安全人机系统的设计与评价

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1、第七章安全人机系统设计与评价第一节人机系统的设计第二节人机系统的可靠性与维修性第三节人机系统的安全性分析化学工业出版社2021/7/23杨立全第一节人机系统的设计一、人机系统设计的重要性1.系统设计在工程设计中的地位一般工程设计，大都可分为六个设计阶段：(1)原理设计，主要解决功能问题；(2)初步设计或叫概略设计，具有总体设计性质；(3)人机系统的设计，主要是解决人机关系的一些问题；(4)结构设计，解决结构形状、尺寸和工艺问题；(5)造型设计，主要是整体外观造型的美观设计问题；(6)完成阶段，包括施工图设计和试制问题。杨立全2.人机系统设计的要求(1)能达到预定

2、的功能目标，完成预定的任务；(2)在系统中人与机都能发挥各自的作用并协调地工作；(3)系统接受输入和做出输出的功能，都必须符合设计的能力；(4)系统要考虑环境因素的影响；(5)系统应有完善的反馈信息回路。2021/7/23杨立全二、人机系统设计的评价分析1.链的概念(1)对应链在生产作业过程中，人体部位与机械部位的关联，这种关联叫对应链。(2)逐次连结链人在操作某一作业过程中，往往不是一次动作便能达到目的，而是需要多次逐个的连续动作，这种由逐次动作达到一个目的而形成的链关系叫逐次连结链。2021/7/23杨立全2.链的分析程序（1）确定链的要素（2）确定链的形态

3、（3）计算链值（4）检核结果2021/7/23杨立全3.对应链分析法在人与设备的连接图上标明链的连接形式、频率和重要程度，然后进行链连接关系值分析比较。图7-1对应连接分析图2021/7/23杨立全4.链式作图分析法分析步骤如下：(1)系统中的人用圆圈表示，使用的装置用方框表示，在其上也标上规定的文字或符号。(2)在人与机器之间，以及有直接联系的人与人之间画上连接线，这样的图形叫链式分析图。2021/7/23杨立全(3)再对链式分析图进行修改，调整人与机器或人与人之间的相对位置关系，才能减少作业时的交叉环节和不合理的关系。图7-2链式作图分析法（a）---初步方

4、案（b）---修改后的方案2021/7/23杨立全5.按“重要程度”和“使用频率”的作图分析法综合分析“重要程度”和“使用频率”得出综合后的数值，然后标在连线上。这时要使高值环节之间比低值环节之间的连接线短。2021/7/23杨立全图7-3按重要性和频率的链式作图分析2021/7/23杨立全第二节人机系统的可靠性与维修性一、可靠性定义及其度量指标1.可靠性定义：所谓可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。2.可靠性度量指标：（1）可靠度(2)故障率(或失效率)（3）平均寿命(或平均无故障工作时间)（4）维修度（5）有效度2021/7/

5、23杨立全二、人机系统可靠度及系统效能可靠度1.人机系统的可靠度：除了机器本身的可靠度指标要高以外，人的操作可靠度指标也要高。机器的可靠度在机械产品设计制造时就已确定了的，所以，人机系统的可靠度随人的操作可靠度的变化而变化。2021/7/23杨立全2.系统效能可靠度一个系统由二个或二个以上的部件组成，系统的可靠度与各个部件在系统中的组合形式有关。（1）“串联”系统的可靠度式中——串联系统效能可靠度；单个串联部件的可靠度。2021/7/23杨立全（2）“并联”系统的可靠度式中——并联系统效能可靠度，r——单个部件的可靠度，m——并联部件数，n——系统的功能数。20

6、21/7/23杨立全显然，一个可靠度相同(如0.92)的部件，由于在系统中的组合形式不同，其系统效能的可靠度也不同。用于串联时，系统效能的可靠度下降；用于并联时，系统效能可靠度可以获得提高。所以，即使单个部件的可靠度比较低，但多用几个部件并联，却可得到较高的可靠度。2021/7/23杨立全三、人的可靠性及机械的可靠性（一）、人的可靠性分析1.人的不稳定因素（1）生理因素（2）心理因素（3）管理因素(4)环境因素(5)个人素质(6)社会因素(7)操作因素2021/7/23杨立全2.人的不安全行为（1）操作错误、忽视安全、忽视警告（2）私自拆除安全装置（3）使用不安

7、全设备（4）手代替工具操作（5）物体（指成品、半成品、材料、工具、切屑、生产用品等）存放不当。（6）冒险进入危险场所（7）在起吊物下作业、停留（8）机器运转时进行加油、修理、检查、调整、测量、焊接、清扫等工作。（9）没有按规定使用个人防护用品2021/7/23杨立全3.人的失误及其防止措施（1）人的失误及其分析（2）造成人失误的后果（3）人产生失误的原因（4）防止人失误的措施2021/7/23杨立全（二）机械的可靠性设计1.确定零件合理的安全系数确定安全系数时应考虑以下几个因素：（1）环境条件的作用如温度、湿度、冲击、振动等；(2)使用中发生超负荷或误操作时的后

8、果；(3)为提高安全系数