淺談實踐性教學中的人機安全系統

胡金成?么莉莉?陳淳輝

摘 要：人機系統，是由人和機器構成并依賴于人機之間相互作用而完成一定功能的系統。職業技術院校在開展實踐性教學時，為保證教學效果與實習安全，必然會遇到人機協調問題。本文在分析人與機械特性基礎上，對人機安全系統在實踐性教學中的應用進行了一些有益的探討。

關鍵詞：實踐性教學 人機系統 人機特性 安全

實踐性教學中將人與機器作為一個整體組成人機系統。必須合理或最優地分配人與機器的功能，才能保證系統在環境變化下達到預期的目標。隨著機械化自動化與職業教育的快速發展，人機協調問題也就越來越重要。

一、人的特性

人是人機系統的主體，人的特性主要包括人的生理因素與心理因素。

1.生理因素

人的生理因素除身高、體重等生物學參數以外，影響生產效率與安全的主要包括人的視覺、聽覺、反應與疲勞等。視覺是人類最基本的形覺功能，人對物體的感覺80%來自視覺。實踐性教學環境中要防止視覺損傷與視覺疲勞；聽覺的功能在于分辨聲音的強弱以及方向和距離，人耳通過對異常聲音的判斷，往往能避免事故的發生。對聽覺最大的傷害是噪聲，噪聲超過90分貝將對人體造成傷害；人的反應是指人們在操縱機械或觀察識別事物時，從開始到采取行動的時間過程；疲勞是安全的大敵，分為肌肉疲勞和精神疲勞兩種。

2.心理因素

事故統計資料表明，由人的心理因素而引發的事故約占70%～75%。人的心理因素主要包括個人能力、性格與氣質等。能力是人們順利完成某種任務的特征或本領，主要有感覺、知覺、觀察力、注意力、記憶力、思維想象力和操作能力等。實踐性教學中，學生的操作能力是智力結構轉化為物質力量的轉換器，是各種能力的集合與外在表現；性格是指表現在人對待現實的態度和相應的行為方式中的比較穩定的心理特征。人的性格可歸納為冷靜型、活潑型、急躁型、輕浮型和遲鈍型等 5種；氣質是人的性格特點的外在表現，心理學將人的氣質分為膽汁質、多血質、黏液質和抑郁質4種類型。

二、機械的安全特性

人機系統中機器的作用是保證可靠性與安全穩定性，機械安全特性應具有以下幾個方面。

1.防護性

通過對機械危險的智能化設計，應使機器在整個壽命周期內發揮預定功能，包括誤操作時，保證人身和機器均是安全的。如起重設備的超載報警裝置，就可以有效地防止機器超載，對機器與人起到安全保護作用。

2.系統性

現代機械的安全應建立在心理、信息、控制、可靠性、環境學、勞動保護、計算機等科學技術基礎上，并能得到綜合系統的運用。

3.友善性

機械安全設計在人與機器之間建立起一套滿足人的生理與心理特性，在設計中通過減少操作者的緊張和體力來提高安全性 ，并以此改善機器功能的可靠性和友善性。

4.整體性

現代機械的安全設計必須全面、系統地對導致危險的因素進行定性、定量分析和評價，整體尋求降低風險的最優設計方案。

三、人機特性比較

1.人的優勢

（1）人的某些感官能力優于機器。如在聽覺、嗅覺等方面人的敏感度比機器高。

（2）人能運用多種渠道接受信息，并能長期大量存儲信息，且能進行綜合判斷。

（3）人具有高度的靈活性和可塑性，能隨機應變，而機器則缺乏通用性。

（4）人具有總結利用經驗、創新思維和改進工作的能力。

（5）人善于對信息進行歸納推理，而機器則沒有自發的創造推理能力。

（6）人的最大特性在于具有感情、意識和個性，具有主觀能動性。

2.機器的優勢

（1）機器能平穩而準確地運用巨大動力，其功率、強度和負荷大小可隨需要而定。

（2）機器的計算、反應速度快，且準確，可靠性較高。

（3）機器精度高，產生的誤差隨機器精度的提高而減小。

（4）機器的穩定性好，可以完成重復性的工作，不存在疲勞和單調性問題。

（5）機器能同時完成多種操作，而且能保持較高的效率和準確度。

（6）機器能在惡劣的環境條件下工作，如利用機器人進行搶險排故等。

四、人機特性應用

實踐性教學中的人機系統，人與機器各自發揮自己的作用，二者之間存在相互依存、相互配合、相互制約的關系。為了取得人機系統的最佳效果，在實踐性教學中應采取以下措施。

1.合理分配人機功能

根據人機特性的比較，為了充分發揮各自的優點，人機功能合理分配的原則應該是：快速的、笨重的、持久的、可靠性高的、精度高的、規律性的、單調的、高速運算的、操作復雜的、環境條件差的工作，適合于機器來做。而研究、創造、決策、協調、檢查、維修、故障處理及應對突發事件等工作，適合于人來承擔。如材料下料等力量型、重復型工作主要由沖床、剪板機等機器來完成，而產品檢驗、機械調試等以經驗與智力為主的工作則主要由人來完成。

2.發揮機器優勢——“人適機”

“人適機”是指使人去適應機器的要求。機器的結構決定了其客觀的運動規律，其操作環境也會因各種因素在時間和空間上受到某種限制，如經濟上的可行性、技術上的可能性、機器本身性能要求的條件以及使用機器時的外界環境條件等。為了適應機器的這些情況，就需要對人的因素予以約束，對人進行培訓教育，盡量發揮人的因素。如工作中加強專業技能培訓，不斷提高設備操作技能水平，同時強調人必須遵循機器操作客觀規律，嚴格遵守機器安全操作規程，防止各類事故的發生，保證作業安全，做到“人適機”。

3.發揮人的優勢——“機宜人”

“機宜人”是指機器作為人從事生產和生活活動的工具，要求設計、制造出來的機器應盡量滿足使用者的生理、心理等條件，顯示的信息應適合操作者的身高、視覺、反應等生理要求，工具、器具及用品也要符合人體生理特點，做到使用方便，得心應手。實踐性教學中要注意滿足人的生理條件，盡量使用符合人機工程學要求的機器。如在CA6140型普通車床上廣泛使用的進給快速移動手柄，其前、后、左、右進給方向與刀具實際運動方向相一致，降低了操作難度，避免了誤操作，實現“機宜人”。同時還要滿足人的心理條件，把人的心理特征與工作崗位有機結合。如機械維修工作就適于穩定型的黏液質人而不適于急躁型的膽汁質人。

4.創造良好的工作環境

人機系統離不開作業環境，通過改善作業環境，使人所處的作業空間安全舒適，有利于發揮勞動者的效能和效率。如機器合理布局可以實現工作場地的舒適與安全；張貼、懸掛安全標志可以起到安全警示作用；安裝防護網、防護欄等可以實現對人的有效防護；機床等設備的外觀采用綠色或白色減輕人的視覺疲勞；改善加工工藝、減小機器振動可以有效地降低噪聲；通過安裝空調、風扇等措施實現工作場地調溫與通風，保證合理氣溫與濕度；充分利用自然光或安裝合格照明燈源等措施保證充足的光照；安裝排氣、抽風等設備保證作業場所空氣質量，減少有害氣體污染；發放合格防護用品，保證操作人員身體健康，減少職業病危害等措施，均可使工作環境得到有效改善。

總之，人機系統要求合理統籌人機與環境資源，實現人機系統的合理配置。人機系統中人始終起著核心與主導作用，而人的因素是非常復雜的，而且是隨時空變化的；同樣隨著科學技術的進步，機器本身也在不斷發展，環境也在隨時發生變化，人機系統也必須順應時代潮流，在實踐中不斷得到發展與完善。

參考文獻：

[1]吳宗之.安全生產技術[M].北京：中國大百科全書出版社，2012.

[2]張力.安全人機工程學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

（作者單位：海軍蚌埠士官學校）