人体生物节律报警原理探讨 系统工程理论与实践 1992年06期 中国知网...
韩力
摘 要：煤矿企业降低事故发生的重要措施之一就是使作业人员处于安全的工作状态，规范员工作业行为，杜绝不安全行为，减少操作失误。该文将人体生物节律与人机安全系统相结合，探索应用人体生物节律正确处理煤矿“人、机”之间系统安全，提炼出了情绪、智力、体力和环境因素、机（机械、设备）五要素煤矿安全管理方法。人体生物节律揭示了人体体力、情感及智力规律的周期理论，每一个人都有一个特定节律，自出生之日起，人的体力、情绪、智力在一定周期内会呈现规律性波动。在煤矿企业日常工作中，可以为每位员工准确计算出人体生物节律时间，以便员工准备掌握自己的生物节律处于何种状态，明白哪天是周期日、哪些天是高潮期、哪天是临界日、哪些天是低潮期，便于企业管理人员和笔者合理地安排工作，在特殊节律期避免高风险作业。五要素管控可以实现人、机系统相互适应的安全管理机制，最终实现人的能力和机器的潜力最大程度地默契配合，在确保系统安全的前提下能够最大限度地发挥人机系统效能。
关键词：人体生物节律 煤矿 人机系统 安全
中图分类号：TD79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0003-04
1 基于人体生物节律煤矿人机系统安全研究背景
据不完全统计，工业企业90%以上安全生产事故与“人”的因素有关，降低事故发生的重要措施之一就是提高作业人员安全素养，规范员工作业行为，杜绝不安全行为，减少操作失误。海因里希安全管理理论认为，人的因素和人机系统是大工业生产链条中最关键的节点和最重要的环节，在员工知识、技能、素养满足工作要求和设备无缺陷的提前提下，人体生物节律是影响人员安全状态和人机系统安全的决定性因素。应用人体生物节律结合人机系统安全工程就是正确处理“人、机”之间系统安全为研究对象，按照人的心理、生理特点和客观规律制定安全预防措施，利用人体生物节律的原理，控制好生产作业中具有极大自由度的人员行为，最终达到人与机械、环境、管理的最佳匹配，最大限度地保障人员安全作业，实现企业安全生产。因此，在人体生物节律指导下的煤矿人机系统安全，才能确保煤炭企业安全生产链条的正常运转，进而实现煤矿企业的本质安全。
通过近10年的安全生产实践，神华北电胜利能源有限公司储运中心逐渐实现了基于人体生物节律指导下的煤矿人机系统安全，提炼出了情绪、智力、体力和环境因素、机（机械、设备）的因素五项安全管理重点因素。通过五项因素重点控制，安全生产周期已达3 600余天，做到了危险预知、风险预控，在煤炭企业中实现了少有的安全生产“零伤害”。
2 人体生物节律在煤矿企业的实践
人类对自身活动周期性的认识，自古就已开始，近代人们逐渐摸索到生命物质的运动遵循特定的时空规律，提出了生物节律的概念。人体生物节律（Biological），是以每位员工身体为研究对象，揭示人体体力、情感及智力规律的周期理论。该理论发现每一个人都有一个特定节律，自出生之日起，人的体力、情绪、智力在一定周期内会呈现规律性波动。研究人体生物节律，目的是探索对人体生物时间，科学认识规律活动的总量、生物行为时间、行为特征等。目前通过大量实验已经验证人体生物节律是客观存在的，我们可以绘制每个人的人体生物节律曲线，以便直观地观察体力、情绪和智力周期性的变化。20世纪初，德国一内科医生在临床实践观察中，总结出病人的病症、情感及行为的起伏变化，以23 d为周期存在一个的体力盛衰，以28 d为周期存在一个的情绪波动。奥地利因斯布鲁大学一位教授通过观察数以百计的高中生和大学生的学习成绩后，总结出了人的智力存在以33 d为周期的规律变化。后来经过多名研究人员反复实验，得到一条规律，每一个人从出生那天就存在以23 d、28 d、33 d为周期的体力、情绪和智力的波动变化，直到其生命终结。
在煤矿企业日常管理中可以发现，某一天有的员工头脑清醒、心情愉快、变能力强、记忆力好，应精力充沛；而有的员工的体力较差、反应迟钝、情绪低落、记忆力差、容易疲劳。这种现象就是人体生物节律的表现，即有的人处在人体生物节律高潮期，有的人处在人体生物节律低潮期，有的人处于临界期或人体生物节律转折日，人体各项机能处于起伏变化的不稳定状态，生产生活中极易生病或出现意外事故。而应用人体生物节律可以为每位员工准确计算出节律时间，以便员工准备掌握自己生物节律处于的状态。使你明白哪天是周期日、哪些天是高潮期、哪天是临界日、哪些天是低潮期。便于企业管理人员和笔者合理地安排工作，尤其是高风险作业。目前企业所使用的人员节律计算公式如下：
X=365×A±B+C
式中：
A为测算年与出生年之差，即人的周岁；B为本年生日到预测日的总天数，如未到生日用“-”，生日已过用“+”；C为从出生以来到计算日的总闰年数，即C=A/4得到的整数；X为从出生到计算日生活的总天数。
通过上式所计算得到天数，再分别除以23 d、38 d、33 d，所得余数分别为体力、情绪、智力三项指标节律情况。
以该公司员工韩某为例见表1，生于1993年7月23日，测2015年8月3日3个节律情况。代入公式：
X=22×365+8-205d+337d=8 162d
体力周期：8162÷23d=354…20d；
情绪周期：8162÷28d=291…14d；
智力周期：8162÷33d=247…11d。
根据计算結果，其体力周期为20 d，情绪周期为14 d，智力周期为11 d，由此可绘制出该员工人体生物节律曲线，见图1。
人体生物节律可以绘制成正弦曲线，处于横坐标以上的时间人们感到头脑灵活、体力旺盛、记忆力强、精神愉快、富有创造力。而处于横坐标以下的这段期限人们感到注意力不易集中、体力较差、思维判断力下降且容易疲劳。上下坐标转换的这段期限，称为危险期。危险期里人的身体状态在持续变化，身体各项节律指标不稳定，工作生活中极容易出现差错，且容易感染疾病。
神华北电胜利能源有限公司储运中心在地面生产系统运行岗位破碎站操作、装车站操作和设备检修岗位的电工、焊工、钳工160余人中应用人体生物节律软件进行员工危险日测定。人体生物节律软件周期性的向管理人员和身体处于临界状态、低潮状态的人员提出警告信号，有效地避免了员工不安全行为、误操作和意外事故的发生。
3 煤矿人机系统安全的分析
人机工程学是生理学、心理学、系统科学、管理学及工程技术等理论相结合的综合性学科，是研究人、机、环境之间的关系。人机系统的可靠性、安全性决定于构成该人机系统的人、机器、环境三方面因素之间的协调关系，通过恰当的设计，使人机系统才能实现协调、高效和安全工作。基于人机系统对煤矿所发生的事故进行综合分析，影响煤矿安全生产的诱发可归结为人、机、环境3个方面因素。
（1）人的因素分析。
在人、机、环境的人机系统中，人是关键因素，也是发生事故的主要致因。人的因素主要有以下几个方面：①员工综合素质低，文化参差不齐，技术基础薄弱，并且流动性大，工作经验欠缺，操作不熟练；②员工安全意识淡薄，不能按安全规程作业，不安全行为较多；③超时工作，劳动强度大，易产生疲劳和失误；④作业环境差，致使人员应变能力差，反应迟钝、操作失误。
（2）机的因素分析。
煤矿企业人、机、环境系统中，机械设备的不安全因素是由于设计不合理、人本化差、安全性能差。从已发生的事故案例分析，机（机械、设备）的原因引发的不安全因素，主要表现为：①煤炭企业机械化、自动化程度低，人员工位布置不合理，设备、设施安全功能失效；②采矿设备选型不适宜，生产效率低、设备故障率高；③煤矿设备结构复杂“傻大黑粗”，容易使人产生压迫感与操作、维护检修困难。
（3）环境的因素分析。
煤矿尤其是井工煤矿大部分作业条件较为恶劣，引发事故的环境因素主要表现为矿井自然灾害多，所有煤矿不同程度的存在水、冒顶、煤尘、瓦斯等危险源。大部分生产现场噪声、震动、温度、湿度以及照明通风等指标不达标，影响员工工作状态和身心健康。
针对煤矿人机系统设计和安全管理，需要把人和机器作为一个整体来考虑。煤炭生产作业现场布置必须做到结构功能区域设置明确、减少人员不必要的多于动作，为生产现场创造良好工作环境。通过人机工程学合理设置生产作业现场照明和温湿环境，对职业危害因素采取必要隔离措施，合理地规划设备、设施颜色，防止视觉疲劳和误操作。达到最优分配人和机械、设备的功能，保证“人、机、环境”系统达到协调、舒适、高效、安全，确保系统在环境变动下达到人机安全目标的实现。
4 人体生物节律指导下的煤矿人机系统安全探索
结合人体生物节律、人机工程学全面分析煤矿人机系统，制约煤矿人机系统安全最主要的5种因素分别为人员的情绪、智力、体力和环境因素、机（机械、设备）的因素，这些因素是导致人员不安全行为发生的根本原因，这些因素内部互相联系、互相作用。
煤矿人机系统可靠性设计计算包含5方面因素，如图2所示，其中情绪（因素一）、智力（因素二）、体力（因素三）3种因素决定人员工作中的状态，该三种因素与机的不安全状态（因素四）结合决定人员是否处于危险状态，前四种因素与环境出现漏洞因素（因素五）结合决定人员是否发生事故。
煤矿人机系统包含的五种因素，可分为两类：一类人的因素；一类物的因素。
其中人的可靠性因素众多且随机变化，可靠性不稳定，因此采取身体可靠性与作业可靠性相关联的综合计算方式进行计算，如公式（1）表示：
r=a1a2a3 （1）
式中：a1为虑感知信号可靠度；a2为判断时失误可靠度； a3为执行失误可靠度。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a3、a2、a3各值如表2所示。
人员作业可靠度因素，可用公式（2）表示：
RH=1-b1×b2×b3×b4×b5×（1-r） （2）
式中：b1为时间系数；b2为频率系数；b3为危险度系数；b4为心理条件系数；b5为环境条件系数；为基本失效概率。
上式b1-b5可根据表2确定。
人机系统串联可靠性可根据式（3）表示：
Rs=RH×RM （3）
式中：Rs为系统可靠度；EH为操作可靠度；RM为设施可靠度。
通过公式（3）可计算出煤矿人机系统可靠度，即在人体生物节律指导下的五要素煤矿人机系统，应用此规律确保煤矿人与机械设备、环境、管理的最佳匹配，增强煤矿煤矿人机系统的安全性、可靠性，最大限度地保障人员安全作业，实现企业安全生产，提升煤矿企业安全管理水平。
科学应用五要素人体生物节律法可控制好生产作业中具有极大自由度地人员行为，达到煤矿人与机械设备、环境、管理的最佳匹配，增强煤矿人机系统的安全性、可靠性，保障人员安全作业，实现企业安全生产，提升煤矿企业安全管理水平。在实现煤矿生产智能化、自动化基础上，以人体生物节律科学匹配煤矿人机系统，合理分配人、设施、机械、设备功能，统筹设计煤矿人机系统，可以有效提升煤矿人机系统的安全性、可靠性，实现危险源的彻底转移和消灭，达到风险提前预控，从根本上实现了煤矿的本质安全。五要素管控可以实现人、机系统相互适应的安全管理机制，最终实现人的能力和机器潛力最大程度地默契配合，在确保系统安全的前提下能够最大限度地发挥人机系统效能。
储运中心对其他单位出现过轻伤、重伤事故人员进行人机系统五要素分析，通过人体生物节律曲线分析可知，事故发生日受伤人员体力、情绪、智力指标有1项或1项以上处于“低潮期”或“临界期”的比例超过87%，人机系统中环境因素、机（机械、设备）的因素出现缺陷占比为46.9%。这也说明一个人机系统中，五要素中同时有两个或两个以上要素发生时，煤矿发生安全生产事故的概率最大。
5 在人体生物节律指导下通过五要素控制人机系统风险的做法
通过人体生物节律和人机工程学相结合提炼出的五要素管控，能够使人的能力和机器的潜力很好地配合，在确保系统安全的前提下能够最大限度地发挥人机系统效能。神华北电胜利能源有限公司储运中心在日常工作中对以下做法进行一些探索。
一是煤炭生产作业现场布置必须做到结构功能区域设置明确、工位联系方便、减少人员不必要的重复劳动和作业时的多于动作，现场岗位设置人员活动必须预留的空间。
二是通过人机工程学对生产作业现场光源设置合理，要防止人员眩晕。
三是对振动源、噪声源采取一定隔离、屏蔽措施，最大限度地减少生产过程中的职业性危害。
四是合理设计机械设备操作按钮及颜色，防止由于視读不清导致的误操作，从而发生安全事故。
五是应用合生物节律，对每名员工每日班中工作安排、检查更加有针对性，避免盲目派工。
储运中心研发并投入使用五要素人体生物节律应用软件，该软件只需要输入员工阳历或阴历出生日期，并键入预测天数，在几秒钟内，计算机就可以显示出该员工在预测日期以内的体力、智力、情绪的变化周期，即“高潮期、临界期”和“低潮期”。储运中心对其他同行业单位出现过轻伤、重伤人员的进行五要素生物节律测定，通过函数曲线分析可知，事故发生日受伤人员体力、情绪、智力指标有1项或1项以上处于“低潮期”或“临界期”的比例超过92%。这也说明一个人同时有两个或两个以上人体生物节律指标处于“低潮期”和“临界期”时，发生事故的概率最大。
例如：某班组设备巡检工聂某经预测2015年6月21日为其双重临界日，班长已安排其在双临界日轮休两天，他个人行事也比较谨慎，但他还是在家中下楼时崴了脚，造成轻微脚踝骨裂。事后他深有感触地说：“以前，我对预测结果半信半疑，通过此次教训，我是心服口服了。发生那天，我确实有种精神恍惚、体力不支的感觉。”
6 结语
神华北电胜利能源有限公司储运中心以月度为周期，对人员体力、智力、情绪、设备设施、环境五要素指标进行管控，对从事生产运行操作、检修人员工作任务进行合理分工，依据实际生产模型设计人机系统环境，确保日常生产运营风险有效管控。同时在日常安全管理和生产作业中合理调配人机功能，并对全部员工危险日预测、监控，实现人员身体状态的主动安全管理，最大程度地避免因人员身体状态低潮而引发的作业风险。近10年未发生过一起轻伤及以上人身伤害事件，员工不安全行为发生率同比下降在75%，设备操作岗位人员误操作率同比下降了55%，人机系统效能得到了有效提升，实现了煤矿人机系统的本质安全。
参考文献
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