5）人机功能分配应该注意问题
• 4）使人机结合面的信息通道数和传递频率不 超过人的能力极限，并使机器适合大多数人的 应用； • 5）要考虑机器发生故障的可能性和故障模式， 以及简单排除故障的方法和使用工具；
• 6）要考虑小概率事件的处理，对可能造成破 坏的小概率事件要事先安排监督和控制方法。
如在某些典型的核电站控制室内有 1200到 1500个信 号器，控制室的水损失事故的模拟显示中，第一分钟 内有500个警告灯亮，第二分钟内有800个灯亮。这样
内容
5）人机功能分配应该注意问题
• 1）信息由机器显示装置传递到人，选择适宜的 信息通道，避免信息通道过载而失误，同时显 示装置设计要符合安全人机学原则； • 2）信息从人的运动器官传递给机器，机械设计 时考虑人的限制能力和操作范围，控制装置的 设计满足高效、安全、灵敏、可靠； • 3）设计时，充分考虑人和机的各自优势；
专家认为，99式车体低矮、炮塔窄小。与国外坦 克对比，人机工程方面仍然存在差距。
5.1 人机系统
• 人机系统是相互作用、相互联系的人和机 两个子系统构成，且能完成特定目标的一 个整体系统。
• 安全人机系统是立足于安全的基础之上， 具有相互联系和相互作用的人、机子系统 组成的每年因压力机 操作失误，造成断手指等 工伤事故10多万起。
操作工许泰安正在智能化安全压 力机上进行示范操作
5.4 人机界面与安全
• 人机界面是指人和机在信息交换和功能上接触 或互相影响的领域。对它的研究是人机系统研 究的核心内容。
• 人机界面可以分成机械显示装置和人的感觉器官之间
人机系统及安全
本章目录
• • • • 5.1 5.2 5.3 5.4 人机系统 机械的安全特性 （自学） 安全人机功能匹配 人机界面与安全
我国59式坦克-仿制苏T54，出现如下问题：
1950年中苏友好同盟互助条约生效后，1955年从苏联获得T-54型坦克样车， 并决定进行仿制，1959年投入使用，被命名为“1959年式中型坦克” 。
多的信息无助于作业者很好地接受信息并作出正确的
判断，这是造成美国三哩岛核电站事故的原因之一。
6）人机分工不合理的表现
• 1）可以由人很好执行的功能分配给机器而把 设备能更有效地执行的功能分配给人，如汽车 驾驶员驾驶同时判断行驶里数； • 2）让人承担超过其能力所能承担的负荷或速 度，如缝纫机操作速度太快； • 3）不能根据人执行功能的特点找出人机之间 最适宜的相互联系的途径和手段，如设计中没 有考虑人的反应时间；
人机系统的类型
手
按有无反馈控制分类
如在普通车床加工工件时，再配上质量监测构成反馈，则称为人工闭环人机 系统。若由自动控制装置来代管人的工作，如利用自动车床加工工件，人只 起监督作用，则称为自动闭环人机系统 智能电热水壶
如操纵普通车床加工工件属于开环人机系统； 普通电热水壶
按系统自动化程度分类
• 手工操作系统
人机信息交换方式
• 机械设计主要是利用人的视觉、听觉和触觉 通道进行人机信息交换。
• 人机系统中，常见的显示传递方式有
视觉显示、听觉显示和触觉显示3种。
• 其中，以视觉显示应用最为广泛，触觉显示 除特殊环境外，一般较少使用。
显示装置的可识别性要求
• 1、安全可靠 • 2、简单明了 • 3、精度适当
5.3 安全人机功能匹配
• • • • 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 人的主要功能 机的主要功能 人机特性比较 人机功能分配
5.3.1 人的主要功能
传感器： 感受信息， 感知工作 和机器情 况（听觉、
视觉等）
信息处理器： 对信息处理 分析、判断、 作出决定
（如作继续、 停止或改变操 作等决定）
5.3.4 人机功能分配 1）人机功能分配的定义
• 对人和机的特性进行权衡分析，将系统 的不同功能恰当地分配给人或机，称为 人机功能分配。
2）人机功能优势分析
世界最大模锻液压机8万吨级模锻油压机
3）人与机的基本界限
• 人在复杂感受能力、信息处理能力、智力、综 合判断能力、对情况的决策处理能力、灵活应 变能力等方面优于机器；但在准确度、体力、 动作速度和知觉能力方面有限。
操纵器： 通过动作 进行操纵
（如开关机 器或增减其 速度）
5.3.2 机的主要功能
应
5.3.3 人机特性比较
• 在人机系统设计中，首先要按照科学的观点 分析人和机器各自的不同特点，以便研究人与 机器的功能分配，从而扬长避短，各尽所长， 充分发挥人与机器的各自优点，以防止产生人 的不安全行动和机器的不安全状态，做到安全 生产。
人-机-环境系统
• 人：机械的操作者或使用者。 • 机：即机械，是指人所操纵或使用的各种机器、 设备、机构、工具等的总称。 • 环境：人的工作能力和效率随周围环境因素而变 化，任何人机系统都处于特定环境之中，包括照 明、噪声、振动、温度、湿度、空气、颜色、工 作地、工作空间及一切影响人机系统的因素。 • 人、机、环境三者之间相互联系、相互作用构成 的整体系统称为人-机-环境系统。
• 机器在操纵力、速度、精确度、高阶运算能力、 存储能力、连续作业能力和耐久性等方面优于 人；但在性能(维持)能力、正常动作、判断能 力、(造价、运营)费用方面受限。
4）人机功能分配原则
• 费力、快速、持久、可靠性高、精度 高、程序固定、操作复杂和环境条件 差的工作适合机器承担
• 研究、决策、编程序、发指令、做工 精细、检查、监控、管理、维修、处 理故障和应付不测等利用脑力和感官 的工作，由人承担
• 一、离合踏板：俄罗斯人属于 亚短躯干，亚长腿，中国属于 亚长躯干，亚短腿，导致：无 法坐直，无法够到脚踏板，易 疲劳，易发生误操作。
二、瞄准具，俄罗斯人瞳距较小，鼻子较大，中国人瞳距较
大，鼻子较小，瞄准不舒适，易产生误差。
改进：T-88
88式主战坦克是中国继59式、69式坦克以后研制的第二代新型主战坦克。
显示信息能够准确反映机的 真实情况，外部信息标志要明确，易于操作者 辨别和认读 用简单明了的方式传递信 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 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，使阅读 困难和误差增大
显示装置的可识别性要求
• 4、符合操作者习惯
显示形式要符合操 作者的习惯，易于了解，避免换算，减少训练 时间，减少受习惯干扰造成解释不一致的差错 根据作业条 件（如照明、振动、速度、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 方式，要使显示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。 安全人机工程 安全人机工程
人机系统基本模式
• 人机系统基本模式由 下列子系统组成： 人的子系统 机的子系统 人机界面
人机界面
• 人机信息交流发生的作用面，称为人机界面。 图5.1中虚线所示。 • 人机界面的设计主要是指显示装置(显示器)、 控制装置(控制器)以及它们之间关系的设计。 • 人机界面安全设计的目的是实现人机系统优化 ，即实现系统的安全、舒适、效率、健康和经 济5个指标的总体优化，尤其强调以人为本，有 益于人的安全、舒适和健康。 • 因此，人机界面必须符合人机信息传递的规律 和特性，设计的主要依据始终是系统中的人的 因素
• 5、适应操作者操作极限
控制装置的可控性要求
• • • • 适应人体特征 方向一致 控制装置要利于辨认和记忆 尽量利用控制装置的结构特点进行控制或 借助操作者体位的重力进行控制 • 与显示装置有机结合
接收
执
行
输出
• 半自动化系统
接 收
执
行
行动
•自动化系统
接收
执行
行动
接收
执行
行动
自动化系统
吉利汽车杭州湾工厂冲压、焊装 车间生产线
按人机结合方式分类
能够突出人的长处和作用，但是也存在人机特性互相干扰的一面。 由于受人的能力特性的制约，机器特长不能充分发挥，而且还会出
现种种问题。
人
机
当系统正常时，人管理、监视系统的运行，系统对人几乎无操作要求，人与 机的功能有互相补充的作用，机器的自动化运转可弥补人的能力特性的不足。 当系统出现异常时，机器由自动变为手动，人必须直接介入到系统中，人机 结合从并联变为串联，要求人迅速而正确地判断和操作。
，以及人的效应器官和机械控制装置之间两种界面。
• 人与机之间的信息沟通是在人机界面上实现的。
• 人机安全界面即研究人机界面的安全性，就是 从安全的角度出发进行人机匹配，主要解决的 问题是： • 显示装置的可识别性，即信息由机械的显示装 置传递到人，选择适宜的信息通道，避免信息 通道过载而失误，以及显示装置的设计如何符 合安全人机工程学原则； • 控制装置的可控性，即信息从人的运动器官传 递给机械，如何考虑人的极限能力和操作范围 ，控制装置如何设计得安全、高效、可靠，如 何充分运用人和机各自的优势；怎样使人机界 面的通道数和传递频率不超过人的能力，以及 机如何适合大多数人的应用等问题。