《安全人机工程学》教案

《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： 2006——2007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 operator 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 business 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 firing.

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

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-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 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

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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-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）

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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

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