#十一人机系统设计与评价课件.ppt
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- 十一 人机 系统 设计 评价 课件
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1、6/15/2022人机工程学原理及应用0一章人机系统设计与评价1人机系统设计人机系统设计2 人机系统的评价人机系统的评价3人机系统标准人机系统标准6/15/2022人机工程学原理及应用1一、人机系统设计的基本思想和要求 1. 系统设计思想: 将系统的性能性能、可靠性可靠性、费用费用、时间时间和适应性适应性作为设计所追求的目标,从功能分析功能分析入手,合理地将系统各项功能分配给人和机器,从而达到系统的最佳匹配最佳匹配。 1 1 人机系统的设计人机系统的设计6/15/2022人机工程学原理及应用2 2 2、设计要求、设计要求 能达到预定能达到预定目标目标,完成预定,完成预定任务任务; 人、机能充分
2、发挥各自的作用并人、机能充分发挥各自的作用并协调协调地工作;地工作; 人机系统接受输入和输出的功能必须符合设计人机系统接受输入和输出的功能必须符合设计能力;能力; 人机系统设计要考虑人机系统设计要考虑环境因素环境因素的影响;的影响; 系统具有完善的系统具有完善的反馈闭环回路反馈闭环回路。6/15/2022人机工程学原理及应用3 3、人机系统设计的总目标 根据人的特性设计出符合人操作的机器,最适合手动的工具、最方便使用的控制器、最醒目的显示器、最舒适的工作姿势和操作程序、最有效经济的作业方法和预定标准时间、最舒适的工作环境,使整个人机系统保持安全可靠、效益最佳。 安全、高效、舒适、健康、经济6/
3、15/2022人机工程学原理及应用4二、人机系统设计的概念二、人机系统设计的概念 人机系统设计是按照系统论的方法而进行的一种总体设计,亦即将整个人机系统划分为一系列具有明确定义的设计阶段,而每个阶段的设计活动和任务必须是明确的。 “总体”的意义是强调人机系统的各个成分,如人、硬件、软件,都要给予全面考虑,以克服长期以来工程设计中忽视人和人的效能问题,其设计的目标是使系统的每个成分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的功能。 6/15/2022人机工程学原理及应用5三、人机系统设计的一般程序三、人机系统设计的一般程序人机系统目标的建立功能分析机的设计人机界面设计系统综合、评价作业规范工作描述
4、人员开发功能分配正式投产试制评价6/15/2022人机工程学原理及应用61 1、人机系统的目标建立与功能分析、人机系统的目标建立与功能分析1.目标建立: 确定包含人在内的全系统同应具有的目标,并详细填写系统目标说明书。2.功能分析: 确定目标后,对系统目标进行技术上的可行性、制造成本和用户要求等进行比较,确定实现目标的手段,也就是确定应给予系统的功能。6/15/2022人机工程学原理及应用72 2、人机功能分配、人机功能分配(划定人机界限)(划定人机界限) 功能分配:为了使系统达到最佳配备,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,合理的将系统各项功能分配给人和机器的过程。 人、
5、机的主要功能:人、机的主要功能:感觉功能(传感器)感觉功能(传感器)信息处理功能(信息处理器)信息处理功能(信息处理器)操纵功能(操纵器)操纵功能(操纵器)接受信息接受信息储存信息储存信息处理信息处理信息执行功能执行功能6/15/2022人机工程学原理及应用8人与机器的特性比较人与机器的特性比较速度速度占优占优延时延时1s1s逻辑推逻辑推理理擅长演绎擅长演绎擅长归纳擅长归纳计算计算快,精确;不会修正快,精确;不会修正慢,易错,善于修正慢,易错,善于修正可靠性可靠性较高;变化较高;变化高;变化;应变强高;变化;应变强连续性连续性长期长期易疲劳易疲劳灵活性灵活性取决于设计取决于设计高高检测检测物理
6、量的检测范围广物理量的检测范围广而准;能检测到人不而准;能检测到人不能检测的电磁波能检测的电磁波 具有同认识直接联系的高具有同认识直接联系的高度检测能力;没有固定的度检测能力;没有固定的标准值,易产生飘移;具标准值,易产生飘移;具有味觉、嗅觉和触觉有味觉、嗅觉和触觉 接下表6/15/2022人机工程学原理及应用9输入灵敏度输入灵敏度某些感觉超人(如电离辐某些感觉超人(如电离辐射)射)受某些因素影响受某些因素影响智力智力无无操作处理能操作处理能力力操作力、速度、范围等及操作力、速度、范围等及处理固、液、气方面强处理固、液、气方面强自由度大,灵巧自由度大,灵巧功率输出功率输出恒定,可极大、极小恒定
7、,可极大、极小大小与时间有关大小与时间有关记忆记忆适于文字再现、长期储存适于文字再现、长期储存 擅长原则、策略的擅长原则、策略的记忆记忆视觉视觉能感受和利用红外线等电能感受和利用红外线等电磁波磁波有限有限成本成本购置、运转、保养费购置、运转、保养费工资、福利、照顾、工资、福利、照顾、保险等,生命保险等,生命续上表6/15/2022人机工程学原理及应用10经济分配原则经济分配原则 通过人与机器的特性比较,进行客观的和符通过人与机器的特性比较,进行客观的和符合逻辑的分配。合逻辑的分配。 在功能分配时,首先考虑机器所能承担的在功能分配时,首先考虑机器所能承担的 系统功能,然后将剩余部分功能分配给人。
8、系统功能,然后将剩余部分功能分配给人。 以经济效益为原则,合理恰当地进行人机功以经济效益为原则,合理恰当地进行人机功能分配。能分配。 系统的功能分配要适合于人的生理和心理的多系统的功能分配要适合于人的生理和心理的多种需求,有意识地发挥人的技能。种需求,有意识地发挥人的技能。 即系统的某些功能可以同时分配给人或机器,即系统的某些功能可以同时分配给人或机器,人可以自由选择参与系统行为的程度。人可以自由选择参与系统行为的程度。宜人分配原则宜人分配原则剩余分配原则剩余分配原则弹性分配原则弹性分配原则6/15/2022人机工程学原理及应用11由于各种干扰需要判断信息时要求判断变化的图形时要求判断各种各样
9、的输入对发生频率非常低的事态进行判断解决问题需要归纳、判断预测不测事件的发生时重复性操作、计算;大量资料储存迅速施加大力或长时间施力或须严格控制施力大小大量数据处理根据某特定范围多次重复作出判断对人有危险或容易误操作6/15/2022人机工程学原理及应用12 3 3、人员开发(设计)、人员开发(设计) 包括包括作业描述作业描述和和作业规范作业规范,为人机系统,为人机系统的运行提供合适的操作人员。的运行提供合适的操作人员。 通过作业描述可提出功能要求、考察功通过作业描述可提出功能要求、考察功能分配是否合理;能分配是否合理; 编制作业规范的目的是进行人力资源分编制作业规范的目的是进行人力资源分析,
10、决定该系统的某项功能需要多少操作人析,决定该系统的某项功能需要多少操作人员及应达到的技能标准、如何通过选拔、教员及应达到的技能标准、如何通过选拔、教育、培训,使育、培训,使人适应机的特性人适应机的特性。6/15/2022人机工程学原理及应用13 系统设计是系统设计是 设计设计 评价评价 不断循环发展的过程不断循环发展的过程 评价方法:评价方法: 人失误分析法人失误分析法 功能分析法功能分析法 操作顺序图法操作顺序图法 人机可靠性分析法人机可靠性分析法 时间线图法时间线图法 环境指数评价法环境指数评价法 连接分析法连接分析法 人机系统信息传递法人机系统信息传递法 功能流程功能流程 人机安全性分析
11、法人机安全性分析法 定性分析法定性分析法定量分析法定量分析法6/15/2022人机工程学原理及应用14四、人机系统设计步骤 人机系统设计的每一阶段都是由互相联系的一系列设计活动组成,而各个阶段之间具有时间上的顺序性,即只有上一阶段的设计活动完成后,才能进行下一阶段的设计活动。这就构成了人机系统的设计程序,通常可分为以下几个阶段。(1)定义系统目标和参数阶段,包括确定使用者的需求,确定使用者的特性,确定群体的组织特性,确定作业方式,确定作业效能的测量参数及测试方法。(2)系统定义阶段,包括定义功能要求,定义操作(作业)要求(3)初步设计阶段,包括功能分配、作业流程设计和作业反馈机制设计。(4)人
12、机界面设计阶段,包括显示装置设计、控制装置设计和作业空间设计。(5)作业辅助设计阶段,包括制定使用者素质要求、设计操作手册、设计作业辅助手段和设计培训方案。(6)系统评价阶段,包括制定评价标准、实施评价和做评价结论。6/15/2022人机工程学原理及应用15表11-2 人一机系统的设计步骤系统开发系统开发的各阶段的各阶段各阶段的主要内容各阶段的主要内容人机工程学专家的工作事例人机工程学专家的工作事例明确系统明确系统的重要性的重要性 目标的设定目标的设定 人员的特性、训练等的调查预测人员的特性、训练等的调查预测 使命的确认使命的确认 从安全和舒适性方面对系统的必从安全和舒适性方面对系统的必要条件
13、进行复核以及对人员的士要条件进行复核以及对人员的士气进行预测等气进行预测等 运用条件的确认运用条件的确认 系统分析系统分析与系统计与系统计划划 系统必要条件的明细化系统必要条件的明细化 统性能的判定统性能的判定 系统机能的分析系统机能的分析 实施系统的总体轮廓实施系统的总体轮廓 系统构思的发展(各种可系统构思的发展(各种可能构思的分析与评价)能构思的分析与评价) 人与机的任务分配与各种方案系人与机的任务分配与各种方案系统性能变化的调研与评价统性能变化的调研与评价 关联各个性能的作业分析关联各个性能的作业分析 调查决定必要的信息,确定显示调查决定必要的信息,确定显示与控制的种类与控制的种类6/1
14、5/2022人机工程学原理及应用16系统系统开发开发的各的各阶段阶段各阶段的各阶段的主要内容主要内容人机工程学专家的工作事例人机工程学专家的工作事例系统系统设计设计 预备设预备设计(大纲计(大纲的设计)的设计) 准备适用的可能的人机工程学资料准备适用的可能的人机工程学资料 细节设计细节设计 人机工程学的设计标准提示等人机工程学的设计标准提示等 关于信息与控制必要性的研究与实现方法的选择及开发(潜在的关于信息与控制必要性的研究与实现方法的选择及开发(潜在的要求及最繁忙异常时的要求)要求及最繁忙异常时的要求) 作业性(工作方便)的研究作业性(工作方便)的研究 居住性的研究居住性的研究 具体的具体的
15、 设计设计 决定构成系统的最终方案及其实现步骤的意见决定构成系统的最终方案及其实现步骤的意见 最终决定人机间的机能分配最终决定人机间的机能分配 各作业中为了正确判断而必须的信息、联络、执行等各作业中为了正确判断而必须的信息、联络、执行等 对安全性的考虑对安全性的考虑 防止士气、情绪下降的措施防止士气、情绪下降的措施 显示、控制装置的选择与设计显示、控制装置的选择与设计 控制板的配置计划控制板的配置计划 提高安全性的措施提高安全性的措施 空间设计、人员与机器的布置决定照明、温度、防噪等环境条件空间设计、人员与机器的布置决定照明、温度、防噪等环境条件6/15/2022人机工程学原理及应用17系统开
16、发系统开发的各阶段的各阶段各阶段的主要内容各阶段的主要内容人机工程学专家的工作事例人机工程学专家的工作事例系统的考系统的考核与评价核与评价 计划阶段的评价计划阶段的评价 模型制作阶段模型制作阶段 原始样式原始样式 判断考核模型的缺判断考核模型的缺陷陷 变更设计的意见变更设计的意见 设计图阶段的评价设计图阶段的评价 模型或操纵训练用模拟装置的人模型或操纵训练用模拟装置的人机关系评价机关系评价 评价基准的设定(包含考核方法评价基准的设定(包含考核方法、资料的种类、分析法等)、资料的种类、分析法等) 安全性、舒适性、对士气意志的安全性、舒适性、对士气意志的影响等的评价影响等的评价 机械的设计变更,使
17、用顺序的变机械的设计变更,使用顺序的变更更 人的作业内容的变更,人员、设人的作业内容的变更,人员、设备和训练方式的改善等的建议,备和训练方式的改善等的建议,系统计划内的调整系统计划内的调整生产生产 生产生产 以上几项为准以上几项为准运用运用 运用、维护运用、维护 以上几项为准以上几项为准6/15/2022人机工程学原理及应用18 2 2 人机系统的评价人机系统的评价一、人机系统评价的一、人机系统评价的分类分类二、二、连接分析法连接分析法三、失效树(三、失效树(故障树故障树)分析法)分析法四、四、作业分析作业分析五、五、检查表法检查表法六、六、环境指数评价法环境指数评价法七、七、系统经济性分析系
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