人机工程学第10章节人机系统设计与分析评价

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1、第10章人机系统设计与分析评价10.1人机系统设计10.2连接分析10.3作业分析10.4人机系统评价10.5人机系统安全分析10.1人机系统设计10.1.1人机系统设计基本思想及要求人机系统设计是一个广义的概念，可以说，凡是包括人和机相结合的设计，小至一个按钮、开关，一件手工工具，大至一个大型复杂的生产过程、一个现代化系统(如宇宙飞船)的设计，均为人机系统设计。它不仅包括某个系统的具体设计，而且也包括作业及作业辅助设计、人员培训和维修等。计、人员培训和维修等。人机系统的设计思想在不断改变。原始的设计思想是首先确定机器，然后根据机器的操作要求选拔人员、训练操作

2、者。随着机器运行速度的提高，也要求操作者的反应速度必须提高，而人的能力与机器对操作者的要求相差越来越大，因此产生了人机界面设计问题。对人机系统的设计要求如下：1)能达到预定目标，完成预定的任务。2)人与机都能充分发挥各自的作用和协调地工作。3)人机系统接受输入和输出的功能，都必须符合设计的能力。4)人机系统要考虑环境因素的影响，这些因素包括厂房建筑结构、照明、噪声、温湿度等。5)人机系统应有一个完善的反馈闭环回路。图10-1人机系统设计模型10.1.2人机系统设计的一般程序1.人机系统的目标建立与功能分析每个系统都有自己的客观目标。系统的目标的确定对于以后的设

3、计至关重要。因此首先要确定包含人在内的全系统应具有什么样的目标，并详细填写系统目标说明书。在确定系统目标时，要对系统目标进行技术上的可行性、制造成本和用户要求等方面的比较。然后再详细讨论并确定为实现该目标的手段，亦即确定应给予系统的功能是什么。此时可能有多个可行方案，可行方案越多，选择的余地越大，从而在一定的限制条件下选出较好的方案。若想获得许多可行方案，目标不应是局部、具体而狭小的，而应从广阔的视野多层次上设定，其方法是功能设计展开法。图10-2所示为功能设计展开法的关连树图，图中的每一等级，上位是目标，下位是功能。各等级的目标和相应的功能之间，从目标找功能

4、时应问“怎么办”，从功能找目标时则问“为什么”。图10-2关连树图2.人机功能分配功能分配是指为了使系统达到最佳匹配，在研究分析人和机器特性的基础上，充分发挥人和机器的潜能，合理地将系统各项功能分配给人和机器的过程。功能分配的任务是决定系统的哪一部分功能由人完成，哪一部分功能由机器完成。因此，必须对人和机器的特性充分分析比较，见表10-1。表10-1人与机器的特性比较功能分配也称划定人机界限，通常应考虑：1)人与机器的性能、负荷能力、潜力及局限性；2)人进行规定操作所需的训练时间和精力限度；3)对异常情况的适应性和反应能力的人机对比；4)人的个体差异的统计；5

5、)机器代替人的效果和成本等。一般认为，用机器代替人，在等效等质条件下，符合下列公式才是经济可行的：〔设备原值×(折旧率＋大修率)＋设备能耗+设备维修保养费+设备原值的银行利率〕＜〔人工工资+工资附加费+社会保险费〕人机功能分配的结果形成了由人、机共同作用而实现的人机系统功能。在现代，人机系统的功能包括信息接受、贮存、处理、反馈和输入输出以及执行等。3.人员开发人员开发包括作业描述和作业规范，它为人机系统的运行提供了合适的操作人员。功能分配完成以后，应进行作业描述，通过作业描述可以考查功能分配是否合适，是否与人的能力、特性相适应。作业描述可以通过对一个或多个活

6、动的分析来完成。4.界面设计人机界面是人和机在信息交换上和功能上接触的或相互影响的领域。人机联系的重要途径是显示器和控制器。人机界面设计主要是指显示器、控制器以及它们之间关系的设计。作业空间分析也是人机界面的内容。人机界面设计必须解决好两个主要问题：人控制机器和人接受信息。前者主要是指控制器要适合于人的操作，应考虑人进行操作时的空间与控制器的配置。显示器和控制器的布置必须符合两个原则：1)以人为中心的原则。设计显示器与控制器时，必须研究人的生理、心理特点，了解感觉器官功能的限度和能力以及使用时可能出现的疲劳程度，以最大限度地发挥人的潜能，达到人机之间的最佳协调

7、。2)就近布置的原则。人机界面上可能有许多显示器、控制器，但它们的重要性不同。重要性既可以是使用观察的频率，也可以是操作错误产生的后果。5.系统的评价和发展系统评价是系统发展的基础，系统评价是一个连续不断的过程。只有正确地分析评价现实系统，才能提出对系统的改进设计。如果认为系统运行以后设计任务就结束了，则系统得不到进一步的改进和完善。因此，系统设计将是一个设计—评价—再设计—再评价，不断发展的过程。人机工程学中有关系统分析评价的方法很多。定性分析方法有：人的失误分析法，操作顺序图法，时间线图法，连接分析法，功能流程图法等。定量分析方法有：功能分析法，人机可靠性

8、分析法，环境指数评价法，人机系统信息传