1、安全人机工程 2015 复习题(选择没有、填空、名词各少一个)1. 人的认知可靠性模型(HCR)人的认知过程是人脑反映客观事物的特性与联系，并揭示事物对人的意义与作用的复杂的心理活动。人的认知可靠性模型在分析人的可靠性时，以认知心理学为基础，着重研究人在应激情景下的动态认知过程，包括探查、诊断、决策等意向行为，探究人的失误机理并建立模型。人的认知可靠性模型主要用于时间紧迫的应急条件下操作者不反应概率的定量评价。HCR 模型的两个基本假设：1、员工行为类型归结为技能型、规则型和知识型三类技能型行为在信息输入与人的反应之间存在着非常密切的耦合关系，不需要人对显示信息进行解释，而是下意识地对信息给予
2、反应操作，包括在极其熟悉的状况下采取的进行过多次的行为；失误的概率为十万分之一；规则型行为以人们按照当时的情况而选择相应的已有规程为基础的，也就是当出现什么样的状况就采取什么样的动作；如果规则没有经过实践检验，那么人们就不得不对每项规则进行重复和校对。在这种情况下，人的反应就可能由于时间短、认知过程慢、对规则理解差等而产生失误，失误率增大到大概千分之一；知识型行为在当前情景症状不清楚，目标状态出现矛盾或者完全未遭遇过的情况下，人们必须依靠自己的知识作出正确的决定和选择。在以不足的信息为基础的问题的解决中，失误率高达大约二分之一2、每一种行为类别的失误概率仅与允许时间(t)和执行时间(T1/2)
3、的比值有关，服从三参数威布尔分布 ()=1/22. 眩光的相关知识眩光：在视野中由于光亮度的分布或范围不适宜，或在空间、时间上存在着极端的亮度对比，以致引起不舒适或降低物体可见度的视觉条件。危害：1 使眼睛的瞳孔直径减小，在视野内亮度不变的条件下降低了视网膜上的照度；2 眩光在眼球媒质内散射，减弱了被看对象与背景间的对比；3 视觉细胞受亮度光源的刺激，使大脑皮层细胞产生相互作用，因而使对对象的观察模糊。措施：1 限制光源亮度对眩光光源应考虑用半透明或不透明材料减少其亮度或遮住直射光线2 合理分布光源应尽可能将眩光光源布置在视线外微弱刺激区，采用适当的悬挂高度和必要的保护角；3 光线转为反射光线
4、经灯罩或天花板及墙壁漫射到工作场所；4 对于反射眩光，则通过变换光源的位置或工作面位置，使反射光不处于视线内。此外还可以通过选择材质或涂色来降低反射系数，避免反射眩光；5 适当提高环境亮度以减少亮度对比。3. 紧张状态的发展阶段。紧张状态的发展分为三个阶段：警戒反应期、抵抗期、衰竭期。在不超过衰竭期的紧张状态下，人在紧张状态时的工作能力还有可能提高。例如某人在短期内，要完成某项重大的科研任务，这时责任心与紧迫感会使人满怀激情的工作，从而增加了动力，提高了活动积极性。4. 测量基准面。人体测量基准面是由 3 个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）来决定的。包括（1）矢状面。通过铅垂轴和纵轴的平面及
5、与其平行的所有平面都称为矢状面。（2 ）正中矢状面。在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分为左右对称的两部分。（3 ）冠状面。通过铅垂面和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分为前、后两部分。（4 ）水平面。与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面称为水平面。水平面将人体分为上、下两部分。（5 ）眼耳平面。通过左右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面。5. 天然采光和人工照明。作业环境中的照明一般有三种形式，即天然采光、人工照明、混合采光。天然采光利用自然界的天然光源，解决作业场所照明；人工照明利用人工制造的光源来解决作业场所照明；（人工照明四种
6、方式：一般照明，局部照明，综合照明，特殊照明）混合采光合用天然光源和人工光源6. 人机结合面也叫人机界面,就是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的区域。即指人与机器间能够相互施加影响的区域，也是用户与机器相互传递信息的媒介，最典型的就是信息的输入与输出。7. 人误是指在系统正常或异常运行中，人的某些活动超越了系统的设计功能所能接受的限度。是人为的使系统发生故障或发生机能不良事件，是违背设计和操作规程的错误行为。8. 可靠性及提高人机系统可靠性的方法。可靠性是指研究对象在规定条件下、规定时间内、完成规定功能的能力。提升人机可靠性的途径：1、 合理进行人机功能分配，建立高效可靠的人机系统(1)
7、 对于部件等系统宜选用并联组装；(2) 形成冗余的人机系统；(3) 系统运行时其运行频率应适度、应设置纠错装置；(4) 经过上岗前严格培训与考核，允许具有进入“稳定工作期” 可靠度的人上岗操作。 2、 减少人的失误 （1 ）使操纵意识始终处于最佳意识状态； （2 ）建立合理的安全规章制度、规范，并严格执行；（3 ）安全教育和安全训练。（4 ）按照人的生理特点安排工作。（5 ）减少单调作业，克服单调作业导致人的失误。3、 对机械产品进行可靠性设计 （l）确定零部件合理的安全系数（2 ）进行合理的冗余设计（3 ）耐环境、简单化和标准化设计（4 ）结构安全、安全装置、结合部的可靠性及其结合面的设计（
8、5 ）维修性设计 4、 加强机械设备的维护保养（1 ）机械设备的维护保养要做到制度化、规范化。（2 ）维护保养要分级分类进行。操作者、班组、车间、厂部应分级分工负责，各尽其职。（3 ）机械设备在达到原设计规定使用期时，应予以更换，不得让设备超期带病“服役”。 5、 改善作业环境（1 ）将改善作业环境列入议事日程，安全设施与环境保护措施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。（2 ）对作业环境有害物应定期检测，及时治理。 9. 控制显示比。在操作中，通过控制装置对设备进行定量调节或连续控制，控制量则通过显示装置来反映。控制显示比控制器和显示器移动量之比，即 C/D。移动量可以是直线距离（操作杆
9、移动量，直线型刻度盘的显示） ，也可以是旋转角度和圈数（圆形刻度盘，旋钮旋转量） 。C/D 是反映控制显示系统的灵敏度，C/D 值高，说明灵敏度低；C/D 值低，说明灵敏度高。10. 掩 蔽效应。掩蔽一个声音被另一个声音所掩盖的现象。掩蔽效应一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。掩蔽残留由于人的听阈的复原需要经历一段时间，掩蔽去掉以后，人耳的效应并不立即消除的现象。11. 感觉阈值。感觉阈能引起感觉的一次刺激必须达到一定的强度，能被感觉器官感受的刺激强度范围。感觉阈值刚好能引起某种感觉的刺激值。感觉阈下限刚能引起感觉的最小刺激量。感觉阈上限能产生正常感觉的最大刺激量。感受性与感觉阈
10、值成反比，感觉阈值越低，感觉越敏锐。12. 如何减轻疲劳、防止过劳。疲劳人体发生可以概括为失去功能或打乱功能的变化，也就是发生机能变化、物质变化、自觉疲劳和效率变化的现象。过劳由于工作时间过长、劳动强度过大、心理压力过重导致精疲力竭的亚健康状态。减轻疲劳的方法：1） 提高作业机械化和自动化程度。这是减轻疲劳和提高作业安全可靠性的根本措施，是减少作业人员、提高劳动生产率、减轻人员疲劳、提高生产安全水平的有力措施。2） 加强科学管理改进工作制度。工作日制度；劳动强度越大，工作时间应越短，休息时间应越长。3） 合理安排工作时间和休息时间。应给作业人员一定宽裕时间，工作时间内的作业率不宜太高。长时间不
11、休息，应自动调节作业人员从事次要工作，缓解作业的紧张。4） 多种休息方式。对于连续、紧张生产的钢铁冶炼工人，工间休息多为自我调节式。体力劳动强度大的以静休息为主，也应做些有上下肢活动、背部活动的体操，即积极休息和消极休息相结合，消除疲劳。5） 采用轮班作业工作制度。6） 业余活动和休息的安排。7） 开展技术教育和培训，选拔合格工人13. 噪声控制方法。一、控制声源（1）降低机械噪声。机械性噪声主要由运动部件之间及连接部位的振动、摩擦和撞击引起。主要措施有：a.改进机械产品的设计。选用产生噪声小的材料；合理设计传动装置。b .改善生产工艺。采用噪声小的工艺，用电火花加工代替切割，用电动机代替内燃
12、机。 （2）降低空气动力性噪声。空气动力性噪声主要由气体涡流、压力急骤变化和高速流动造成。主要措施：降低气流速度、减少压力脉冲、减少涡流。二、控制噪声传播。（1）全面考虑工厂总体布局。特别强的噪声源应设在远处或下风处。（2）调整声源指向。将声源出口指向天空或野外。（3）利用天然地形。种植树木限制噪声传播。（4）采用吸声材料和吸声结构。降低发射声。（5）采用隔声和声屏装置。采用隔声罩。三、加强个体防护。使用耳塞、耳罩。四、通过调整班次，增加休息次数，轮换作业。五、音乐调节。利用听觉掩蔽效应在工作场所创造良好的工作环境。六、进行安全卫生教育。使职工了解噪声危害及防治的意义，并了解和掌握如何防止噪声
13、的方法。14. 人为差错发生的方式设计差错由于设计人员设计不当造成的制造差错产品没有按照设计图样进行加工和装配安装差错未按照设计图样和说明书进行安装调试检验差错检验手段不正确，放宽了标准，没有完成检验项目，未发现产品的缺陷等维修差错对设备未能进行定期维修或设备出现异常时，没能及时维修和更换零件操作差错操作人员错误地操纵机器和设备15. 控制器设计的一般要求 控制器设计要适应人体运动的特征，考虑操作者的人体尺寸和体力。 控制器操纵方向应与预期的功能方向和机器设备的被控制方向一致。 控制器要利于辨认和记忆。 尽量利用控制器的结构特点进行控制（如弹簧等）或借助操作者体位的重力（如脚踏开关）进行控制。
14、 尽量设计多功能控制器，并把显示器与之有机结合，如带指示灯按钮等。 形状美观、式样新颖，结构简单。16. 视觉显示器的性能要求。1) 用简洁明了的方式传递信息，使传递信息的形式尽量能直接表达信息的内容，以减少译码的错误2) 显示精度要适当，保证最少的认读时间，避免因精度超过需要反而使阅读困难和误差增大3) 显示形式要符合操作者的习惯及操作能力极限，易于了解，避免换算，减少训练时间，减少受习惯干扰造成的解释不一致的差错4) 根据作业条件（如照明、速度、振动、操作者的位置、运动的约束等）运用最有效的显示技术和显示方法，要是现实变化速度与操作者的反应能力相适应，不要让显示速度超过人的反应速度。17.
15、 人机功能分配的原则有哪些。 笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，应分配给机器承担； 指令和程序的安排、图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造和故障处理及应付突发事件等工作，则由人承担。18. 工作空间设计的一般原则。（1）在工作系统设计的人类工效学原则 ， 给出了工作空间设计的一般原则：1)操作高度应适合于操作者的身体尺寸及工作类型，座位、工作面应保证适宜的身体姿势，即身体躯干自然直立，身体重量能得到适当支撑，两肘置于身体两侧，前臂呈水平状。2）座位调节到合适于人的解剖
16、、生理特点。3）为身体的活动，特别是头、手臂、手、腿、脚的活动提供足够的空间。4）操纵装置设置在机体功能易达或可及的空间范围内，显示装置按功能重要性和使用频度依次布置在最佳或有效视区内。5）把手和手柄适合于手功能的解剖学特性。（2）在进行作业空间设计时，一般应遵守以下安全人机工程学原则：1）根据生产任务和人的作业要求，首先应总体考虑生产现场的布局，避免在某个局部的空间范围内的机器、设备、工具和人员过于密集，造成空间劳动负荷过大，然后在进行各局部之间的协调。2）工作空间设计要着眼于人，落实于设备。首先考虑人的需要，创造舒适的作业条件，再把有关作业对象进行排列布置。19. 影响人的可靠性的因素有哪
17、些。(1)生理因素。如体力、耐久力、疾病、饥渴、对环境因素承受能力的限度等。(2)心理因素。因感觉灵敏度变化引起反应速度变化，因某种刺激导致心理特性波动，如情绪低落，发呆或惊慌失措等觉醒水平变化。(3)管理因素。如不正确的指令，不恰当的指导，人际关系不融洽，工作岗位不称心等。(4)环境因素。对新环境和作业不适应，由于温度、气压、供氧、照明等环境条件的变化不符合要求，以及振动和噪声的影响，引起操作者生理、心理上的不舒适。(5)个人素质。训练程度、经验多少、操作熟练程度、技术水平高低、责任心强弱等。(6)社会因素。家庭不和、人际关系不协调。(7)操作因素。操作的连续性、操作的反复性、操作时问的长短
18、、操作速度、频率及灵活性等。往届复习资料1. 人机工程学的分支安全人机工程学和工效人机工程学2. 人机工程学三要素人、机、人机结合面3. 百分位数工程上常以正态分布的某个百分位 a 处的人体尺寸数值 Xa 作为设计，用人体尺寸的一个界值，以控制设计的适用范围，该界值称为百分位数。一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有 a%的测量值等于或小于它，有（100-a）%的测量值大于它。例如在设计中常用 x5、x50、x95 三种百分位数，第五百分位数代表小“身材，第 50 百分位数代表”中“身材，第 95 百分位数代表“大”身材，指有 95%人群身材尺寸均小于此值。当已知样本均值和标准差时
19、，百分位数 Xa=样本均值+K*S（K 为与 a 有关的变换系数，s 为样本标准差）4. 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。能力作为一种心理特征不是先天具有的，而是在一定的素质基础上经过教育和实践锻炼逐步形成的素质为能力的形成奠定的物质基础，要使素质所提供的发展能力的可能性变为现实，必须经过教育和锻炼。能力的特点：1）能力总是和人的某种活动相联系，并表现在活动中。2)能力的大小也只能在活动中才能比较。3）在活动表现出的心理特征不全是能力。4）能力是保证活动取得成功的基本条件，但不是唯一条件。5. 人机功能匹配是指对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当的分配给人或机
20、，称为人机的功能匹配。人机功能匹配就是通过合理的功能匹配，将人与机器的优点结合起来，取长补短，从而构成高效与安全的人机系统。6. 抽样误差又称标准误差，即全部样本均值的标准差。在实际测量和统计分析中，总以样本推算总体，而一般情况下，样本与总体不可能完全相同，其差别就是由抽样引起的。抽样误差数值大，表明样本均值与总体均值的差别大，反之，说明差别小，均值的可靠性高。抽样误差 Sx=标准差 S/根号 n,n 为样本容量。7. 安全色指表达安全信息含义的颜色。常用表达安全信息含义的颜色如下：1）红色表示危险、暂停、停止、禁止。红色也是指示火警和火警系统的规定用色。2)黄色表示小心、注意，为了醒目常与黑
21、色一起使用。黄色和黑色是起警告作用的颜色。3）绿色表示提示、安全、正常、通行。 4）蓝色主要用来表示必须遵守的规定。8. 人体测量尺寸的修正有关国标公布的人体数据是在裸体或穿单薄内衣条件下测得，而设计中涉及的人体尺寸是在穿衣服、穿鞋甚至带帽条件下的人体尺寸。1、考虑有关人体尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量，也就是应该在人体尺寸上增加适当的着装修正量。所有这些修正量总计为功能修正量f.2、为克服人们心理上所产生的”空间压抑感” “高度恐惧感 ”等心理感受，或为满足人们“求美” “求奇”等心理需求，在产品的最小功能尺寸附加一项增量，称为心理修正量p.最小功能尺寸= 人体尺寸百分位+ 功能修
22、正量=Smin=Sa+ f最佳功能尺寸= 人体尺寸百分数+ 功能修正量+心理修正量=Sopm=Sa+f+p9. 影响反应时间的因素人从接收外界刺激到做出反应的时间叫做反应时间。影响反应时间的主要因素：（1 ）随感觉通道的不同而不同。听觉反应最快 触觉视觉嗅觉味觉。（2 ）与运动器官有关。手、脚不同动作，反应时间不同。（3 ）与刺激性质有关。刺激信号类型不同，反应时间不同，如光、电击和声音的反应时间分别为 176、143、142ms。（4 ）随执行器官的不同而不同。如右手反应时间为 147ms,左手反应时间为 144ms,左脚和右脚反应时间为 174、179ms.（5 ）与刺激数目有关。刺激数目
23、越大，反应时间越长。（6 ）与颜色的配合有关。若以两种颜色为刺激物时，当其对比强烈时，反应时间短，色调接近时反应时间长。（7 ）与年龄有关。年龄增加，反应时间增加。正常情况下，25-45 岁之间，反应时间较短。（8 ）与训练有关。经过训练的人，反应时间可缩短为 10%。10. 机器故障的三个阶段早期故障期，发生于机器试制或投产早期的试运转期间。主要原因是由于设计和生产加工中潜在的缺点所致。潜伏未被发现的错误、制造工艺不良、材料和原器件的缺陷，在使用初期暴露出来，就呈现为故障。偶发故障期，是在机器处于正常工作状态下的偶发故障。这期间故障率降到最低，且趋向常数，表示产品处于正常工作状态。这段时间较
24、长，是产品的最佳工作期。这时发生的故障是随机的，这期间的故障不是通过检修等方法可以避免的。这些故障原因常由于超过原器件设计强度和应力过于集中所致。磨损故障期，也即后期磨损故障。随着时间的增长，故障率从迅速增加。因产品经长期使用后，由于磨损、老化，大部分零部件将接近或达到固有寿命期，所以故障率较高。为降低机器的故障率，提高可靠性，应把重点放在早期故障期和磨损故障期，用现代诊断方法及时发现故障，通过调整、修理或更换排出故障来延长机器的使用寿命。11. 动态测量指在人体从事某项活动的情况下，对运动着的人体进行测量。通常包括人体动作范围的测量，如手、脚和四肢活动范围的大小和活动方向；人体某部位移动过程
25、的测量，如运动的轨迹以及运动关节角度大小等。氧债例题自行车测功计算的结果如下，求作业时的总氧需和氧需，作业时每分钟摄氧量，氧债，总氧债。时间 作业情况 总摄氧量（L）8:108:15 休息 1.258:158:20 踏蹬（132kg/min） 17.08:208:50 休息 13.5总需氧量：劳动及劳动结束后恢复期所需氧量之和。公式： ZOV2：劳动时的总需氧量，mlLO2：作业期摄氧量，mlhOV2恢复期摄氧量，mlj2O安静时平均需氧量，一般为 250ml/minlt作业时间，minht恢复时间，min例题步骤如下（新图形中标出了 B 的位置，原图见 Auto CAD）hloOtVhLZ j2222F=1.25L B=C A+D=17 C+E=13.5作业时总氧需：A+B=A+C=(A+D )+(C+E )-F/5*(5+30)=17+13.5-1.25/5*(5+30)=21.75 L作业时氧需21.75/5=4.35 L/min休息时养需1.25/5=0.25 L/min作业每分钟摄氧量：A=(17-0.25*5)/5=3.15 L/min氧债4.35-3.15=1.2 L/min总氧债：1.2*5=6 L
