1.4　過程裝備安全人機工程

1.4.1　安全人機工程學概念

安全人機工程學是以人機工程學中的安全為著眼點，把人、機和人機結合面三個安全因素作為對象進行研究的。它以保證工作（包括各種活動）效率為必要條件，以追求實現人的安全（含健康）為目標，研究實現這一要求所需要的人機學理論、方法、手段和采取安全設備工程或其他工程措施的依據。

任何生產過程都離不開人、物、環境三個方面的因素，人包括從事生產活動的操作人員和各級管理人員；物包括生產中所用的物質（含原材料、輔助材料、催化劑、半成品、產品以及作為動力的能源）和機器設備（如機械設備、電氣設備、控制系統和儀器儀表等）；環境則是指每個生產過程所處的作業環境和社會環境。三個方面因素構成了“人-物-環境”生產系統，每個因素就是生產系統的一個子系統。各個子系統都存在著一定的潛在危險因素，并在一定條件下會轉變為事故，影響系統功能的正常發揮。大量事故的調查結果表明，事故基本上是由這三方面因素造成的。

在“人-物-環境”系統中，三個子系統相互聯系、相互制約、相互影響，構成一個有機整體。例如，由于人對設備的設計、制造有缺陷或維修保養不良，使物（機器設備）存在著不安全狀態；物的不安全狀態又會在客觀上造成人有不安全行為的環境條件；社會環境和作業環境影響著人的心理、生理特征，某些環境因素也會使物的性能發生變化，例如機器壽命和精度下降。因此，安全人機工程要從系統的觀念出發，研究人、物、環境三個方面潛在的危險因素以及出現的條件和形成事故的規律，探討控制危險、預防事故的有效對策和手段，提高系統的安全可靠性。

安全人機工程學研究的內容大體包括以下幾點。

ⅰ.研究人機之間分工及其相互適應問題。分工要根據兩者各自特征，發揮各自的優勢，達到高效、安全、舒適和健康的目的。

ⅱ.研究信息傳遞過程。人與機器在操作過程中要不斷傳遞信息，因此，機器上各種顯示器、控制器要設計得適合于人使用。

ⅲ.研究作業環境，創造安全的條件。生產場所有各種各樣的環境條件，例如高溫、高濕、振動、噪聲、空氣中的有害物質和工作地的狀況等。這些因素都會影響人的健康。安全人機工程學研究的目標，是要將這些因素控制在規定的標準范圍之內，使環境條件符合人的生理和心理要求，從而使操作者感到舒適和安全。

ⅳ.研究安全裝置。許多設備都有“危區”，若無安全裝置、屏障、隔板、外殼將危區與人體隔開，便可能對人產生傷害。因此，設計可靠的安全裝置，是安全人機工程學的任務。

ⅴ.選擇合適的操作者。人的個體差異，使操作者對工作的適應程度不同。在人事安排上，要研究人機關系的協調性，人適其職，才有利于安全生產。

ⅵ.研究生產過程中，操作者疲勞的特點以及減輕疲勞和緊張度的措施。

ⅶ.研究人機系統的可靠性，保證人機系統的安全。研究事故的預防和危險情況的控制。

安全人機工程學的主要任務是：研究工業災害發生的原理及規律，分析、評價生產中可能發生的事故，采用工程技術方法和科學管理手段控制生產中的危險有害因素，防止傷亡事故、職業病、職業中毒以及其他各種事故發生，創建安全、衛生、舒適的勞動條件。

由于生產過程存在著各種各樣不安全不衛生因素，這些因素引發事故的規律及預防事故的方法不完全相同，因此人機安全工程學研究的內容范圍很廣，這些內容歸納起來可分為以下三個方面。

（1）安全技術

安全技術針對生產勞動過程中存在著的危險因素，研究采取怎樣的技術措施將其消滅在事故發生之前，預防和控制工傷事故和其他各類事故的發生。它包括工藝、設備、控制等各個方面，例如變不安全的工藝流程和操作方法為安全的流程和方法，在設備上安裝防護裝置、保險裝置，設置安全聯鎖、緊急停車等控制手段。

（2）勞動衛生技術

勞動衛生技術是針對生產勞動過程中存在的長期作用于人體會引起機體器官發生病變，并導致職業中毒和職業病的有害因素，研究如何防治職業危害的技術措施。這方面的內容也稱職業衛生。它包括防塵防毒、噪聲治理、振動消除、通風采暖、采光照明，以及針對其他物理化學有害因素的防護、現場急救等。

（3）安全衛生管理

安全衛生管理是指對安全生產所進行的計劃、組織、指揮、協調和控制的一系列活動。它是從立法上和組織上采取措施，保護職工在勞動過程中的安全和健康。研究的內容主要有：制訂安全生產的方針政策、法令法規（包括各種規程、規范、條例）和標準，使安全生產做到有法必依，有章可循，用法制的手段實施安全。

研究安全人機工程學的主要目的是：保護人的生命安全以及在生產活動中的身心健康，使職工在勞動中保持持久的勞動能力，提高勞動效率；保護設備財產不受損壞，使生產能安全、穩定、順利地進行，以提高經濟效益。

1.4.2　影響過程裝備安全的人機因素

1.4.2.1　物的不安全狀態

從保證過程裝備本質安全出發，對在設計環節需考慮的正常壽命周期內的預期工況、各預期工況下的載荷對其進行正確地評價是保證過程裝備在全壽命周期內本質安全的基礎。

（1）預期工況分析

在正常生命期內可能的工況主要有：耐壓試驗、運輸、安裝、運行、正常停工、非正常（緊急）停工、誤操作、定期檢驗等。

（2）載荷分析

承壓設備在設計時須考慮的載荷主要有：重力載荷（設備自重、設備運輸質量、設備吊裝質量、設備操作質量、耐壓試驗質量）、壓力載荷、溫度載荷、風載荷、地震作用（載荷）、雪載荷和其他載荷（液柱壓力、偏心載荷）等。

（3）工況和載荷組合及評價

結合（2）所提及的工況及其所對應的載荷，對各種工況載荷的危險組合進行安全評價。

此外還有：安全設施、防電、防雷和防爆設施的管理，安全設施不能隨意拆除，對廢棄或長期停用設備內的危險化學品要及時進行徹底清洗，做好隔離與標識或轉移到安全場所等。

1.4.2.2　人的不安全行為

人的不安全行為是指在生產裝置或系統運行時，人為因素導致的失誤。這里的人為因素是指與人本身有關的特征，包括生理、心理、精神、學識和技能等。

隨著科學技術的迅速發展，工程系統已經變得高度精密和復雜，不僅帶來了巨大的經濟效益和社會效益，而且正改變著人們的工作方式。在近代大型化工、石化、動力、冶金等行業，儀表、自動化控制已成為主要的作業方式。人們的工作由傳統的直接操作轉化為通過計算機、自動化系統進行遠程監控。硬件、軟件作業的可靠性不斷提高，裝置運行環境也得到很大的改善。總的情況是安全生產的形勢逐漸好轉，事故發生頻率呈明顯下降趨勢。

但是，縱觀近年國內外發生的一些造成了嚴重的后果的重大事故，究其主要原因，有的是設備維修人員誤操作和對自動化儀表檢驗、維修不利，有的是主管工程技術人員對系統真實情況判斷失誤，還有的是設計不完善以及違規操作、管理混亂等。先進的設施和復雜系統，歸根到底還是依據人們的意志進行設計、制造和操作的，人是系統運行的決策者。盡管系統運行中自動化局部代替了人的行為，但人的功能具有不可替代性。系統自動化水平的提高，僅僅帶來了人們失誤性質的改變，由直接操作失誤轉變為對自動化系統檢測、維護、管理等的間接失誤；由人們疏忽、馬虎等類型的失誤，轉變為知識技術型的失誤，而疏忽類型的失誤由自動化系統或連鎖保護裝置加以糾正。近年由于技術進步，系統或裝置的安全狀況雖然不斷改善，但人因事故在總體事故中所占比例反而呈上升趨勢，人為因素引起的事故已成為主要的事故源之一。

人因失誤產生的原因主要包括如下幾個方面。

（1）人承受的壓力或負荷是影響人因失誤的重要因素

很明顯，一個承受巨大壓力的人，在工作中將會導致行為功效的降低和較高的失誤率。圖1-3表示人承受壓力和人可靠度的關系。壓力或負荷對人的工作并不完全是消極因素。實際上，中等壓力有利于提高人的效率，達到人可靠度最高水平（失誤率最低）；反之，如果人們在低壓力下工作，任務簡單、單調，其效率也不會很高。倘若壓力過大，超過中等壓力以上，人的效率將會顯著下降，人可靠度也會相應地降低。適度的壓力或負荷，可以激發人們保持足夠的警覺，促使兢兢業業地工作，達到較低失誤的境界。

人們承受的壓力，一般由個人的心理、生理承受能力或職業刺激引起。前者如健康狀況不佳、從事自己不屑于去做的工作、不具備完成現在任務的知識和技能等。后者所謂的職業刺激，包括在超負荷情況下，任務要求超過個人的能力；職業性質不適合，懷才不遇，沒有施展自己才華的機會；工作重復不感興趣；職業環境不佳，機構不健全，分工不明確，人際關系復雜；工作環境惡劣，噪聲、采光不符合要求，粉塵、煙霧、空氣污染等。

另外，影響人因失誤并與人承受能力相關的因素還有人對外部現象的應對能力。在生產過程中，操作人員承受的壓力或負荷過高或過低，都會偏離操作者的最佳狀態；工作任務或工作環境的要求與操作人員的能力不相適應，會使操作人員的專長無從發揮，也會偏離操作者的最佳狀態；裝置運行中出現異常現象，操作人員意圖糾正而未能取得預期效果等，這些都會使操作者無法應對。

為操作人員提供合適的感覺環境，適當的工作崗位設計和良好的工作條件，使人體所受到的負荷減少到適當的程度，最大限度地提高工作效率，保證人在生產過程中的安全，改善組織管理和決策方式，激發人員主人翁的責任感，注意消除使人員產生逆反心理的消極因素等，從某種意義上講，這些都是提高人可靠性或減少人因失誤的策略。

（2）人的行為與心理狀態是影響人因失誤的又一重要因素

生產環境中的作業條件，形成對人感知的刺激，根據人的個性，刺激形成人的動作、語言、表情、思考等的行為反應，然后做出決策（行為完成），決策可能是正確的，也可能是錯誤的。

人的行為與人的心理狀態息息相關。從事生產作業的人員在復雜的人、機、環境系統中，心理活動的反應對安全生產至關重要，心理不健康是導致人因失誤的主要原因之一。

人因失誤原因十分復雜，按照人們心理狀態的差異可以概括為以下四個方面。

信息輸入失誤　信息輸入過程即人的感知過程。信息刺激人腦，由于環境因素、心理因素和生理因素的干擾，造成作業者對外來信息識別的失誤。

信息處理失誤　信息處理是人將感知得到的信息，根據自身條件，如學識和經驗進行推理、判斷與決策等邏輯思維的過程。如果學識淺薄，經驗不足，心里素質差，都會引起信息處理的失誤。

信息輸出失誤　作業者素質差，對信息做出錯誤的處理，就會產生信息輸出的失誤。

心理緊張的失誤　作業者的學識、經驗、技術能力和管理水平均較正常的情況下，心理緊張造成人腦覺醒水平下降，從而引起行為完成的差錯是人為失誤的內在原因。

綜上所述，人的不安全行為產生的原因非常復雜，表現形式各異，人因失誤的預防也非常困難。在實際工作中，一般從技術和管理兩個方面采取措施作出人因失誤預防的決策。主要技術措施包括：計算機控制、儀表自動化操作與監控、設立冗余系統、采用連鎖裝置糾正人的誤操作、建立預警系統以及提高人的警覺、減少失誤等。核心措施是用硬件和軟件去代替人的感官和體力，減緩人員直接操作的壓力和生理、心理上的障礙。主要管理措施包括：提高人員安全技術素質，建立健全安全法規，開展不同形式的安全監察，杜絕違章指揮，加強裝置維護管理并消除隱患，強化操作者自我預防失誤的能力，嚴格控制人員的異常行為，對危險性較大的作業設置安全監護等。