注冊安全工程師考試《安全生產技術》課堂筆記－第十六講 機械和人機系統的可靠性設計  

第十六講  機械和人機系統的可靠性設計

一、大綱要求：

1.了解機械安全定義、機械安全的特性；機械失效三個階段和維修度、有效度、平均無故障工作時間的定義；人機信息與能量交換系統模型、人的可靠性分析。

2.熟悉機械設備故障診斷技術；可靠性定義、故障率定義、可靠性預計、人機界面設計、維修性設計、機械設備結構可靠性設計要點；人機系統、人機功能分配、人機系統可靠性計算。

3.掌握人機系統常見的事故及其原因；人機系統可靠性設計基本原則。

二、重點、難點： 

1. 人機系統常見的事故及其原因；

2. 機械的可靠性定義、機械設備結構可靠性設計要點。

3. 人機系統可靠性設計基本原則。

三、內容講解：

16.1.1  機械的安全特性

一、機械安全的定義及特性

(一)機械安全定義
機械安全是指機器在按使用說明書規定的預定使用條件下，執行其功能和在對其進行運輸、安裝、調試、運行、維修、拆卸和處理時對操作者不發生損傷或危害其健康的能力。它包括兩個方面的內容：
（1)在機械產品預定使用期間執行預定功能和在可預見的誤用時，不會給人身帶來傷害；
(2)機械產品在整個壽命周期內，發生可預見的非正常情況下任何風險事故時機器是安全的。
(二)機械安全的特性
現代機械安全應具有以下幾方面的特性：
1.系統性
現代機械的安全應建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環境學、勞動衛生、計算機等科學技術基礎上，井綜合與系統地運用這些科學技術。
2．防護性
通過對機械危險的智能化設計，應使機器在整個壽命周期內發揮預定功能，包括誤操作時，其機器和人身均是安全的，使人對勞動環境、勞動內容和主動地位的提高得到不斷改善。
3．友善性
機械安全設計涉及到人和人所控制的機器，它在人與機器之間建立起一套滿足人的生理特性、心理特性，充分發揮人的功能的、提高人機系統效率的安全系統，在設計中通過減少操作者的緊張和體力來提高安全性，并以此改善機器的操作性能和提高其可靠性。
4．整體性
現代機械的安全設計必須全面、系統地對導致危險的因素進行定性、定量分析和評價，整體尋求降低風險的最優設計方案。

【例題】單項選擇題
在進行機械的安全設計時，必須全面、系統地對導致危險的因素進行定性、定量分析和評價，這反映了機械安全的（   ）特性。

A. 系統性 
B. 全面性 
C. 友善性 
D. 整體性 
E. 防護性
〖答案〗 D

二、人機系統常見的事故及其原因

(一)常見的事故
1．卷入和擠壓
這種傷害主要來自旋轉機械的旋轉零部件，即兩旋轉件之間或旋轉件與固定件之間的運動將人體某一部分卷入或擠壓。這是造成機械事故的主要原因，其發生的頻率最高，約占機械傷害事故的47．7％。
2．碰撞和撞擊
這種傷害主要來自直線運動的零部件和飛來物或墜落物。例如，做往復直線運動的工作臺或滑枕等執行件撞擊人體；高速旋轉的工具、工件及碎片等擊中人體；起重作業中起吊物的墜落傷人或人從高層建筑上墜落傷亡等。
3．接觸傷害
接觸傷害主要是指人體某一部分接觸到運動或靜止機械的尖角、棱角、銳邊、粗糙表面等發生的劃傷或割傷的機械傷害和接觸到過冷過熱及絕緣不良的導電體而發生凍傷、燙傷及觸電等傷害事故。

(二)事故原因
1．機械設備存在先天性潛在缺陷
屬于這一類的潛在安全隱患涉及面很廣，從設計到制造諸如零件材料缺陷及材料選擇不當、基礎設計不當、強度計算不準、結構設計不當、操縱控制機構設計不當、顯示裝置設置不當、無安全防護裝置以及制造中的加工裝配不當等等。
2．設備磨損或惡化
使用過程中由于磨損、老化降低了設備的可靠性而產生新的潛在危險因素，如裂紋、腐蝕等缺陷，但由于未被發現而“帶病”運轉。
3．人的不安全行為
有的是由于安全意識差而做的有意的行為或錯誤的行為，有的則是由于人的大腦對信息處理不當而所做的無意行為，如誤操作或誤動作。人的任何一種不安全行為都可能導致事故發生。
絕大多數人機事故是可以采取故障診斷等預先識別技術加以防范的。

【例題】多項選擇題
某工廠雇傭童工，操縱無安全防護裝置的機器進行生產，發生手指擠壓事故，在這個案例中，事故的原因有（   ）。

A. 工廠雇傭的童工 
B. 機器后天的磨損、老化 
C. 無安全防護裝置  
D. 操縱控制機構設計不當  
E. 制造中的加工裝配不當
〖答案〗 A C