《安全人机工程学》教案

1、安全人机工程学课程教案学院：工 控学院专业：安全工程专业年级：2004 级任课教师：甄亮时间：20062007 学年度第1 学期学 时 数：32 学时课程性质：必修2006 年 9 月安全人机工程学使用教材 ：安全人机工程 ，谢庆森，王秉权主编，天津大学出版社， 1999安全人机工程学 ，高等院校安全工程专业指导委员会编，煤炭工业出版社，2002人机工程设计 ，郭青山，汪元辉编，天津大学出版社， 1994人机工程学 （修订版） ，丁玉兰主编，北京理工大学出版社， 2000课程性质、时间、讲授方法安全人机工程学课程性质属于学科基础课安全人机工程学课程时间 32学时安全人机工程学课程讲授方法是讲授

2、与自学相结合第一章 概 述第一节 人机工程学1. 历史回顾1949年英国人莫瑞尔首先提出 “ ergonomics ”美 国 称 为 人 类 工 程 学 “human engineering ”或 人 因 工 程 学 “human factors engineering ”日本称为人间工学在我国也称为人体工程学，人类工效学，工业心理学等基本名词解释ergonomics: the applied science of equipment design, as for the workplace, intended to maximize productivity by reducing oper

3、ator fatigue and discomfort; design factors, as for the workplace, intended to maximize productivity by minimizing operator fatigue and discomfort.security: freedom from risk or danger; safety; measures adopted by a government to prevent espionage, sabotage, or attack; measures adopted, as by a busi

4、ness or homeowner, to prevent a crime such as burglary or assault; the level to which a program or device is safe from unauthorized use.safety: the condition of being safe; freedom from danger, risk, or injury; a device designed to prevent accidents, as a lock on a firearm preventing accidental firi

5、ng.2. 发展历史经验人机工程：着眼于力学、电学、热力学等工程技术，人机关系上以选择和培训操作者为主，使人适应机器。 （ 20 世纪 40 年代前）科学人机工程：溶合了心理学、生理学、工程技术，重视 “人的因素 ” ，力求机器适合人。 （20 世纪 40年代到 60年代）现代人机工程： 涉及更多专业， 要求机器操作不超越人类能力界限， 最终实现人-机-环境的协调，达到最高的综合效率。20 世纪 60年代后)3. 人机工程在世界各国的发展1950年英国成立人机学研究会， 1957年开始发行会刊 ergonomics美国是人机学最发达国家， 1957年成立美国人因协会( human factor

6、 society)1960 年成立国际人机协会(international ergonomics association, iea)4. 人机工程在中国20 世纪 80 年代才开始相关研究1989 年成立中国人类工效学会( chinese ergonomics society)5. 人机工程定义美国学者伍德(wood) ：设备设计适合人的各方面因素，以便在操作上用最小的代价取得最高的效率。1979年版辞海 ：运用人体测量学，生理学，心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段， 综合地进行人体结构， 功能， 心理及力学等问题研究的学科， 用以设计使操作者能发挥最大效能的机械， 仪器和控制装

7、置， 并研究控制台上各仪表的最合适位置。iea 定义：研究各种工作环境中人的因素，研究人和机器以及环境的相互作用，研究人在工作、 生活中如何统一考虑工作效率， 人的健康、 安全和舒适等问题的科学。6. 人机工程与工业设计的关系为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数为工业设计中“物 ” 的功能合理性提供科学依据为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则为进行人-机- 环境系统设计提供理论依据为坚持以 “人”为核心的设计思想提供工作程序7. 人机工程与其他学科的关系第二节 安全人机工程1 .人-机-环境系统(man-machine-media 系统 )2 人机系统类型：按自动化程度分：人工，半

8、自动和自动化按信息反馈与否分：开环系统和闭环系统3 .人机特性比较与功能分配人在检测，图像识别，灵活性，预测，归纳推理和判断方面优于机器机器在速度，出力，反应精确度，重复性，短期记忆，演绎推理，多通道性能，环境恶劣情况下优于人4 . 安全人机工程的定义、研究对象、内容定义： 利用人机工程的思想， 方法， 原理去解决人机结合面的安全问题的一门学科，使人机工程的一个分支。研究对象：人，机器，人机结合面，环境内容：人机系统总体设计人体特性研究工作场所和信息传递设计环境控制于安全保护设计安全人机工程定义： 从安全目标出发， 应用人机学基本理论、 观点和方法对安全生产，事故以及作业环境进行分析，并从人-

9、机关系入手找到预防事故的方法和措施。安全人机工程的主要任务：建立合理可行的方案，更好地在人-机系统中合理分配功能，使人-机系统更有效地结合，更好地发挥人的作用，并为操作人员提供舒适、安全、卫生的环境，从而达到保障劳动者安全、健康劳动，提高工作效率的目的。5 . 安全人机工程的研究范围1）工作负荷研究2）工作环境研究3）工作场地，工作空间，工具装备研究4）信息显示的人机学问题5）安全管理的人机学问题6）工作成效的测量与评价6 . 安全人机工程的研究方法1）观察法2）实测法3）实验法4）honeywell 法5）模拟和模型实验法6）计算机数值仿真法7）分析法8）调查研究法第二章人- 机系统中人的因

10、素第一节 人体静态参数测量1. 人体测量基本知识定义： 人体测量是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别， 用来研究人的形态特征， 从而为工业设计和工程设计提供人体测量尺寸。分类：人体构造尺寸（静态尺寸）和功能尺寸（动态尺寸）人体测量术语： ，被测者姿势：立姿、坐姿；测量基准面：矢状面，正中矢状面，冠状面，水平面，眼耳平面；测量方向：头侧端、足侧端，内侧、外侧，近位、远位，挠侧、尺侧，胫侧、腓侧；支承面和衣着；基本侧点及测量项目。 （具体定义参见 gb3975-1983和gb5703-1985有关规定）测量主要工具：人体测高仪，直角规，弯脚规统计函数：均值，方差，标准

11、差，抽样误差，百分位数2. 人体尺寸测量有关数据参见 gb10000-1988中国成年人人体尺寸3. 中国成年人体功能尺寸（具体数据参见gb10000-1988和gb/t13547-1992）立姿坐姿单腿跪姿仰卧4. 用经验公式计算人体参数用身高计算人体各部位尺寸用体重计算人体的体积和表面积人的密度：a=w/v人的体积：v=1.015w-4.937人的表面积： a=0.0016h+0.0128w-0.1529人的生物力学参数最大耗氧量最大心跳速率最大心脏排血量5. 人体测量尺寸的应用应用原则：注意选择应用条件，百分位的选择和一些注意事项应用方法：确定所设计产品的类型选择人体尺寸百分位确定功能修

12、正量确定心理修正量产品功能尺寸的设定人体测量数据的应用准则最大，最小准则可调节准则平均准则选择最新准则地域性准则功能修正与心理修正准则标准化准则姿势与身材相关联准则 合理选择百分位和适用度准则6. 设计用人体模板坐姿人体模板（gb/t14779-1993）人体外形模板（gb/t15759-1995）人体模板的应用适用范围使用要求百分位选择应用实例 第二节 人体动态测量尺寸人的肢体活动范围头、肩胛骨、手、臂、大腿、小腿、足等各有相应的活动范围。肢体的出力范围立姿时手臂的操作力坐姿时手臂的操作力（一般右手强于左手，向上力大于向下力，向内用力大于向外用力）双臂的扭力坐姿时的足蹬力（一般右足大于左足，

13、男大于女）3. 人体动作的灵活性与准确性人体动作的灵活性（包括动作速度和动作频率）人体动作的准确性 （主要从动作形式 （包括方向和动作量） ， 速度和力量三个方面）基本规律如下：手臂伸出和收回动作的准确性：短距离（ 100mm 内）有运动过多趋势，误差大，对较长距离（100-100mm）有动作过小趋势，误差显著减少。向外伸出比向内收回准确。 动作方向最准确是正前方手臂部水平下侧， 最部准确在侧面； 右侧比左侧准确，下部比中部准确，上部最不准确；双手同时均匀地操作时，双手直接在身前活动的准确性最高。第三节 人的感知特性概述感觉：人脑对于直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。 （最简单，最基

14、本的心理过程）知觉：人脑直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。感觉反映客观事物的 个别 属性， 知觉反映客观事物的 整体。 人以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉中。感觉的基本特性适应刺激（刺激形式和感觉反应表）感觉阈值（感觉阈上限，感觉阈下限）感觉的适应性（如嗅觉适应）感觉的相互作用性（互相作用，互相影响）感觉的对比性（同时对比，继时对比）感觉的余觉知觉的基本特性整体性（由许多部分或多种属性组成的对象具有一定结构的统一性）影响因素：接近性，相似性，封闭性，连续性，审美性选择性（决定条件：对象与背景的差别，对象的运动和主观因素）理解性恒常性（主要包括：大

15、小恒常，形状恒常，明度恒常，颜色恒常）错觉2. 视觉特性视觉刺激：人眼能感觉到的波长范围是380nm到780nm （接受信息的最主要方式）视觉系统（眼睛的解剖结构）视觉机能视角：被观察物体两端光线进入眼球的夹角视力：人眼对物体细部的分辨能力静视野：人的头部和眼球固定时能看到的空间范围动视野：人的头部固定，眼球自由转动能看到的空间范围视距：人眼观察操作装置的正常距离几种常见的视觉现象明暗适应： 暗适应是人从明亮处突然进入黑暗处， 经过 57 分才能看见物体， 30分后才完全看清。 明适应与暗适应情况相反， 适应时间约 1 分钟。 人眼还存在色彩适应。眩光是所有耀眼和刺眼的强烈光线。 它会使人视力

16、下降， 注意力分散， 干扰视线，可见度降低，使眼睛疲劳、不舒服。一般应尽量限制和避免眩光。视错觉是人观察外界物体形象或图形所得到的印象与实际形状或图形不一致。 主要由生理和心理原因导致。一般应避免，但运用得当也会取得满意的效果。视觉运动规律眼睛水平运动比垂直运动快视线习惯从左到右和从上到下运动，看圆形内物体总是沿顺时针方向看眼睛垂直运动比水平运动容易疲劳眼睛观察左上最好，其次右上，再次左下，最差右下眼睛有惰性，容易接受简单直线轮廓，看单纯的形态比看复杂形态顺眼和舒适两眼协调、同步运动眼睛对颜色分辨依次是：红- 绿 - 黄- 白3. 听觉特征听觉刺激：人耳能听到的声音频率一般为20-20000h

17、z （接受信息仅次于视觉）听觉系统 听觉特性绝对阈值与可听范围 能辨别声音的方向和距离（双耳接受刺激的时间差，强度差以及经验） 听觉的适应与听觉疲劳或残留（适应时间比视觉适应时间短得多，疲劳后的恢 复时间较长）听觉的掩蔽效应（两个强度相差很大的声音同时作用人耳时，其中的一个被淹 没）4. 肤觉、嗅觉和味觉肤觉是由物质的物理或化学作用到达皮肤表面引起的。它分为触压觉，痛觉和温度觉。肤觉仅次于听觉，对盲人有重要意义。嗅觉（适应性快，温度有助于嗅觉感受）味觉（味觉感受器主要分布在舌表面）5. 本体感觉：人在进行操作时能给出身体及四肢所在位置的信息。第四节 人的信息传递与处理人的神经系统中枢神经系统（

18、包括脑和脊髓）周围神经系统（中枢神经系统以外全部神经系统的总称） 大脑大脑皮质功能定位（躯体感觉区，躯体运动区，其他功能区） 大脑皮质联络区神经系统活动方式（反射弧，信息键）3. 人的信息处理模型4. 人体接受信息的途径与能力人体接受信息的途径：通过“ 感觉 判断 行为 ” 构成人体信息处理系统（感觉器官接受外界条件刺激，大脑进行分析，判断和决策，运动系统进行动作）人体接受信息的能力（信息处理的核心是判断，判断既是利用已有知识与经验的过程， 也是积累和增加新的知识与经验的过程。 人脑的信息容量大得惊人， 但存在遗忘现象）5. 影响人体信息接受、处理的主要因素无关信息的干扰信息维量数的影响（信号

19、的每一个特性为一个维量）一般多维量信号的传递率高于单维信号，但小于组成该多维信号的单一维量信号传递之和分时的影响（信号输出最好分先后，尽可能利用两个或多个感觉通道接受同一信息，视觉有相对优先权，听觉的抗干扰性好）刺激 - 反应之间的一致性（如红色代表危险，绿色代表安全）大脑意识水平（大脑意识水平分五个阶段，其中第 iii 阶段最佳）第五节 人的心理特性个性人的气质：多血质，胆汁质，粘液质，抑郁质性格： 人对事物的态度和形成个性习性的行为方式， 是个人稳定的个性心理特征情绪与安全情绪：由客观事物与人的需要（自然的，社会的，物质的，精神的）是否符合而产生的心理反应3. 社会心理与安全生产需要和动机

20、群体的心理因素不安全心理状态：侥幸心理，省能心理，逆反心理，凑兴心理，从众心理a一、,：f* /* 一、,：4. 注意与不注意5. 个性心理特征的运用下面 12 种个人心理特征可在防止伤亡事故中充分加以利用：自卫心，人道感，荣誉感，责任感，自尊心，喜牵头，随众性，竞争性，逻辑思考力，获奖心，好奇心，恐惧心 第六节 劳动强度及分级劳动强度静力作业： 身体和四肢关节保持不动时所进行的作业， 特点是能耗水平不高， 但却容易疲劳动力作业：靠肌肉伸缩来完成作业（体力劳动）劳动强度分级国际劳工局分级标准日本劳动研究所分级标准中国劳动强度分级（gb3896-1983）第七节 作业疲劳疲劳的特点和分类定义：

21、作业过程中作业能力下降， 或由于厌倦而不愿意继续工作的状态 （乳酸的积累）特点：生理，心理，环境等多种因素影响疲劳分类：按原因分类：生理性疲劳、心理疲劳按发生部位分类：精神疲劳、肌肉疲劳、神经疲劳按程度分类：一般疲劳、过度疲劳、重度疲劳按时间长短分类：急性疲劳、慢性疲劳按作业方式分类：动态作业疲劳、静态作业疲劳按器官类型分类：中心性疲劳、外周性疲劳2. 作业疲劳的调查与测定疲劳的问卷调查疲劳的测定3. 引起疲劳的原因超生理负荷的激烈运动和持久的体力或脑力劳动工作单调环境不良精神因素身体状况不佳人机工程设计不合理4. 作业疲劳的一些规律疲劳可以恢复，且青年人比老年人恢复快积累效应适应性生理周期的

22、影响环境因素的影响工作单调5. 降低作业疲劳的措施提高作业的自动化水平，改善劳动条件，降低劳动强度，缩短劳动时间选择正确的作业姿势和体位：立姿，坐姿，坐立交替合理设计作业中的用力方式： 合理安排施力方式与负荷； 按照生物力学原理作业；利用人体活动特点用力；利用人体动作的经济原则；节约动作能级改善作业内容， 避免单调重复性作业： 使操作适当复杂化， 交换操作内容或作业岗位合理设计作业空间与环境生产设备的本质化安全第八节 人为差错概述定义：人为差错是指操作者实际完成职能与该工作所要求完成职能之间的偏差，也称人的失误。人为差错的五种情况：未执行分配的任务错误地执行分配的职能执行了未赋予的额外职能按错

23、误程序或在错误时间执行了职能执行职能不全面2. 出现人为差错的原因 感觉认识上的人为差错 信息量过大，强度过大或过小，或过于复杂 信息传递速度过快 信息显示不够完善 感觉通道间的知觉重叠输入信息混乱，又噪声干扰感觉器官有缺陷 疾病、疲劳的影响，或错觉 联络信息的方式方法不完善 错误领会信息 在先入感的强烈影响下发生错觉2 ） 判断过程中的人为差错 知识或能力不足缺乏经验或训练不足 遗忘疲劳或其他原因造成的意识水平低下 本身有不良性格或习惯3 ）异常状态下发生的人为差错大脑意识水平低下 由于条件反射和躲避等行为带来的危险 人体生物节律处于临界期（低潮期）4）行为过程中的人为差错精神不集中，思想开

24、小差 工作不熟练 意识水平低下 输出时的程序混乱，行为缺乏准则 单调作业引起瞌睡，失神 操作工具形状、布置等缺陷 记错操作对象的位置，方向感混乱 体力不佳训练不足 忽视规则，程序的不良习惯 随波逐流或逞能好强3. 防止人为差错的措施 避免注意力不集中或疲劳 突出重要信息的显示 加强控制的精确性 确保按正确顺序接通各装置，关键部位设置联锁装置 尽量减少仪表的读数误差，防止读数错误 减少振动，降低噪声 设计合理的操作程序，并严格执行 减轻操作者生理和心理的压力第三章 人机系统的显示装置第一节 概述1 视觉显示器的类型和功能按照显示形式分： 模拟显示：以刻度，指针来显示。特点：能给出变化趋势，可靠性

25、高，稳定，缺点：显示速度慢，易受振动影响，过载能力差，质量难控制数字显示：以数字直接显示。特点：简单，直观，准确性高，读数速度快，不易疲劳，缺点：显示会跳动闪烁按照显示功能分类读数用仪表：提供准确读数，用于精确测量值检查用仪表：显示是否偏离正常值警戒用仪表：显示是否处于正常范围追踪用仪表：通过人的控制，使机器按人的要求工作，或按某种客观环境工作调节用仪表：指示操纵装置调节的值定量显示仪表：准确显示数值定性显示仪表：注重情况和程度的比较2. 其他类型显示器听觉显示器：特点：反应快，无方向限制，强迫注意嗅觉显示器：用于特殊场合，灵敏度高，但很容易受到干扰触觉显示器：电刺激，机械振动，喷气振动3.

26、显示方式的选择原则和方法：显示类型的选择取决于显示目的和被显示内容的性质选择原则：尽量简单，直接；精度要求一致；显示与操作能力及习惯相适应；显示的变化速度与操作者反应相适应定量显示方式的选择： 静态下， 数字显示优于指针显示， 显示变化较快场合下，指针显示的读数更准确，预测性显示方面指针显示优于数字显示定性显示：标志显示（直观，易于认读） ，形象化显示，音响显示（常与光信号结合使用）4. 设计中的人机因素和设计准则设计中的人机工程因素：人接受信息的特点、人的信息传递能力，仪表显示与人的反应相协调，作业环境因素显示装置设计基本准则以视觉特征为根据，保证迅速，正确获得信息显示信息的数量和种类不要太

27、多仪表的指针、刻度、标记、字符等在颜色形状，亮度等方面保持合适对比关系，以使目标清晰可辨仪表显示在空间关系，运动关系和概念上与系统其他显示装置兼容。第二节 显示仪表的选择设计模拟显示仪表选择设计刻度盘形状：主要有开窗式，圆形，半圆形，偏心性，水平直线式与垂直直线式，其中开窗式读数效果较好大小：25-35mm， 直径增加， 读数准确性下降； 30 70mm， 读数稳定， 大于 70mm后，直径增加，读数准确性下降刻度间距，刻度标记，刻度方向，刻度单位，刻度标数和数字立位字符设计形状（简明，易读，醒目） ，大小指针设计形状（简洁明快，无任何装饰） ，宽度与长度，指针与刻度盘的关系仪表的色彩设计颜色

28、搭配（达到读数清晰醒目，不易疲劳）2. 数字显示仪表选择设计机械式数字显示仪表：依靠机械装置视线数字显示。优点：结构简单，使用方便；缺点：显示数字可能不全而引起读数错误，还容易出现卡阻现象。数字形状与读数准确性有显著关系数字的尺寸字体与背景和照明的关系电子式数字显示仪表：使用液晶显示和发光二极管显示两种优点：方便，可靠地和计算机系统连接，具有较好的可控性数字结构有直线型和点阵型字体设计字体形状字体大小背景与照明第三节 屏幕显示选择设计屏幕的显示特征显示空间小，显示格式灵活可变（图形、符号、信号、文字等） ，且具备综合显示多种信息的能力，既能作追踪显示，又能显示动态画面屏幕显示的目标、呈现时间和

29、余辉目标： 荧光屏上显示的视觉信息载体， 目标亮度越大， 越容易察觉， 但超过 34cd/itf后，视敏性没有大的改善呈现时间： 23 秒最有利余辉：目标呈现结束后残留在屏幕上的亮点，特点：最初亮度下降快，而后下降慢3. 目标的运动速度：运动的目标比静止目标更容易察觉， 但难于看清楚， 运动速度越快， 越不好辨认4. 目标的形状、大小和颜色形状：一般的辨认优劣顺序为：三角形最优，圆形，梯形，方形，长方形，椭圆形，十字形最差；当干扰光点强度较大，方形好于圆形大小：目标越大越易辨认，但目标过大占用面积也大，所以大小应适宜颜色：红色和绿色辨别率与白色相似；但红色刺激性强，易引起疲劳；一般以绿色为目标

30、较好；采用蓝色，视觉辨认率稍差5. 目标与背景的关系目标亮度必须达到视觉的阈值才能被看见目标受干扰光点影响很大屏幕以外的照明称为环境照明， 当屏幕亮度与环境照明一致时， 目标察觉、 识别和追踪效果最好6. 屏幕设计屏幕形状：分方形和圆形，一般认为方形屏幕的目标观察和工作效率较高屏幕的大小和位置：一般视距范围为 500mm 到 700mm， 垂直和水平视角不小于 30 为宜7. 屏幕显示终端作业的人机关系作业情况：按作业情况一般分四种作业：文字处理，数据输入，资料查询，随机对话屏幕显示终端设备与作业体位键盘：统一的标准便于操作、记忆，目前已经出现新型键盘鼠标：功能键少，操作简单；如何分配各指头的

31、操作屏幕和资料的位置： 屏幕位置最好垂直于操作者的视线； 屏幕中心连线在视水平线 1520之间为宜，资料宜放在操作者正前方，视距在350700mm 内较好座椅：应易于移动，且高度可调8. 视频显示器应用新技术多媒体技术： 以 windows 为代表的操作系统将形象生动的图文信息。 主要途径： 视觉，听觉，触觉，嗅觉和味觉等。可视化技术：所见即所得的可视化技术使人机的信息交流更自然直接，其运用前景很广。虚拟现实技术：通过计算机手段完成，广泛运用在生产、科研、娱乐、军事、学习等方面。第四节 信号灯与听觉报警装置选择设计信号灯选择设计（由信号灯产生的视觉信息）信号显示特征：面积小，视距远，引人注意，

32、简单明了，但信息负荷有限信号灯的作用：指示性，引起注意或指示操作，具有传递信息的作用；显示工作状态，反映某个指令、某种操作或某种运行过程的执行情况信号灯的颜色和暴露时间：遵循一般性的约定，暴露时间尽可能长些信号灯的视距与亮度：一般视距都比较大，因此亮度要求起码2 倍于背景亮度，但亮度过强会造成眩目而影响观察 闪光信号：与固定光信号比较更容易引起注意。闪光信号的作用： 1.引起进一步注意， 2.指示操作者立即采取行动， 3.反映不符合指令要求的信号， 4.用闪光快慢表示机器运转速度， 5.指示警觉或危险信号信号灯位置和观察距离： 应放置在操作者不用转头或转身就能看到视野内； 观察距离与光强，光色

33、，空气透明度有关，其中红光的距离最远信号灯的形象：显示与含义有逻辑联系信号灯的复合显示： 多个信号灯， 多种颜色的方法显示复杂信息， 但数量不能多2. 听觉报警装置 常用听觉报警装置及其特点蜂鸣器：低声压，低频率，声音柔和不会产生紧张和恐惧，适用于安静环境 铃：用途不同，声压级和频率差别很大 角笛：有吼声和尖叫声两种，常用于高噪声环境中的报警汽笛：声强高，频率高，适合紧急事态的音响报警 报警器：声音强度大，频率由低到高，传播很远，主要用于紧急，危险状态的报警 听觉报警器的选择设计原则概念上兼容：如尖叫声与紧急情况相适应声压级的选择：必须保证信号接受范围内的人能够识别，所以要求超过阈值选择适合的

34、信噪比： 在噪声环境中， 报警声要求容易识别， 信号强度要大于噪声频率选择： 5003000hz 是人耳最敏感频率，远距离传递应选择1000hz 以下频率使用间歇性信号：目的是吸引注意视、听双重报警信号：增加接受概率，提高系统可靠性3. 语言传示装置的选择设计概念：传递和显示语言信号的装置；如麦克风是语言传示装置，扬声器是语言显示装置特点：以语言为载体，传递和显示信号的含义准确，接受迅速，信息量大，不受光线和方向的限制；缺点：容易受到干扰注意的几个问题：语言的清晰度：语言的清晰度必须在 75%以上才能正确传递信息语言的强度：一般在 6080db 之间较好噪声的影响：噪声对语言信号有掩蔽作用语言

35、传示装置的选择原则：一个语言传示装置可以替代多个音响装置语言传示装置有时比视觉信号更细致明确在追踪操作中有优势在非职业性场所（如商场等）比音响报警装置更符合人的习惯第五节 图形符号选择设计图形符号显示特征 信息接受快 传递信息大，可靠性高，抗干扰强 显示信息简洁，概括，生动 不能定量显示 图形符号显示的意义与作用 提高信息传递速度和工作效率自我管理功能 全天候服务，减少人员提高效率 迅速传递安全警告，预防事故发生 有艺术性，美化环境3. 图形符号的应用 交通运输行业：大量采用图形符号，操作者可以迅速直观了解显示的信息 国际统一符号：国际贸易中采用统一符号，为产品提供通用的国际语言 工业领域：各

36、类生产设备的图形符号 实际运用中注意不要过分抽象第六节 显示装置的总体选择设计指针式仪表群的布局仪表的排列方式：尽量靠近，缩小搜索视野的范围空间排列顺序与实际操作使用顺序一致一般按从左到右，从上到下，顺时针排列显示与操作要保持对应关系仪表的零点位置一般都选择在时钟的 9 点和 12 点位置2. 显示板面的布局板面的尺度最佳读数范围及布局3. 显示器板面的总体形式直线形式弧线形式弯折形式4. 信号灯的位置要求不转头就可看见避免互相干扰第四章 人机系统的操作控制装置第一节 操作控制装置的类型及特征分析1. 操作控制装置的类型按操作方式分：手动操作，脚控操作，其他操作（声，光，电等）按运动形式分：旋

37、转运动，摆动运动，平移运动，按压牵拉运动按功能分：开关控制，转换控制，调节控制，制动控制2. 操作控制装置的用力特征手的运动方向与速度：在垂直面内运动比水平面内运动快，且准确度高；从上往下运动快； 从前后运动快于左右运动； 顺时针运动快于直线运动； 向着身体运动比离开身体运动快，单手操作比双手操作精度高，速度快人体姿势与用力关系：立姿下拉力大于推力，右手大于左手，男性力量大于女性操作阻力：既不能太大（容易疲劳） ，又不能太小（操作精度不好控制）避免使用静态肌力：易导致疲劳其他问题：是否需要辅助能源，注意男女差别3. 操作装置的特征编码与识别 形状编码：要求尽量简单易识别，形状与功能吻合，手感好

38、 大小编码：一般与其他形式编码共同使用 位置编码：注意数量不能多，而且要与习惯一致 颜色编码：必须有照明，且颜色不能多 符号编码：用符号、图形或文字标注在操作装置上；要求简洁，清楚，且照明良好4. 操作控制装置的空间位置选择设计操作装置多时以位置编码为主，形状、颜色编码为辅操作装置按操作顺序排列，且前一个未完成，后一个操作处于自锁状态考虑人手和脚的特性，按重要性和使用频率进行布置 按功能分区，各区域以不同编码关联多的操作应互相靠近 操作与显示应符合相合性原则操作装置的排列和位置应适应的人习惯尽量做到盲目定位时仍有良好操作性能第二节 旋转式操作控制装置 类型旋钮：使用灵活，方便，工作可靠手轮：单

39、手或双手操作 摇把：单手操作，一般操作力较大 十字把：一般双手操作，尺寸较大 手动工具：如扳手，螺丝刀等 操作力各种旋转式控制装置功能、尺寸，形状不同，操作力也不同3. 旋转式操作控制装置的选择设计旋钮的形态设计： 旋转大于 360 设计为接近圆柱、 圆锥形； 小于 360 设计为圆柱或接近圆柱的多边形；定位转动设计为简洁的多边形来指示位置旋钮的尺寸：要保证动作的速度和准确性手轮和摇把的回转直径：用途不同，尺寸差别很大，手轮一般80520mm安装位置：快速旋转时转轴与人前方平面成6090 ，需要很大力量时与人前方平面平行；离地面10001100mm钥匙、旋塞：注意安全保密性，在一个工位上调节，

40、最好有指示标记第三节 移动式和摆动式操作控制装置移动式操作控制装置切换开关：用于快速切断，接通，断开；一般只有两个切换位置手闸： 用于操作频率较低场合， 特点是工位容易保持且可见和可接触， 一般行程 10400mm指拨滑键分两类允许控制两个以上或无级调节两个工位的调节，防止无意识操作2. 摆动式操作控制装置操作杆：操作杆自由端有手柄或把手，另一端连接机器或设备；不适宜做大幅度的连续控制，也不适宜精确调节操作杆的形态和位置：要求适合手握；一般情况，立姿下与操作者肩差不多，坐姿下与肘部高度相当操作杆的行程和扳动角度：应适合人手臂的特点，尽量做到只用手臂而不移动躯体操作杆的操作力：使用频繁的操作杆的

41、最大操作力不超过60n3. 移动式和摆动式操作装置的选择设计原则操作力较大，采用操作杆进行控制操作杆长度与操作频率有关，操作杆越长，动作频率越低采用复合多功能操作杆尽量选择标准化产品第四节 按压式操作控制装置按钮形态：手触及面为圆形或方形尺寸及操作力按键特性：只允许有两个工位尺寸：根据人体尺寸和指端弧形确定布局：根据功能、使用频率或显示装置位置等情况排列第五节 脚动操作控制装置脚操作控制装置的形式脚踏板：又分往复式，回转式，直动式脚踏钮：与按钮相似，表面要求粗糙脚操作控制装置的操作特点一般采用坐姿操作操作力远大于手设有起动阻力，防止误操作4. 脚动操作控制装置的选择设计形状：多采用矩形或椭圆形

42、表面设计成齿纹状，以避免操作中的滑脱范围内尺寸和角度：尺寸稍大于脚；角度在人体中线两侧 1015第六节 操作控制装置的设计与选择动作节约的原则目的：寻求最短操作时间，最小操作力以及最高工作效率身体使用原则双手同时开始和完成动作双臂同时进行动作对称且不要同时空闲尽量减少动作种类尽量使用其他动力，减少静态用力双手平稳连续工作，减少急剧改变方向或曲折的动作尽量符合人体特性，保持重心稳定，有节奏工作面的安排原则全部工具和材料有固定位置，便于取放工具材料应放置于操作者前面材料应自动运送到操作者使用地点尽可能采用下落式供料工具材料按最佳工作顺序排列良好的环境照明选择合理的姿势，设备、工具的设计原则能用夹具

43、或脚操作就不用手操作设计和使用多功能工具，用少量工具完成多种动作工具、材料尽可能接近工作位置每个手指都有功能分配操作应尽量省力2. 操作控制装置的选择原则快速、精细的操作适合手操作手控装置安装高度合适，便于观察和操作按钮、旋钮等适合用力小，高精度场合操作杆等适合费力，低精度，幅度大情况3. 操作控制装置的布局操作控制装置的位置排列：按人的操作范围布置；按人的操作习惯布置；按功能排列；操作控制装置之间的间隔位置操作控制装置的协调形布置：运动形式与设备运行状态协调；操作控制方式与显示方式协调； 运动方式与指针运动方向协调； 控制与显示协调； 采用复合操作显示装置；与人体协调；尽可能适应多种操作特点

44、第七节 控制与显示的相合性设计空间位置的相合性目的：减少误操作，缩短操作时间，提高操作质量运动方向的相合性（指针运动与控制装置运动方向一致）操作 显示比操作装置与显示的位移比高灵敏度对应低操作 显示比；低灵敏度对应高的操作 显示比采用粗调和精调功能显示与操作控制在概念上的相合性32第五章 作业空间与作业选择设计第一节 作业空间和作业岗位选择设计1. 工作规划工厂设计：选址；厂区布置；三同时原则（安全装置与主体工程同时设计，同时施工，同时投产运行）城市规划设计： 城市人口密度的安全设计； 城市土地利用与安全设计； 城市的变与不变相统一的安全设计； 城市道路安全设计； 城市危险物排放通道安全； 紧

45、急突发事故对策预案2. 作业空间分析与设计 作业空间设计的一般原则 以人为本，保证安全、舒适与方便 先总体设计，再局部设计 综合安全，经济，高效三者关系 重要设备，显示，控制装置在最佳作业范围内 合理设计人流，物流以及设备安全 根据人的生理和心理布置设备，尽量减少疲劳，提高效率 合理选择作业姿势，操作动作和作业范围作业空间布置总则 按照重要性原则布置 按照使用顺序原则布置 按照使用频率原则布置 按照使用功能原则布置 潜在危险空间分析与设计 矿井下的安全作业空间 高空作业空间 起重机下作业空间 设备危险区的防护3. 作业岗位分析作业岗位特征：坐姿属于轻、中作业；立姿属于中、重作业；坐立交替作用效

46、果好作业岗位设计要求和原则设计要求： 上肢能达到区域内完成各项操作， 下肢有舒适活动空间； 考虑操作动作的频繁程度；考虑群体作业，性别不同，人体尺寸的差异设计原则：考虑作业者习惯性，同时性，对称性，节奏性，规律性等生理特点；考虑动作的经济性； 作业岗位各部分均符合人机工程要求； 不允许存在无关物体；符合国家标准和相关规定4. 手工作业岗位选择设计类型：坐姿、立姿、坐立交替手工作业岗位尺寸设计：人体尺寸；作业尺寸；性别尺寸5. 视觉信息作业岗位选择设计视觉显示终端作业岗位的人机界面人 -椅界面；眼-屏幕界面；手-键盘界面；脚-地板界面视觉信息作业岗位的人体尺寸第二节工作台、座椅与手握工具的选择和

47、设计作业域(working area)上肢作业域：立姿；坐姿下肢作业域：立姿；坐姿控制台选择设计控制台形式桌式：结构简单，台面小巧，视野开阔，光线充足，操作方便。适合于显示控制器件数量较少场合直柜式：构成简单，台面较大，视野效果好。适合显示器件较多，且无须长时间连续监控组合式：结构复杂，灵活性大弯折式：结构复杂，监视观察视野佳，操作方便控制台的选择设计要点控制台作业面：达到良好的手-眼配合协调显示器面板形式：矩形， v 形， u 形，半圆形控制台上方干涉点高度：分体式控制台有死角，死角处不能配置仪表3. 办公台选择设计现代化办公台人体尺寸办公台的可调性设计：提高舒适度和工作效率办公台组合设计：

48、要隔断，易拆装，变化灵活4. 工作座椅选择设计坐姿的生理学特性：脊柱结构；四个生理弯曲；腰椎后突和前突坐姿的生物力学特性：肌肉活动度；体压分布；股骨受力分析；椎间盘受力分析座椅种类：工作椅；休闲椅；多功能椅座椅结构形式：坐面，腰靠背，支架，根据需要还设有扶手座椅的尺寸选择设计座面高度座宽和座深座面倾角腰靠背的高和宽腰靠背与座面夹角座面硬度扶手高度座椅选择设计要点：坐姿与操作相适应，保持身体舒适，稳定地进行操作和控制座高、腰靠高必须可调节座椅调节后不能出现松动无尖角锐边，无伤害性座椅座面和腰靠背部分安全，舒适座椅有一定的弹性和足够的刚度一般不设置扶手结构材料应耐用，阻燃，无毒；腰靠材料应柔软，防

49、滑，透气性好，吸汗，绝缘座椅设计的新观念动态座椅：座椅能够对坐者的动作和姿势作出自动的响应前倾式座椅：座面适当前倾，更适合于工作（写字和绘画）膝靠式座椅： 由坐骨和膝盖来分担部分重量， 减少脊柱和臀部的负担； 但进出座椅不便，不适合休息其他工作凳椅作业用凳：立姿作业中的短暂休息其他支撑物：立姿作业下减少弯腰导致的作业疲劳5. 手握工具的选择设计设计原则必需有效地实现预定的功能与操作者身体有适当比例适当考虑性别，训练程度和身体素质的差异合理设计作业姿势，减少作业疲劳手握工具的解剖学因素：避免静肌负荷保持手腕处于顺直状态避免手掌部分组织受压力避免手指重复动作把手选择设计形状：圆形截面适合抓握；丁字

50、形增大扭矩，用于操作力教大场合直径：用力抓握时直径3040mm；精密抓握时直径856mm长度：一般100125mm弯角：最佳角度10双把手工具：主要考虑抓握空间用手习惯和性别差异第三节 安全作业研究与标准化作业作业研究方法研究：以制造产品为目的，把人、设备和材料有效加以运用，使工作结果称为最优的研究工艺工程研究：按工艺和作业顺序进行研究 联合作业研究：使用于两人或一人多机同时作业情况 动作研究：从人体动作的分析寻求改进作业的方法 微动作研究：将动作分解来研究改进作业方法2. 作业的安全人机学分析 回顾性研究 预防性研究3. 标准化作业 目的：建立高效，省力，安全的作业方法 方法 分解作业过程，

51、明确生产作业中最基本单元的内容 制订作业标准 审核，批准，并发布执行 包括内容：作业程序，动作标准，安全要点第六章 作业环境分析与评价第一节 概述1. 环境因素人 环境系统：根据人的心理、生理特点创造一个适应人工作的作业环境。环境因素主要包括：物理因素；化学因素；心理因素；生物因素；生理因素机器 环境因素：考虑环境对机器的要求以及机器对环境的适应主要包括：减少机器对环境的污染；机器适应环境（包括恶劣环境）2. 作业环境区域的划分最舒适区：各项指标最佳，是理想的作业环境模式舒适区：各项指标符合要求，环境对健康无损害，人不感到刺激和疲劳不舒适区： 某些指标偏离正常范围， 长期在此环境作业会损害健康

52、， 要采取保护措施不能忍受区：若无保护，人将无法生存3. 作业环境因素研究的意义创造一个安全，高效，健康的作业环境第二节 热环境（微气候）决定热环境的因素气温：空气的冷热程度湿度：一般来说，相对湿度80%以上为高湿度，相对湿度30%以下为低湿度气流：气体流动速度。温差越大，气流越大热辐射：分正辐射和负辐射有效温度：上述几个因素综合作用于作业者所产生的主观热感觉指标2. 热环境对人、工作和设备的影响舒适的气候条件：舒适温度；舒适的湿度；舒适的气流速度高温环境对人的影响：脉搏加快，皮肤血管舒张，血流量增大低温环境对人的影响：冻伤热环境对工作的影响：对脑力工作的影响；对体力工作的影响热环境对材料的影

53、响：温度对材料的影响（热胀冷缩） ；温度对腐蚀的影响3. 热环境的主观评价标准评价依据：人的主观感受工作效率不受影响范围工业企业设计卫生标准 （gbz1-2002）4. 热环境的防护措施高温作业环境生产工艺和技术措施：合理设计工艺；屏蔽热源；降低湿度；增加气流速度保健措施：补充饮料和营养；合理使用劳保用品；进行职业适应性调查生产组织措施：合理安排工作负荷；合理安排休息场所；进行视野适应低温作业环境：采暖和保暖；提高工作负荷；个体保护；采用热辐射取暖第三节 照明环境照明环境对工作的影响照明对工作效率的影响： 良好的照明可改善人的视觉条件和视觉环境， 达到提高工作效率的目的； 照明条件差， 操作者

54、辨认目标困难， 眼睛容易疲劳而导致发生事故照明对安全的影响： 良好照明对降低书故发生和保护操作者视力和安全有显著的效果2. 照明环境的要求适宜的照度： 工业企业照明设计标准( gb50034-2004)光的质量光的稳定性和均匀性： 照度应保持稳定， 不产生波动和频闪； 照度和亮度在同一作业范围内分布均匀适度选择光源：考虑光色效果；注意光色效果以及其心理效果照明方式：自然照明；人工照明和两者混合使用按灯光照射范围和效果分：一般照明(全面照明) ；局部照明；综合照明；特殊照明避免眩光：主要破坏视觉暗适应，产生视觉后象，使视力下降预防措施：限制光源亮度；合理布置光源；使光线转为散射；避免发射眩光；适当提高环境亮度第四节 颜色及其心理作用颜色和色觉色觉：人眼只能感受三种原色，其他颜色只是三