韓力

摘 要：煤礦企業(yè)降低事故發(fā)生的重要措施之一就是使作業(yè)人員處于安全的工作狀態(tài)，規(guī)范員工作業(yè)行為，杜絕不安全行為，減少操作失誤。該文將人體生物節(jié)律與人機安全系統(tǒng)相結合，探索應用人體生物節(jié)律正確處理煤礦“人、機”之間系統(tǒng)安全，提煉出了情緒、智力、體力和環(huán)境因素、機（機械、設備）五要素煤礦安全管理方法。人體生物節(jié)律揭示了人體體力、情感及智力規(guī)律的周期理論，每一個人都有一個特定節(jié)律，自出生之日起，人的體力、情緒、智力在一定周期內會呈現(xiàn)規(guī)律性波動。在煤礦企業(yè)日常工作中，可以為每位員工準確計算出人體生物節(jié)律時間，以便員工準備掌握自己的生物節(jié)律處于何種狀態(tài)，明白哪天是周期日、哪些天是高潮期、哪天是臨界日、哪些天是低潮期，便于企業(yè)管理人員和筆者合理地安排工作，在特殊節(jié)律期避免高風險作業(yè)。五要素管控可以實現(xiàn)人、機系統(tǒng)相互適應的安全管理機制，最終實現(xiàn)人的能力和機器的潛力最大程度地默契配合，在確保系統(tǒng)安全的前提下能夠最大限度地發(fā)揮人機系統(tǒng)效能。

關鍵詞：人體生物節(jié)律 煤礦 人機系統(tǒng) 安全

中圖分類號：TD79 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0003-04

1 基于人體生物節(jié)律煤礦人機系統(tǒng)安全研究背景

據(jù)不完全統(tǒng)計，工業(yè)企業(yè)90%以上安全生產事故與“人”的因素有關，降低事故發(fā)生的重要措施之一就是提高作業(yè)人員安全素養(yǎng)，規(guī)范員工作業(yè)行為，杜絕不安全行為，減少操作失誤。海因里希安全管理理論認為，人的因素和人機系統(tǒng)是大工業(yè)生產鏈條中最關鍵的節(jié)點和最重要的環(huán)節(jié)，在員工知識、技能、素養(yǎng)滿足工作要求和設備無缺陷的提前提下，人體生物節(jié)律是影響人員安全狀態(tài)和人機系統(tǒng)安全的決定性因素。應用人體生物節(jié)律結合人機系統(tǒng)安全工程就是正確處理“人、機”之間系統(tǒng)安全為研究對象，按照人的心理、生理特點和客觀規(guī)律制定安全預防措施，利用人體生物節(jié)律的原理，控制好生產作業(yè)中具有極大自由度的人員行為，最終達到人與機械、環(huán)境、管理的最佳匹配，最大限度地保障人員安全作業(yè)，實現(xiàn)企業(yè)安全生產。因此，在人體生物節(jié)律指導下的煤礦人機系統(tǒng)安全，才能確保煤炭企業(yè)安全生產鏈條的正常運轉，進而實現(xiàn)煤礦企業(yè)的本質安全。

通過近10年的安全生產實踐，神華北電勝利能源有限公司儲運中心逐漸實現(xiàn)了基于人體生物節(jié)律指導下的煤礦人機系統(tǒng)安全，提煉出了情緒、智力、體力和環(huán)境因素、機（機械、設備）的因素五項安全管理重點因素。通過五項因素重點控制，安全生產周期已達3 600余天，做到了危險預知、風險預控，在煤炭企業(yè)中實現(xiàn)了少有的安全生產“零傷害”。

2 人體生物節(jié)律在煤礦企業(yè)的實踐

人類對自身活動周期性的認識，自古就已開始，近代人們逐漸摸索到生命物質的運動遵循特定的時空規(guī)律，提出了生物節(jié)律的概念。人體生物節(jié)律（Biological），是以每位員工身體為研究對象，揭示人體體力、情感及智力規(guī)律的周期理論。該理論發(fā)現(xiàn)每一個人都有一個特定節(jié)律，自出生之日起，人的體力、情緒、智力在一定周期內會呈現(xiàn)規(guī)律性波動。研究人體生物節(jié)律，目的是探索對人體生物時間，科學認識規(guī)律活動的總量、生物行為時間、行為特征等。目前通過大量實驗已經驗證人體生物節(jié)律是客觀存在的，我們可以繪制每個人的人體生物節(jié)律曲線，以便直觀地觀察體力、情緒和智力周期性的變化。20世紀初，德國一內科醫(yī)生在臨床實踐觀察中，總結出病人的病癥、情感及行為的起伏變化，以23 d為周期存在一個的體力盛衰，以28 d為周期存在一個的情緒波動。奧地利因斯布魯大學一位教授通過觀察數(shù)以百計的高中生和大學生的學習成績后，總結出了人的智力存在以33 d為周期的規(guī)律變化。后來經過多名研究人員反復實驗，得到一條規(guī)律，每一個人從出生那天就存在以23 d、28 d、33 d為周期的體力、情緒和智力的波動變化，直到其生命終結。

在煤礦企業(yè)日常管理中可以發(fā)現(xiàn)，某一天有的員工頭腦清醒、心情愉快、變能力強、記憶力好，應精力充沛；而有的員工的體力較差、反應遲鈍、情緒低落、記憶力差、容易疲勞。這種現(xiàn)象就是人體生物節(jié)律的表現(xiàn)，即有的人處在人體生物節(jié)律高潮期，有的人處在人體生物節(jié)律低潮期，有的人處于臨界期或人體生物節(jié)律轉折日，人體各項機能處于起伏變化的不穩(wěn)定狀態(tài)，生產生活中極易生病或出現(xiàn)意外事故。而應用人體生物節(jié)律可以為每位員工準確計算出節(jié)律時間，以便員工準備掌握自己生物節(jié)律處于的狀態(tài)。使你明白哪天是周期日、哪些天是高潮期、哪天是臨界日、哪些天是低潮期。便于企業(yè)管理人員和筆者合理地安排工作，尤其是高風險作業(yè)。目前企業(yè)所使用的人員節(jié)律計算公式如下：

X=365×A±B+C

式中：

A為測算年與出生年之差，即人的周歲；B為本年生日到預測日的總天數(shù)，如未到生日用“-”，生日已過用“+”；C為從出生以來到計算日的總閏年數(shù)，即C=A/4得到的整數(shù)；X為從出生到計算日生活的總天數(shù)。

通過上式所計算得到天數(shù)，再分別除以23 d、38 d、33 d，所得余數(shù)分別為體力、情緒、智力三項指標節(jié)律情況。

以該公司員工韓某為例見表1，生于1993年7月23日，測2015年8月3日3個節(jié)律情況。代入公式：

X=22×365+8-205d+337d=8 162d

體力周期：8162÷23d=354…20d；

情緒周期：8162÷28d=291…14d；

智力周期：8162÷33d=247…11d。

根據(jù)計算結果，其體力周期為20 d，情緒周期為14 d，智力周期為11 d，由此可繪制出該員工人體生物節(jié)律曲線，見圖1。

人體生物節(jié)律可以繪制成正弦曲線，處于橫坐標以上的時間人們感到頭腦靈活、體力旺盛、記憶力強、精神愉快、富有創(chuàng)造力。而處于橫坐標以下的這段期限人們感到注意力不易集中、體力較差、思維判斷力下降且容易疲勞。上下坐標轉換的這段期限，稱為危險期。危險期里人的身體狀態(tài)在持續(xù)變化，身體各項節(jié)律指標不穩(wěn)定，工作生活中極容易出現(xiàn)差錯，且容易感染疾病。

神華北電勝利能源有限公司儲運中心在地面生產系統(tǒng)運行崗位破碎站操作、裝車站操作和設備檢修崗位的電工、焊工、鉗工160余人中應用人體生物節(jié)律軟件進行員工危險日測定。人體生物節(jié)律軟件周期性的向管理人員和身體處于臨界狀態(tài)、低潮狀態(tài)的人員提出警告信號，有效地避免了員工不安全行為、誤操作和意外事故的發(fā)生。

3 煤礦人機系統(tǒng)安全的分析

人機工程學是生理學、心理學、系統(tǒng)科學、管理學及工程技術等理論相結合的綜合性學科，是研究人、機、環(huán)境之間的關系。人機系統(tǒng)的可靠性、安全性決定于構成該人機系統(tǒng)的人、機器、環(huán)境三方面因素之間的協(xié)調關系，通過恰當?shù)脑O計，使人機系統(tǒng)才能實現(xiàn)協(xié)調、高效和安全工作?；谌藱C系統(tǒng)對煤礦所發(fā)生的事故進行綜合分析，影響煤礦安全生產的誘發(fā)可歸結為人、機、環(huán)境3個方面因素。

（1）人的因素分析。

在人、機、環(huán)境的人機系統(tǒng)中，人是關鍵因素，也是發(fā)生事故的主要致因。人的因素主要有以下幾個方面：①員工綜合素質低，文化參差不齊，技術基礎薄弱，并且流動性大，工作經驗欠缺，操作不熟練；②員工安全意識淡薄，不能按安全規(guī)程作業(yè)，不安全行為較多；③超時工作，勞動強度大，易產生疲勞和失誤；④作業(yè)環(huán)境差，致使人員應變能力差，反應遲鈍、操作失誤。

（2）機的因素分析。

煤礦企業(yè)人、機、環(huán)境系統(tǒng)中，機械設備的不安全因素是由于設計不合理、人本化差、安全性能差。從已發(fā)生的事故案例分析，機（機械、設備）的原因引發(fā)的不安全因素，主要表現(xiàn)為：①煤炭企業(yè)機械化、自動化程度低，人員工位布置不合理，設備、設施安全功能失效；②采礦設備選型不適宜，生產效率低、設備故障率高；③煤礦設備結構復雜“傻大黑粗”，容易使人產生壓迫感與操作、維護檢修困難。

（3）環(huán)境的因素分析。

煤礦尤其是井工煤礦大部分作業(yè)條件較為惡劣，引發(fā)事故的環(huán)境因素主要表現(xiàn)為礦井自然災害多，所有煤礦不同程度的存在水、冒頂、煤塵、瓦斯等危險源。大部分生產現(xiàn)場噪聲、震動、溫度、濕度以及照明通風等指標不達標，影響員工工作狀態(tài)和身心健康。

針對煤礦人機系統(tǒng)設計和安全管理，需要把人和機器作為一個整體來考慮。煤炭生產作業(yè)現(xiàn)場布置必須做到結構功能區(qū)域設置明確、減少人員不必要的多于動作，為生產現(xiàn)場創(chuàng)造良好工作環(huán)境。通過人機工程學合理設置生產作業(yè)現(xiàn)場照明和溫濕環(huán)境，對職業(yè)危害因素采取必要隔離措施，合理地規(guī)劃設備、設施顏色，防止視覺疲勞和誤操作。達到最優(yōu)分配人和機械、設備的功能，保證“人、機、環(huán)境”系統(tǒng)達到協(xié)調、舒適、高效、安全，確保系統(tǒng)在環(huán)境變動下達到人機安全目標的實現(xiàn)。

4 人體生物節(jié)律指導下的煤礦人機系統(tǒng)安全探索

結合人體生物節(jié)律、人機工程學全面分析煤礦人機系統(tǒng)，制約煤礦人機系統(tǒng)安全最主要的5種因素分別為人員的情緒、智力、體力和環(huán)境因素、機（機械、設備）的因素，這些因素是導致人員不安全行為發(fā)生的根本原因，這些因素內部互相聯(lián)系、互相作用。

煤礦人機系統(tǒng)可靠性設計計算包含5方面因素，如圖2所示，其中情緒（因素一）、智力（因素二）、體力（因素三）3種因素決定人員工作中的狀態(tài)，該三種因素與機的不安全狀態(tài)（因素四）結合決定人員是否處于危險狀態(tài)，前四種因素與環(huán)境出現(xiàn)漏洞因素（因素五）結合決定人員是否發(fā)生事故。

煤礦人機系統(tǒng)包含的五種因素，可分為兩類：一類人的因素；一類物的因素。

其中人的可靠性因素眾多且隨機變化，可靠性不穩(wěn)定，因此采取身體可靠性與作業(yè)可靠性相關聯(lián)的綜合計算方式進行計算，如公式（1）表示：

r=a1a2a3 （1）

式中：a1為慮感知信號可靠度；a2為判斷時失誤可靠度； a3為執(zhí)行失誤可靠度。

上式是外部環(huán)境在理想狀態(tài)下的可靠度值。a3、a2、a3各值如表2所示。

人員作業(yè)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為時間系數(shù)；b2為頻率系數(shù)；b3為危險度系數(shù)；b4為心理條件系數(shù)；b5為環(huán)境條件系數(shù)；為基本失效概率。

上式b1-b5可根據(jù)表2確定。

人機系統(tǒng)串聯(lián)可靠性可根據(jù)式（3）表示：

Rs=RH×RM （3）

式中：Rs為系統(tǒng)可靠度；EH為操作可靠度；RM為設施可靠度。

通過公式（3）可計算出煤礦人機系統(tǒng)可靠度，即在人體生物節(jié)律指導下的五要素煤礦人機系統(tǒng)，應用此規(guī)律確保煤礦人與機械設備、環(huán)境、管理的最佳匹配，增強煤礦煤礦人機系統(tǒng)的安全性、可靠性，最大限度地保障人員安全作業(yè)，實現(xiàn)企業(yè)安全生產，提升煤礦企業(yè)安全管理水平。

科學應用五要素人體生物節(jié)律法可控制好生產作業(yè)中具有極大自由度地人員行為，達到煤礦人與機械設備、環(huán)境、管理的最佳匹配，增強煤礦人機系統(tǒng)的安全性、可靠性，保障人員安全作業(yè)，實現(xiàn)企業(yè)安全生產，提升煤礦企業(yè)安全管理水平。在實現(xiàn)煤礦生產智能化、自動化基礎上，以人體生物節(jié)律科學匹配煤礦人機系統(tǒng)，合理分配人、設施、機械、設備功能，統(tǒng)籌設計煤礦人機系統(tǒng)，可以有效提升煤礦人機系統(tǒng)的安全性、可靠性，實現(xiàn)危險源的徹底轉移和消滅，達到風險提前預控，從根本上實現(xiàn)了煤礦的本質安全。五要素管控可以實現(xiàn)人、機系統(tǒng)相互適應的安全管理機制，最終實現(xiàn)人的能力和機器潛力最大程度地默契配合，在確保系統(tǒng)安全的前提下能夠最大限度地發(fā)揮人機系統(tǒng)效能。

儲運中心對其他單位出現(xiàn)過輕傷、重傷事故人員進行人機系統(tǒng)五要素分析，通過人體生物節(jié)律曲線分析可知，事故發(fā)生日受傷人員體力、情緒、智力指標有1項或1項以上處于“低潮期”或“臨界期”的比例超過87%，人機系統(tǒng)中環(huán)境因素、機（機械、設備）的因素出現(xiàn)缺陷占比為46.9%。這也說明一個人機系統(tǒng)中，五要素中同時有兩個或兩個以上要素發(fā)生時，煤礦發(fā)生安全生產事故的概率最大。

5 在人體生物節(jié)律指導下通過五要素控制人機系統(tǒng)風險的做法

通過人體生物節(jié)律和人機工程學相結合提煉出的五要素管控，能夠使人的能力和機器的潛力很好地配合，在確保系統(tǒng)安全的前提下能夠最大限度地發(fā)揮人機系統(tǒng)效能。神華北電勝利能源有限公司儲運中心在日常工作中對以下做法進行一些探索。

一是煤炭生產作業(yè)現(xiàn)場布置必須做到結構功能區(qū)域設置明確、工位聯(lián)系方便、減少人員不必要的重復勞動和作業(yè)時的多于動作，現(xiàn)場崗位設置人員活動必須預留的空間。

二是通過人機工程學對生產作業(yè)現(xiàn)場光源設置合理，要防止人員眩暈。

三是對振動源、噪聲源采取一定隔離、屏蔽措施，最大限度地減少生產過程中的職業(yè)性危害。

四是合理設計機械設備操作按鈕及顏色，防止由于視讀不清導致的誤操作，從而發(fā)生安全事故。

五是應用合生物節(jié)律，對每名員工每日班中工作安排、檢查更加有針對性，避免盲目派工。

儲運中心研發(fā)并投入使用五要素人體生物節(jié)律應用軟件，該軟件只需要輸入員工陽歷或陰歷出生日期，并鍵入預測天數(shù)，在幾秒鐘內，計算機就可以顯示出該員工在預測日期以內的體力、智力、情緒的變化周期，即“高潮期、臨界期”和“低潮期”。儲運中心對其他同行業(yè)單位出現(xiàn)過輕傷、重傷人員的進行五要素生物節(jié)律測定，通過函數(shù)曲線分析可知，事故發(fā)生日受傷人員體力、情緒、智力指標有1項或1項以上處于“低潮期”或“臨界期”的比例超過92%。這也說明一個人同時有兩個或兩個以上人體生物節(jié)律指標處于“低潮期”和“臨界期”時，發(fā)生事故的概率最大。

例如：某班組設備巡檢工聶某經預測2015年6月21日為其雙重臨界日，班長已安排其在雙臨界日輪休兩天，他個人行事也比較謹慎，但他還是在家中下樓時崴了腳，造成輕微腳踝骨裂。事后他深有感觸地說：“以前，我對預測結果半信半疑，通過此次教訓，我是心服口服了。發(fā)生那天，我確實有種精神恍惚、體力不支的感覺。”

6 結語

神華北電勝利能源有限公司儲運中心以月度為周期，對人員體力、智力、情緒、設備設施、環(huán)境五要素指標進行管控，對從事生產運行操作、檢修人員工作任務進行合理分工，依據(jù)實際生產模型設計人機系統(tǒng)環(huán)境，確保日常生產運營風險有效管控。同時在日常安全管理和生產作業(yè)中合理調配人機功能，并對全部員工危險日預測、監(jiān)控，實現(xiàn)人員身體狀態(tài)的主動安全管理，最大程度地避免因人員身體狀態(tài)低潮而引發(fā)的作業(yè)風險。近10年未發(fā)生過一起輕傷及以上人身傷害事件，員工不安全行為發(fā)生率同比下降在75%，設備操作崗位人員誤操作率同比下降了55%，人機系統(tǒng)效能得到了有效提升，實現(xiàn)了煤礦人機系統(tǒng)的本質安全。

參考文獻

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