１０.１

人的可靠性１０.１.１人機系統(tǒng)可靠性人機系統(tǒng)的可靠性由該系統(tǒng)中人的可靠性和機械的可靠性所決定，對人的可靠性很難下定義。在此，暫且定義為“人們正確地從事規(guī)定的工作的概率”。設(shè)人的可靠性為RＨ，機械的可靠性為RＭ，整個系統(tǒng)的可靠性RＳ就為：RＳ＝RＨ·RＭ它們?nèi)叩年P(guān)系可用圖１０-１表示。如果人的可靠性為０.８，即使機械的可靠性高達(dá)０.９５，那么，整個人機系統(tǒng)的可靠性也只有０.７６。下一頁返回１０.１

人的可靠性如果不斷對機械進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，將可靠性提高到０.９９，系統(tǒng)的可靠性仍然只有０.７９，并沒有提高多少。因此，提高人的可靠性成了提高系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。由于人機系統(tǒng)越來越復(fù)雜和龐大，一旦出現(xiàn)人為失誤就會釀成嚴(yán)重事故，人們?nèi)找骊P(guān)心因人的可靠性低下而引起的事故。一個設(shè)計良好的系統(tǒng)需要考慮的不僅僅是設(shè)備本身，還應(yīng)該包括人這一要素。正如一個系統(tǒng)中的其他部分一樣，人的因素并非是完全可靠的，而人的錯誤可導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。國內(nèi)外許多安全專家認(rèn)為，大約９０％的事故與人的失誤有關(guān)，而僅有１０％的事故歸咎于不安全的物理、機械條件。上一頁下一頁返回１０.１

人的可靠性如上所述，事故的主要根源在于人為差錯，而人為差錯的產(chǎn)生則是由人的不可靠性引起的。本章將通過對人的可靠性、人為差錯和人的安全性的分析，找出事故發(fā)生的原因，并據(jù)此提出防止發(fā)生事故的措施。１０.１.２人的可靠性分析１.影響人的可靠性的內(nèi)在因素人的內(nèi)在狀態(tài)可以用意識水平或大腦覺醒水平來衡量。日本的橋本邦衛(wèi)將人的大腦的覺醒水平分為五個等級，如表１０-１所示。由表可知，人處于不同覺醒水平時，其行為的可靠性是有很大差別的。人處于睡眠狀態(tài)時，大腦的覺醒水平極低，不能進(jìn)行任何作業(yè)活動，一切行為都失去了可靠性。上一頁下一頁返回１０.１

人的可靠性處于第Ⅰ等級狀態(tài)時，大腦活動水平低下，反應(yīng)遲鈍，易于發(fā)生人為失誤或差錯。處于第Ⅱ、Ⅲ等級時，均屬于正常狀態(tài)。等級Ⅱ是意識的松弛階段，大腦大部分時間處于這一狀態(tài)，是人進(jìn)行一般作業(yè)時大腦的覺醒狀態(tài)，并應(yīng)以此狀態(tài)為準(zhǔn)設(shè)計儀表、信息顯示裝置等。等級Ⅲ是意識的清醒階段，在此狀態(tài)下，大腦處理信息的能力、準(zhǔn)確決策能力、創(chuàng)造能力都很強，此時，人的可靠性可高達(dá)０.９９９９９９以上，比等級Ⅰ時高十萬倍，因此，重要的決策應(yīng)在此狀態(tài)下進(jìn)行。但Ⅲ類狀態(tài)不能持續(xù)很長的時間。第Ⅳ等級為超常狀態(tài)，如工廠大型設(shè)備發(fā)生故障時，操作人員的意識水平處于異常興奮、緊張狀態(tài)，此時，人的可靠性明顯降低，因此，應(yīng)預(yù)先設(shè)定緊急狀態(tài)時的對策，并盡可能在重要設(shè)備上設(shè)置自動處理裝置。上一頁下一頁返回１０.１

人的可靠性２.影響人的可靠性的外部因素影響人的可靠性的一個極為重要的方面是人所承受的壓力。壓力是人在某種條件刺激物（機體內(nèi)部或外部的）的作用下，所產(chǎn)生的生理變化和情緒波動，使人在心理上所體驗到的一種壓迫感或威脅感。各方面的研究表明，適度的壓力即足以使人保持警覺的壓力水平對于提高工作效率，改善人的可靠性是有益的，壓力過輕反而會使人精神渙散，缺乏動力和積極性。但是，當(dāng)人承受過重壓力時，發(fā)生人為差錯的概率比其在適度壓力下工作時要高，因為過高的壓力會使人理解能力消失，動作的準(zhǔn)確性降低，操作的主次發(fā)生混亂。上一頁返回１０.２

人的失誤１０.２.１人的失誤行為人的行為是指人在社會活動、生產(chǎn)勞動和日常生活中所表現(xiàn)的一切動作。人的一切行為都是由人腦神經(jīng)輻射，產(chǎn)生思想意識并表現(xiàn)于動作。人的不安全行為則是指造成事故的人的失誤（差錯）行為。在人機工程領(lǐng)域，對人的不安全行為曾作過大量研究，較新的研究成果提出，人的失誤行為發(fā)生過程如圖１０-２所示。由圖１０-２可知，人的失誤行為的發(fā)生既有外部環(huán)境因素，也有人體內(nèi)在因素。為了減少系統(tǒng)中人的失誤行為的發(fā)生，必須對內(nèi)、外兩種因素的相關(guān)性進(jìn)行分析。下一頁返回１０.２

人的失誤１０.２.２人的失誤的主要原因按人機系統(tǒng)形成的階段，人的失誤可能發(fā)生在設(shè)計、制造、檢驗、安裝、維修和操作等各個階段。但是，設(shè)計不良和操作不當(dāng)往往是引發(fā)人的失誤的主要原因，可由表１０-４加以說明。在進(jìn)行人機系統(tǒng)設(shè)計時，若設(shè)計者對表１０-４中的“舉例”進(jìn)行仔細(xì)分析，可獲得有益的啟示，使系統(tǒng)優(yōu)化，將使誘發(fā)人的失誤行為的外部環(huán)境因素得到控制，從而減少人的不安全行為。至于誘發(fā)人的失誤行為的人體內(nèi)在因素極為復(fù)雜，僅將其主要誘因歸納于表１０-５。上一頁下一頁返回１０.２

人的失誤１０.２.３人的失誤引發(fā)的后果人為差錯是人所具有的一種復(fù)雜特性，它與人機系統(tǒng)的安全密切相關(guān)。因此，如何避免人為差錯對于提高系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的意義。人為差錯可定義為人未能實現(xiàn)規(guī)定的任務(wù)，從而可能導(dǎo)致中斷計劃運行或引起財產(chǎn)和設(shè)備的損壞。人為差錯發(fā)生的方式有５種，即人沒有實現(xiàn)某一必要的功能任務(wù)，實現(xiàn)了某一不應(yīng)該實現(xiàn)的任務(wù)，對某一任務(wù)做出了不適當(dāng)?shù)臎Q策，對某一意外事故的反應(yīng)遲鈍和笨拙，沒有覺察到某一危險情況。上一頁下一頁返回１０.２

人的失誤人為差錯所造成的后果隨人為差錯程度的不同以及機械安全設(shè)施的不同而不同，一般可歸納為４種類型：第一種類型，由于及時糾正了人為差錯，且設(shè)備有較完善的安全設(shè)施，故對設(shè)備未造成損壞，對系統(tǒng)運行沒有影響；第二種類型，暫時中斷了計劃運行，延遲了任務(wù)的完成，但設(shè)備略加修復(fù)，工作順序略加修正，系統(tǒng)即可正常運行；第三種類型，中斷了計劃運行，造成了設(shè)備的損壞和人員的傷亡，但系統(tǒng)仍可修復(fù)；第四種類型，導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，人員有較大傷亡，使系統(tǒng)完全失效。上一頁返回１０.３

人的失誤事故模型許多專家學(xué)者根據(jù)大量事故的現(xiàn)象，研究事故致因理論。在此基礎(chǔ)上，又運用工程邏輯，提出事故致因模型，用以探討事故成因、過程和后果之間的聯(lián)系，達(dá)到深入理解構(gòu)成事故發(fā)生諸原因的因果關(guān)系。此處僅從人機工程學(xué)的角度，討論幾種以人的因素為主因的事故模型。１０.３.１人的行為因素模型事故發(fā)生的原因，很大程度上取決于人的行為性質(zhì)。由人機工程學(xué)基礎(chǔ)理論可知，人的行為是由多次感覺（Ｓ）—認(rèn)識（Ｏ）—響應(yīng)（Ｒ）組合模型的連鎖反應(yīng)，人在操作過程中，由外部刺激輸入使人產(chǎn)生感覺“Ｓ”，外部刺激如顯示屏上儀表指示、信號燈變化、異常聲音、設(shè)備功能變化等；人識別外部刺激并做出判斷稱之為人的內(nèi)部響應(yīng)“Ｏ”，人對內(nèi)部響應(yīng)所做出的反應(yīng)行動，稱之為輸出響應(yīng)“Ｒ”。下一頁返回１０.３

人的失誤事故模型人的行為因素模型如圖１０-３所示，包含有Ｓ—Ｏ—Ｒ行為的第一組問題是反映了危險的構(gòu)成，以及與此危險相關(guān)的感覺、認(rèn)識和行為響應(yīng)。若第一組中的任何一個問題處理失敗，則會導(dǎo)致危險，造成損失或傷害；如每一個問題處理都成功，第一組的危險不可能構(gòu)成，也不會發(fā)生第二組的危險爆發(fā)。同樣包含有Ｓ—Ｏ—Ｒ行為的第二組問題是危險的顯現(xiàn)，即使第一組問題處理失敗，只要危險顯現(xiàn)時處理得當(dāng)，也不會造成損失和傷害；如果不能避免危險，則造成損失和傷害的事故必將爆發(fā)。上一頁下一頁返回１０.３

人的失誤事故模型１０.３.２事故發(fā)生順序模型事故發(fā)生順序模型見圖１０-４。該模型把事故過程劃分為幾大階段。在每個階段，如果運用正確的能力與方式進(jìn)行解決，則會減少事故發(fā)生的機會，并且過渡到下一個防避階段。如果作業(yè)者按圖示步驟做出相應(yīng)反應(yīng)，雖然不能肯定會完全避免事故的發(fā)生，但至少會大大減少事故發(fā)生的概率；而如不采取相應(yīng)的措施，則事故發(fā)生的概率必會大大增加。上一頁返回１０.４

安全裝置設(shè)計安全防護(hù)是通過采用安全裝置或防護(hù)裝置對一些危險進(jìn)行預(yù)防的安全技術(shù)措施。安全裝置與防護(hù)裝置的區(qū)別是：安全裝置是通過其自身的結(jié)構(gòu)功能限制或防止機器的某些危險運動，或限制其運動速度、壓力等危險因素，以防止危險的產(chǎn)生或減小風(fēng)險；而防護(hù)裝置是通過物體障礙方式防止人或人體部分進(jìn)入危險區(qū)。究竟采用安全裝置還是采用防護(hù)裝置，或者二者并用，設(shè)計者要根據(jù)具體情況而定。安全裝置是消除或減小風(fēng)險的裝置。它可以是單一的安全裝置，也可以是和聯(lián)鎖裝置聯(lián)用的裝置。常用的安全裝置有聯(lián)鎖裝置、聯(lián)動裝置、止-動操縱裝置、雙手操縱裝置、自動停機裝置、機器抑制裝置、限制裝置、有限運動裝置等。下一頁返回１０.４

安全裝置設(shè)計１０.４.１聯(lián)鎖裝置當(dāng)作業(yè)者要進(jìn)入電源、動力源這類危險區(qū)時，必須確保先斷開電源，以保證安全，這時可以運用聯(lián)鎖裝置。圖１０-５中，機器的開關(guān)與門是互鎖的。作業(yè)者打開門時，電源自動切斷；當(dāng)門關(guān)上后，電源才能接通。為了便于觀察，門用鋼化玻璃或透明塑料做成，無須經(jīng)常進(jìn)去檢查內(nèi)部工作情況。１０.４.２雙手控制按鈕對于圖１０-６所示的作業(yè)，有些作業(yè)者習(xí)慣于一只手放在按鈕上，準(zhǔn)備啟動機器動作，另一只手仍在工作臺面調(diào)整工件或試件。上一頁下一頁返回１０.４

安全裝置設(shè)計為了避免開機時另一只手仍在臺面上從而發(fā)生事故，可用圖示的雙手控制按鈕，這樣必須雙手都離開臺面才能啟動，保證了安全。１０.４.３利用感應(yīng)控制安全距離在圖１０-７中，若身體的任何部位經(jīng)過感應(yīng)區(qū)進(jìn)入機床作業(yè)空間的危險區(qū)域時，光電傳感器則發(fā)出停止機床動作的命令，保護(hù)作業(yè)者免受意外傷害。還可以運用其他感應(yīng)方式，如紅外、超聲、光電信號等。但必須注意，當(dāng)人體進(jìn)入危險區(qū)時，檢測信號必須準(zhǔn)確無誤，以確保安全。上一頁下一頁返回１０.４

安全裝置設(shè)計１０.４.４自動停機裝置自動停機裝置是指當(dāng)人或其身體的某一部分超越安全限度時，使機器或其零部件停止運行或保證處在安全狀態(tài)的裝置，如觸發(fā)線、可伸縮探頭、壓敏杠、壓敏墊、光電傳感裝置、電容裝置等。圖１０-８（ａ）為一機械式（距離桿）自動停機裝置應(yīng)用實例，圖１０-８（ｂ）是其工作原理。上一頁返回１０.５

防護(hù)裝置設(shè)計專為防護(hù)人身安全而設(shè)置在機械設(shè)備上的各種防護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)和布局應(yīng)設(shè)計合理，使人體各部位均不能直接進(jìn)入危險區(qū)。對機械式防護(hù)裝置設(shè)計應(yīng)符合下述與人體測量參數(shù)相關(guān)的尺寸要求。返回１０.６

安全信息設(shè)計１０.６.１警示設(shè)計的原則１.人的失誤最小化一個系統(tǒng)中差錯的來源（以及由此發(fā)生的故障）之一就是信息的傳遞，既有從設(shè)備到操作者也有從人到書面指令、警告、代碼等傳遞差錯。要最小化此類差錯，需要在發(fā)送人和接收者之間存在著共同的理解。通過確定哪些地方可能發(fā)生差錯，就能運用人的因素原理來減少它們的可能性。經(jīng)過一定時間，個體將對一任務(wù)及其環(huán)境逐漸熟悉，隨著操作者對信息理解程度的提高，對此類信息的依賴程度也隨之降低。下一頁返回１０.６

安全信息設(shè)計可是，在為一般群體進(jìn)行設(shè)計時，初學(xué)者或不熟練的使用者應(yīng)作為目標(biāo)對象。此外，由于緊急狀態(tài)通常會導(dǎo)致反射性反應(yīng)而不是有分析地排除故障，即使是對有經(jīng)驗的人而言也需要在工作場所中設(shè)有設(shè)計良好的書面資料。這一部分的重點是旨在提高信息在人之間有效傳遞的設(shè)計原則，從而降低人為過失的潛在可能。２.警示信息有效傳遞成功的警示應(yīng)該被察覺（通常是見到或聽到），被正確地解釋并被遵守。通過人機學(xué)原則的應(yīng)用，察覺、解釋和遵守三個步驟中的每一步都應(yīng)有確定的作用。上一頁下一頁返回１０.６

安全信息設(shè)計就察覺而言，警示的信息或信號必須清楚地傳遞，從而能顯著地從背景噪聲中確認(rèn)和區(qū)別開來。對于視覺警示，大小、形狀、對比、反色是可能有助于提高察覺的特性。對于聽覺警示，時間方案、聲級以及聲譜是一些在提高察覺性能時需要考慮的特性。使用人群對信息的準(zhǔn)確解釋和理解對警示的合理設(shè)計是至關(guān)重要的。無論其性質(zhì)上是視覺的還是聽覺的，應(yīng)對警示進(jìn)行測試以保證最終的使用人群能正確地理解其意義。在開發(fā)一個警示時應(yīng)考慮以下幾條原則：①避免含糊的、不明確的或錯誤定義的術(shù)語（詞匯或圖標(biāo)），非常專業(yè)的術(shù)語或短語，雙重否定、復(fù)雜的語法和長句（多于１２個單詞的）。上一頁下一頁返回１０.６

安全信息設(shè)計②了解對象人群。需考慮語言、當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗以及可能在場的參觀人員。為對象人群中的低端部分設(shè)計。以普通人群來確認(rèn)結(jié)果（保證不存在內(nèi)部的個體差異性）。③了解對象環(huán)境。對環(huán)境的考慮（如噪聲、燈光、主要任務(wù)）可能會影響到警示的設(shè)計和表達(dá)?？紤]當(dāng)前在場的其他警告或警示以保證能準(zhǔn)確地識別。④察覺到警告的嚴(yán)重程度要和警示的嚴(yán)重性相匹配。例如，其他的事情都是平等的，對于后果最嚴(yán)重的情形，其警報應(yīng)該讓使用者聽起來是最迫切的。⑤在現(xiàn)實條件下以適當(dāng)?shù)氖褂萌巳簛頊y試警示系統(tǒng)的有效性。上一頁下一頁返回１０.６

安全信息設(shè)計警示被察覺和解釋之后，人員必須留意并遵守。３.執(zhí)行警示發(fā)布的條件當(dāng)危害涉及嚴(yán)重的傷害或死亡時，警示應(yīng)該在近似于實際使用環(huán)境的條件下，并以接近于最終使用者的有代表性的人群進(jìn)行嚴(yán)格的試驗。以下是發(fā)布警示的４個基本條件：①使人獲悉危險或潛在的危險狀態(tài)；②提供在對象使用的過程中或可能預(yù)見的誤用時損傷的可能性和嚴(yán)重程度；③提供關(guān)于如何降低損傷的可能性和嚴(yán)重性的信息；④提醒使用者／操作人員何時何地最容易遭遇到該危險情況。上一頁下一頁返回１０.６

安全信息設(shè)計１０.６.２視覺警示信息設(shè)計１.視覺警示信息的基本元素一個設(shè)計合理的警示應(yīng)包括以下的基本元素：①信號詞———對危害程度的指示（危險、警告、小心）；②危害———對危害的識別或扼要說明；③后果———相關(guān)的代價或可能損害（如果不遵守警告的話）；④指示———對可降低或消除危害的行為的描述。通常有三個信號詞是公認(rèn)的。它們表達(dá)警告和傳達(dá)情況的嚴(yán)重性的能力有所區(qū)別。上一頁下一頁返回１０.６

安全信息設(shè)計（１）危險直接的危害，如果遇上的話，會導(dǎo)致個體的損傷或死亡（首選的視覺警示：白底紅字，反之亦然）。如高壓線（危害），能致命（后果）。（２）警告危險或不安全的操作，如果遇上的話，可能導(dǎo)致?lián)p傷或死亡（首選的視覺警示：橙色的背景黑色的字）。如保持距離（指示）。（３）小心危險或不安全的操作，如果遇上的話，可能導(dǎo)致輕微的個人損傷、產(chǎn)品或財產(chǎn)損毀（首選的視覺警示：黃色的背景黑色的字）。上一頁下一頁返回１０.６

安全信息設(shè)計２.視