第七章人机系统分析与评价

1、第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价 第一节第一节 人机系统人机系统模式模式第二节第二节 人机系统设计模型人机系统设计模型 第三节第三节 人机系统分析人机系统分析 第四节第四节 人机系统评价人机系统评价 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统模式图神经中枢运动系统感觉系统人环境显示系统控制系统机机器人机界面（能量）、（物料）输出（能量、物料）输入第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统的基本类型人机系统的基本类型q按照有无反馈机制分：按照有无反馈机制分：l闭环人机系统闭环人机系统l开环人机系统

2、开环人机系统 q按照自动化程度分：按照自动化程度分：l手工操作系统手工操作系统l半自动化系统半自动化系统l自动化系统自动化系统 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统的基本类型人机系统的基本类型q按照人机结合方式分：按照人机结合方式分：l人机串联方式人机串联方式 l人机并联方式人机并联方式l人机串、并联混合方式人机串、并联混合方式第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价第二节第二节 人机系统设计模型人机系统设计模型 一、人机系统设计的基本思想一、人机系统设计的基本思想 二、人机系统设计内容、程序和步骤二、人机系统设计内容、程序和步骤 第七章第七章 人机系统分析与评

3、价人机系统分析与评价人机系统设计的基本思想人机系统设计的基本思想 系统目标的建立功能分析功能分配功能分配人机界面设计设计人机界面设计设计与与作业辅助设计作业辅助设计人员开发系统分析评价机器设计功能要求人力资源分析人员选择人员训练人机工程专家性能要求结构设计总体设计施工设计工程设计师设计试制评价、投产第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统设计的内容人机系统设计的内容 v确定人机系统的功能及其在人、机间的合理分配确定人机系统的功能及其在人、机间的合理分配v人机界面设计人机界面设计v人机系统的可靠性设计人机系统的可靠性设计v作业环境的设计和控制作业环境的设计和控制第七章第七章 人

4、机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统设计的人机系统设计的一般程序一般程序 v人机系统的目标建立与作业要求人机系统的目标建立与作业要求 v定义人机系统的输人定义人机系统的输人/ /输出及其功能输出及其功能 v初步设计初步设计 v人机界面设计人机界面设计v作业辅助设计作业辅助设计v系统的验证和发展系统的验证和发展系统做什么？系统做什么？做的标准是什么？做的标准是什么？如何进行测量？如何进行测量？ 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统设计的人机系统设计的一般程序一般程序 v人机系统的目标建立与作业要求人机系统的目标建立与作业要求 v定义人机系统的输人定义人机系统的输人/

5、/输出及其功能输出及其功能 v初步设计初步设计 v人机界面设计人机界面设计v作业辅助设计作业辅助设计v系统的验证和发展系统的验证和发展在系统功能定义阶段，应避免超前在系统功能定义阶段，应避免超前进行进行“功能分配功能分配”，只定义功能是，只定义功能是什么，不定义怎样实现功能，特别什么，不定义怎样实现功能，特别不能将功能马上不能将功能马上“分配分配”给人或机给人或机器。器。 图8-5 关连树图第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价IDEF关连树图关连树图 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统设计的人机系统设计的一般程序一般程序 v人机系统的目标建立与作业要求人机

6、系统的目标建立与作业要求 v定义人机系统的输人定义人机系统的输人/ /输出及其功能输出及其功能 v初步设计初步设计 v人机界面设计人机界面设计v作业辅助设计作业辅助设计v系统的验证和发展系统的验证和发展围绕系统设计所进行的功能分配、作围绕系统设计所进行的功能分配、作业要求及作业分析。业要求及作业分析。 图8-5 关连树图第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价 （1）功能分配。）功能分配。功能分配是指为了使系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

7、能分配给人和能，合理地将系统各项功能分配给人和机器的过程。机器的过程。 功能分配的任务是决定系统的哪一部分功能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，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必须对人和机器的特性充分分析比较 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价能力种类人的特性机器的特性物理方面的功率(能) 10s内能输出1.5kW，以0.15kW的输出能连续工作一天，并能作精细的调整能输出极大和极小功率，但不能像人手那样进行精细地调整计算能力 计算速度慢，常出差错，但能巧妙地修正错误计算速度快，能够正确地进行计

8、算，但不会修正错误 记忆容量 能够实现大容量的、长期的记忆，并能实现同时和几个对象联系能进行大容量的数据记忆和取出反应时间 最小值为200ms反应时间可达微秒级通道 只能单通道能够进行多通道的复杂动作监控 难以监控偶然发生的事件监控能力很强操作内容 超精密重复操作易出差错，可靠性较低能连续进行超精密重复操作和按程序常规操作，可靠性高手指能力能进行非常细致而灵活快速的动作 只能进行特定的工作图形识别 图形识别能力强图形识别能力弱预测能力 对事物的发展能做出相应的预测预测能力有很大的局限性经验性 能够从经验中发现规律性的东西，并能够根据经验进行修正总结 不能自动归纳经验具有创造能力，能够对各种问题

9、具有全新的、完全不同的见解，具有发现特殊原理或关键措施的能力 完全没有自发的创造能力，但可以在程序功能的范围内进行一定的创造性工作第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价 功能分配一般原则。功能分配一般原则。 对于要求图形辨认或者多种信息输入形对于要求图形辨认或者多种信息输入形式的情况；需要归纳推理、判断的情况；式的情况；需要归纳推理、判断的情况；需要对未来的不能预期的状态作处理的情需要对未来的不能预期的状态作处理的情况等，应分配给人完成。况等，应分配给人完成。 对于单一的重复性的计算、存贮、检查、对于单一的重复性的计算、存贮、检查、整理工作；长期支付大功率的作业、高速整理工作；长期

10、支付大功率的作业、高速度的作业；环境条件恶劣的作业以及需检度的作业；环境条件恶劣的作业以及需检测人不能识别的物理信号的作业等，应安测人不能识别的物理信号的作业等，应安排给机器完成排给机器完成 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价 功能分配考虑的因素。功能分配考虑的因素。人与机器的性能、负荷能力、潜力及局人与机器的性能、负荷能力、潜力及局限性；限性；人进行规定操作所需的训练时间和精力人进行规定操作所需的训练时间和精力限度；限度；对异常情况的适应性和反应能力的人机对异常情况的适应性和反应能力的人机对比；对比；人的个体差异的统计；人的个体差异的统计；机器代替人的效果和成本等。机器代替人

11、的效果和成本等。第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价 （2）作业要求。）作业要求。 每一项分配给人的功能都对人提出作业品质每一项分配给人的功能都对人提出作业品质的要求，例如精度、速度、技能、培训时间、的要求，例如精度、速度、技能、培训时间、满意度等。设计者必须确定作业要求，并作满意度等。设计者必须确定作业要求，并作为以后人机界面设计、作业辅助设计的参考为以后人机界面设计、作业辅助设计的参考依据。依据。 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价 （3）作业分析）作业分析 。 作业分析是按照作业对人的能力、技能、知作业分析是按照作业对人的能力、技能、知识、态度的要求，对分配

12、给人的功能作进一识、态度的要求，对分配给人的功能作进一步的分解和研究。步的分解和研究。 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统设计的人机系统设计的一般程序一般程序 v人机系统的目标建立与作业要求人机系统的目标建立与作业要求 v定义人机系统的输人定义人机系统的输人/ /输出及其功能输出及其功能 v初步设计初步设计 v人机界面设计人机界面设计v作业辅助设计作业辅助设计v系统的验证和发展系统的验证和发展主要是指显示器、控制器以及它们之主要是指显示器、控制器以及它们之间关系的设计间关系的设计 、作业空间分析、作业空间分析 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统设

13、计的人机系统设计的一般程序一般程序 v人机系统的目标建立与作业要求人机系统的目标建立与作业要求 v定义人机系统的输人定义人机系统的输人/ /输出及其功能输出及其功能 v初步设计初步设计 v人机界面设计人机界面设计v作业辅助设计作业辅助设计v系统的验证和发展系统的验证和发展制定对使用者的素质要求和选择制定对使用者的素质要求和选择操作人员的标准。操作人员的标准。设计操作手册；设计操作手册；设计作业辅助手段；设计培训方案。设计作业辅助手段；设计培训方案。 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价人机系统设计的人机系统设计的一般程序一般程序 v人机系统的目标建立与作业要求人机系统的目标建立与

14、作业要求 v定义人机系统的输人定义人机系统的输人/ /输出及其功能输出及其功能 v初步设计初步设计 v人机界面设计人机界面设计v作业辅助设计作业辅助设计v系统的验证和发展系统的验证和发展系统验证阶段的工作包括制定验证标系统验证阶段的工作包括制定验证标准，实施验证和做出验证结论。准，实施验证和做出验证结论。第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价第三节第三节 人机系统分析人机系统分析 一、连接分析一、连接分析 二、作业分析二、作业分析三、操作顺序图分析三、操作顺序图分析 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价连接分析连接分析连接及其表示方法连接及其表示方法 连接是指人机系统

15、中，人与机、机与机、人连接是指人机系统中，人与机、机与机、人与人之间的相互作用关系。按连接的性质，人机与人之间的相互作用关系。按连接的性质，人机系统的连接方式主要有系统的连接方式主要有对应连接对应连接和和逐次连接逐次连接两种。两种。 要素符号、要素符号、线型线型 含义含义操 作操 作者者控制器、控制器、显 示 器显 示 器等 设 备等 设 备装置装置操 作 连操 作 连接接听觉信息听觉信息传递连接传递连接视觉观察连视觉观察连接接汽车起步：一踏二挂三转向四汽车起步：一踏二挂三转向四喇叭五手刹喇叭五手刹前方红灯：踩刹车减速前方红灯：踩刹车减速第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价连接分

16、析连接分析连接分析的目的连接分析的目的 连接分析的目的是连接分析的目的是合理配置各子系统的相对合理配置各子系统的相对位置位置及其及其信息传递方式信息传递方式，减少信息传递环节，使，减少信息传递环节，使信息传递简洁、通畅，提高系统的可靠性和工作信息传递简洁、通畅，提高系统的可靠性和工作效率。效率。 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价连接分析连接分析连接分析法的应用连接分析法的应用 1.1.对应连接分析对应连接分析 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价作业分析作业分析 方法研究方法研究 方法研究的定义和目的方法研究的定义和目的方法研究是对现行的或拟议的工作方法进行系统

17、的记方法研究是对现行的或拟议的工作方法进行系统的记录和严格的考查，是开发和应用更容易和更有效的工录和严格的考查，是开发和应用更容易和更有效的工作方法的以及降低成本的一种手段。作方法的以及降低成本的一种手段。方法研究的目的在于改进工艺和程序，改进工厂、车方法研究的目的在于改进工艺和程序，改进工厂、车间和工作场所的平面布置，改进整个工厂和设备的设间和工作场所的平面布置，改进整个工厂和设备的设计，改进物料、机器和人力的利用，经济地使用人力，计，改进物料、机器和人力的利用，经济地使用人力，减少不必要的疲劳减少不必要的疲劳 以及改善工作环境。以及改善工作环境。第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析

18、与评价第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价第四节第四节 人机系统评价人机系统评价一、检查表评价法一、检查表评价法 二、工作环境指数评价法二、工作环境指数评价法 三、海洛德分析评价法三、海洛德分析评价法 第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价检查表评价法检查表评价法 检查表评价法，是指利用人因工程学检查表评价法，是指利用人因工程学原理检查构成人机系统各种因素及作业过原理检查构成人机系统各种因素及作业过程中操作人员的能力、心理和生理反应状程中操作人员的能力、心理和生理反应状况的评价方法。况的评价方法。 第七章第七章 人机系

19、统分析与评价人机系统分析与评价检查表评价法检查表评价法的主要内容的主要内容 q作业空间分析作业空间分析q作业方法分析作业方法分析q环境分析环境分析q作业组织分析作业组织分析q负荷分析负荷分析q信息输入和输出分析信息输入和输出分析第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价表8-17 某生产线人因工程评价检查表序号内容是 否 不适用评价说明及结果1尽量使作业人员避免不必要的步行或升降运动2避免长时间站立处于长期走、站姿势作业3不频繁出现前曲姿势频繁弯腰，举升重物4作业有足够的空间采取满意的姿势5有足够的空间变换姿势6地面尽量平整，没有凹凸地方水磨石地面，光洁平整7地面的硬度、弹性适当水泥地

20、面，长期站走姿势，地面不适8升降设备充分宽敞9安全通道符合要求第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价工作环境指数评价法工作环境指数评价法空间指数法：空间指数法：q密集指数密集指数q可通行指数可通行指数 密集指数指数值密集程度典型事例 3 2 1 0能舒服地进行作业身体的一部分受到限制身体的活动受到限制操作受到显著限制，作业相当困难 在宽敞的地方操作机床在无容膝空间工作台上工作在高台上仰姿作业维修化铁炉内部第七章第七章 人机系统分析与评价人机系统分析与评价工作环境指数评价法工作环境指数评价法 视觉环境综合评价指数法：视觉环境综合评价指数法：评价作业场所的能见度评价作业场所的能见度和判

21、别对象和判别对象( (显示器、控制器等显示器、控制器等) )能见状况的评价指标。能见状况的评价指标。q确定评价项目确定评价项目q确定分值及权值确定分值及权值q综合评价指数计算综合评价指数计算q确定评价等级确定评价等级对环境的第一印象；对环境的第一印象；照度；照度；眩眩光感觉；光感觉；亮度分布；亮度分布；光影；光影；颜颜色显现，色显现，光色；光色；表面装修与色彩；表面装修与色彩；室内结构与陈设；室内结构与陈设；室内外的视觉室内外的视觉联系。联系。 投票对各评价项目评分，并确定权值，投票对各评价项目评分，并确定权值，均分为由好到坏均分为由好到坏4个等级，相应的值为个等级，相应的值为0、10、50、100。 视觉环境