基于运动形态的人机系统理论在港口件杂货装卸作业中的应用研究

姚玉良 范景民 万建华

（天津港（集团）有限公司，天津 300450）

0 引言

单元作业是指在特定的条件下进行生产的基础操作，而港口作业中的每一个单元作业都是以装卸机械为核心的“人机配合”作业，活动场所是生产区域。伤亡事故是从业人员在生产区域中发生的与生产有关的人身伤亡。为预防事故的发生，就必须针对“人机配合”作业的特点，运用人机系统理论[1]，消除“人机配合”作业中的不安全因素。

1 港口件杂货装卸作业中存在的安全问题

天津港件杂货码头装卸公司主要以钢杂、集袋、块锭和纯碱等杂货作业为主的装卸作业公司。钢材类在杂货作业中占很大的比重。公司拥有流动机械137部，包括牵引车、吊车、叉车、装载机等10个车种，固定机械17部，包括门座式起重机、岸桥、场桥。流机、固机司机共352人。通过对近年来发生的各类伤害事故的分析，因机械与作业人员配合作业而发生的事故占很大比例，约占70%。其中作业人员站位不当占总数51%，指挥信号不规范占总数的33%，指挥人员未佩戴指挥标志占总数的10%，不按指挥信号操作和钩线越人机作业各占3%，如图1。

图1 违章分类统计Fig.1 Classification statistics of violation behaviors

2 利用人机系统理论分析事故原因

2.1 人机系统理论

人机系统实际上是指人、机和环境组成的一个不可分割的整体。在人机系统中，包括人、机器和环境3个组成部分，而每个组成部分可称为一个分系统或子系统。在人机系统中，人同机器、环境的关系总是相互作用、相互配合和相互制约的，但人始终起着主导作用[2]。

运动形态的人机系统[3]是人和机械直接连在一起而动的，在港口装卸作业的运动形态构成的人机系统中，人是指参加装卸作业的装卸工，机是指装卸作业的机械及其驾驶员。他们在同一平面上多维运动是极端复杂的。在运动空间既有固定的对象物（船舶、库场、设施等），又有运动的对象物（机械、人、货物等），时间和空间位置都在连续不断的变化，因此，装卸作业的主体人、机和所处的环境条件是不停变化的，必须进行经常性的信息输入和信息处理，其操纵动作也必须经常调整[4]。

2.2 安全事故具体原因分析

港口件杂货装卸作业中存在的安全问题中，“作业人员站位不当”导致人机空间发生错误的交互而引发的事故高达51%；“指挥信号不规范”导致机械错误操作与人和物发生错误交互而引发的事故高达33%。究其原因，在港口装卸运动形态的人机系统中（如图2），人机双方所处的空间和时间具有各自的轨迹，在时间、空间上的进展过程中，其交点多发生在单元作业操作点上，此时能量在发生的瞬间从机（货）方传达到人的一方，使人体组成部分突然受到伤害，由于外能源比人自身的能量大的多，逆流于人体造成伤害的严重程度也是比较大的。因此，在港口装卸过程中，一旦出现导致人、机在时间和空间上的错位，就有可能发生安全事故。

图2 运动形态人机系统Fig.2 Man-machine system for motion form

2.3 人机配合作业环节存在问题总结

通过利用人机系统理论分析事故原因[5]，由于错误的站位和指令导致了人、机、物在时间和空间上发生了错误的交点，具体分析发现问题主要在于以下几个方面：

（1）违章作业时有发生。突出表现在站位不当和指挥不规范这2个方面。

（2）作业人员安全意识不强。突出表现在安全意识差，自我保护能力不强，对事故预见性不高。

（3）起重作业中的指挥人员存在较大问题。突出表现在指挥信号不规范、不佩戴指挥标志和多人佩戴指挥标志的现象对于人机配合作业的安全有很大的威胁，极易导致工伤事故发生。

（4）人机配合作业环节中存在的问题集中在作业人员与门机和吊车的配合过程，突出表现在拢口作业和垛上作业环节。

3 理论指导制定问题解决方案

通过分析研究，充分有效运用人机系统理论，切断人和机可能发生时间和空间错位的因素，要求在人机配合作业过程中要做到“三项制度，八项措施”，最终形成了《人机配合作业关键安全制度》。

3.1 “三项制度”

（1）“三控”制度，即自控、互控、联控，用来解决人员站位问题。

（2）“三不伤害”制度，即不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害，用来解决司机和装卸工人配合的问题。

（3）“三不起吊”制度，即无人指挥不起吊，无指挥标志不起吊，指挥手势不清不起吊，用来解决指挥信号的问题。

3.2 “八条措施”

（1）在装卸生产过程中，当需要装卸工人与装卸机械相互配合作业时，应设专人指挥装卸机械，指挥人员要佩戴标准指挥标志（起重作业），使用标准指挥信号，司机要严格按指挥信号操作。指挥人员要随时和作业人员、机械司机进行沟通，勤喊安全口号，在发出指挥信号前必须确认相关作业人员处在安全站位（安全站位是指作业人员在作业过程中所处的位置必须是安全的），确保指挥信号及时、准确、安全。

（2）在机械司机能够独立完成的作业过程中，装卸工人及有关人员应选择安全站位，主动避让机械车辆。装卸工人负责维护本作业区域作业秩序。

（3）作业过程中，当重钩降落至作业人员胸部以下且止住悠晃后，装卸工人方可靠近进行推扶作业；当空钩（吊具）落至作业面后，装卸工人方可靠近进行挂钩作业。

（4）机械司机出现不按指挥信号操作等违章行为，装卸工人可对其进行警告，不听警告的，装卸工人有权拒绝作业，并向本单位领导及生产现场管理人员（业务员、安全检查员等）进行报告。

（5）装卸工人出现未按标准信号指挥、指挥标志模糊不清或钩未停稳就贸然进入钩线等违章行为，机械司机可对其进行警告；不听警告的，机械司机有权拒绝作业，并向本单位领导及生产现场管理人员（业务员、安全检查员等）进行报告。

（6）门机司机吊货进、出舱作业必须听从指挥人员的指挥。在作业前召开的船前会上，要预先明确货物临时停放地点。当货物暂时不进舱时，门机司机要按指挥人员的指挥信号在预定位置放货，重钩不准在空中悬停。

（7）船上指挥人员要随时与拢口指挥人员沟通，提前向门机司机作出明确的指挥信号；拢口指挥人员在指挥门机起、落货的同时，要疏导拢口机械车辆，保证门机落货安全。

（8）严禁作业人员手扶货物随机械、车辆运行。

4 《人机配合作业关键安全制度》的实践应用

通过制度下发，将“三项制度，八项措施”应用到港口生产作业中，用实践检验制度的科学性、有效性和可操作性。为了保障该制度能够有效得到贯彻与落实，公司不仅加强了制度的宣贯和督促检查，而且及时总结，发现问题，立即改进。具体做法有：

（1）深入学习贯彻，重点讲解。公司以《安委会纪要》的形式印发到各单位，要求各单位利用班前会和班组安全活动日进行学习贯彻。安监部派员工对吊车司机、叉车司机、纹车手等关键工种进行有重点的培训，特别是关键环节详细讲解，力求达到理解，并对其进行考核。

（2）到装卸生产现场以检查提问的方式进行督促。安全检查员适时到装卸生产现场以提问的方式对作业人员进行检查提问，重点是《人机配合作业关键安全制度》的内容，并对其作业过程进行检查，以检验学习贯彻的效果，并把存在的问题反馈到各单位。

（3）及时总结分析。针对实施中出现的问题及时进行总结分析，采取针对性措施进行解决。

通过制度应用，2016～2018年，该公司现场发现隐患（问题）数量年度分别下降了31%和34%，如图3；现场因人机配合原因发生的事件每年大幅递减，如图4。

5 效果评价

图3 隐患 （问题） 数量统计Fig.3 Quantity statistics of harzards

图4 事故事件数量统计Fig.4 Quantity statistics of accidents

运用人机系统理论，制定并贯彻了《人机配合关键安全制度》，加强了对人机配合的管理力度，使作业人员熟知“人机配合关键安全制度”的内容，提高了其安全意识和安全操作技能，人机配合作业过程中基本解决了作业人员站位问题、司机和装卸工人配合的问题、指挥信号的问题和人机配合作业中关键环节的安全问题，且人机配合更趋于合理规范。2018年上半年没有发生因“人机配合”问题而导致的生产安全事故，现场员工违章数量明显减少，年度查出隐患数量逐年下降，收到了实际效果。

6 结论

在运动形态的人机系统中，人是最重要的，机械是靠人的操作完成作业的。通过运用人机系统理论分析总结制定的《人机配合关键安全制度》高度重视系统安全问题，协同考虑了人、机和环境的特征，有效地控制了系统各要素角色，更好地匹配了各要素之间的关系，保障了港口装卸人机系统有序进行，有效减少了安全事故的发生。同时随着港口装卸生产工艺和流程的变化，充分利用运动形态的人机系统理论分析解决人机配合作业出现的新问题，不断深化、完善和提升《人机配合关键安全制度》，进而不断提高港口生产作业整体安全水平。