工效学第十五章人机系统总体

工效学第十五章人机系统总体第一页，共六十七页，2022年，8月28日

PC厂商推出了很多人机工学产品垂直鼠标可自由升降俯仰的LCD显示器第二页，共六十七页，2022年，8月28日1.腰疼沙发

城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“腰靠”。为什么?

大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是产品设计中的解剖学问题。2.主枕头、附枕头的故事

一些“上档次”的宾馆里，单人床常配有两个同样的枕头，以便让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。

这真是一个愚不可及的“高招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别，哪有一倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。第三页，共六十七页，2022年，8月28日脚踏钮(或脚踏杆)冲水公共卫生厕所水箱拉绳边上贴着醒目的提示“便后冲水”，但是不冲水的现象司空见惯。公众素质有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉绳把手不干净是人人皆知、也人人腻味。拉绳水箱本身就存在宜人性的问题，应该从设计角度来寻求解决办法。现在大城市的公厕里脚踏钮(或脚踏杆)冲水正在推广，效果显然可见。第四页，共六十七页，2022年，8月28日声光控延时开关“节约用电人走关灯”的条子随处可见，人走楼空后楼道里的照明灯还是彻夜长明。这种大家都熟悉的现象，也需要从设计的角度来寻找原因和改进措施。开关都安置在楼道照明灯的就近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢?第五页，共六十七页，2022年，8月28日符合人机工程特性的产品设计！第六页，共六十七页，2022年，8月28日牙刷设计第七页，共六十七页，2022年，8月28日瑞士TEAMBYWELLIS的躺椅，售价十多万！第八页，共六十七页，2022年，8月28日在成龙《我是谁》的电影里出现过这种车，开上个几个小时相信也不会累。第九页，共六十七页，2022年，8月28日

有了合理的人机系统设计，我们的未来会变成。。。？第十页，共六十七页，2022年，8月28日自动剃蓄刀再也用不着你自己动手就能工作了第十一页，共六十七页，2022年，8月28日感冒时，特殊的机器会照看你的鼻子第十二页，共六十七页，2022年，8月28日为什么要研究人机系统设计？

某电子元件由256个元件组成，日产8000台，若拿一个元件的举例缩短15厘米，每年260个工作日，则缩短总距离为165360公里，相当于绕地球4周。研究如何加强人机系统设计已经成为影响生产型企业核心竞争能力的重要因素。第十三页，共六十七页，2022年，8月28日第一节人机系统设计的概念工业设计的基本观是：以人为本，为人类服务。高情感产品要求：高质量、高精度、高科技含量；符合人的生理需要和心理需要；符合工效学的要求，更加自然地为人类服务。日本松下公司秉承公司创始人松下幸之助的名言“今后是设计的时代”！第十四页，共六十七页，2022年，8月28日松下公司的设计流程第十五页，共六十七页，2022年，8月28日设计研究什么是“设计”？设计问题求解包括三方面内容：问题的真实性考察问题的定义求解策略第十六页，共六十七页，2022年，8月28日三、人机系统人机系统由人、机器和环境三部分相互联系构成一个整体。人起着主导作用，主要反映在人的决策功能上。第十七页，共六十七页，2022年，8月28日四、人机系统设计人机系统设计分类狭义的人机系统设计对产品系统本身进行的分析和设计。

广义的人机系统设计全面的、大概念的人机系统。常见人机系统设计理论

第十八页，共六十七页，2022年，8月28日1．人机系统总体设计人机系统总体设计TSD(TotalSystemDesign)美国学者贝雷提出中心设计思想:系统设计必须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。系统设计的原则基础：第一是明确定义“问题”；第二是制定和实施某种策略寻找问题满意方案第十九页，共六十七页，2022年，8月28日2．阶段设计程序

阶段设计

它把整个设计过程分解为若干个阶段或称步骤，每一个阶段是由相互联系的一系列设计活动组成。各阶段之间具有时间形式上的顺序性第二十页，共六十七页，2022年，8月28日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。系统定义阶段，包括定义功能要求，定义操作（作业）要求。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。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。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。系统评价阶段，包括制定评价标准、实施评价和做评价结论。第二十一页，共六十七页，2022年，8月28日第二节人机系统总体设计程序定义系统目标和作业要求系统定义初步设计人机界面设计作业辅助设计系统检验第二十二页，共六十七页，2022年，8月28日一、定义系统目标和作业要求系统目标——比较抽象、概括文字系统作业要求——说明为了实现系统目标，系统必须做什么。系统做什么？做的标准？如何进行测量？第二十三页，共六十七页，2022年，8月28日一、定义系统目标和作业要求从人机工程的角度，系统定义阶段就要开始考虑人的因素。应从以下几个方面进行调研：①系统未来的使用者；②目前同类系统的使用和操作；③使用者的作业需求；④确保系统目标体现使用者的需求。第二十四页，共六十七页，2022年，8月28日支票超支控制人机系统－定义系统目标和作业要求系统目标为用户自己平衡银行存取款数额提供一种方法。系统作业要求

要求：使用方便；大多数用户能正确使用；大多数用户有兴趣使用；操作简单。

限制：用户一般不了解银行的业务；用户计算能力不一致；用户对平衡帐目的态度不同系统设计方案每超支一次罚款100元；使用用户专用小型计算器；银行每日寄送对帐单；银行与用户联网；用户开支票时必须电话通知银行对帐。第二十五页，共六十七页，2022年，8月28日公司选择设计方案：设计小型用户专用计算器。用户存款和开出支票时候，可使用这种专用计算器记录和查询帐目，确保平衡。系统定义：定义输入、输出和功能（但不分配功能）确定帐目的平衡数；给出帐目增值或给帐目减值；运算帐目的平衡数；储存平衡数。运算帐目的平衡数存款数额，支票数额运算后帐目的实际数额支票超支控制人机系统－系统定义第二十六页，共六十七页，2022年，8月28日功能分配：功能1：确定帐目平衡数

取出计算器——人显示平衡数——计算器读数——人功能2：给帐目增值取出计算器（人）；开启计算器（人）；键入支票数额（人）；关闭计算器（计算器）功能3：给帐目减值功能4，5：运算和存储平衡数（计算器）支票超支控制人机系统－初步设计第二十七页，共六十七页，2022年，8月28日作业要求：使用者不需要任何正规培训，只要阅读使用手册存款，开支票的时间限制读数错误率小于0.1％大多数用户对使用计算器满意。支票超支控制人机系统－初步设计第二十八页，共六十七页，2022年，8月28日人机设计三个问题：显示设计控制设计作业空间设计控制与显示系统的设计原则优先性：最重要的操纵器和显示器配置在最佳作业范围内；功能性：适当划分操纵器和显示器的功能，把相同功能的配置在同一分区内；关联性：按操纵器和显示器间的对应关系来配置。四、人机界面设计第二十九页，共六十七页，2022年，8月28日银行专用计算机人机界面设计的三个问题：显示设计；计算机和键的设计；人机对话设计三种人机对话方案：数字、字母键盘设计数字、缩写字母键盘式设计数字、功能键设计支票超支控制人机系统－人机界面设计第三十页，共六十七页，2022年，8月28日五、作业辅助设计为了获得高效能的工作，必须设计各种作业辅助技术和手段，包括：制定选择操作人员的标准确定培训、使用说明，确定作业辅助手段主要作业辅助手段是操作手册和说明书随机抽样选择若干使用者，来验证所编操作手册和说明书的指导效果。支票超支控制人机系统－作业辅助设计第三十一页，共六十七页，2022年，8月28日六、系统检验验证系统是否达到系统定义和设计的各种目标。如人机界面设计，作业辅助设计银行专用计算器的显示部分、键盘布局可用模型或部件验证。第三十二页，共六十七页，2022年，8月28日1、功能化的设计思维按照“功能”进行设计思维的主要特征是，将系统的工作与其工作机制分开。为各专业设计者提供通用的设计语言为各专业联合设计提供方法论基础一、功能分析与分配第三节人机系统总体设计方法第三十三页，共六十七页，2022年，8月28日2、功能分析功能分析：描述、确定和分解系统功能的过程。3、功能分配功能分配分析权衡人和机的特性，将系统的不同功能恰当地分配给人或机。第三十四页，共六十七页，2022年，8月28日人与机的不同特点(a)

机器

人检测物理量的检测范围广泛而准确；能够检测到人所不能检测的电磁波。感觉器官：具有同认识直接联系的高度检测能力。没有固定的标准值，易产生飘移。具有味觉、嗅觉和触觉。操作速度、精度、力与功率的大小、操作范围和耐久性比人远为优越；对液体的、气体的、粉状体的处理技巧比人优越，但是对于柔软物体的处理不及人。操作器官：特别是手具有非常多的自由度，并且各自由度能够极其巧妙地协调控制，可做多种运动。来自视觉、听觉、变位和重量的感觉等高级信息，被完美地反射到操作器官的控制，从而进行高级的运动。第三十五页，共六十七页，2022年，8月28日人与机的不同特点(b)信息处理按照预先安排的程序，对于精度、正确的操作数据处理而言，人不如机器；记忆准确，经久不忘；记忆不太多的时候，取出速度快。认识、思维和判断；具有发现、归纳特征的本领，特性的认识、联想和发明创造等高级思维活动；丰富的记忆、高度的经验。耐久性、维修性、持续性有必要适当地维修；对于连续的、单调的操作作业也能持久。必须适当地休息、休养、保健和娱乐，难以长时间地维持一定的紧张程度，不宜于做缺乏刺激及无用的单调作业。第三十六页，共六十七页，2022年，8月28日人与机的不同特点(c)可靠性与成本有关。按照适当的设计而制造的机器完成预先规定作业的可靠性高，但对于预想之外的情况则完全无能为力；特性一定、完全没有变化。在突然紧急状态下完全不能应付的可能性大。作业因意欲、责任心、体质或精神上的健康情况等心理或生理条件而变化；易于出现意外的差错；不仅在个性上有差别，而且在经验上也不相同，并且能影响他人；若时间富裕、精力充沛，则处理预想之外的事情也就多。联络和人之间的联络及其方法极其有限。和人之间的联络容易；人与人之间关系的管理很重要。第三十七页，共六十七页，2022年，8月28日人与机的不同特点(d)效率若具备复杂功能，则重量增加并要有大的功率；应按照适用的目的设计必要机能，避免浪费；即使万一发生损坏也没有关系，因此可在危险环境下使用。相当于一台轻小型的机器，功率在100W以下；必须饮食；必须进行教育和训练；对于安全必须采取万无一失的处置。柔软性、适应能力对于专用机器而言，不可能改变用途；容易做合理化的处理。由于教育、训练能够适应处理多方面困难。第三十八页，共六十七页，2022年，8月28日人与机的不同特点(e)成本购置费和运行维修费；机器一旦不能使用时，失去的仅仅是这台机器的价值。除了工资之外，必须考虑福利卫生和家属等；

意外时可能失去生命。其他人具有独特的欲望，希望被人重视；必须生活在社会之中，不然，由于孤独感、疏远感就会影响工作能力；个人之间差别大；人的尊严、人道主义。第三十九页，共六十七页，2022年，8月28日系统功能分配主要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。机器的自动化与智能化对操纵者提出了严格要求。第四十页，共六十七页，2022年，8月28日系统功能分配的一般原则系统功能分配的一般原则。比较分配原则剩余分配原则经济分配原则宜人分配原则弹性分配原则第四十一页，共六十七页，2022年，8月28日比较分配原则关于人与机的特性比较，适合人做的就分配给人，否则分配给机器。机器的特性：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：高度的综合、归纳、联想创造的思维能力。第四十二页，共六十七页，2022年，8月28日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。机器承担时，需要重新设计、生产和制造；人来承担时，则需要培训、支付费用等。两者的经济效益通过比较和计算来确定功能的分配。剩余分配原则功能分配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。第四十三页，共六十七页，2022年，8月28日宜人分配原则系统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。工作必须具有某种挑战性，能发展人的技能，完成工作本身也要证明人的价值。弹性分配原则系统功能可以同时分配给人或机器，可以自由选择参与系统行为的程度。飞机的自动驾驶与人工驾驶第四十四页，共六十七页，2022年，8月28日人机功能分配的一般原则人能完成并能胜过机器的工作：

发觉微量的光和声，接受和组织声、光的型式;

随机应变和应变程度;长时间大量储存信息并能回忆有关的情节，进行归纳推理和判断并形成概念和创造方法等。目前机器能完成并胜过人的工作：对控制信号迅速作出反应，平稳而准确地产生巨大力量，做重复的和规律性的工作，短暂地储存信息然后废除这些信息快速运算，同一时间执行多种不同的功能。第四十五页，共六十七页，2022年，8月28日人机功能分配的一般原则笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给机器承担

指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作，由人承担第四十六页，共六十七页，2022年，8月28日设备设计中的人因工程

第四十七页，共六十七页，2022年，8月28日二、作业分析作业分析对已分配给人的功能进行分析，从而使系统中的作业与作业之间建立协调一致的关系。作业分析包括：确定系统的作业结构；确定作业；编制作业流程图建立作业序第四十八页，共六十七页，2022年，8月28日1、系统的作业结构系统的作业结构:是指对系统的作业和作业技能的整体要求。系统的作业结构取决于:人机系统的设计和分配给人的功能。

有些功能可以分解为每个人都能做的作业即低技作业；

有些功能则可以形成复杂的作业，即为高技作业。系统的作业结构决定了:系统对整个作业人员群体的素质、培训计划等一系列运动的基本要求。第四十九页，共六十七页，2022年，8月28日系统作业结构的三种形式第五十页，共六十七页，2022年，8月28日系统的作业结构第一种形式以低技作业为主，系统作业的人力资源广大，人员上岗培训时间短，而且可以从低技作业者群体不断选择和培训高技作业者；第二种形式以高技复杂作业为主，这样必须由经过一定培训的高技作业者来完成；第三种形式以中等复杂的作业技能为主，低技和高技的作业相对比较少。第五十一页，共六十七页，2022年，8月28日2、确定作业概念：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。确定作业需要解决的几个问题确定作业人员应具备的技能水平；确定作业的输人和输出形式；确定作业内容；确定作业之间的关系；确定作业的复杂程度确定作业的主要工作

作业复杂程度（包括收集数据和产生划分原则）功能分解作业（p327）第五十二页，共六十七页，2022年，8月28日作业流程图3、描述作业第五十三页，共六十七页，2022年，8月28日4、建立作业序作业序考虑的因素：作业的信息或数据关系；作业的技能水平；作业的顺序关系；作业的时间安排；人界面关系第五十四页，共六十七页，2022年，8月28日三、作业辅助作业辅助包含作业者作业时使用的全部信息。记忆辅助类作业者在作业过程中记忆一些特定的信息作业步骤类指导作业者按照步骤完成作业活动第五十五页，共六十七页，2022年，8月28日人机系统评价内容系统功能分析通过功能分析，研究系统应该具备的功能。作业分析作业分析可以使设计者更加深入的了解人机系统。确定制约因素从人、机、环境各个方面分析影响系统功能、可靠性、安全性的限制因素。第4节人机系统评价分析法第五十六页，共六十七页，2022年，8月28日一、连接分析法连接分析法概念综合运用感知类型（视、听、触觉等）、使用频率、作用负荷和适应性，分析评价信息传递的方法。连接分析涉及到人机系统中各子系统的相对位置、排列方法和交往次数。连接分析法分类对应连接:作业者根据感觉器官接受的信息作出相应操纵

1.显示指示型对应连接

2.反应动作对应型连接逐次连接：由多个逐次动作达到一个目的而形成的连接连接关系图圆圈代表作业者；

方框代表控制装置、显示装置；