第十章人的可靠性与安全设计

第十讲人的可靠性与安全设计10.1人的可靠性10.1.1人机系统可靠性人机系统的可靠性由该系统中的人的可靠性和机械的可靠性所决定，RS=RH·RM，三种的关系可用图10-1表示。图10-1人、机的可靠性与人机系统的可靠性10.1.2人的可靠性分析1.影响人的可靠性的内在因素人的内在状态可以用意识水平或大脑觉醒水平来衡量，见表10-1等级意识状态注意状态生理状态工作能力可靠度0无意识，神智丧失无睡眠，发呆无0Ⅰ常态以下，意识模糊不注意疲劳，困倦，单调，醉酒（轻度）低下，易出事故0.9以下Ⅱ正常意识的松弛阶段无意注意休息时，安静时或反射性活动可进行熟练的，重复性的或常规性的操作0.99~0.9999Ⅲ正常意识的清醒阶段有意注意精力充沛，积极活动状态有随机处理能力，有准确决策能力0.999999以上Ⅳ超常态，极度紧张、兴奋注意过分集中于某一点惊慌失措，极度紧张易出差错，易造成事故0.9以下2.影响人的可靠性的外部因素表10-1大脑意识水平的等级划分10.1.3影响人操作可靠性的综合因素人为失误总是在人的内在状态和外部因素相互作用的结果，见表10-3因素类型因素人的因素心理因素反应速度、信息接受能力、信息传递能力、记忆、意志、情绪、觉醒程度、注意、压力、心理疲劳、社会心理、错觉、单调性、反射条件生理因素人体尺度、体力、耐力、视力、听力、运动机能、身体健康状况、疲劳、年龄个体因素文化水平、训练程度、熟练程度、经验、技术能力、应变能力、感觉阈限、责任心、个性、动机、生活条件、家庭关系、文化娱乐、社交、刺激、嗜好操作能力操作难度、操作经验、操作习惯、操作判断、操作能力限度、操作频率和幅度、操作连续性、操作反复性，操作准确性环境因素机械因素机械设备的功能、信息显示、信号强弱、信息识别、显示器与控制器的匹配、控制器的灵敏度、控制器的可操作性、控制器的可调性环境因素环境与作业的适应程度、气温、照明、噪声、振动、粉尘、作业空间管理因素安全法规、操作规程、技术监督、检验、作业目的和作业标准、管理、教育、技术培训、信息传递方式、作业时间安排、人际关系表10-3影响人的操作可靠性的因素10.2人的失误10.2.1人的失误行为人的失误行为发生过程如图10-2。10.2.2人的失误的主要原因设计不良和操作不当往往是引发人的失误的主要原因，见表10-4图10-2人的失误行为发生过程10.2.3人的失误引发的后果人的失误一般可归纳为四种类型：1.由于及时纠正了人为错误，且设备有较完善的安全设施，故对设备未造成损害，对系统运行没有影响；2.暂时中断了计划运行，延迟了任务完成，但设备略加修复，工作顺序略加修正，系统即可正常运行；3.中断了计划运行，造成了设备的损坏和人员的伤亡，但系统仍可修复；4.导致设备严重损坏，人员有较大伤亡，使系统完全失效。10.3人的失误事故模型10.3.1人的行为因素模型，见图10-3图10-3人的行为因素模型10.3人的失误事故模型10.3.2事故发生的顺序模型，见图10-4事故是按一定的顺序发生的，为避免事故发生，应重点考虑：危险信息传示、避免事故的要素、适当的作业培训。研究表明，按照事故的行为顺序模式，不同阶段的失误造成的比例如下：对将要发生的事故没有感知36%已感知，但低估了发生的可能性25%已感知，但没能做出反应17%感知并作出反应，但无力防避14%10.4安全装置设计10.4.1.联锁装置，见图10-510.4.2.双手控制按钮，见图10-610.4.3.利用感应控制安全距离，见图10-710.4.4.自动停机装置，见图10-810.5防护装置设计防护装置设计要求，参阅表10-6~10-11上肢部位安全距离Sd图示从到掌指关节指尖≧120腕关节指尖≧225肘关节指尖≧510肩关节指尖≧820表10-6上肢自由摆动可及安全距离Sdmmab2400220020001800160014001200100024002200220018001600140012001000800600400200————————————————————————50150————————————————————50250250——————————————————50300400500400100————————————50350600850850750400200————————50350650850850850850850500——————50400800950950950950950850450100——50400800105012501350135013501250115011001050a：从地面算起的危险区高度；b：棱边的高度；Sd：棱边距危险区的水平安全距离表10-7探越可及安全距离Sdmm上肢部位方形孔边长a安全距离Sd图示指尖4a≦8≧15手指（至掌指关节）8a≦25≧120手掌（至拇指艮）25a≦40≧195臀（至肩关节）40a≦250≧820当孔隙边长在250mm以上时，身体可以粘人，按探越类型处理。表10-8穿越网状（方形）空隙可及安全距离Sdmm上肢部位缝隙宽度a安全距离Sd图示指尖4a≦8≧15手指（至掌指关节）8a≦25≧120手掌（至拇指艮）25a≦30≧195臀（至肩关节）30a≦135≧320表10-9穿越栅栏状（条形）缝隙可及安全距离Sdmm身体部位安全夹缝距离Sd图示身体部位安全夹缝距离Sd图示躯体≧470臀≧120头≧280手、腕、拳≧100腿≧210手、指≧25足≧120表10-10防止受挤压伤害的夹缝安全距离Sdmm24002200200018001600140012001000240010010010015015015015020023002003003504004504505002200250350450550600600650210020035055065070075080020003506007507509009501900250600800850950110018006008509001000120017005508509001100130016005008509001100130015003008009001100130014001008009001100135013007009001100135012006009001100140011005009001100140010005009001100140090070095014008006009001350700500800130060020065012505005001200400110030010002007501001500表10-11防护屏、危险点高度和最小安全距离关系表mm屏高危险点高度最小安全距离10.6安全信息设计10.6.1警示设计的原则1.人的失误最小化2.警觉信息有效传递3.执行警示发布的条件10.6.2视觉警示信息设计视觉警示信息的基本元素视觉警示信息的重要因素易辨认性颜色组合易辨认性颜色组合易辨认性颜色组合字背景字背景字背景非常好黑色白色一般绿色白色很差橙色黑色好黑色黄色不佳红色白色橙色白色黄色黑色红色黄色黑色蓝色白色黑色绿色红色黄色白色深蓝白色红色绿色————表10-12白色光下各种颜色组合的易辨认性10.6.3特定安全信息设计1.安全色设计，见表10-132.安全标志设计，见GB2894-2008类型失误举例类型失误举例知觉刺激过大或过小（1）感觉通道间的知觉差异；（2）信息传递率超过通道容量；（3）信息太复杂；（4）信号不明确；（5）信息量太小；（6）信息反馈失效；（7）信息的贮存和运行类型的差异信息按照错误的或不准确的信息操纵机器（1）训练；①欠缺特殊的训练；②训练不良；③再训练不彻底。（2）人机工程学手册和操作明细表；①操作规范不完整；②操作顺序有错误。（3）监督方面；①忽略监督指示；②监督者的指令有误。显示信息显示设计不良（1）操作容量与显示器的排列和位置不一致；（2）显示器识别性差；（3）显示器的标准化差；（4）显示器设计不良；①指示方式；②指示形式；③编码；④刻度；⑤指针运动。（5）打印设备的问题；①位置；②可读性，判别性；③编码；环境影响操作机能下降的物理的、化学的空间环境（1）操作操作兴趣的环境因素；①噪声；②温度；③湿度；④照明；⑤振动；⑥加速度。（2）作业空间设计不良；①操作容量与控制板、控制台的高度、宽度、距离等；②座椅设备、脚、腿空间以可动性等；③操纵容量；④机器配置与人的位置可移性；⑤人员配置过密。控制控制器设计不良（1）操作容量与控制器的排列和位置不一致；（2）控制器的识别性差；（3）控制器的标准化差；（4）控制器设计不良；①用法；②大小；③形状；④变位；⑤防护；⑥动特性。心理状态操作者因焦急而产生心理紧张状态（1）人处于过分紧张状态；（2）裕度过小的计划；（3）过分紧张的应答；（4）因加班休息不足而引起的病态反应。表10-4人的失误（差错）的外部因素返回图10-4事故发生阶段顺序图返回图10-5连锁门返回图10-6双手控制按钮返回图10-7感应式安全控制器返回图10-8机械式自动停机装置（a）应用实例；（b）工作原理返回颜色所起心理作业含义用途举例红色危险禁止禁止标志停止停止信号：机器、车辆上的紧急停止手柄或按钮，以及禁止人们触动的部位；红色也表示防火蓝色沉重、诚实指令指令标志：如必须佩戴个人防护用具必须遵守的规定道路上指引车辆和行人行驶的方向指令黄色警告、希望警告警告标志警戒标志：如厂内危险机器和坑地边周围的警戒线、行车道中线注意机械上齿轮箱内部；安全帽绿色安全、希望指令提示标志安全状态车间内的安全通道通行行人和车辆通行标志；消防设备和其他安全防护设备的位置注：①蓝色只有与几何图形同时使用时才表示指令；②为了不与道路两旁绿色行道树相混淆，道路上的提示标志用蓝色表10-13安全色的含义及用途返回图形图形规格颜色要求含义外径d1=0.025L内径d2=0.800L斜杠宽c=0.080d1斜杠与水平线的夹角α=45°L为观察距离圆环和斜杠红色禁止图形符号黑色背景白色外边a1=0.034L内边a2=0.700a1L为观察距离背景黄色警告三角边框及图形符号黑色d=0.025LL为观察距离背景蓝色指令图形符号白色短边b1=0.01414L长边L2=2.500b1L为观察距离背景绿色一般提示标志短边b2=0.01768L长边L2=1.600b2L为观察距离图形符号及文字白色消防设备提示标志表10-14几何图形规格、颜色及含义返回返回图10-9禁止标志图10-10警告标志图10-11指令标志返回图10-12提示标志图10-13提示标志