安全人机工程第一节

1、一、系统人机学设计程序 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。 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

2、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。以上为人机系统设计过程中的总体程序，具体的设计步骤见下表。二、系统和人机系统的概念系统的概念能完成一种或者几种生理功能的多

3、个器官按照一定次序组合在一起的结构叫做系统。具有多元性、相关性、整体性。系统的概念系统是一个动态和复杂的整理，相互作用结构和功能的单位系统是能量、物质、信息流不同要素构成的人机系统的概念：由人和机器构成并依赖于人机之间的完成一定功能的系统，有简单和复杂两类人机交互系统：Human-computer interaction 简称HCI，是研究人与计算机之间通过相互理解的交流与通信，在最大程度上为人们完成信息管理，服务和处理等功能。人机系统的分类12根据人是否能够了解系统活动的结果，分为闭环系统和开环系统，闭环系统中有信息回路，开环系统中无人机系统按人机连接的方式，可分为串联式人机系统和并联式人机

4、系统。人机串联，人机任何一方停止活动或者发生故障，都会使整个系统中断，并联系统人机并接，两者可以互相替代。三、功能设计PARTONE功能分配 1.在人机系统中，把已定义的系统功能按照一定的分配原则，合理地分配给人和机器。 2.系统功能的分配要充分考虑人和机器的基本界限。人的基本界限包括：准确度的界限、体力的界限、知觉能力的界限、动作速度的界限。机器的基本界限包括：机器性能维持能力的界限、机器正常动作的界限、机器判断能力的界限、成本费用的界限。 3.人和机器各有局限性，所以人机间应当彼此协调，互相补充。如笨重、重复的工作，高温剧毒等条件，对人有危害的操作以及快速有规律的运算等都适合于机器(机器人

5、、计算机)承担，而人则适合于安排指令和程序，对机器进行监督管理、维修运用、设计调试。革新创造、故障处理等。 4.在长期的实践中，人们总结了系统功能分配的一般原则。（1）比较分配原则： 通过人与机器的特性比较，进行客观的和符合逻辑的分配。例如在信息处理方面，机器的特性是按预定程序可高度准确地处理数据，记忆可靠且易于提取，不会“遗忘”信息；人的特性是有高度的综合、归纳、联想创造的思维能力。因此在设计信息处理系统时，要根据人和机器的各自处理信息的特性来进行功能分配（2）剩余分配原则： 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。在这当中，必须掌握和了解机器本身的可靠度，

6、如果盲目地将系统功能强加于机器，则会造成系统的不安全性。（3）经济分配原则： 以经济效益为原则，合理恰当地进行人机功能分配。如对某一特定功能。由机器承担时，需要重新设计、生产和制造；由人来承担时，则需要培训、支付费用等。这两者的经济效益通过比较和计算来确定功能的分配。（4）宜人分配原则： 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。（5）弹性分配原则： 即系统的某些功能可以同时分配给人或机器，这样人可以自由选择参与系统行为的程度。例如许多控制系统可以自动完成，也可手动完成，尤其现代计算机的控制系统，要有多种人机接口，从而实现不同程度的人机对话。PARTTWO作业分配1

7、.确定作业： 根据分配给人的功能，具体地分析和确定人实现该功能的作业活动。这当中要确定出作业人员应具备的技能水平、作业的输人和输出形式、作业内容、作业之间的关系、作业的复杂程度2.建立作业序： 作业序是指一个操作人员单独从事的一组作业。根据系统分配给的功能，分解为若干个作业，然后根据人操作的方便性、准确性、合理性，将这些作业组成不同的作业序。 一个作业序也可以由几个分配给人的功能中分解出的作业组成，合理的作业序组成，使作业和作业者之间更能协调一致。四、人和机的工作特性综上： 人具有智能、感觉、综合判断能力、随即应变能力、对各种情况的决策和处理能力等。 机作用力大、速度快、连续作业能力和耐久性能

8、好等。五、人机功能分配目录CONTEST定义分配任务分配原则功能分配对人机工程影响功能分配时应注意的问题PARTONE人机功能分配定义1-1定义安全角度进一步解释含义定义：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当地分配给人或机，称为人机功能分配。从安全角度，人机匹配主要解决的问题是：显示器与人的信息感觉通道特性的匹配；控制器与人的运动反应特性的匹配；环境条件与人的生理、心理及生物力学特性的匹配等。即通过合理地分配功能，将人与机器的优点结合，使两者特性合理匹配互补，从而构成高效与安全的人机系统。PARTTWO分配任务1-2MORE THAN TEMPLATE研究决定系统的哪一部分功能应由

9、人来承担、哪一部分应由机器承担。了解在现有技术及经济条件下，哪些方面机器优于人、哪些方面人优于机器。将功能分成几级，以使其适应不同能力水平的人，其目的是使任务与操作者之间建立协调一致的关系。PARTTHREE分配原则3-1分配原则 比较分配原则：比较分配原则：经济分配原则：经济分配原则：弹性分配原则弹性分配原则 一般原则：一般原则：对于那些需要进行图形辨认或多种对于那些需要进行图形辨认或多种信息输入形势的情况，那些需要进信息输入形势的情况，那些需要进行归纳推理、处理突发事件、作出行归纳推理、处理突发事件、作出决策的情况，应将其分配给人来完决策的情况，应将其分配给人来完成。成。对于那些单一的常规

10、重复性的计算、对于那些单一的常规重复性的计算、存取、整理工作，那些需要长期支存取、整理工作，那些需要长期支付大功率的作业、高速度的作业、付大功率的作业、高速度的作业、环境条件恶劣的作业以及依靠人的环境条件恶劣的作业以及依靠人的 感觉不能识别的检测工作，应感觉不能识别的检测工作，应 安排给机器完成。安排给机器完成。剩余分配原则宜人分配原则PARTFOUR人机功能分配对人机系统的影响1-3人机功能分配对人机系统的影响 随着现代化的发展操作者的工作负荷已成为一个突出的问题。在工 作负荷过高的情况下，人往往出现应激反应，导致重大事故的发生。 进行合理的人机功能分配，也就是使人机结合面布置恰当，就需要从安全人机工程学的观点出发分析人机结合面失调导致工伤事故的原因，进而采取改进对策。PARTFIVE人机功能分配时应注意的问题1-4MORE THAN TEMPLAT