2024年中级安全工程师《技术》核心考点：人机系统

在中级注册安全工程师考试的备考之路上，掌握人机系统和人机作业环境的知识是考生们必须面对的重要课题。人机系统是指人与机器在特定环境中协同工作的复合系统，这一系统的高效与安全运作依赖于对人机作业环境的深入理解和合理设计。优路教育针对这一块知识，提供了全面系统的讲解，旨在帮助考生深刻理解人机系统中人的生理和心理特点，机器的操作特性，以及环境对人和机器作业的影响。我们希望，通过这些精准且深入的解析，能够帮助考生们在备考过程中形成完整的知识结构，为实际工作中的应用打下坚实的基础。

考点 3：人机系统和人机作业环境(考频 5 次)

(一)人机系统

1.人机系统的类型

人机系统按系统的自动化程度可分为人工操作系统、半自动化系统和自动化系统三种。

在人工操作系统、半自动化系统中，人机共体，或机为主体，系统的动力源由机器提供，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者，即控制器主要由人来进行操作。在控制系统中设置监控装置，如果人操作失误，机器会拒绝执行或提出警告，是现代生产中应用较多的人机系统类型。其系统的安全性主要取决于人机功能分配的合理性、机器的本质安全性及人为失误状况。

在自动化系统中，则以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作。只有在自动控制系统出现差错时，人才进行干预，采取相应的措施。该系统的安全性主要取决于机器的本质安全性、机器的冗余系统是否失灵以及人处于低负荷时的应急反应变差等情形。

2.人机系统的可靠度计算

人机系统组成的串联系统的可靠度可表达为：

Rs=RH•RM

式中

Rs——人机系统可靠度;

RH——人的操作可靠度;

RM——机器设备可靠度。

1.两人监控人机系统的可靠度

当系统由两人监控时。一旦发生异常情况应立即切断电源。该系统有以下两种控制情形。

(1)正常状况时，相当于两人串联，可靠度比一人控制的系统减小了，即产生误操作的概率增大了，操作者不切断电源的可靠度为 RH(不产生误动作的概率)：

RH=R1•R2

(2)异常状况时，相当于两人并联，可靠度比一人控制的系统增大了，这时操作者切断电源的可靠度为 RH(正确操作的概率)∶

RH=[1- (1-R1)(1-R2)]

所以异常状况下人机系统可靠度为：

Rs=[1- (1-R1)(1-R2)]•RM

式中

RS——人机系统可靠度;

RH——人的操作可靠度;

RM——机器设备可靠度;

R1——甲的可靠度;

R2——乙的可靠度。

(二)人机作业环境

1.照明环境

照明条件与作业疲劳有一定的联系。适当的照明条件能提高近视力和远视力。因为在亮光下，瞳孔缩小，视网膜上成像更为清晰，视物清楚。当照明不良时，因反复努力辨认，易使视觉发生疲劳，工作难以持久。视觉疲劳可通过闪光融合频率和反应时间等方法进行测定。

不良照明条件可能导致不良后果。据统计，事故的数量与工作环境的照明条件有一定程度的关系;事故产生的原因虽然是多方面的，但照度不足有时是重要的影响因素。

照明不良的另一极端情况是对象目标与背景亮度的对比过大，或者物体周围背景发出刺目耀眼的光线，这被称为眩光。眩光条件下，人们会因瞳孔缩小而影响视网膜的视物，导致视物模糊。眩光在眼球介质内可散射，进而进一步减弱物体与背景间的对比，造成不舒适的视觉条件，并迅速导致视觉疲劳;汽车驾驶员高速驾驶途中遇不良眩光条件，有时可能导致重大道路交通事故的发生。

2.色彩环境

1)色彩对人的影响

色彩的生理作用主要表现在对视觉疲劳的影响。由于人眼对明度和彩度的分辨力较差，在选择色彩对比时，常以色调对比为主。

对引起眼睛疲劳而言，蓝、紫色最甚，红、橙色次之，黄绿、绿、绿蓝等色调不易引起视觉疲劳且认读速度快、准确度高。

色彩对人体其他系统的机能和生理过程也有一定的影响。例如，红色色调会使人的各种器官机能兴奋和不稳定，有促使血压升高及脉搏加快的作用;而蓝色、绿色等色调则会抑制各种器官的兴奋并使机能稳定，可起到一定的降低血压及减缓脉搏的作用。

历年真题

1、【2021 年真题】人机系统是由相互作用、相互依存的人和机器两个子系统构成能完成特定目标的一个整体系统。在自动化系统中，人机功能分配的原则是()。

A.以机为主

B.以人为主

C.人机同等

D.人机共体

【参考答案】A

【解析】A 选项正确。自动化系统以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作。

2、【2022 年真题】影响人机作业环境的因素很多，如照明、声音、色彩、温度、湿度等，色彩对人的影响主要表现在情绪反应，生理反应和心理反应，色彩的生理反应的导致人的视觉疲劳，下列颜色排序中，导致视觉疲劳程度由高到低的是()。

A 绿、红、蓝

B.红、绿、蓝

C.蓝、红、绿

D.红、蓝、绿

【答案】C

【解析】色彩的生理作用主要表现在对视觉疲劳的影响。由于人眼对明度和彩度的分辦力较差，在选择色彩对比时，常以色调对比为主。对引起眼睛疲劳而言，蓝、紫色最甚，红、橙色次之，黄绿、绿、绿蓝等色调不易引起视觉疲劳且认读速度快、准确度高。

3、【2022 年真题】某人机串联系统由甲、乙两人监控，甲的操作可靠度为 0.90，乙的操作可靠度为 0.95，机器设备的可靠度为 0.90，当甲乙并联工作时，该人机系统的可靠度为()。

A.0.8955

B.0.8500

C.0.8100

D.0.7695

【答案】A

【解析】并联人机系统的操作可靠度计算公式：

RH=[1-(1-R1)(1-R2)]

RS=[1-(1-R1)(1-R2)]•RM

式中 RS——人机系统可靠度;

RH——人的操作可靠度;

RM——机器设备可靠度;

R1——甲的可靠度;

R2——乙的可靠度。

该人机系统的可靠度=[1-(1-0.9)(1-0.95)]*0.9=0.8955代入数据可得 0.8955

4、【2022 年真题】自动化系统的安全性取决于，下列说法错误的是()。

A.机器的本质安全性

B.机器的冗余系统是否失灵

C.人的应急反应变差

D.人机功能分配的合理性

【答案】D

【解析】D 项错误，在自动化系统中，则以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作。只有在自动控制系统出现差错时，人才进行干预，采取相应的措施。该系统的安全性主要取决于机器的本质安全性、机器的冗余系统是否失灵以及人处于低负荷时的应急反应变差等情形。

经过优路教育关于人机系统和人机作业环境的全面讲解，每位中级注册安全工程师考生都应具备了将理论应用于实践的能力，不仅能在考试中轻松应对相关题目，更能在实际工作中有效识别和控制安全风险。我们希望所有考生都能持续关注并改善工作环境中的人和机器的互动，力求在保障安全的同时也提高生产效率。愿我们的培训成为您职业发展的助力，帮助您在安全工程领域中达到新的高度。