人_机_环境系统工程安全分析与评价研究

Safety Analysis and Assessment for Human- Machine- Environment Systematic Engineering
BU Chang- sen1, 2 CHENG Wei- min2 Abstract From the three aspects of human , machine , ZHOU Gang 2 WANG Gang2 Jinan 250031) SUN Xin2 ( 1. Coal Industry Bureau of Shandong Province
。人的认 知安 全 性模 型的 核 心内 容 是 : 人认 知 行为
Pm ( 1- P m ) =
i
当系统为串联时 ( 5) Pm 当系统为并联时
( 规则、 技能、 知 识型 ) 的失 误概 率 P h ( t) 与 时间 t 的关 系服 从三参数的威布尔分布 , 即 ( t/ T ) - C 1 P h( t) = exp{ - [ ] j} C nj ( 2)
考虑到生产现场机器连接方式的复杂性 , 采用机安全 性 数学模型的通用公式 来对其 安全性 进行定量 计算可 操作 性 较差 , 且计算结果不一定 精确。因此 , 采 用模 糊综合 评判 的 方法来确定机的安全性。 将机械系统完成工作任务的能力分 为好、 一般、 差, 这 样 得到系统的评价集为 V = { V1, V2, V 3} = { 好 , 一般 , 差 } 。 根据 3 . 1 节中 , 引 起机的 不安全状 态的 3 类 原因 , 构 建 机械系统评价的因素集 U= { U1, U2, U3 } = { 信息 显示 , 操 作 控制 , 安全保障 } , 并且满足条件
人 - 机 - 环境系统工程是一门与 生产作业、 劳动效 率、 企业管理及劳动者身心 健康息 息相关 的实用 学科。是 运用 系统科学理论和系统工程方法 , 以人 - 机 - 环境系统 为研究 对象 , 正确处理人、 机、 环境 3 大要 素的 关系 , 深入 研究 人 机 - 环境系统最优组合 的一门 科学。提出 一种针 对人 - 机 - 环境系统工程安全分析与评价的研究方法 , 从而实 现系统 的本质安全化 , 为安全可靠的生产过程提供理论支持 和管理 依据。 1 人 - 机 - 环境系统工程整体安全性 分析与计算 人 - 机 - 环境系统安全性的研究任务 , 就是试图 利用理 论计算或实验测试的方式 , 确定包含有人在内的整个 系统的 安全度。 人 - 机- 环境 系统的安全度是受人、 机、 环境 3 个 因素的影响, 也即系统的安 全度是人、 机、 环境 3 个 子系统的 函数 , 可以看作是功能串联系统。通用表达式为: P s= F( P h, P m , P e ) = P h P m P e 安全度 ; P e 为环境的安全度。 2 2. 1 人安全性分析及其安全性数学模型 人不安全行为产生的机理、 原因及分 类 从操作者的角度看 , 人的行为 模式可 表示为 : S- O - R, 即刺激 - 心 理加工 - 行 为 , 如 果把人 脑看成 一个加 工系 统 , 则输入的是 刺 激 , 输 出 的 是 行 为 : 刺 激
2. 山东科技大学资源与 环境工程学院
山东青岛 266510)
分别从 人 、 机 、 环境 的角度 , 定性分析了在生产过程中影响三者安全性的主要机理及其对整 个人 - 机 -
环系统的安全影响, 并同时分别建立了三者的安全性数学模型 , 最后以这些模型为依据 , 以济钢集团的一个生产 车间的现场 所测数据为基础 , 对人 - 机 - 环境系统工程进行了定量的分析 , 取得了 良好的效果 , 为生 产现场的安全分 析、 评价和 管理工 作提供了依据。 关键词 人 - 机 - 环境系统工程 安全分析 安全评价
3 i= 1
当 t < C 1 T1/ 2exp[
x = Ph { P h
Wi = 1。本文取 W = { 0. 55 , 0. 25 , 0. 2} 。
~
式中 , T 1/ 2 为完成 该行 为所 需时 间的 最适 合的 估计 中 值 ; 为作业人员反应时间的对 数标准 偏差 ; 3 3. 1 机安全性分析及其安全性数学模型 机不安全状态产生的机理、 原因及分 类
environment , this paper qualitatively analyses the dominant mechanisms
which influence the safety degrees of such aspects and their safety influence to Human- Machine- Environment System ( HMES) in the pro duction process. Meanwhile, mathematical models for their safety degrees were, respect ively proposed finally, according t o these models, this paper carries out the quantitative analysis for Human- Machine- Environment Systemat ic Engineering ( HMESE) on the basis of on- spot measured data of a production workshop in Jinan Steel Group. Achieving a good result and providing evidences for the jobs of safety analysis, the method proposed in this paper can be applied in safety assessment and safety management in production location. Keywords human- machine- environment systemat ic engineering ( HM ES) safety analysis safety assessment
输出 输入
信息时作出错误的决策 , 动作器官没能完成指定动作 3 方 面 原因引起的。 从系统的角度看 , 也就是 从更深 的一 层进 行分析 , 人 之 所以出现行为失误的原因 , 主要是由于人的心理、 生理、 管理 决策、 社会环境以及人机界面设计不协调等多方面原因所 导 致。其中人的生理方面的原因主要指人的各种能 力的限度 , 包括人的知觉、 感觉、 反应速度、 体力、 生物节律等 ; 人的心 理 方面的原因主要指人的气质、 性格和情绪、 注意等 ; 管理决 策 方面的原因主要指不 合理的 作业时 间 , 作 业计 划 , 操 作规 程 的不合理等 ; 社 会环境的原 因包括 物理环 境和 人际环 境 , 即 作业场所和人际关系的好坏 ; 人机界面设计方面的原因主 要 指人机功能分 配不 当 , 工程 设计 上的 不合 理 使人 易失 误 等 等。 1983 年 , Rasmussen 提出了 3 种相 关的人 员效绩 水平 , 按 照 Rasmussen 的 SRK 三级 行为 模型 [ 1,2] , 可以 将人的 不安 全 行为划分为技能型、 规则型 及知 识型 3 种 类别 , 它代 表了 人 的 3 种不同的认知水平。 2. 2 人的不安全行为对人 - 机 - 环 境系统工程整体安全性 由于人在生理、 心理、 社会和精神等方面的特 点 , 存在 较 大的可塑性 和难 控性 , 因 而造 成的 事 故愈 来愈 多。统 计 表 明 , 在一些大型 的灾难性事 故中 , 人因 导致的 伤亡事 故占 伤 亡事故总数的 70% - 80% 。在将来 , 这种比例有可能变得 更 高。一方面 , 新的技术进步为完成相当复杂的作业提供了 越 来越可靠的机器 , 另一方面 , 人 就显然 成为人 机系统 中更 为 的影响
[ 3]
的影响 在现代大规模复杂人 - 机环境系统中 , 随着科技的发 展 与进步 , 系统软、 硬件安全性不断提高 , 运行环境也得到大 的 改善 , 由它们引起的事故比例逐渐下降。但机的不安全状 态 也是导致人 - 机 - 环境系统工程的主要原因 , 这不仅表现 在 机的不安全状态能单 独导致 事故的 发生 , 而且 更重要 的是 , 在大多数情 况下 , 它 能导 致人 的不 安 全行 为的 发 生。或 者 说 , 机的不安全 状态与人的 不安全 行为是 相互 影响、 互为 条 件的。 3. 3 机安全性数学模型 机安全性数学模型的通用公式为 : Pm= Pm = 1i
44
工业安全与环保 Industrial Safety and Environmental Protection
2009 年第 35 卷第 2 期 February 2009
人- 机- 环境系统工程安全分析与评价研究
卜昌森
( 1. 山东省煤炭工业局
摘 要 1, 2
程卫民
2
周刚
2
王刚
2
孙鑫
2
济南 250031;
3 i= 1
式中 , T 为完成该行为的平均时间 ; C 1、 Cnj 、 j 为 第 i 类 ( i = 1 , 2, 3 , 分别表示技 能、 规 则、 知 识型 ) 作业 人员行 为形 成因 子的量化值 , 即规范化威布尔分布三参数。 如果考虑作业人员行为的不确定性 , 则人认知行 为的失 误概率可重新写为 P h( t) = 当t exp[ ln ( t/ T 1/ 2) exp{ - ( Cnj C 1 T1/ 2exp[
( 1)
式中 , P s 为整个系统的安全度 ; P h 为人 的安全度 ; P m 为机的
思 维加 工 系 统
Hale Waihona Puke 行为。根据上述 行为 模式 , 从生 产行 为的 角度 看 , 人的