人机工程学讲义8要点.docVIP

人机系统设计 7.1人机系统设计概述 7.1.1人机系统及其设计 所谓系统，是指由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。 系统具有这样一些特点： (1)由若干基本要素(或子系统)组成； (2)这些要素以一定形式、方法、结构组成一个整体； (3)这一整体具有不同于各组成要素的新的功能。 人机系统即是由“人”与“机”两个子系统构成的(这两个子系统又分别由各自的要素构成)的一个整体系统。在这个系统中，“人”与“机”相互联系、相互作用，共同完成特定的目标同时，这个系统还受到外界环境的影响和作用。 人机系统设计就是在研究“人”、“机”子系统各自的功能和特点的基础上，研究在环境因素的影响和作用下，它们之间相互联系、相互作用形成有机整体并实现功能的方式。 7.1.2人机系统设计的要素 1.系统目标 分析人机系统，首先从系统的总目标开始，明确系统总的目标性能，进一步分析系统应具备的功能以及实现这些功能的途径。人机系统的功能分析往往是属于多层次的，必须逐层分析到各个子系统的每个组成部分的零部件及每个操作人员的有关生理、心理特点。 具体人机系统的功能一般是特定的，如工人与车床构成的系统是为了完成某个零件的加工，驾驶员与汽车构成的系统是为了完成人或货物的运输。此外，人机系统还有对安全、舒适、经济和效率的要求。安全，是指不出现对人体的生理危害或伤害，保障人工的健康，并避免严重事故的发生；舒适，是指满足人的生理和心理要求、使人处于最佳的工作状态；经济，在满足系统技术要求的前提下，尽可能使制造、使用和维护的成本降到 2.人与机 肯定人机系统中人的主导地位和作用，是人机工程学的一个基本思想前提。人机系统设计主要是处理系统中的人和人机界面等关系的，而不是系统的全部硬件。强调人的特性和限度，为人设计，让人的因素贯穿设计的全过程，是人机工程学的重要实践原则。 3.人机界面 人与机通过人机界面联系在一起。如显示器将机器工作的信息传递给人，实现机一人信息传递；人通过控制器将自己的决策信息传递给机器，实现人一机信息传递。因此，人机界面的设计主要是指显示、控制以及它们之间的关系的设计，要使人机界面符合人机信息交流的规律和特性。 4.环境 “环境”往往被作为人机系统的干扰因素来理解。一般地说，当环境不对人产生干扰时，则人对环境无异常感觉，表明环境是宜人的。排除环境的不利影响，是设计工作的主要任务之一。而人机工程学在发展过程中，也开始主动地设计系统环境，以使人更加感到舒适和愉悦，调动人的情绪，提高作业质量和效率。 7.1.3人机系统设计的范畴 1.人机功能分配 在人机系统中，充分发挥人与机械各自的特长，互补所短，以达到人机系统整体的最佳效率与总体功能，这是人机系统设计的基础，称为人机功能分配。 人机功能分配必须建立在对人和机械特性充分分析比较的基础上(表7.1)。一般地说，灵活多变、指令程序编制、系统监控、维修排除故障、设计、创造、辨认、调整以及应付突然事件等工作应由人承担，速度快、精密度高、规律性的、长时间的重复操作以及高阶运算、危险、笨重等方面的工作应由机械来承担。随着科学技术的发展，在人机系统中，人的工作将逐渐被机械所替代，从而使人逐渐从各种不利于发挥人的特长的工作岗位上得到解放。 功能分配也称为划定人机界限，通常应考虑： (1)人与机械的性能、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)机械代替人的效果和成本等。 一般认为，用机械代替人，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。现代人机系统的功能包括信息接收、储存、处理、反馈和输入、输出以及执行等。 2.人机匹配 为使人机系统总体效能最优，必须使机械设备与操作者之间达到最佳配合，即达到最佳人机匹配。人机匹配包括：显示器与人的信息通道特性的匹配，控制器与人体运动特性的匹配，显示器与控制器之间的匹配，环境与操作者适应性的匹配，人、机、环境要素与作业之间的匹配等。要选用最有利于发挥人的能力、提高人的操作可靠性的匹配方式来进行设计。应充分考虑到有利于人能很好地完成任务，既能减轻人的负担又能改善人的工作条件。 在产品设计中，必须基于人的因素，使人既舒适又高效地工作。随着科技的不断发展，将会使人机配合、人机对话进人新的阶段，使人机系统形成一种新的组成形式人与智能机的结合以及人类智能与人工智能的结合，从而使人在人机系统中处于新的地位。 3.人机界面设计 人机界面设计必须解决好两个主要问题，即人控制机械和人接收信息。前者主要是指