搬运作业能量消耗模型及仿真研究北大核心CSCD

为预防手工搬运工人因疲劳引发的职业性肌肉骨骼损伤(WMSDs),综合考虑生产效率和人因工程2个因素,提出考虑搬运时间和能量消耗的双目标模型;采用IGRIP/ERGO和、Matlab软件,设计交互式仿真平台;以某汽车刹车片制造公司的手工搬运作业(MMH)为例,应用上述模型进行模拟仿真,得出最优解。结果表明:投入材料数量和生产工序均对能量消耗和作业时间有显著影响,并且能耗和时间的变化率负相关;该模型兼顾生产效率和人因工程2个因素,能够得出最优作业方案;交互式仿真平台有助于控制并预防现代工业生产中的WMSDs风险,使工作环境和作业设计达到人因工程要求。     

基于Kcal/ERGO人因工程模型的手工搬运作业负荷仿真与评估

针对某汽车机械制造公司生产流程中会产生工人疲劳和职业伤害的手工搬运作业,从人因工程的角度,基于ERGO仿真软件的Kcal预测模型进行手工搬运作业负荷的仿真和评估分析。利用ERGO软件、人体动作能耗预测模型以及Kcal模型,提出Kcal/ERGO总体流程设计方案,并对各个部分设计进行了详细的描述。结果表明:该设计在软件中直观地反映了工人在工作中的每一个动作和流程能量消耗的情况,通过能量消耗值的大小判断该工序是否属于工人的承受范围之内以使生产环境符合人因工程设计,保证工人能在安全、健康、舒适的工作条件下工作。     

基于AlphaPose与REBA的手工搬运作业姿势风险评估方法*

为有效预防职业性肌肉骨骼疾患(WMSDs),提出基于计算机视觉技术与快速全身评估(REBA)结合的作业姿势评估方法,以手工搬运作业为例,通过人体姿态识别AlphaPose模型检测作业姿势,利用提取的各关节点空间位置信息计算身体各部位关节角度;利用SG滤波法处理身体遮挡、光线等对数据的影响,有效保留数据变化信息的同时消除数据突变;根据身体关节角度范围与危害程度对应关系自动评判作业姿势的风险大小。研究结果表明:作业姿势评估方法可通过采集的视频数据自动评估搬运作业的姿势危险性,降低WMSDs风险,通过分析不同下蹲取物姿势风险,可论证作业姿势评估方法的可行性,为及时改善搬运作业中的不安全动作提供参考。     

基于DORATASK法的标准作业负荷评估模型

为了预防标准作业制度下工人超负荷作业,基于DORATASK方法构建工序标准作业负荷评估模型。综合考虑工作效率和人因工程双因素,提出以时间占用率为主衡量指标、以能量代谢率为修正因子的工作负荷评估量化模型;结合虚拟仿真技术,设计模型求解流程;以某发动机输油件制造企业的标准作业为例,应用上述模型,并进行仿真分析。研究表明:该模型可以量化工作负荷,准确地反映标准作业制度下工人的作业负荷状态;负荷评估能够为优化工序标准作业提供反馈,使标准作业制度兼顾效率性与安全性,进而从制度设计角度保障全体工人的职业健康安全。     

基于MEE/JACK的工序标准作业负荷仿真与评估

针对当前标准作业制定过程中未考虑工人负荷状况的问题,应用能耗预测理论为制定的标准作业提供负荷反馈。结合工效学和仿真技术,基于JACK软件的MEE能耗预测模型进行标准作业负荷仿真和评估;提出仿真模型概念结构设计,并对各部分设计进行详细表述。研究结果表明:该设计可以直接得出标准作业中每个子任务的工人能耗情况,根据总能耗值判断标准作业负荷是否符合人因要求,进而优化标准作业,从作业制度设计上避免工人超负荷作业。     

矿山井巷模型快速构建与突水避灾三维动态仿真

为准确规划人员最优避灾路径,以矿井现场实测数据为基础,联合Python与Blender快速生成矿山三维井巷模型,建立基于时空动态性的突水漫延仿真平台;综合考虑不同因素对巷道通行状况的影响,建立一种支持从源节点至多目标节点的前N条最优避灾路径搜索方法;调用Blender时间线功能,建立人员避灾逃生演示模型;以山东某矿为工程背景,开展矿井突水与人员最优路径避灾仿真模拟。结果表明:基于Python与Blender联合开发的矿井突水应急避灾仿真平台,可实现矿山井巷系统几何模型的快速构建;可真实模拟不同突水状态下水流漫延过程,为受灾人员规划出前N条最佳避灾路径,并可结合实时水情及时优化最佳避灾路径。     

基于逻辑树和贝叶斯网络的海洋平台火灾概率分析

火灾概率分析是海洋平台火灾定量风险评估的重要组成部分,考虑到传统事故树和事件树方法存在一定的局限性,提出了基于逻辑树和贝叶斯网络的火灾概率分析模型。首先采用数理统计方法对墨西哥湾地区2 837起火灾事故进行统计分析,依据事故情况构建逻辑树,然后将逻辑树转化为贝叶斯网络,根据历史数据确定贝叶斯网络各节点的先验概率和条件概率。结果表明:海洋平台火灾事故是设备、人因和组织管理多因素耦合作用的结果;基于贝叶斯网络模型得到海洋平台火灾概率约为1.0×10~(-5),为海洋平台火灾定量风险评估提供了基础数据;由贝叶斯网络模型分析得出,人因操作失误与缺乏作业安全分析的后验概率分别达到0.471和0.119,表明人因组织因素对海洋平台火灾事故具有重要影响。     

拉力作业上肢肌肉疲劳评价模型研究

为避免作业人员肌肉疲劳累积,预防工作相关肌肉骨骼系统疾患(WMSDs),提出一种基于肌力降幅(FD)-主观疲劳评分(RPE)的肌肉疲劳评价模型。首先设计并开展模拟拉车作业试验,招募10名大学男生参与测试,测量不同时刻右手最大剩余肌力,并记录基于Borg CR-10量表的RPE值;然后归一化处理各时刻FD,建立不同姿势、不同负荷下的3个拉力作业上肢肌肉疲劳评价模型,并结合试验条件分析不同模型之间的差异。研究表明:RPE与FD间有线性关系,RPE-FD关系可能具有姿势属性;所建模型合理,可用于评价拉力作业人员工作过程肌肉疲劳,并可为施力作业过程肌肉疲劳监测与作业任务分析提供依据和手段。     

深水关井作业可靠性贝叶斯-GO法分析

为防止深水井喷失控事故,综合考虑人因和设备风险因素,采用贝叶斯-GO法分析深水关井作业可靠性。根据深水关井作业可靠性操作路径建立GO图;按照映射规则,将GO图转换成对应的贝叶斯网络;根据贝叶斯法的前向和后向推理计算规则,得出深水关井作业在不同工况下的成功概率及薄弱风险点。结果表明,多因素影响下的深水关井作业成功概率有所降低,溢流险情的发现时间及防喷器(BOP)控制系统的可靠性对关井作业影响较大。     

环球要刊

<正>美国EHS Today 2015年第6期根据作业内容选择合适的叉车叉车多用于生产车间和仓库的装运及卸载,其种类、操作方法和使用环境各有差异。为减少因叉车选用不当造成的事故伤害,专家建议雇主在选择叉车时应综合考虑使用场所和使用目的等要求,即如下因素:室内操作还是室外操作;工作场所的地面情况;叉车的类型、尺寸、使用频率;搬运材料;搬运的高度等。上述情况的差异将影响叉车的选择。     

层次分析法在事故分析中的应用

本文通过事故原因分析,结合人因失误机理识别了影响安全施工的各种因素,运用层次分析法构建了事故层次结构模型;经过构造判断矩阵、计算各影响因素权重比例和一致性检验,明确了各因素对施工作业中人因失误的影响程度,结合事故预防理论和对影响人因失误的因素分析,提出有效控制人因失误的策略。     

民航机务人员工作负荷评估仿真研究

为准确评估和预测机务维修人员工作负荷,结合机务人员的受力、姿势、能耗等工效学因素,首先以任务所需时间资源与可用时间资源之比为主评估量,以能量消耗率及工效学负荷为修正因子,建立机务维修工作负荷评估模型;其次应用工效学仿真软件Simens JACK 8. 4(简称JACK)仿真模拟得到模型中的工作所需时间和修正因子,并提出基于机务维修工作负荷评估模型和JACK仿真软件的机务人员工作负荷评估方法;最后用该方法仿真评估A320主轮拆卸作业工作负荷。研究表明:所提方法能够弥补现有民航机务人员工作负荷评估方法中存在的实验室化严重、操作性差、主观性强、预测困难等不足,可方便有效地评估及预测维修人员工作负荷。     

基于SLP的地铁施工场地安全布局优化方案

为提高地铁施工现场的安全管理水平,以福州市某一地铁施工现场为例,采用系统布置设计(SLP)方法优化地铁施工场地布局;根据功能分区,将地铁施工场地划分为施工区、机械设备停放区和钢支撑堆放区等共10个单元;分别分析这10个单元之间的物流和非物流关系,并基于分析结果绘制作业位置相关图,按物流与非物流关系1∶1加权,得出作业单元综合关系图,进而提出2个初步优化方案;采用加权因素法评价上述2个方案,得出地铁施工场地布局的最优方案。结果表明:运用系统布置方法优化得出地铁施工场地布局方案,有助于提高施工效率,加强施工现场安全管理水平。     

基于博弈论与可拓学的非正常接发列车人因风险评价

为更加准确且全面地对非正常条件下接发列车作业人因风险进行评价,提出基于博弈论与可拓学的人因风险评价模型。在工作人员认知机理的基础上,构建认知行为模型,考虑到人因风险指标数据的特性,利用博弈论的思想将由AHP法得出的主观权重与由熵值法得到的客观权重进行最优组合,克服了单一赋权法的不足;引用可拓学原理,建立多级可拓评价模型,修正了风险评价的偏差,使人因风险评价更加准确。实例计算表明:此方法运用到铁路非正常条件下接发列车作业人因风险评价是有效的,且可为科学制订风险控制措施提供依据。     

重大基坑坍塌事故虚拟仿真系统研究

为预防基坑坍塌事故发生、进行重大事故警示教育,以杭州地铁湘湖站北2基坑坍塌事故为素材,研究构建重大基坑坍塌事故虚拟仿真培训系统。对案例事故涉及的设计、施工、环境三大因素的技术问题进行总结,研究了事故链各致险因素及对推动事故发生所起作用,完成仿真系统平台设计和开发工作。系统应用多种制作技术创建工程场景模型,展示深基坑工程复杂的施工工序和空间关系,再现基坑坍塌事故发生发展过程和贴近实际的灾难场景。研究结果表明:仿真系统成果可丰富地下工程教学、施工现场安全教育和安全监察培训的内容和形式。     

数字化核电厂作业人员信息获取影响因素分析及其获取效率实验测试

为预防数字化核电厂作业人员信息获取失误,提高其作业绩效,基于数字化核电厂信息的自身特征,以及其呈现手段与管理模式等变化,分析影响作业人员信息获取的因素,筛选出7个主要行为影响因子进行模拟仿真实验,通过测试不同影响因子水平下的信息获取反应时间来研究其对效率的影响。结果表明,7个因子均显著影响人员信息获取效率;培训水平与经验、时间压力与心理压力是影响信息获取效率的最显著因素。     

人员作业微环境仿真试验设计及模拟优化

为降低我国职业病的患病概率,考虑绝大多数作业场所涉及的风流、粉尘、瓦斯、CO及温、湿度等微环境特征,提出了一种人员作业微环境仿真试验平台,并基于Fluent软件采用DPM和Species Transport方程构建微环境数值仿真模型,以实现对人员作业微环境仿真试验方案的模拟优化。模拟结果表明,受人体仿真模型、粉尘、瓦斯及CO等微环境因素影响,仿真舱体内各微环境因素的扩散不均匀,当抽风机风量为400 m~3/min、气溶胶发生器粉尘释放速度为10 m/s、环境温度为293 K、入口温度为303 K、入口加湿量达到100 kg/h、瓦斯和CO释放位置为距上顶板1/3位置处多点释放时,各微环境因素可达到绝大多数作业场所的仿真要求,最终确定出人员作业微环境仿真试验方案。     

公路工程施工安全事故致因模型构建

为了探究公路施工安全事故诱因及其影响关系,基于"4M"理论和事故致因"2-4"模型,识别公路工程施工安全事故致因因素并确定模型框架,运用SPSS Modeler软件对2007~2017年426起事故进行关联规则挖掘,采取路径分析与重要度分析,构建出公路工程施工安全事故致因模型。结果表明:施工单位内外部原因共同引发公路工程施工安全事故,外部原因来源于建设单位、监理单位和勘察设计单位的安全管理缺失,而施工单位内部影响因素中,人的不安全动作、物的不安全因素、不良的生产环境和自然环境是事故发生的直接原因,无效的安全监管和作业层安全素质及能力不强是间接原因,根本原因是施工程序和技术方案存在缺陷,根源原因是决策层和管理层的安全素质及能力有待提高。该模型系统展现了工程施工项目安全事故致因因素的影响关系和重要程度,为公路工程施工安全事故预防提供指导。     

基于突变理论的飞行签派员人因差错风险耦合演化研究

为了有效预防飞行签派员人因差错带来的航空安全问题,从内、外因素方面分析了飞行签派员人因差错风险因素,构建了基于尖点突变理论的风险耦合模型,计算了人因差错风险的耦合度,分析了飞行签派员人因差错风险在内、外因素作用下的演化过程;考虑随机扰动因子对人因差错风险的影响,对传统尖点突变模型进行改善,并计算了随机扰动因子的取值范围。结果表明:飞行签派员人因差错风险的耦合度为0. 883 2,处于强耦合度区间;当内、外因素的耦合作用强度均增加时,人因差错风险会发生突变;尖点突变模型中随机扰动因子的取值范围为(-0. 757 3,-0. 739 3)。     

自升式钻井平台就位安全性与覆盖能力要求分析*

为保证自升式钻井平台安全就位并覆盖海上生产平台井槽进行钻完井作业,研究自升式钻井平台就位及插桩作业过程中的风险及应对措施,提出考虑就位作业误差影响下的自升式钻井平台覆盖能力要求计算方法。结果表明:桩腿穿刺是自升式钻井平台就位安全的首要考虑因素;就位作业误差会明显提高对自升式钻井平台覆盖能力的要求;提出的方法可以准确计算出实际作业对自升式钻井平台横向和纵向覆盖能力的要求,对自升式钻井平台选型及安全作业具有一定的指导意义。