淺談實(shí)踐性教學(xué)中的人機(jī)安全系統(tǒng)

胡金成?么莉莉?陳淳輝

摘 要：人機(jī)系統(tǒng)，是由人和機(jī)器構(gòu)成并依賴于人機(jī)之間相互作用而完成一定功能的系統(tǒng)。職業(yè)技術(shù)院校在開展實(shí)踐性教學(xué)時(shí)，為保證教學(xué)效果與實(shí)習(xí)安全，必然會(huì)遇到人機(jī)協(xié)調(diào)問題。本文在分析人與機(jī)械特性基礎(chǔ)上，對(duì)人機(jī)安全系統(tǒng)在實(shí)踐性教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了一些有益的探討。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐性教學(xué) 人機(jī)系統(tǒng) 人機(jī)特性 安全

實(shí)踐性教學(xué)中將人與機(jī)器作為一個(gè)整體組成人機(jī)系統(tǒng)。必須合理或最優(yōu)地分配人與機(jī)器的功能，才能保證系統(tǒng)在環(huán)境變化下達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。隨著機(jī)械化自動(dòng)化與職業(yè)教育的快速發(fā)展，人機(jī)協(xié)調(diào)問題也就越來越重要。

一、人的特性

人是人機(jī)系統(tǒng)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(xué)參數(shù)以外，影響生產(chǎn)效率與安全的主要包括人的視覺、聽覺、反應(yīng)與疲勞等。視覺是人類最基本的形覺功能，人對(duì)物體的感覺80%來自視覺。實(shí)踐性教學(xué)環(huán)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(qiáng)弱以及方向和距離，人耳通過對(duì)異常聲音的判斷，往往能避免事故的發(fā)生。對(duì)聽覺最大的傷害是噪聲，噪聲超過90分貝將對(duì)人體造成傷害；人的反應(yīng)是指人們?cè)诓倏v機(jī)械或觀察識(shí)別事物時(shí)，從開始到采取行動(dòng)的時(shí)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(tǒng)計(jì)資料表明，由人的心理因素而引發(fā)的事故約占70%～75%。人的心理因素主要包括個(gè)人能力、性格與氣質(zhì)等。能力是人們順利完成某種任務(wù)的特征或本領(lǐng)，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(shí)踐性教學(xué)中，學(xué)生的操作能力是智力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為物質(zhì)力量的轉(zhuǎn)換器，是各種能力的集合與外在表現(xiàn)；性格是指表現(xiàn)在人對(duì)待現(xiàn)實(shí)的態(tài)度和相應(yīng)的行為方式中的比較穩(wěn)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(zhì)是人的性格特點(diǎn)的外在表現(xiàn)，心理學(xué)將人的氣質(zhì)分為膽汁質(zhì)、多血質(zhì)、黏液質(zhì)和抑郁質(zhì)4種類型。

二、機(jī)械的安全特性

人機(jī)系統(tǒng)中機(jī)器的作用是保證可靠性與安全穩(wěn)定性，機(jī)械安全特性應(yīng)具有以下幾個(gè)方面。

1.防護(hù)性

通過對(duì)機(jī)械危險(xiǎn)的智能化設(shè)計(jì)，應(yīng)使機(jī)器在整個(gè)壽命周期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤操作時(shí)，保證人身和機(jī)器均是安全的。如起重設(shè)備的超載報(bào)警裝置，就可以有效地防止機(jī)器超載，對(duì)機(jī)器與人起到安全保護(hù)作用。

2.系統(tǒng)性

現(xiàn)代機(jī)械的安全應(yīng)建立在心理、信息、控制、可靠性、環(huán)境學(xué)、勞動(dòng)保護(hù)、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上，并能得到綜合系統(tǒng)的運(yùn)用。

3.友善性

機(jī)械安全設(shè)計(jì)在人與機(jī)器之間建立起一套滿足人的生理與心理特性，在設(shè)計(jì)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(jī)器功能的可靠性和友善性。

4.整體性

現(xiàn)代機(jī)械的安全設(shè)計(jì)必須全面、系統(tǒng)地對(duì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的因素進(jìn)行定性、定量分析和評(píng)價(jià)，整體尋求降低風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

三、人機(jī)特性比較

1.人的優(yōu)勢(shì)

（1）人的某些感官能力優(yōu)于機(jī)器。如在聽覺、嗅覺等方面人的敏感度比機(jī)器高。

（2）人能運(yùn)用多種渠道接受信息，并能長期大量存儲(chǔ)信息，且能進(jìn)行綜合判斷。

（3）人具有高度的靈活性和可塑性，能隨機(jī)應(yīng)變，而機(jī)器則缺乏通用性。

（4）人具有總結(jié)利用經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新思維和改進(jìn)工作的能力。

（5）人善于對(duì)信息進(jìn)行歸納推理，而機(jī)器則沒有自發(fā)的創(chuàng)造推理能力。

（6）人的最大特性在于具有感情、意識(shí)和個(gè)性，具有主觀能動(dòng)性。

2.機(jī)器的優(yōu)勢(shì)

（1）機(jī)器能平穩(wěn)而準(zhǔn)確地運(yùn)用巨大動(dòng)力，其功率、強(qiáng)度和負(fù)荷大小可隨需要而定。

（2）機(jī)器的計(jì)算、反應(yīng)速度快，且準(zhǔn)確，可靠性較高。

（3）機(jī)器精度高，產(chǎn)生的誤差隨機(jī)器精度的提高而減小。

（4）機(jī)器的穩(wěn)定性好，可以完成重復(fù)性的工作，不存在疲勞和單調(diào)性問題。

（5）機(jī)器能同時(shí)完成多種操作，而且能保持較高的效率和準(zhǔn)確度。

（6）機(jī)器能在惡劣的環(huán)境條件下工作，如利用機(jī)器人進(jìn)行搶險(xiǎn)排故等。

四、人機(jī)特性應(yīng)用

實(shí)踐性教學(xué)中的人機(jī)系統(tǒng)，人與機(jī)器各自發(fā)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(guān)系。為了取得人機(jī)系統(tǒng)的最佳效果，在實(shí)踐性教學(xué)中應(yīng)采取以下措施。

1.合理分配人機(jī)功能

根據(jù)人機(jī)特性的比較，為了充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，人機(jī)功能合理分配的原則應(yīng)該是：快速的、笨重的、持久的、可靠性高的、精度高的、規(guī)律性的、單調(diào)的、高速運(yùn)算的、操作復(fù)雜的、環(huán)境條件差的工作，適合于機(jī)器來做。而研究、創(chuàng)造、決策、協(xié)調(diào)、檢查、維修、故障處理及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件等工作，適合于人來承擔(dān)。如材料下料等力量型、重復(fù)型工作主要由沖床、剪板機(jī)等機(jī)器來完成，而產(chǎn)品檢驗(yàn)、機(jī)械調(diào)試等以經(jīng)驗(yàn)與智力為主的工作則主要由人來完成。

2.發(fā)揮機(jī)器優(yōu)勢(shì)——“人適機(jī)”

“人適機(jī)”是指使人去適應(yīng)機(jī)器的要求。機(jī)器的結(jié)構(gòu)決定了其客觀的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其操作環(huán)境也會(huì)因各種因素在時(shí)間和空間上受到某種限制，如經(jīng)濟(jì)上的可行性、技術(shù)上的可能性、機(jī)器本身性能要求的條件以及使用機(jī)器時(shí)的外界環(huán)境條件等。為了適應(yīng)機(jī)器的這些情況，就需要對(duì)人的因素予以約束，對(duì)人進(jìn)行培訓(xùn)教育，盡量發(fā)揮人的因素。如工作中加強(qiáng)專業(yè)技能培訓(xùn)，不斷提高設(shè)備操作技能水平，同時(shí)強(qiáng)調(diào)人必須遵循機(jī)器操作客觀規(guī)律，嚴(yán)格遵守機(jī)器安全操作規(guī)程，防止各類事故的發(fā)生，保證作業(yè)安全，做到“人適機(jī)”。

3.發(fā)揮人的優(yōu)勢(shì)——“機(jī)宜人”

“機(jī)宜人”是指機(jī)器作為人從事生產(chǎn)和生活活動(dòng)的工具，要求設(shè)計(jì)、制造出來的機(jī)器應(yīng)盡量滿足使用者的生理、心理等條件，顯示的信息應(yīng)適合操作者的身高、視覺、反應(yīng)等生理要求，工具、器具及用品也要符合人體生理特點(diǎn)，做到使用方便，得心應(yīng)手。實(shí)踐性教學(xué)中要注意滿足人的生理?xiàng)l件，盡量使用符合人機(jī)工程學(xué)要求的機(jī)器。如在CA6140型普通車床上廣泛使用的進(jìn)給快速移動(dòng)手柄，其前、后、左、右進(jìn)給方向與刀具實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相一致，降低了操作難度，避免了誤操作，實(shí)現(xiàn)“機(jī)宜人”。同時(shí)還要滿足人的心理?xiàng)l件，把人的心理特征與工作崗位有機(jī)結(jié)合。如機(jī)械維修工作就適于穩(wěn)定型的黏液質(zhì)人而不適于急躁型的膽汁質(zhì)人。

4.創(chuàng)造良好的工作環(huán)境

人機(jī)系統(tǒng)離不開作業(yè)環(huán)境，通過改善作業(yè)環(huán)境，使人所處的作業(yè)空間安全舒適，有利于發(fā)揮勞動(dòng)者的效能和效率。如機(jī)器合理布局可以實(shí)現(xiàn)工作場(chǎng)地的舒適與安全；張貼、懸掛安全標(biāo)志可以起到安全警示作用；安裝防護(hù)網(wǎng)、防護(hù)欄等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人的有效防護(hù)；機(jī)床等設(shè)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(jī)器振動(dòng)可以有效地降低噪聲；通過安裝空調(diào)、風(fēng)扇等措施實(shí)現(xiàn)工作場(chǎng)地調(diào)溫與通風(fēng)，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(fēng)等設(shè)備保證作業(yè)場(chǎng)所空氣質(zhì)量，減少有害氣體污染；發(fā)放合格防護(hù)用品，保證操作人員身體健康，減少職業(yè)病危害等措施，均可使工作環(huán)境得到有效改善。

總之，人機(jī)系統(tǒng)要求合理統(tǒng)籌人機(jī)與環(huán)境資源，實(shí)現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng)的合理配置。人機(jī)系統(tǒng)中人始終起著核心與主導(dǎo)作用，而人的因素是非常復(fù)雜的，而且是隨時(shí)空變化的；同樣隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器本身也在不斷發(fā)展，環(huán)境也在隨時(shí)發(fā)生變化，人機(jī)系統(tǒng)也必須順應(yīng)時(shí)代潮流，在實(shí)踐中不斷得到發(fā)展與完善。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張力.安全人機(jī)工程學(xué)[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

（作者單位：海軍蚌埠士官學(xué)校）