【正文】 安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 1頁第四章 安全人機(jī)功能匹配第一節(jié) 人機(jī)系統(tǒng)中人的傳遞函數(shù)? 一、人機(jī)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(yīng)用 安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 2頁第二節(jié) 人機(jī)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(jī)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(jìn)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(yīng)行動，如開關(guān)機(jī)器或增減其速度等安全人機(jī)工程學(xué)︵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(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 4頁二、機(jī)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(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 5頁三、人機(jī)特性比較 ? 在人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中，首先要按照科學(xué)的觀點分析人和機(jī)器各自所具有的不同特點，以便研究人與機(jī)器的功能分配，從而揚長避短，各盡所長， 充分發(fā)揮人與機(jī)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(jī)器的不安全狀態(tài)， 做到安全生產(chǎn)。? 人和機(jī)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(zhǔn)確性、體力、速度和知覺能力； 機(jī)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(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 6頁表 4—1 人與機(jī)的優(yōu)缺點比較項 目 機(jī) 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(dāng)設(shè)計制造的機(jī)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(fù)荷條件下可靠性突降人腦可靠性遠(yuǎn)超過機(jī)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(yīng)單調(diào)專業(yè)，需要適當(dāng)維護(hù)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(yīng)單調(diào)作業(yè)靈 活 性如果是專用機(jī)械，不經(jīng)調(diào)整則不能改作其它用途通過教育訓(xùn)練，可具有多方面的適應(yīng)能力安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 7頁表 4—1 人與機(jī)的優(yōu)缺點比較（續(xù)）項 目 機(jī) 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(yīng)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(jī)例外）能應(yīng)付意外事件和不可能預(yù)測事件，并能采取預(yù)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(jìn)行各種控制，手具有非常大的自由度，能極巧妙地進(jìn)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(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 8頁表 4—1 人與機(jī)的優(yōu)缺點比較（續(xù)）項 目 機(jī) 器 人功率輸出恒定 —— 不論大的，固定的或標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行多種途徑的存取，擅長于對原則和策略的記憶安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 9頁四、人機(jī)的功能分配 人機(jī)功能分配的含義 ? 對人和機(jī)的特性進(jìn)行權(quán)衡分析，將系統(tǒng)的不同功能恰當(dāng)?shù)胤峙浣o人或機(jī)，稱為人機(jī)的功能分配。 ? 人與機(jī)器的結(jié)合形式，依復(fù)雜程度不同可分為：勞動者 工具；操作者 機(jī)器；監(jiān)控者 自動化機(jī)器；監(jiān)督者 智能機(jī)器等幾種。? 機(jī)器的自動化與智能化使操縱復(fù)雜程度提高因而對操縱者提出了嚴(yán)格要求。同時操縱者的功能限制也對機(jī)器設(shè)計提出特殊要求。 安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 10頁? 人機(jī)結(jié)合的原則改變了傳統(tǒng)的只考慮機(jī)器設(shè)計的思想，提出了同時考慮人與機(jī)器兩方面因素，即在機(jī)器設(shè)計的同時把人看成是有知覺有技術(shù)的控制機(jī)、能量轉(zhuǎn)換機(jī)、信息處理機(jī)。? 凡需要由感官指導(dǎo)的間歇操作，要留出足夠間歇時間；機(jī)器設(shè)計中，要使操縱要求低于人的反應(yīng)速度，這便是獲得最佳效果的設(shè)計思想。 安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 11頁人機(jī)功能分配的一般原則? 人能完成并能勝過機(jī)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(jī)應(yīng)變和應(yīng)變程度，長時間大量儲存信息并能回憶有關(guān)的情節(jié)，進(jìn)行歸納推理和判斷并形成概念和創(chuàng)造方法等。? 目前機(jī)器能完成并勝過人的工作 ：對控制信號迅速作出反應(yīng)，平穩(wěn)而準(zhǔn)確地產(chǎn)生 “巨大力量，做重復(fù)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(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 12頁表 4— 2采用人、機(jī)時有利點 采用機(jī)器時的有利點 采用人時的有利點重復(fù)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(fù)作出判斷對發(fā)生頻率非常低時的事態(tài)需要進(jìn)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(dāng)調(diào)節(jié)、操作速度非常重要，具有決定意義時預(yù)測不測事件的發(fā)生時控制力的施加要求非常嚴(yán)格時 必須長時間地施加控制力時 安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 13頁人機(jī)功能分配的一般原則? 笨重的、快速的、精細(xì)的、規(guī)律性的、單調(diào)的、高階運算的、支付大功率的、操作復(fù)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(jī)器承擔(dān) ? 指令和程序的安排，圖形的辨認(rèn)或多種信息輸入時，機(jī)器系統(tǒng)的監(jiān)控、維修、設(shè)計、創(chuàng)造、故障處理及應(yīng)付突然事件等工作，由人承擔(dān) 安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 14頁人機(jī)功能匹配對人機(jī)系統(tǒng)的影響? 過去，由于不明人與機(jī)的匹配關(guān)系特性，使機(jī)的設(shè)計與人的功能不適應(yīng)而造成的失誤很多，如作戰(zhàn)飛機(jī)的高度計等儀表的設(shè)計與人的視覺不適應(yīng)是造成飛機(jī)失事的主要原因（見圖 45）? 在工作負(fù)荷過高的情況下，人往往出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)（即生理緊張），導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。? 進(jìn)行合理的人機(jī)功能分配，也就是使人機(jī)結(jié)合面布置得恰當(dāng)，從安全人機(jī)工程學(xué)的觀點出發(fā)，分析人機(jī)結(jié)合面失調(diào)導(dǎo)致工傷事故，進(jìn)而采取改進(jìn)對策。 安全人機(jī)工程學(xué)︵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(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 16頁人機(jī)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(jī)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(dān)超過其能力所能承擔(dān)的負(fù)荷或速度? 不能根據(jù)人執(zhí)行功能的特點而找出人機(jī)之間最適宜的相互聯(lián)系的途徑與手段安全人機(jī)工程學(xué)︵第四章︶環(huán)境工程系 第 17頁人機(jī)功能分配應(yīng)注意問題? (1)信息由機(jī)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(yīng)符合安全人機(jī)工程的原則。? (2)信息從人的運動器官傳遞給機(jī)器，應(yīng)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(jī)的各自優(yōu)勢。