人机工程学第八章-人机系统分析与评价

第八章

人机系统分析与评价

第一节

人机系统模式第二节

人机系统设计模型

第三节

人机系统分析

第四节

人机系统评价

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）输入人机系统的基本类型按照有无反馈机制分:闭环人机系统开环人机系统按照自动化程度分:手工操作系统半自动化系统自动化系统人机系统的基本类型按照人机结合方式分:人机串联方式人机并联方式人机串、并联混合方式第二节

人机系统设计模型

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

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人机界面设计设计与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、投产人机系统设计的内容确定人机系统的功能及其在人、机间的合理分配人机界面设计人机系统的可靠性设计作业环境的设计和控制人机系统设计的一般程序人机系统的目标建立与作业要求

定义人机系统的输人/输出及其功能初步设计人机界面设计作业辅助设计系统的验证和发展①系统做什么？②做的标准是什么？③如何进行测量？人机系统设计的一般程序人机系统的目标建立与作业要求定义人机系统的输人/输出及其功能

初步设计人机界面设计作业辅助设计系统的验证和发展在系统功能定义阶段,应避免超前进行“功能分配”,只定义功能是什么,不定义怎样实现功能,特别不能将功能马上“分配”给人或机器。图8-5关连树图IDEF关连树图人机系统设计的一般程序人机系统的目标建立与作业要求定义人机系统的输人/输出及其功能初步设计

人机界面设计作业辅助设计系统的验证和发展围绕系统设计所进行的功能分配、作业要求及作业分析。

图8-5关连树图（1）功能分配。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能分配给人和机器的过程。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,必须对人和机器的特性充分分析比较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创造能力具有创造能力，能够对各种问题具有全新的、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功能分配一般原则。①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；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。②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,应安排给机器完成功能分配考虑的因素。

①人与机器的性能、负荷能力、潜力及局限性；

②人进行规定操作所需的训练时间和精力限度；

③对异常情况的适应性和反应能力的人机对比；

④人的个体差异的统计；

⑤机器代替人的效果和成本等。（2）作业要求。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、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依据。（3）作业分析。作业分析是按照作业对人的能力、技能、知识、态度的要求,对分配给人的功能作进一步的分解和研究。人机系统设计的一般程序人机系统的目标建立与作业要求定义人机系统的输人/输出及其功能初步设计人机界面设计作业辅助设计系统的验证和发展主要是指显示器、控制器以及它们之间关系的设计、作业空间分析人机系统设计的一般程序人机系统的目标建立与作业要求定义人机系统的输人/输出及其功能初步设计人机界面设计作业辅助设计系统的验证和发展①制定对使用者的素质要求和选择操作人员的标准。②设计操作手册；设计作业辅助手段；设计培训方案。

人机系统设计的一般程序人机系统的目标建立与作业要求定义人机系统的输人/输出及其功能初步设计人机界面设计作业辅助设计系统的验证和发展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。第三节

人机系统分析

一、连接分析二、作业分析三、操作顺序图分析连接分析连接及其表示方法

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,人机系统的连接方式主要有对应连接和逐次连接两种。要素符号、线型

含义操作者控制器、显示器等设备装置操作连接听觉信息传递连接视觉观察连接汽车起步:一踏二挂三转向四喇叭五手刹前方红灯:踩刹车减速连接分析连接分析的目的连接分析的目的是合理配置各子系统的相对位置及其信息传递方式,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效率。连接分析连接分析法的应用1.对应连接分析连接分析连接分析法的应用2.逐次连接分析作业分析

方法研究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的记录和严格的考查,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。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,减少不必要的疲劳以及改善工作环境。第四节

人机系统评价一、检查表评价法二、工作环境指数评价法三、海洛德分析评价法检查表评价法检查表评价法,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程中操作人员的能力、心理和生理反应状况的评价方法。检查表评价法的主要内容

作业空间分析作业方法分析环境分析作业组织分析负荷分析信息输入和输出分析表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√工作环境指数评价法空间指数法:密集指数可通行指数表8-18密集指数指数值密集程度典型事例

3210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工作环境指数评价法视觉环境综合评价指数法:评价作业场所的能见度和判别对象(显示器、控制器等)能见状况的评价指标。确定评价项目确定分值及权值综合评价指数计算确定评价等级①对环境的第一印象；②照度；③眩光感觉；④亮度分布；⑤光影；⑥颜色显现,⑦光色；⑧表面装修与色彩；⑨室内结构与陈设；⑩室内外的视觉联系。投票对各评价项目评分,并确定权值,均分为由好到坏4个等级,相应的值为0、10、50、100。视觉环境指数SS=00<S≤1010<S≤50S>50等级1234评价意义毫无问题稍有问题问题较大问题很大工作环境指数评价法会话指数:指工作场所中的语言交流能够达到通畅的程度。通常采用语言干扰级(SIT)衡量某种噪声条件下，人在一定距离讲话必须达到多大强度的声音才能使会话通畅，或相反在某一强度的讲话声音条件下，噪声强度必须低于多少才能使会话通畅。海洛德分析评价法人机系统的可靠度:可靠性的数量指标为可靠度。可靠度定义为系统在规定的条件下和预期的使用期内完成其功能的概