大学精品课件:航空航天人因工程概论.ppt
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- 大学 精品 课件 航空航天 工程 概论
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1、航空航天人因工程概论,主要内容,几个实例 基本概念与意义 发展历史 航空航天人因工程教育 主要研究内容与研究方法 人因工程未发展趋势,O、实验室简介,航空航天人因工程实验室是北航航空科学与技术国家实验室下属的航空人因与可靠性功能实验室的方向实验室。主要承担与航空航天飞行器工程设计相关的工效学基础理论、方法等方面的科学研究和人才培养任务。目前拥有教授1人、副教授2人、讲师3人的师资队伍,主要研究方向: 人体特征参数的测量与分析 基于生理信号的人体认知理论 环境因素对人体影响的分析与评估 工效学评价理论与方法,O、实验室简介,设备1:NDI空间位置测量位置 功 能:可进行人体肢体关节转角、特征点
2、的距离连续或散点测量。,O、实验室简介,设备2:人体肢体力测量位置 功 能:可进行上肢坐姿或立姿时的推、拉、 旋、捏以及坐姿时的脚蹬力的分析 与测量。,设备3:飞机界面工效设计与评价系统 功 能:飞机座舱仪表显示的工效学设计、分析 与评价。,O、实验室简介,设备4:人体关节生物力学功能评价系统 功 能:对人体四肢各关节进行生物力学测试与分析。,O、实验室简介,设备5:生理信号的测量装置 功 能:对人体肌电、脑电、心率等进行测试。,O、实验室简介,O、实验室简介,生物医学工程(Biomedical Engineering, BME) 综合生物学、工程学和医学的理论与方法,在各层次上研究人体的结构
3、、功能及其相互关系,揭示生命现象,目标是解决医学中的相关问题,保障人类健康和高效的工作。,一、几个实例,实例1: 现象:在美国中西部的一座工厂里,一位装配工人不得不从一个别扭的位置拿一个沉重的部件,并将其放置到流水线上。一次快要下班时,他刚将这个部件抓到手里就感觉到自己的腰部有一阵剧烈的疼痛。 原因:经医生诊断,该工人有一个椎间盘断裂了,为此,他不得不休息了好几天。 采取的行为:他向法庭起诉了这家工厂,理由是让工人从事会对腰部造成危害的工作。,一、几个实例,实例2: 现象:我们日常生活中,开罐头是一件很费力的事情。 原因:罐头密封太紧,且无易开的辅助措施。 采取的行为:心里很急,有时气得想骂,
4、并用菜刀将盖子切成十字状。 结果:如果不小心,还会伤了手。同时也可能造成对里面罐头食品的污染。,一、几个实例,实例3: 事实:1988年波斯湾,正在巡航的美国海军巡洋舰“文森斯”号 攻击伊朗的一架民航飞机,造成290名乘客和机组人员死亡,包括38名非伊朗人、66名儿童、1名孕妇全部罹难。当时文森斯号正在伊朗水域内 。 原因:收到不明飞行迫近的信息,从雷达屏幕上很难区分这架飞机是在爬升还是在俯冲。军舰上操作人员错误地判断,这架飞机正在向他们俯冲,因此,这是一架逼近的敌机。同时,飞机上的驾驶人员又没有回应军舰发出的警告。 采取的行为:舰长决定向飞机开火 。,一、几个实例,实例4: 事实:使用手机拨
5、打10086时,总是不易找到自己所需的信息,反而广告很多。 原因:中国移动设计10086语音电话的菜单时不是基于为方便客户考虑,而是基于商业考虑。 心理反应:有时心理很恼火,但又无可奈何 。,一、几个实例,实例5: 事实:仿苏制坦克操作空间不适宜我国人的体型特征,严重影响到工作效率和持续作业时间。 原因:不同人种不仅在身高上有差异,而且在座高、上肢功能前伸长、坐姿下肢长等人体各部位比例尺度上也有差异。中国人总体上讲是长躯干配亚短腿型,而苏联人是短躯干配亚长腿型。 结果:有50%的战士操作使用仿T-54的59式坦克时感到不适宜,易疲劳,尤其是驾驶员在闭窗驾驶时,问题更加突出。例如,在车内是一种强
6、迫体位,弯腰、缩脖子,非常不舒适,不能持久地操作驾驶。另外,由于腿短,踏主离合器时,分离不彻底,造成挂档困难或产生制动器踏不死的现象。,一、几个实例,实例6: 现象:舰船大的振动可刺激人的感受器官,产生不适或疼痛,严重时造成人器官的损伤。 分析:振动作用于人体,一是通过立位时下肢、足、坐位时臀部或支撑部位传入的综合振动,其频率范围1-80Hz,过强振动可引起损伤。二是对全身的低频率、高位移振动,其频率为0.11Hz。这种振动对劳动效率,操作精度有影响,并与运动病发生有关。 建议:在舰船装备设备上应考虑减震,采取防护措施,以减少振动对人的影响。,一、几个实例,实例7: 事故:1986年1月28日
7、, 美国航天飞机“挑战者”号从肯尼迪航天中心发射72秒钟后在1.5万米高空突然爆炸,7名机组人员全部遇难。 分析:当“挑战者”号距地面10英里其主引擎正要被推至全速时,航天飞机在一团火球中爆炸了。来自航天飞机的最后一句话是:“明白,全速前进!”这是斯科比对飞行控制中心说的。 有人认为这是地面指控中心的错误指令造成。,一、几个实例,实例8: 故事:在小说水浒传中花和尚鲁智深要打100多斤的禅杖,大家可以思考铁匠对他说的内容。 小说第四回赵元外重修文殊院,鲁智深大闹五台山中那铁匠说话的原文:“重了,师父。小人怕不打了?只恐师父如何使得动。便是关王刀,也则只有八十一斤重。” 引出的问题:铁匠最关注什
8、么?器物必须与人的体能相适应。,一、几个实例,实例9: 故事:西游记也是大家比较喜欢的一部小说,小时候大家对动画片西游记记忆犹深。 在第三回四海千山皆拱伏,九幽十类尽除名,讲孙悟空去龙宫借宝时。,一、几个实例,小结: 工作对象设计不符合人的特点,就会产生不适甚至疾病。 给人的信息应直接,否则会让人没有耐心。 人的判断误差会引起事故。 使用的工具(或操作对象)应与人的特性相适应。 环境因素对人的工作效率影响巨大。 人的因素问题涉及我们物质世界的方方面面。,二、基本概念及意义,?,人因工程,航空航天人因工程,二、基本概念及意义,国际工效学会的定义(www.iea.cc) Ergonomic (Hu
9、man Factors) is the scientific discipline concerned with the understanding of interactions among humans and other elements of system, and the profession that applies theory, principles, data and methods to design in order to optimize human well-being and overall performance. 关键词: Human(人)、Interactio
10、n(交互)、Optimize(优化)、Human well-being(人的健康)、Overall performance(总体效能)。,二、基本概念及意义,国际劳工组织的释义 Human Factors is the study of human beings and their interaction with products, environments and equipment in performing tasks and activities. Objectives are to maximize human and system efficiency and human wel
11、l-being and quality of life. 关键词 Human(人)、Interaction(交互)、Maximize(最大)、Human and system efficiency(人-系统效率)、Human well-being(人的健康)、Quality of life(生活质量)。,二、基本概念及意义,维基百科的释义 Human factors is a term that covers: The science of understanding the properties of human capability (Human Factors Science). The
12、 application of this understanding to the design, development and deployment of systems and services (Human Factors Engineering). The art of ensuring successful application of Human Factors Engineering to a program (sometimes referred to as Human Factors Integration). It can also be called ergonomic
13、s.,二、基本概念及意义,张侃研究员给出的释义 人因工程学研究的是如何设计和制造人造物,使之达到提高系统绩效、增进系统安全、提高人员满意度目标。 经分析总结后,我在载人航天器人机界面设计一书中给出的概念 人因工程是在充分研究操作者工作能力规律的基础上,运用系统理论,对被操作对象的人机界面进行设计与评价,达到整个系统安全、人员健康与高效目标的一门学科。,二、基本概念及意义,二、基本概念及意义,人因工程相类似的说法,二、基本概念及意义,我校从事人因工程相关研究的学院与老师,二、基本概念及意义,航空航天人因工程是以航空航天器为研究对象,考虑所处工作环境条件的影响,在充分研究飞行员或航天员工作能力规律
14、的基础上,运用系统理论,对其人机界面进行设计与评价,达到整个系统安全、人员健康与高效目标的一门学科。 有利于提高飞行员或航天员的工作效率和满意感,从而提高任务的成功率。 有利于防止飞行员或航天员的失误,提高系统的安全 可靠性。 充分发挥人的主观能动性,简化系统的设计,特别在 长时间飞行时意义巨大。 有利于合理安排作业程序,为人员选拔与训练提供支 撑。,三、发展历史,在原始社会中,猿人为了打猎方便,对制作的石器工作从形状、质量以及尺寸等方面加以考虑,以提高狩猎的效率,这可以看作是人因工程的萌芽。 目前认为,航空航天人因工程是随现代科学技术及军事背景的需求而发展起来,可以分为以下几个阶段: 194
15、5-1970 专业诞生并发展 1970-2000 快速发展 2000- 对人工作能力充分挖掘期,三、发展历史,1945-1970 专业诞生并发展 背景:在第二次世界大战中,由于飞机因此人的操作失误、舱内界面设计不合理、信息交互障碍等原因导致的人员伤亡和飞机的损毁事情很多,引起了美国等军方和装备设计部门的高度重视。 对策:在1945年,美国陆军航空团(后来变成美国空军)和美国海军都建立了工程心理学实验室。与此同时,成立了以合同方式从事工程心理学研究的第一家民间咨询公司 (Dunlap & Associate)。在英国,由于医学研究委员会和科学与工业研究部的共同推动,同样的工作也在进行着。,三、发
16、展历史,1945-1970 专业诞生并发展 学术发展:1955年欧洲效率管理机构成立人因工程分会,1956年该机构邀请欧洲的本领域专家参观美国的人因工程研究。1957年在Leiden大学召开了“使工作适合于工人”的学术研讨会(Fitting the Job to the Worker)。之后,于1961年成立了国际工效学学会,有力地推动人因工程的学科发展。,三、发展历史,1945-1970 专业诞生并发展 航空人因工程:从1950-1970这近20年的时间里,人与硬、软件界面问题的研究始终是国外航空工效学最活跃的领域。 在显示与控制的人机界面上,采用了平视显示(HUD)、下视显示(HDD)、头
17、盔显示(HMD) 握杆操纵技术(HOTAS) 多功能控制技术 话音技术 自动驾驶等多种新技术。 成果:通过大量实验研究提出的各种人因工程设计规范、标准和手册。,三、发展历史,1945-1970 专业诞生并发展 航天人因工程: 1961年4月12日,原苏联航天员尤里.加加林身着90公斤重的航天服、乘坐重达4.75吨的宇宙飞船东方一号进入太空,成为世界上第一个进入宇宙空间的人,也是第一位从宇宙中看到地球全貌的人。 美国、原苏联开展太空竞赛,美国相继开展了“水星号”、“双子星座号”、“阿波罗号”、空间实验室、航天飞机等载人飞行;而原苏联则完成了“上升号”、“联盟号”、“礼炮号”空间站、“和平号”空间
18、站等载人航天计划。 成果:苏联人因工程学专家A.I.Menshov于20世纪60年代 末出版了Space Ergonomics,三、发展历史,19705-2000 快速发展期 1972年1月,美国正式把研制航天飞机空间运输系统列入计划,确定了航天飞机的设计方案,即由可回收重复使用的固体火箭助推器,不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成。 经过5年时间,1977年2月研制出一架创业号航天飞机轨道器,由波音747飞机驮着进行了机载试验。 1977年6月18日,首次载人用飞机背上天空试飞,参加试飞的是宇航员海斯(CFHaise)和富勒顿(GFullerton)两人。8月12日,载人
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