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人机工程基本原理人机工程学

  
评论: 更新日期:2013年07月04日

    操作速度
    (Work tempo)
    操作速度是指操作过程中的操作的速度。当进行操作时,存在着某一动作与全体动作配合的速度问题,操作速度如果被某些外界条件所扰乱,工人为满足此外界条件,其注意力便被集中过去,这时,对周围的危险状态和条件便不能集中注意力,以致动作紊乱,出现冲突,发生事故的可能性就增加。
    显示器
    人一机系统中各种显示信息的装置,统称为显示器。具体包括仪表,信号灯,信号板,信号牌,各种标记,符号,警戒铃,信号声,警报声,雷达显示屏,电视屏,以及其他显示信息的装置。在人—机系统中为了操纵机器和监视运行状况,必须传递信息,即“人”不断地根据“机器”的活动情况来调整“人”的操纵活动。从机器角度来看,显示器是输出,而从操纵机器的人来看,显示器是输入。显示器一般分为视觉显示器、听觉显示器、触觉显示器、味觉显示器和嗅觉显示器等。其中主要的是视觉和听觉显示器。
    视力
    视力是眼睛识别物体细部的能力,用作评价眼睛分辨细小物体(清晰度)的标准。它的量是眼睛能分辨被看对象最近两点的视角(临界视角)的倒数。它随着照度,背景亮度以及对象与背景对比度(反差)的增大而增大。当背景光亮度由零增加到600cd/m左右时,视力增加得很快;当背景光亮度从600 cd/m再继续增加时,则对视力的影响就不大了。当对产品尺寸大小和仪表刻度盘精度高低进行设计时,视力是必须要考虑的因素。为了提高视力,必须提高背景亮度和照度,或提高零部件与背景亮度的对比。
    视角
    视角是被看对象中的两点射出光线投入眼球时的相交角度。它与观察距离和被看对象上两点的距离有关。
    α=2arctg(D/2L)
    式中,α——视角(度);D——被看对象上两点的距离;L——眼睛至被看对象的距离。
    在设计时,视角是确定设计对象尺寸大小的根据。
    微观视野和宏观视野
    显微镜和望远镜的使用,使人们的视觉范围扩大了。正常人眼的分辨能力是0.075mm(即当视距为25m时,人眼能分辨物体两点间的最小距离为0.075mm)。当借助于显微镜时,分辨能力则能成千万倍的增大。现代的电显微镜已能把细小物体放大约250万倍。我们将这样显示的微小世界称之为微观世界,把人眼通过显微镜所能看到的微观世界范围叫微观视野。而利用望远镜则可观看对于微小世界来说的巨大世界。早在1948年,美国就在巴拿马山上安装了5.08m的反射望远镜,利用它可清楚地看到离地球18.921×10m(即20亿光年)那么遥远的宇宙空间。这是巨视。我们将这样看到的巨大世界叫宏观世界,把人眼通过望远镜所能看到的宏观世界范围叫宏观视野。现在,借助于仪器,人的视野正朝着微观和宏观两个方向不断地扩大着。
    视觉显示器
    视觉显示器显示信息,是通过人眼的视神经而传递给大脑的。视觉形成的过程是,当外界物象刺激了视网膜上的感光细胞后,这些细胞产生的神经冲动沿视神经传入大脑皮层的视觉中枢,于是就产生了视觉。人的视觉与光的强度、颜色、周围环境等有关。因此,对视觉显示器的设计,要求显示的数字清晰、易辨和准确。经研究表明,显示器表盘的形状对读数的精确性有着重要作用。开窗式直接读数显示器的误读率仅为0.5%;圆形或环形的则为10.9%,半环状的则增大到16.6%;而直线竖直式的则高达35.5%。视觉显示器按用途分有如下各种,即数量认读,质量认读和检查认读等用途的显示仪表。因此,要求在设计时,尽量符合使用目的。如供质量认读的仪表,要求越简单越清晰越好。
    听觉显示器
    外界的声波经过人的外耳道传到鼓膜,引起鼓膜的振动,刺激了内耳的听觉感受器,使听觉感受器产生神经冲动,这种神经冲动沿与听觉有关的神经传送到大脑皮层的听觉中枢形成了人的听觉。听觉显示器的显示信号就是这们通过人的听觉器官,使操作人员作出反应来控制机器装置的,系统设计人员应根据信息的作用、特征和作业现象的具体情况,作出是否采用听觉显示器的决定。例如,在许多作业现场中,视觉信息负荷往往很大,若能用听觉通道分担一部分任务,则可以减轻视觉通道的信息负荷,而达到安全生产和提高工作效率的目的。
    设计听觉显示器应遵循以下原则。
    (1)一致性原则:可用信号本身来说明设备的运转情况,并且使信号和人们所熟悉的现象逻辑地联系起来;
    (2)可分辨原则:要考虑作业现场实际情况,与其它声响有明显的区别;
    (3)简明性原则:信号尽量简单、清楚,信号不应过多或太复杂;
    (4)不变性原则:要求相同的听觉信号,必须始终表示同样的信息。
    触觉显示器
    除了视觉显示器和听觉显示器以外,人的触觉也可作为信息传递的通道。利用触觉设计的显示器称为触觉显示器,触觉显示器常用的有电刺激、机械振动刺激和喷气刺激等信号器。电刺激信号比较强烈,作为警戒信号比较有利,但其缺点是易于为人们所适应,因此,长时间使用不太适合。振动刺激适应性小,适合长时间使用。喷气刺激强度小,人对它的分辩能力较差,所以不适用于复杂信息的传递。
    实验法
    是人机学研究中常用的方法之一。如果由于条件的限制,实测法无法进行时,则可采用实验的方法,通常是在实验室进行,但有时也可在其它环境下进行。如果为了得到人在操作时对某种按钮开关的按压力,以及取得手感和舒适感,人体所要求的数据,一般在作业现场或实验室内进行短时间的测试即可。如果要得到色彩环境对人的心理、生理和工作效率的影响,一般在实验室作短时间的实验是不能解决的,这时需要对在各种色彩环境下工作人员的不同反应,持续进行一段时间的观测,才能得到比较真实的结果。实验所得的数据就可作为设计这类机器、部件和工作环境的科学依据。
    肌肉疲劳试验
    为了研究人体对各种体力劳动和其它负荷的反应,德国学者A·莫索对人体劳动疲劳进行了肌肉疲劳试验。试验的方法是:当人进行作业时,用微电流通过人体,结果发现随着人体疲劳程度的不同,电流强度也随之变化。这样就可以用电信号将人体的疲劳程度测量出来。这种试验为后来形成的劳动生理学的研究打下了基础。
    铁锹作业试验
    1898年,美国学者F·W泰罗根据自己几十年来的工作经验,对工人的操作动作进行了细致的观察和分析,以确定合理的工作方法选取合适的工具,规定标准的工时定额,以提高劳动效率。他用形状相同而铲量不同的四种铁锹(每次可铲重量分别为5kg,10kg,17kg和30kg的四种铁锹),去铲同样的一堆煤。虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大,但试验结果表明,用10kg的铁锹铲煤效率最高。他做了许多试验,终于找出了铁锹的最佳设计方案,并找出搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当重量。从而使劳动生产率大大提高,这就是人机学建立过程中的著名的铁锹作业试验。
    砌砖作业试验
    1911年,美国学者F·B基尔斯对美国建筑公司工人砌砖作业进行了试验。他用快速摄影机将工人砌砖动作拍摄下来,然后对动作过程进行分析研究,哪些动作必需,哪些动作多余,去掉多余的无效动作,提高有效动作的效率,这就是著名的时间和动作研究。结果使工人的砌砖速度由当时的每小时120块提高到350块。随着机械化生产的发展,从当时研究动作及时间的分配,进而研究人和机器设备的利用率,从而提高了生产效率,这就是现代人机学的基础。
    分析法
    分析法是在实测法和实验法的基础上进行的。如要对人在操作机械时的动作进行分析时,首先需进行实测,即将人在操作过程中所完成的每个连续动作用仪器或摄影逐一纪录下来,然后进行分析研究,以便排除其中的无效动作,纠正不良姿势,从而有效地减轻人的劳动强度,提高工作效率。特别是对一种动作在一个作业班次内要重复成千上万次的时候,利用这种方法,即使只去掉或改进一个动作,都会对提高生产效率起着重要作用。在分析法中,通常要研究自变量和因变量两种变量。自变量就是实测的资料(因素),如照度值,环境状况和重力等因素。因变量是随自变量而变化的因素,研究这两种变量的关系,以便找出其中的规律,为机器和装置的设计提供了可靠的依据。
    作业行动事故的研究
    (Working motion strdy)
    生产事故的原因,可分为物的原因和人的原因。物的原因是指设备或工具设计制造的失效引起的事故,而人的原因是指在作业过程中不安全行为引起的事故。作业行动事故主要是指在作业场所因工人的不安全行为所引的意外事故,这些不安全行为包括操作者本身的不安全行为和协作者(配合者)的不安全行为。而且不安全行为常常在操作机械或工具的过程中发生事故。属于这类事故有下列几种:(1)人力搬运过程的不安全行为发生的事故;(2)操纵工具和手动机械过程违反操作规程发生的事故;(3)操纵起重搬运机械过程中的不安全行为发生的事故;(4)在作业过程由于防护用品不齐全或佩带不符合要求,由飞来物或坠落物引起的事故;(5)在操作过程中滑倒、绊倒所引起的事故。
    对上述事故进行预防和调查研究是防止工伤事故的重要内容。研究的目的是制订一些规范和程序,禁止随心所欲地进行操作,尽量减少不安全行为。
   

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