工程心理學-導論

教師單位王玉娜安全科學與工程學院工程心理學——人的自然傾向與可靠性EngineeringPsychologyE-mail:wangyunacauc@安全科學與工程學院——王玉娜1

習慣與錯覺

群體習慣 群體習慣是指在一個國家或一個民族內(nèi)部，人們所形成的共同習慣。

動作習慣 絕大多數(shù)人習慣用右手操作工具和做各種用力的動作。這一事實在人機系統(tǒng)設計時應該予以考慮。人的自然傾向與人的可靠性錯覺

視錯覺主要是對幾何形狀的錯覺，可分為：視錯覺：指觀察注意對象所得到的印象與實際注意對象出現(xiàn)差異的現(xiàn)象。視錯覺由人的生理心理現(xiàn)象決定，但有些作用機理目前仍沒搞清楚。長度錯覺方位錯覺透視錯覺對比錯覺其他錯覺人們辨別聲源方向，經(jīng)常發(fā)生錯覺，叫做聲音定位錯覺。例如，人的耳朵能夠很好地辨別槍聲是從左邊還是從右邊發(fā)出，但若槍聲來自正前方或正后方，往往就難以準確地辨別出來。正前方發(fā)出的槍聲，聽起來像從后方發(fā)出的，而后方發(fā)出的槍聲，又像從前方發(fā)出的人的自然傾向與人的可靠性

精神緊張與躲險動作

精神緊張人在工作繁忙的時候，常處于精神緊張狀態(tài)，甚至導致一時性血壓升高或生理上出現(xiàn)其他反應。但人體的生理機能有著驚人的穩(wěn)定性，能在任何一個機能系統(tǒng)中，使失常的生理狀態(tài)恢復正常。下表是緊張程度與作業(yè)對象、作業(yè)性質(zhì)、作業(yè)方法等的關系。

人的自然傾向與人的可靠性安全科學與工程學院——王玉娜5緊張程度與各種作業(yè)因素的關系

精神緊張與躲險動作

慌張 慌張是作業(yè)者在某種心理狀態(tài)下所出現(xiàn)的一種工作狀態(tài)，表現(xiàn)為著急慌忙，工作急于求成，而且忙中又常出錯。原因：1）主觀性格

2）出于某種原因想要盡快完成工作人的自然傾向與人的可靠性安全科學與工程學院——王玉娜7慌忙與平靜時的動作對比

驚慌是在異常情況下，多數(shù)人心理會驟然發(fā)生變化，內(nèi)心十分緊張，一時失去正確的判斷能力，行動也隨之失去常態(tài)；或者驚呆不能動彈；或者張皇失措，行動不能自控；也有的在生理上出現(xiàn)種種不正常現(xiàn)象，如心率加快、血壓升高、大小便失禁、哆嗦、皮膚起雞皮、上下牙齒振碰、口吃等。人的自然傾向與人的可靠性

精神緊張與躲險動作

躲險行為1.對前方飛來物的躲避當人靜立而發(fā)現(xiàn)前方有物襲來時，會立刻作出反應，采取躲避行動。至于躲向何側(cè)，有人曾做過試驗統(tǒng)計，其結(jié)果見下表。人的自然傾向與人的可靠性安全科學與工程學院——王玉娜10由表可見，躲向左側(cè)的人數(shù)大致為躲向右側(cè)的2倍。這是因為人體重心偏右，站立時身體略向左傾，而且右手右腳比較強勁有力，所以在緊急時身體自然容易向左側(cè)移動。靜立時躲避方向的特點躲險行為2.對落下物的躲避對于從人所在位置的上方掉下物體時，人們?nèi)绾尾扇《惚苄袆?，也有人做過試驗。這個試驗是讓被測驗者直立在樓房外面，從其前方距地面7米的三樓窗戶內(nèi)，大聲喊叫他的名字，在他聽到聲音向上仰望的同時，從他的正上方掉落下一個物件，并觀察他躲避落下物的行動。幾乎所有的人在仰頭向上的同時，都能發(fā)現(xiàn)落下物而表現(xiàn)出各種反應。安全科學與工程學院——王玉娜11人的自然傾向與人的可靠性安全科學與工程學院——王玉娜12躲避落下物的行動類型躲險行為3.逃離行動當出現(xiàn)危險情況時，人們在恐慌中為了謀求自身安全，爭先恐后地捕捉逃離機會，難免出現(xiàn)混亂狀態(tài)。這在高層建筑物、公共場所發(fā)生火災時表現(xiàn)尤為明顯。根據(jù)有關方面調(diào)查，發(fā)生火災時人們避難的特點是：1）選擇通往避難出口的最短距離；2）逃往遠離煙、火方向；3）選擇障礙最少的路線；4）順墻前進；5）向左拐；6）向明亮地方走；7）從進來的方向返回；8）走習慣了的、有經(jīng)驗的路及入口；9）隨著人流走；10）從高層向低層走等。

關于沿著墻前進的傾向，是由于黑暗或黑煙看不清周圍情況，失去了憑借視覺的坐標軸，而選擇了憑借觸覺的坐標軸。安全科學與工程學院——王玉娜13人的自然傾向與人的可靠性人為差錯

人為差錯發(fā)生的方式可分為五種：1.人沒有實現(xiàn)某一個必要的功能任務；2.實現(xiàn)了某一個不應該實現(xiàn)的任務；3.對某一任務作出了不適當?shù)臎Q策；4.對某一意外事故的反應遲鈍和笨拙；5.沒有察覺到某一危險情況。人的自然傾向與人的可靠性人為差錯發(fā)生的原因

設計差錯制造差錯檢驗差錯安裝差錯維修差錯操作差錯人的自然傾向與人的可靠性安全科學與工程學院——王玉娜16安全科學與工程學院——王玉娜172、人因失誤/事故的危害性和嚴重性人作為人機系統(tǒng)中的要素之一，經(jīng)統(tǒng)計分析，在人機系統(tǒng)失效中人因失誤約占80％。人的自然傾向與人的可靠性人因失誤造成系統(tǒng)失效的統(tǒng)計

系統(tǒng)名稱失效類型統(tǒng)計式樣人因失誤導彈導彈失效9枚導彈系統(tǒng)20～53%導彈主要系統(tǒng)失效122次失效35%核武器檢查人員查出生產(chǎn)中的缺陷23000個缺陷82%核武器檢查人員不能查出生產(chǎn)中缺陷長期生產(chǎn)中的隨機抽樣28%電子系統(tǒng)人初始引入的錯誤1820份故障報告23～45%導彈儀表故障1425份故障報告20%導彈人初始引入的錯誤35000份故障報告20～30%各類系統(tǒng)工程設計中的差錯

2～42%飛機事故

60%核電站人的誤操作30次潛在事故70～80%

近年來公眾熟知的一些重大人因事故

人的自然傾向與人的可靠性設備維修時的人誤使得系統(tǒng)故障加上電廠運行人員不了解反應堆的運行情況所致，操縱員和工程師等沒有及時診斷出系統(tǒng)的真實情況，采取了錯誤的操作，使一個小的事件擴大為嚴重事故.人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性

切爾諾貝利核電站爆炸

1986年4月26日凌晨，位于蘇聯(lián)烏克蘭加盟共和國首府基輔以北130公里處的切爾諾貝利核電站發(fā)生猛烈爆炸，反應堆機房的建筑遭到毀壞，同時發(fā)生了火災，反應堆內(nèi)的放射物質(zhì)大量外泄，周圍環(huán)境受到嚴重污染，造成了核電史上迄今為止最嚴重的事故。

人的自然傾向與人的可靠性該事故主要是由兩個因素共同造成的:一是其反應堆設計不完善;更為重要的是嚴重的人因錯誤和管理缺陷,即運行人員多次嚴重而粗暴地違反安全條例和操作規(guī)程并進行一系列錯誤的操作和處理。人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性挑戰(zhàn)者-1由于固體火箭發(fā)動機設計人員的失誤和發(fā)射管理人員的失誤造成

人的自然傾向與人的可靠性

史無前例的博帕爾大災難

印度博帕爾(Bhopal)災難是歷史上最嚴重的工業(yè)化學事故，死傷者數(shù)以十萬計，對環(huán)境更造成難以補救的破壞。1984年12月3日晚上，聯(lián)合碳化公司(UnionCarbide)在印度MadhyaPradesh的博帕爾的化工廠發(fā)生毒氣泄漏事件，估計導致3,500至7,500人實時死亡。當晚約40噸致命氣體(主要是用來生產(chǎn)殺蟲劑的中間產(chǎn)物methylisocyanate)從工廠泄漏，6個防漏保險裝置不是發(fā)生故障就是被關閉，加上警報器沒有開啟，附近居民根本無從得悉意外的發(fā)生。結(jié)果導致很多居民在睡夢中死去，其它則勉強蹣跚到街上等待救援。吸入有毒氣體的最初反應包括嘔吐，眼鼻喉被毒氣灼傷引致劇烈的刺痛，大多數(shù)受害者的死因是由于呼吸困難窒息致死。事故已導致16,000人死亡，另外有幾十萬名居民的健康受到不同程度的影響,他們除了肺部功能受到損害，神經(jīng)、腸胃、生殖及免疫系統(tǒng)亦受到傷害。人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性美軍“格林維爾”號核潛艇-1.美核潛艇艇長魯莽指揮致日漁船被撞沉事發(fā)當天核潛艇上出現(xiàn)了一連串失誤：午餐時間過長延誤了“緊急上浮”演習的時間、演習時間緊迫導致潛艇官員忽略正常程序開始上浮、火控人員沒有及時通知艇長“愛媛”號就在附近等等。正是這一系列失誤，直接導致了撞船慘劇的發(fā)生。人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性JCO示意圖-1日本茨城縣東海村的核燃料加工公司核泄漏事故。工廠為提高生產(chǎn)效率，擅自修改由核安全管理局制定的工作安全程序，而操作工人又毫無核安全知識，違章操作，加之工廠面對事故毫無應急措施，致使事故加劇與擴散和失控。人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性

俄羅斯一架圖154飛機和一架波音757飛機在德國瑞士邊境附近的康士坦茨湖上空約35400英尺的高度相撞，造成71人喪生。人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性俄羅斯一架圖-154客機在伊爾庫茨克機場附近突然墜毀，機上的136名乘客和9名機組人員全部遇難人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性俄羅斯庫爾斯克－1（艦載導彈）演習時艇上的官兵違反操作規(guī)定和北方艦隊多年來無視正常操作程序。人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性二00三年十二月二十三日，與開縣羅家二井屬同一井場所的羅家十六號井發(fā)生特大井噴事故，共造成二百四十三人死亡。人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性1993年深圳大爆炸－1（爆炸現(xiàn)場）死傷近800人清水河的干雜倉庫被違章改作化學危險品倉庫及倉內(nèi)化學危險品存入嚴重違章是事故的主要原因。干雜倉庫4號倉內(nèi)混存的氧化劑與還原劑接觸是事故的直接原因。人的自然傾向與人的可靠性新疆大火災-1新疆克拉瑪依發(fā)生特大火災，死亡325人，其中中小學生288人，教師及工作人員37人，受傷住院者130人?；痣U隱患久拖不改，致使養(yǎng)患面成災。安全管理混亂，沒有明確的責任。克市教委、工會、職工文化藝術活動中心等主管部門對組織這樣近800人參加的大型活動，沒有一個人去考慮安全方面的問題。消防裝備設施的落后增加了火災撲救工作的難度。

人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性

對于人為差錯發(fā)生的機理，目前尚不清楚，但可以肯定人為差錯是人、環(huán)境、機械、技術和管理等諸多因素相互作用的結(jié)果，粗略地可歸納如下圖。人的自然傾向與人的可靠性導致人為差錯發(fā)生的因素人的自然傾向與人的可靠性人的生理節(jié)律

生理功能所顯示出的周期性變化，通常稱為生理節(jié)律。日周節(jié)律以及其它周期節(jié)律在日常生活中，晝夜變化是人們經(jīng)受的最急驟的變化，人體對晝與夜的反應很不相同。人們的日常生活節(jié)律基本上以24小時為周期，故稱之為日周節(jié)律(circadianrhythm)。人的自然傾向與人的可靠性

頻閃融合閾限及心搏動數(shù)的日周節(jié)律

人的自然傾向與人的可靠性常用頻閃融合閾限值表示大腦意識水平，來說明人體的機能狀況。頻閃融合閾限值越高，大腦意識水平也越高；相反，精神疲勞或困倦時，頻閃融合閾限值變低。其他周期節(jié)律有人以6天工作制的一個星期為周期對人的活動進行過研究，發(fā)現(xiàn)頻閃融合閾限值在每星期內(nèi)也有周期節(jié)律。例如，在每天規(guī)定的時間測定辦公室工作人員的頻閃融合閾限值發(fā)現(xiàn)，星期一和星期二沒有多大差別，從星期三起開始降低，到星期五下午又開始回升，星期六可達到星期三的水平。他們認為，每星期7天是人為規(guī)定的，人們已適應這種工作時間段落的劃分，因而形成了后天性的節(jié)律。安全科學與工程學院——王玉娜56人的生理節(jié)律

PSI周期節(jié)律

P–Physical;S–Sensitive;I-Intellectual人的自然傾向與人的可靠性人的生理節(jié)律

PSI周期節(jié)律曲線的繪制步驟，簡要介紹如下

如試求生于1955年6月1日的人，在1991年8月10日這一天的PSI三節(jié)律周期相位(即處于相應周期第幾天)和8月份全月PSI三節(jié)律變化狀況，步驟如下：

首先計算預測日期的節(jié)律周期相位。第一步按陽歷核準出生年、月、日。若只知陰歷出生日期，則必須準確無誤地換算成陽歷，否則作出的曲線毫無意義。本例已給定陽歷出生日期，不需換算。

第二步按下列公式計算從出生日到預測日的總天數(shù)

X＝365A±B＋C（6-1）式中：X——從出生日到預測日的總天數(shù)；

A——預測年份與出生年份之差；

B——預測年生日到預測日的總天數(shù)(已過生日取“＋”，未到生日取“－”)；

C——從出生年到預測年所經(jīng)過的閏年數(shù)

(C＝A／４，取整數(shù)，但要準確計算時，須查新編萬年歷)本例為所有1955年6月1日出生的人，在1991年8月10日這一天的周期相位和8月份全月的生理三節(jié)律變化狀態(tài)。

安全科學與工程學院——王玉娜58人的生理節(jié)律

人的可靠性模型及其研究方法

人的可靠性一般定義為：在規(guī)定的時間內(nèi)以及規(guī)定的條件下，人無差錯地完成所規(guī)定任務的能力。人的可靠性的定量指標為人的可靠度。根據(jù)人的可靠性定義便可將人的可靠度定義為在規(guī)定的時間內(nèi)以及規(guī)定的條件下，人無差錯地完成所規(guī)定任務（或功能）的概率。人的自然傾向與人的可靠性5.5.1基本可靠性指標以及常用的概率分布函數(shù)

可靠度函數(shù)為

，并定義為

這里是隨機變量，為規(guī)定的時間。顯然，時刻的可靠度反映了產(chǎn)品在內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。人的自然傾向與人的可靠性

不可靠度為即時刻的不可靠度，表示產(chǎn)品在內(nèi)發(fā)生故障的概率。兩者之間的關系為

人的自然傾向與人的可靠性設在規(guī)定條件下，產(chǎn)品總數(shù)N,產(chǎn)品累積故障數(shù)目為r(t)引入故障密度函數(shù)f(t)人的自然傾向與人的可靠性對于有限樣本，故障密度函數(shù)的估計值為則：由概率基礎知識，則：人的自然傾向與人的可靠性

與的關系圖

人的自然傾向與人的可靠性故障率：表示工作到某時刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在t時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率。其中：人的自然傾向與人的可靠性人的自然傾向與人的可靠性討論已知R(t)時，求其它函數(shù)人的自然傾向與人的可靠性已知f(t)時，求其