基于人机工程学的自动取款机分析.doc

基于人机工程学的自动取款机分析学号：xxxxxxxxx院系： xxxxxxxx专业： xxxxxxxx姓名：xxxxxxxxx目录摘要 2关键词 21. 绪论21.1 研究背景及意义 21.2 ATM概述 21.3研究ATM应关注人机工程学知识 31.4 研究内容和目标 41.5 研究方法 42. ATM的人机尺寸分析与设计 42.1 ATM人体尺度的确定原则 42.2人体立姿活动范围的确定 52.3 视野范围的确定 53、ATM的具体尺寸设计 63.1 显示控制部分 6 3.2 操作控制部分 73.3 屏幕的色彩设计 73.4 按键尺寸 93.5 照明设计 93.6 其他部分 94 总结 10致谢 10参考文献 10基于人机工程学的自动取款机分析专业学生 xxx指导教师 xxx摘要：本学期学习了人机工程学这门课程，为了更加深入的理解专业知识，达到理论联系实际，因此做了基于人机工程学的自动取款机（ATM）分析。ATM给人们的生活带了极大方便，它拉进了人们和银行之间的距离，以便捷高效的服务，为当今社会快节奏的生活提供了巨大帮助。ATM本身包含很多人机工程学知识，详细分析它的尺寸与结构，可以深刻理解人机工程学的理论知识以及其在生活中的运用，更好的掌握这门课程。关键词：人机工程学 自动取款机（ATM） 分析1. 绪论1.1 研究背景及意义ATM (Automatic Teller Machine)即自动柜员机,又叫自动取款机,它是计算机控制的持卡人自我服务型的一种现代化金融专用设备,是银行电子化的一个重要组成部分;它的推广使用,打破了银行营业时间的界限(ATM24小时运行),突破了银行营业地点的限制,是银行业务的扩展和延伸大大降低了银行人力投入,有效提高了金融行业的效率和服务质量。据中国银联总裁2005年5月透露,我国已成为世界上银行卡数量最多的国家,全国银行卡总量已达8.27亿张,有ATM机10万多台,银行卡年交易额已达18万亿元;与此同时,针对ATM的各种犯罪活动日益突出,每年的损失均在亿元以上,不仅严重侵害了持卡人和金融机构的财产权利,还扰乱、破坏了正常的金融管理秩序。人机工程学概述人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。其根本目的是通过揭示人、机、环境之间的相互关系，达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化。因此，我根据本学期学到的人机工程学知识，对ATM人机工程学因素分析，研究它是怎样为为人们提供安全、舒适、高效、便捷服务的，也加深我对本课程知识的掌握。1.2 ATM概述ATM是最普遍的自助银行设备，可以提供最基本的银行服务之一，即出钞交易，有些全功能的产品还可以提供信封存款业务。在ATM自动取款机上也可以进行账户查询、修改密码和转账的业务。作为自助式金融服务终端，除了提供金融业务功能之外，ATM自动取款机还具有维护、测试、事件报告、监控和管理等多种功能。ATM自动取款机系统，是一个有终端机，ATM系统，数据库组成的应用系统。系统功能有用户在ATM上提取现金、查询账户余额、修改密码及转账功能。 ATM自动取款机系统向用户提供一个方便、简单、及时、随时随地可以随心所欲存取款的互联的现代计算机化的网络系统。可以大大减少工作人员，节约人力资源的开销，同时由于手续程序减少也可以减轻业务员的工作负担，有效地提高了整体的工作效率和精确度。 减少了用户办理业务的等待时间；用户可以随时随地可以随心所欲存取款，并且操作简单易懂；用户还可以选择在柜台办理业务或自己在自动提款机和自动取款机办理业务。调查发现使用ATM的多为年轻人，总结了几点ATM设计的缺陷。（1） 操作系统反应迟钝、经常故障。（2） 界面程序显示不合理（3） 很多人对使用ATM表示不放心。（4） 光线强烈时屏幕显示不清晰。（5） 有的机器按键防护罩不方便输入密码、提示声音过大。1.3研究ATM应关注人机工程学知识现有的人机工程学理论主要包括系统、人机界面以及人的作业效能。系统是人机工程学中最重要的概念和思想。人机工程学的特点：它不是孤立地研究人、机、和环境，而是从系统的高度，将人、机、和环境看成一个相互作用的、相互依存的具有特定目标的系统。人机工程学研究的内容包括以下三方面内容:（1）人因：主要包括人体生理心理人体测量及生物力学、人的可靠性。（2）机因：主要包括显示器和控制器等物的设计。（3）环境因素：主要包括采光、照明、尘土、噪声等对人身心产生的影响因素。认知心理学与界面设计通常在进行人机界面设计时，设计者更多的是上来就考虑如何编程实现界面功能，而忽略了对用户认知特性的分析。事实上，了解并遵循人类认知规律是进行应用系统人机界面设计的基础，它对人机界面的设计有很强的指导意义。基于此,我们在现代展示方式的主题检索系统设计中，将从人类认知规律特性的角度出发，探讨如何运用人机工程学原理来指导应用系统的人机界面设计。以认知心理学为基础理论体系，人机界面衍生出如下一些指导界面交互设计的基本原则。（1）界面操作的一致性，界面操作的一致性通常表现在以下几个方面：a.风格的一致性：例如色彩搭配、系统术语、图标与符号等；b.控件的一致性：将控件根据操作习惯和交互需要进行分类组合；c.操作的一致性：对于那些常用或重要功能，要保持操作方式的一致性，同时还要注意要符合用户的使用习惯。（2）界面的总体布局，一个人机界面的屏幕布局要做到以用户为主，力求呈现给用户一个“简洁、友好、一致”的人机界面。（3）界面色彩的使用，经过长时间的科学研究后发现，不同的色彩具有不同的感情特征，会对人造成不一样的影响。我们界面设计的色调应该是统一的，协凋的。但是统一并不代表只能用一种颜色，我们可以通过调整明度、饱和度，小面积的使用对比色的方法丰富画面效果。有认知心理学的指导，人机界面会在任务、信息的表达界面控制操作方面与用户熟悉的模式达到一致。1.4 研究内容和目标根据调查所得到的结果，通过对ATM的人机分析，主要对ATM进行与身体尺寸有关的分析、人际界面分析、ATM安全防护分析、操作环境分析，深入认识人机工程学在日常生活中的实际应用，更好的掌握本学期学到的人机工程学知识。1.5 研究方法课题主要采用了理论研究、实地调研、现场咨询的方法。理论研究方面，综合人机工程学原理和ATM自助取款机的相关知识，对ATM自助取款机进行与人机工程方面的分析。实地调研和现场咨询主要是对学校周围的ATM做相关的观察和测量，以及对前来使用ATM的同学进行有关咨询。除了上面所用的方法之外，还根据自己的生活经验和常识，做了相关分析。2. ATM的人机尺寸分析与设计人机工程学(Ergonomics)是从人本身和系统角度出发来研究人的特性和人机关系，从功能层面为界面设计提供相关理论和方法。人机工程学研究的对象是“人一机一环境”之间的相互关系;人机工程学研究的目的是如何达到安全、健康、舒适和效率的最优化。2.1 ATM人体尺度的确定原则人体尺寸数据在设计中的应用关系到所设计产品的适用性，使用的舒适性，操作的准确性以及显示装置的可辨性、易读性和结构的宜人性，是一个非常重要而复杂的问题。ATM界面设计涉及人体尺寸，所以其各装置尺寸的确定要依据是人体尺寸百分位数。GB/T12985一91标准中，依据产品使用者人体尺寸的设计上限值(最大值)和下限值(最小值)对产品尺寸设计进行了分类。产品尺寸设计的类型、等级与人体尺寸百分位数的关系下表。表：人体尺寸百分位数的选择ATM是为不具有专业知识的社会大众服务的自助服务设备，根据上表可知其属于I型产品尺寸设计的成年男女通用的一般工业产品。所以可选用男性的P95作为尺寸上限值的依据;女性的P5作为尺寸下限值的依据。此外不管是穿墙式ATM还是大堂式ATM都采用立姿操作，一般的测量数据是根据棵体或穿单薄内衣的条件下测得的，测量时不穿鞋或穿着纸拖鞋。而设计中所涉及的人体尺度应该是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。因此：(1)考虑有关人体尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量，也就是在人体尺寸上增加适当的“着装修正量”，如由于鞋子高度站姿眼高应加36mm。(2)在人体测量时要求躯干为挺直姿势，而人在正常作业时，躯干则为自然放松姿势，为此应考虑由于姿势不同而引起的变化量，即“操作姿势修正量”，如放松立姿下眼高应减10mm。(3)还需考虑实现ATM不同操作功能所需的修正量，即“操作功能修正量”，如按键设计时上肢前展长要减12mm。(4)另外，若要达到最佳功能尺寸还需考虑用户的“心理修正量”。以下为用户ATM功能尺寸的计算公式:最小功能尺寸二人体尺寸的分位数+功能修正量；最佳功能尺寸=人体尺寸的分位数+功能修正量+自理修正量；功能修正量=着装修正量+操作姿势修正量十操作功能修正量。2.2人体立姿活动范围的确定ATM界面设计必须要符合用户的视觉特性和立姿人体立姿尺度，下边着重分析立姿状态下操作时手的活动空间范围对ATM界面布局的影响。用户站立操作ATM时，应有舒适的操作状态，各种操作装置应设置在人手的功能可及范围内，因此ATM界面设计时要考虑到在躯干不动的前提下，人手的空间活动范围。下图为人在站立时，躯干不动，手臂在正前方向的活动范围，大圆弧为手臂的最大能及范围，小圆弧表示前臂的正常活动范围，而阴影区表示最有利的活动范围。 图：人立姿时手活动范围2.3 视野范围的确定在头部保持静止,而眼睛正常活动的状态下,在视野中,根据人眼对视觉信号的觉察效果的优劣可分为3个区域:良好视区,有效视区和条件视区4。水平方向视区划分:左右各25为良好视区;左25到左50和右25到右50为有效视区;其他区为条件视区;垂直方向视区划分:下0到下30为良好视区;上0到上25和下30到下55为有效视区;其他区为条件视区。具体划分如下图所示：水平方向视区划分 垂直方向视区划分3、ATM的具体尺寸设计3.1 显示控制部分 测量了某种机型的尺寸，下面是主要尺寸数据及分析。（单位：mm） a.取款机长度：470 分析：根据人体水平尺寸表，长度根据90%的男子最大肩宽+穿衣修正量（13mm），计算可知长度应为473，基本相符，设计合理。b.取款机宽度：780830c.取款机高度（不包括顶部的存钱柜）：1585d.显示屏幕上沿距地面高度：1378e.显示屏幕上沿深度：182f.显示屏幕下沿深度：110 分析：根据视野到屏幕的夹角14.4度以及操作屏幕上沿深度计算可知，视线到屏幕的距离为182*cos14.1=176.6。人体P50的立姿眼高为（P50男+P50女）/2=1523，计算显示屏幕中间的深度为（182+110）/2=146，设计是合理的。g.显示屏幕与铅垂面的夹角：14.1度 分析：根据人体的最佳视野（直接视野和眼动视野）可知，人在水平线下30度上下1525度的视线最佳，此角度满足人机需求。视线到屏幕的距离为182*cos14.1=176.6（L屏幕的高度为225（D据视角和视距的关系，当D/L1时，看的清晰，所以设计合理。h.显示屏幕尺寸：295（长）*225（高）i.屏幕两侧按钮尺寸：20*25 分析：按钮为10*10有圆角的方形，材料是优质不锈钢拉丝面板。 3.2 操作控制部分a.出钞口距地面距离：780 分析：这属于大尺寸设计，根据男子P90立姿手功能+穿鞋修正量+姿势修正=787+25-10=802，根据上图，阴影部分是最佳范围，综合两图，在10181370之间。小圆圈的范围是人前臂活动的正常范围，在7501370之间。也就是说，操作部分在此高度范围都是合理的。b.出钞口长度：225c.出钞口宽度：30d.出钞口距机体左侧面距离：70e.出钞口距机体右侧面距离：35 分析：大部分人用右手，右侧更方便取钱，最大纸币的长度为人民币100元的长度130，每次取钱的上限为5000。f.键盘距地面高度：920 分析：在（平均立姿肘高平均立姿手功能高）+姿势修正量+平均穿鞋修正量之间，计算得7351004之间，所以设计合理。g.按键台与水平面的角度：11.6度 分析：当手腕部处于自然平伸状态时，腕部损伤的发生率最小，但是在不辅助手腕转动的情况下只能接触三排按键，角度倾斜45度，可以接触5排，所以适当的抬高角度是符合人机的。一般角度在20度以内。h.键盘尺寸：123*91i.按键尺寸：20*15j.防护罩高度：70k.插卡口距地面高度：970l.收据口距地面高度：970 分析：取P50的人体立姿肘高和立姿手功能高。再加上功能修正量，计算可得高度应在735.51004.5之间，此高度设计合理。 3.3 屏幕的色彩设计根据班级同学测量的的彩色分辨视野范围，可以知道人体的彩色视野范（主要是红、绿、蓝、黄色）如下图所示：图：双眼色觉有效视区(a) 垂直方向；(b)水平方向（1）色彩辨识颜色本身就是一种辅助的信息形式，它可以引起用户注意并产生关联。在ATM界面设计时，为了达到最好的显示效果，避免造成用户视觉认识困难，显示器和控制面板上文字(字母或图形符号)色彩与背景要有一定对比度，并且应使用有限的颜色，在颜色的选择上必须符合交互需要和适应用户的心理认知规律，颜色的搭配上应尽量美观、协调并使用户容易集中注意力。如果选择了不适合的文字(字母或图形符号)色彩和背景色彩的组合，就会延长文字(字母或图形符号)的辨认时间，甚至产生差错。研究人员发现两种颜色匹配使用时，清晰度如下表。文字颜色不适合用蓝色，字母和数字较适合用绿色、黄色、红色和深红色。但在实际应用中，由于颜色会受到人们主观喜好程度的影响，清晰度最高的黑一黄配色的识别效率并不是最高的5。因此在实际设计的过程中要综合考虑多方面的因素。 表：颜色的匹配及清晰度（2）避免视觉干扰。视觉干扰指与刺激物无关的某方面引发的心理过程，干扰刺激物的相关方面的处理。主要按键操作区是ATM用户输入信息的最主要操作区域，也是用户接触最多最频繁的操作区域。在设计过程中要避免指示文字内容与文字颜色的意义相冲突，比如红色表示“停止”，绿色表示“确定”，黄色表示“修改”。在任务分析过程中，还发现辅助屏选按键经常由于与屏幕内提示文字“不对齐”，导致认知差异出现误操作。所以在布置辅助屏选按键时候必须要求按键与屏幕提示文字分别对齐，避免指示不明。减少前摄干扰。前摄干扰指已存的记忆干扰当前操作。如：学习新语言时，试图把母语语法运用到新语言中，就会出现错误。在ATM自助系统使用过程中，发现误操作最多的是在主要按键操作。目前市面上ATM主要键盘数字部分有2种形式：升序式排列,降序式排列，见图4：此2种键盘数字排列方式差别容易被操作者忽略，由习惯性记忆为标准，导致操作过程效率下降或误操作。主要键盘设计时候应该更注重使用者日常记忆和习惯，通过一般使用者的调查，95%以上有使用手机的经历并经常使用。所以可以参照手机键盘设计的方式，采用升序式排列数字，更有助于用户的感知与操作。3.4 按键尺寸ATM上按键的尺寸应根据人手指端的尺寸和操作要求而定，太大可能引起操作费力，太小则可能导致误操作。一般来讲，操作Al，M按键时常用食指，按键形状多为方形和矩形。食指按压方形按键时，按键的边长为10一20mm为宜，食指按压矩形按键时，则矩形按键的边长以10mmx15mln、15mmx20mLm为宜。3.5 照明设计人能感知到的光有两个来源，一个是热发光物体，如太阳、反光灯和火焰等;另一个是冷发光物体，如反射和夜光物体。照明光源主要采用点光源，包括热辐射光源(如白炽灯、卤钨灯等)和放电光源(如荧光灯、汞灯)两大类。照明光源通常要考虑光源的发光强度、发光效率和颜色三个要素。为满足视觉工作和环境舒适性的需要，ATM光环境设计应遵循以下原则:(l)照明的强度、均匀性和稳定性要适宜，使人的眼睛感觉舒适和视觉优良；(2)避免光线直接照射眼睛，避免产生眩光；(3)光照均匀，避免产生干扰阴影，但要保留必要的阴影，使密码键盘、出钞口、插卡口、凭条口有立体感便