裝置分類5.4安全防護裝置設計隔離防護裝置通過物體障礙方式防止人或人體部分進入危險區(qū)。如防護罩。5.4安全防護裝置設計聯(lián)鎖控制防護裝置

防止相互干擾的兩種運動或不安全操作時電源同時接通或斷開的互鎖裝置。如工件夾緊與開通電源間設置聯(lián)鎖。超限保險裝置

防止設備在規(guī)定的極限參數(shù)下（溫度、壓力、載荷、速度、位置、振動、噪聲等）運行的裝置。如安全閥、熔斷器、保險絲。緊急制動裝置

防止和避免在緊急危險狀態(tài)下發(fā)生人身或設備事故的裝置，可以在即將發(fā)生事故的一瞬間迅速制動。5.4安全防護裝置設計報警裝置

通過監(jiān)測裝置及時發(fā)現(xiàn)機械設備的危險與有害因素及事故預兆，通過閃爍紅燈或鳴笛向人們發(fā)出報警信號的裝置。5.4安全防護裝置設計安全防護控制裝置當操作者進入危險區(qū)時，控制機械不能啟動或自動停止，將人從危險區(qū)排出或控制人體不能進入危險區(qū)。5.4安全防護裝置設計安全防護裝置的設計原則（1）以人為本原則（2）安全防護裝置必須安全可靠的原則（3）安全防護裝置與機械裝備配