考點 3：人機系統和人機作業環境(考頻 5 次)
(一)人機系統
1.人機系統的類型
人機系統按系統的自動化程度可分為人工操作系統、半自動化系統和自動化系統三種。
在人工操作系統、半自動化系統中，人機共體，或機為主體，系統的動力源由機器提供，人在系統中主要充當生產過程的操作者與控制者，即控制器主要由人來進行操作。在控制系統中設置監控裝置，如果人操作失誤，機器會拒絕執行或提出警告，是現代生產中應用較多的人機系統類型。其系統的安全性主要取決于人機功能分配的合理性、機器的本質安全性及人為失誤狀況。
在自動化系統中，則以機為主體，機器的正常運轉完全依賴于閉環系統的機器自身的控制，人只是一個監視者和管理者，監視自動化機器的工作。只有在自動控制系統出現差錯時，人才進行干預，采取相應的措施。該系統的安全性主要取決于機器的本質安全性、機器的冗余系統是否失靈以及人處于低負荷時的應急反應變差等情形。
2.人機系統的可靠度計算
人機系統組成的串聯系統的可靠度可表達為：
Rs=RH?RM
式中
Rs——人機系統可靠度;
RH——人的操作可靠度;
RM——機器設備可靠度。
1.兩人監控人機系統的可靠度
當系統由兩人監控時。一旦發生異常情況應立即切斷電源。該系統有以下兩種控制情形。
(1)正常狀況時，相當于兩人串聯，可靠度比一人控制的系統減小了，即產生誤操作的概率增大了，操作者不切斷電源的可靠度為 RH(不產生誤動作的概率)：
RH=R1?R2
(2)異常狀況時，相當于兩人并聯，可靠度比一人控制的系統增大了，這時操作者切斷電源的可靠度為 RH(正確操作的概率)∶
RH=[1- (1-R1)(1-R2)]
所以異常狀況下人機系統可靠度為：
Rs=[1- (1-R1)(1-R2)]?RM
式中
RS——人機系統可靠度;
RH——人的操作可靠度;
RM——機器設備可靠度;
R1——甲的可靠度;
R2——乙的可靠度。
(二)人機作業環境
1.照明環境
照明條件與作業疲勞有一定的聯系。適當的照明條件能提高近視力和遠視力。因為在亮光下，瞳孔縮小，視網膜上成像更為清晰，視物清楚。當照明不良時，因反復努力辨認，易使視覺發生疲勞，工作難以持久。視覺疲勞可通過閃光融合頻率和反應時間等方法進行測定。
不良照明條件可能導致不良后果。據統計，事故的數量與工作環境的照明條件有一定程度的關系;事故產生的原因雖然是多方面的，但照度不足有時是重要的影響因素。
照明不良的另一極端情況是對象目標與背景亮度的對比過大，或者物體周圍背景發出刺目耀眼的光線，這被稱為眩光。眩光條件下，人們會因瞳孔縮小而影響視網膜的視物，導致視物模糊。眩光在眼球介質內可散射，進而進一步減弱物體與背景間的對比，造成不舒適的視覺條件，并迅速導致視覺疲勞;汽車駕駛員高速駕駛途中遇不良眩光條件，有時可能導致重大道路交通事故的發生。
2.色彩環境
1)色彩對人的影響
色彩的生理作用主要表現在對視覺疲勞的影響。由于人眼對明度和彩度的分辨力較差，在選擇色彩對比時，常以色調對比為主。
對引起眼睛疲勞而言，藍、紫色最甚，紅、橙色次之，黃綠、綠、綠藍等色調不易引起視覺疲勞且認讀速度快、準確度高。
色彩對人體其他系統的機能和生理過程也有一定的影響。例如，紅色色調會使人的各種器官機能興奮和不穩定，有促使血壓升高及脈搏加快的作用;而藍色、綠色等色調則會抑制各種器官的興奮并使機能穩定，可起到一定的降低血壓及減緩脈搏的作用。
歷年真題
1、【2021 年真題】人機系統是由相互作用、相互依存的人和機器兩個子系統構成能完成特定目標的一個整體系統。在自動化系統中，人機功能分配的原則是()。
A.以機為主
B.以人為主
C.人機同等
D.人機共體
【參考答案】A
【解析】A 選項正確。自動化系統以機為主體，機器的正常運轉完全依賴于閉環系統的機器自身的控制，人只是一個監視者和管理者，監視自動化機器的工作。
2、【2022 年真題】影響人機作業環境的因素很多，如照明、聲音、色彩、溫度、濕度等，色彩對人的影響主要表現在情緒反應，生理反應和心理反應，色彩的生理反應的導致人的視覺疲勞，下列顏色排序中，導致視覺疲勞程度由高到低的是()。
A 綠、紅、藍
B.紅、綠、藍
C.藍、紅、綠
D.紅、藍、綠
【答案】C
【解析】色彩的生理作用主要表現在對視覺疲勞的影響。由于人眼對明度和彩度的分辦力較差，在選擇色彩對比時，常以色調對比為主。對引起眼睛疲勞而言，藍、紫色最甚，紅、橙色次之，黃綠、綠、綠藍等色調不易引起視覺疲勞且認讀速度快、準確度高。
3、【2022 年真題】某人機串聯系統由甲、乙兩人監控，甲的操作可靠度為 0.90，乙的操作可靠度為 0.95，機器設備的可靠度為 0.90，當甲乙并聯工作時，該人機系統的可靠度為()。
A.0.8955
B.0.8500
C.0.8100
D.0.7695
【答案】A
【解析】并聯人機系統的操作可靠度計算公式：
RH=[1-(1-R1)(1-R2)]
RS=[1-(1-R1)(1-R2)]?RM
式中 RS——人機系統可靠度;
RH——人的操作可靠度;
RM——機器設備可靠度;
R1——甲的可靠度;
R2——乙的可靠度。
該人機系統的可靠度=[1-(1-0.9)(1-0.95)]*0.9=0.8955代入數據可得 0.8955
4、【2022 年真題】自動化系統的安全性取決于，下列說法錯誤的是()。
A.機器的本質安全性
B.機器的冗余系統是否失靈
C.人的應急反應變差
D.人機功能分配的合理性
【答案】D
【解析】D 項錯誤，在自動化系統中，則以機為主體，機器的正常運轉完全依賴于閉環系統的機器自身的控制，人只是一個監視者和管理者，監視自動化機器的工作。只有在自動控制系統出現差錯時，人才進行干預，采取相應的措施。該系統的安全性主要取決于機器的本質安全性、機器的冗余系統是否失靈以及人處于低負荷時的應急反應變差等情形。
經過中科建安關于人機系統和人機作業環境的全面講解，每位中級注安考生都應具備了將理論應用于實踐的能力，不僅能在考試中輕松應對相關題目，更能在實際工作中有效識別和控制安全風險。我們希望所有考生都能持續關注并改善工作環境中的人和機器的互動，力求在保障安全的同時也提高生產效率。愿我們的培訓成為您職業發展的助力，幫助您在安全工程領域中達到新的高度。
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