【正文】 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 1頁第四章 安全人機功能匹配第一節(jié) 人機系統(tǒng)中人的傳遞函數(shù)? 一、人機系統(tǒng)建模? 二、人的傳遞函數(shù)的試驗建模? 三、人的傳遞函數(shù)的求解方法 ? 四、人的傳遞函數(shù)的應用 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 2頁第二節(jié) 人機功能匹配 一、人的主要功能 ? l、人的第一種功能 —— 傳感器 通過感覺器官（視覺、聽覺、觸覺等）接受信息，感知系統(tǒng)的作業(yè)情況和機器的狀態(tài) ? 人的第二種功能 —— 信息處理器將接受的信息和已儲存在大腦中的經(jīng)驗和知識信息進行比較分析后，作出決定，如作出繼續(xù)、停止或改變操作的決定 ? 人的第三種功能 —— 操縱器 （見圖 44） 根據(jù)決定采取相應行動，如開關(guān)機器或增減其速度等安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 3頁圖 4－ 4人在操作活動中的基本功能示意圖 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 4頁二、機的主要功能 ? l、接受信息 ? 儲存信息 ? 處理信息 ? 執(zhí)行功能 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 5頁三、人機特性比較 ? 在人機系統(tǒng)設(shè)計中，首先要按照科學的觀點分析人和機器各自所具有的不同特點，以便研究人與機器的功能分配，從而揚長避短，各盡所長， 充分發(fā)揮人與機器的各自優(yōu)點；從設(shè)計開始就盡量防止產(chǎn)生人的不安全行動和機器的不安全狀態(tài)， 做到安全生產(chǎn)。? 人和機各有自己的能力和長處，歸納起來各表現(xiàn)在四個方面： 人的功能的限度 是準確性、體力、速度和知覺能力； 機器功能的限度 是性能維持能力、正常動作、判斷能力、造價及運營費用。 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 6頁表 4—1 人與機的優(yōu)缺點比較項 目 機 器 人速 度 占優(yōu)勢 時間延時為 1s邏輯推理擅長于演繹而不易改變其演繹程序擅長于歸納，容易改變其推理程序計 算 快且精確，但不善于修正誤差 慢且易產(chǎn)生誤差，但善于修正誤差可 靠 性按照恰當設(shè)計制造的機器，在完成規(guī)定的作業(yè)中可靠性很高，而且保持恒定，不能處理意外的事態(tài)。在超負荷條件下可靠性突降人腦可靠性遠超過機械，但極度疲勞與緊急事態(tài)下很可能變成極不可靠，人的技術(shù)水平、經(jīng)驗以及生理和心里狀況對可靠性很有影響，可處理意外緊急事態(tài)連 續(xù) 性能長期連續(xù)工作，適應單調(diào)專業(yè)，需要適當維護容易疲勞，不能長時間連續(xù)工作，且受性別、年齡和健康狀態(tài)等影響，不適應單調(diào)作業(yè)靈 活 性如果是專用機械，不經(jīng)調(diào)整則不能改作其它用途通過教育訓練，可具有多方面的適應能力安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 7頁表 4—1 人與機的優(yōu)缺點比較（續(xù)）項 目 機 器 人輸 入靈敏度具有某些超人的感覺，如有感覺電離輻射的能力在較寬的能量范圍內(nèi)承受刺激因素，支配感受器適應刺激因素的變化，如眼睛能感受各種位置、運動和顏色，善于鑒別圖象，能夠從高噪聲中分辨信號，易受（超過規(guī)定限度的）熱、冷、噪聲和振動的影響智 力 無 （智能機例外）能應付意外事件和不可能預測事件，并能采取預防措施操作處理能力操縱力、速度精密度、操作量、操作范圍等均優(yōu)于人的能力。在處理液體、氣體、粉體方面比人強，但對柔軟物體的處理能力比人差可進行各種控制，手具有非常大的自由度，能極巧妙地進行各種操作。從視覺、聽覺、變位和重量感覺上得到的信息可以完全反饋給控制器安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 8頁表 4—1 人與機的優(yōu)缺點比較（續(xù)）項 目 機 器 人功率輸出恒定 —— 不論大的，固定的或標準的1471KW 的功率輸出只能維持 10s， 的功率輸出可維持幾分鐘， 150KW 以下的功率輸出能持續(xù)一天綜合能力 多種途徑 單一手段記 憶最適用于文字的再現(xiàn)和長期存儲可存儲大量信息，并進行多種途徑的存取，擅長于對原則和策略的記憶安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 9頁四、人機的功能分配 人機功能分配的含義 ? 對人和機的特性進行權(quán)衡分析，將系統(tǒng)的不同功能恰當?shù)胤峙浣o人或機，稱為人機的功能分配。 ? 人與機器的結(jié)合形式，依復雜程度不同可分為：勞動者 工具；操作者 機器；監(jiān)控者 自動化機器；監(jiān)督者 智能機器等幾種。? 機器的自動化與智能化使操縱復雜程度提高因而對操縱者提出了嚴格要求。同時操縱者的功能限制也對機器設(shè)計提出特殊要求。 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 10頁? 人機結(jié)合的原則改變了傳統(tǒng)的只考慮機器設(shè)計的思想，提出了同時考慮人與機器兩方面因素，即在機器設(shè)計的同時把人看成是有知覺有技術(shù)的控制機、能量轉(zhuǎn)換機、信息處理機。? 凡需要由感官指導的間歇操作，要留出足夠間歇時間；機器設(shè)計中，要使操縱要求低于人的反應速度，這便是獲得最佳效果的設(shè)計思想。 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 11頁人機功能分配的一般原則? 人能完成并能勝過機器的工作 ：發(fā)覺微量的光和聲，接受和組織聲、光的型式，隨機應變和應變程度，長時間大量儲存信息并能回憶有關(guān)的情節(jié)，進行歸納推理和判斷并形成概念和創(chuàng)造方法等。? 目前機器能完成并勝過人的工作 ：對控制信號迅速作出反應，平穩(wěn)而準確地產(chǎn)生 “巨大力量，做重復的和規(guī)律性的工作，短暫地儲存信息然后廢除這些信息，快速運算，同一時間執(zhí)行多種不同的功能。 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 12頁表 4— 2采用人、機時有利點 采用機器時的有利點 采用人時的有利點重復性的操作、計算，大量的情報資料存儲由于各種干擾，需要判斷信息時迅速施加大的物理力時 在圖形變化情況下，要求判斷圖形時大量的數(shù)據(jù)處理 要求判斷各種各樣的輸入時根據(jù)某一特定范圍，多次重復作出判斷對發(fā)生頻率非常低時的事態(tài)需要進行判斷時由于環(huán)境約束，對人有危險或操作容易犯錯誤時解決問題需要歸納、判斷時當調(diào)節(jié)、操作速度非常重要，具有決定意義時預測不測事件的發(fā)生時控制力的施加要求非常嚴格時 必須長時間地施加控制力時 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 13頁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(diào)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(shè)計、創(chuàng)造、故障處理及應付突然事件等工作，由人承擔 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 14頁人機功能匹配對人機系統(tǒng)的影響? 過去，由于不明人與機的匹配關(guān)系特性，使機的設(shè)計與人的功能不適應而造成的失誤很多，如作戰(zhàn)飛機的高度計等儀表的設(shè)計與人的視覺不適應是造成飛機失事的主要原因（見圖 45）? 在工作負荷過高的情況下，人往往出現(xiàn)應激反應（即生理緊張），導致重大事故的發(fā)生。? 進行合理的人機功能分配，也就是使人機結(jié)合面布置得恰當，從安全人機工程學的觀點出發(fā)，分析人機結(jié)合面失調(diào)導致工傷事故，進而采取改進對策。 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 15頁圖 4－ 2設(shè)備設(shè)計中的人因工程 安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 16頁人機分工不合理的表現(xiàn)? 可以由人很好執(zhí)行的功能分配給機器而把設(shè)備能更有效地執(zhí)行的功能分配給人 ? 讓人承擔超過其能力所能承擔的負荷或速度? 不能根據(jù)人執(zhí)行功能的特點而找出人機之間最適宜的相互聯(lián)系的途徑與手段安全人機工程學︵第四章︶環(huán)境工程系 第 17頁人機功能分配應注意問題? (1)信息由機器的顯示器傳遞到人，選擇適宜的信息通道，避免信息通道過載而失誤，以及顯示器的設(shè)計應符合安全人機工程的原則。? (2)信息從人的運動器官傳遞給機器，應考慮人的權(quán)限能力和操作范圍，控制器設(shè)計要安全、高效、可靠、靈敏。? (3)充分適用人和機的各自優(yōu)勢。