人机系统设计与评价

第11章，人机系统的设计和评估，人机系统设计概述，人机系统的评估，人机系统的分析和评估方法，第2、3节，人机系统概述，第1节，由相互作用和相互依赖的元素(部分)组成的具有特定功能的有机整体。4、人-机系统一个由两个子系统组成的整体系统，这两个子系统由相互作用和相互依赖的人和机器组成，能够实现特定的目标。机器的操作者或使用者，机器的通用名称，由人操作(使用)的设备和工具，首都经济商业大学，5，例如，人使用计算机，人驾驶汽车，人操作机床，人控制自动生产，首都经济商业大学，6，2，人机系统的基本模式，它由以下子系统组成：人子系统机器的人机界面，首都经济商业大学，7， 人的子系统可以概括为感觉刺激-大脑信息处理-反应机子系统可以概括为控制装置-机器操作-显示装置，首都经济贸易大学，8，3，人-机系统的类型，1。 按系统自动化程度分类2。按人机组合分类3。按有无反馈控制进行分类，首都经济贸易大学，9人-机系统类型之一，按系统自动化程度，手动操作系统，半自动系统，自动化系统，首都经济贸易大学，10人-机系统类型2，按人机结合方式，人机串联，人机并联，串并联，首都经济贸易大学，11人-机系统类型3，按是否有反馈控制， 开环，闭环，首都经济贸易大学，12，人机系统的目标，13，人机系统的功能1，信息接收2，信息处理3，信息存储4，执行功能5，信号反馈6，输入和输出，首都经济贸易大学，14，首都经济贸易大学，15，第2节人机系统设计1，概述1，人机系统设计思想的发展让人们适应机器，让机器适应每个人，机器适应彼此，在机器和人之间进行合理的功能分配，以及，首都经济商业大学，16，2。人机系统设计在工程设计中的地位工程设计可分为六个设计阶段：(1)原理设计，主要解决功能问题；(2)初步设计，具有总体设计的性质；首都经济贸易大学，17，(3)解决人机关系问题的人机系统设计；(4)解决结构形状、尺寸和工艺问题的结构设计；(5)造型设计主要是关于整体造型的美学设计。(6)竣工阶段，包括施工图设计和试生产。首都经济贸易大学，18，首都经济贸易大学，19，2，人机系统设计程序，首都经济贸易大学，20，首都经济贸易大学，21，(1)人机系统的目标决定了它作为一个整体所体现的目标。该系统应该具有哪些功能？首都经济贸易大学，22，(2)人与机器的功能分析，运营活动中人的基本功能示意图，首都经济贸易大学，23，1。人优于机器的功能有些感官感官能力优于机器，它能通过多种渠道接受信息，具有高度的灵活性和可塑性，能适应随机变化，并采用灵活的程序。24岁的首都经济商业大学能够长期储存大量信息并能做出分析和判断。有能力总结经验，消除旧的创新和改进工作。可以进行归纳推理。有感觉、意识、个性和主动性。首都经济商业大学，25，2。这台机器的功能优于人类。这台机器能平稳地传输巨大的功率信息。加工速度快，精度高。随着机器精度的提高，误差可以减小。没有疲劳或单调的问题。26岁的首都经济商业大学可以完成va人机功能分配中需要考虑的问题人员执行指定操作所需的培训时间和能量限制；人类个体差异的统计；人和机器的性能、负载能力、潜力和局限性；异常情况适应性和反应能力的人机比较；首都经济商业大学，29，用机器代替人类的效果和成本。设备原值*(折旧率、大修率、银行利率)可成本维护费、人工工资、工资附加费、社会保险费，首都经济贸易大学，30，2。功能分配的内容，由“人”承担的工作，“机器”的维护研究、决策和设计，用于处理频繁变化的程序设计事故，“机器”承担的工作：枯燥、单调和危险性较大的繁重作业，如辐射、有毒作业、粉尘作业、喷漆、涂装、电镀、焊接等作业，自动校正、自动检测的高阶作业，快速作业、高精度、固定程序、首都经济贸易大学32、人机应达到最佳匹配。 因此系统的整体效率是最佳的，并且监控机器管理员的人可以防止当人们出错时整个系统发生故障。 33、首都经济商业大学的匹配控制器的显示与人体信息感官通道的特征和人体运动反应特征的匹配；显示器和控制器之间的匹配；环境条件与人类特征的匹配；人、机、环境因素与操作的匹配，首都经济贸易大学，34，第三节人机系统评价，首都经济贸易大学，35，1。评价的概念是指根据一个确定的目标确定一个对象的属性，并将该属性转化为一个主观效用，即一个确定的值的过程。对人因工程设计的评价是为了找出设计方案对于预定目标的“价值”和“效用”。评价不能以单个因素为目标，必须考虑多个因素，即多个目标。首都经济贸易大学，36岁，评价分为：对现有工业产品人机系统的评价；人机系统规划设计阶段的评价方法：定性评价，定量评价，首都经济贸易大学，37，2，评价目的和原则，(1)评价目的根据评价结果，调整系统，发挥其优势，改善其劣势，实现系统的优化。首都经济贸易大学，38，(2)评价原则，(1)评价方法的客观性，(2)普遍性应适应于评价同一层次的各种系统。(3)全面性，首都经济贸易大学，39，3，评价目标体系的建立，(1)技术评价目标，(2)经济评价目标，(3)社会评价目标评价目标体系如图所示，首都经济贸易大学，40，协调性，整体性，先进性，可制造性，效率，可维护性，美观性，舒适性，可靠性，稳定性，成本，效益，市场，小气候，照明，噪音，41，4，评价目标体系，(1)目标体系的简化是相互关联的，变化的提高劳动生产率或改善劳动环境条件可能需要增加投资。目标的数量不应太多。首都经济贸易大学，42，(2)权重系数的确定，权重的确定方法：专家评价法，层次分析法，判别表法，首都经济贸易大学，43，gi为评价目标，权重系数ki为各评价目标的总得分N，为评价目标数，比较器，比较器，判别表法，首都经济贸易大学，44，第4节，人机系统分析与评价方法，关联分析法，操作顺序图法，检查表法，工作环境指数法，哈罗德分析评价法，首都经济贸易大学联系分析法，用“联系”来表达人与机器的关系，连接形式：首都经济贸易大学，48，机-机连接是指机械设备之间存在的顺序控制关系；人与人之间的联系是指通过操作员之间的信息交流，协调系统正常运行所产生的功能关系。首都经济与商业大学，49，根据连接的性质，人-机系统连接分为两个相应的连续连接，首都经济与商业大学，50，(1)相应的连接，是指操作者通过感觉器官从他人或机器或操作者那里接收信息，根据获得的信息来操纵关系的形成。首都经济贸易大学，51，显示指示性连接反应动作连接，视觉连接听觉连接触觉连接，操作连接语言连接行走连接，首都经济贸易大学，52，通过连续动作形成的连接达到目的称为连续连接。(2)连续连接，首都经济贸易大学，53，2。连接分析程序，(1)绘制连接分析图，(2)确定连接的重要性和频率，(3)计算综合评价值(连接值)(4)优化，首都经济贸易大学，54，使用特定符号表示人机系统中的操作员、设备及其关系。(1)绘制连接分析图，首都经济贸易大学，55，圆-运算符矩形-设备细实线-操作连接虚线-听觉连接线-视觉连接，首都经济贸易大学，56，(2)确定每个连接的重要性和频率，每个连接的重要性和频率可根据调查统计和经验确定。“极其重要”和“极高频率”得4分；“重要”和“高频率”得3分；“一般”和“一般频率”为2分；“不重要”和“低频率”得分是1。首都经济贸易大学，57，(3)计算综合评价值(联系值)。综合评价值=重要性*频率。用综合评价值评价人机系统各连接设计的优缺点。首都经济贸易大学58名，首都经济贸易大学59名，综合评价值高的人员应安排在最佳区域。操作连接应在人员的最佳操作范围内。视觉连接应在人的最佳视觉区域。听觉连接应使人的谈话或听觉显示信号声音最清晰。步行连接应使步行距离最短。首都经济商业大学，60。这两个元素之间的关系可以描述连接线上的频率得分(三角形)重要性得分(方框)。B，R，S，C，4，4，4，3，4，4，4，绘图板，导航仪，船长，操作员，无线电台，指南针，方向盘，舵手，船长和导航仪，舵手和操作员的关系，首都经济贸易大学，61，(4)优化和调整所有元素的位置，使人机和空间可以合理分配。优化原则1)操作人员与其操作装置之间的连接线尽量不要交叉。首都经济贸易大学，62，原有的区位安排，改进的区位安排，首都经济贸易大学，63，2)根据综合评价值在经营者和若干机具之间进行排序，经营者之间应根据评价值进行排序，从近到远。首都经济贸易大学，64，3)根据感官特征，系统的连接、视觉连接和触觉连接应安排在操作者面前，而听觉连接不受此限制。65、4)作业空间的大小应满足安全空间的要求，危险作业区和危险作业点应隔离。首都经济贸易大学，66，2。操作顺序图法。由“信息-意志-行动”之间的关系组成的操作序列用图表表示。符号：表示信息的传输，表示信息的接受首都经济商业大学，72，首都经济商业大学，73，2。人机系统分析检查表的内容：(1)信息显示仪表的布置是否符合视觉运动规律？最重要的仪器是否位于最有利的观察区域？显示仪表和位置控制装置之间的对应关系是什么？声音信号被噪音干扰了吗？首都经济贸易大学，74，(2)控制装置，控制装置是否设置在手容易触及的地方？控件是否按不同的功能和系统分组？紧急制动装置的位置是否合理？操作装置的布置能否确保操作员以最佳姿势操作？首都经济贸易大学，75分，(3)工作空间内的工作姿势是否容易产生疲劳危害，工作区域是否被隔离，(4)环境要素的照明是否合适，噪声是否超过卫生标准，首都经济贸易大学，76分，4分，工作环境指数法，空间指数能见度指数交谈指数步行指数，首都经济贸易大学，77分，(1)空间指数，评估人与机器，人与人，机器与机器等的相互位置安排。空间索引分为1。密集指数2。首都经济贸易大学可行性指数，78，1。密集指数是指操作空间对操作员操作范围的限制程度。首都经济贸易大学，79名，密集指数排名(共4名，最佳条件为3分；最差的是0)，首都经济商业大学，80，和2。可行性指标用于评价通道和入口的通行程度，如下表所示。首都经济贸易大学，81，可行性指数分部(四级)，首都经济贸易大学，82，(二)可见度指数，该指数用于评价工作场所的可见度和判断对象的可见度，可分为3 4级。首都经济贸易大学，83，(3)会话指数指的是在工作场所进行会话时能够达到的流利程度。将噪音、距离和其他因素考虑在内，以评估一个数值为基准，可以达到两个人之间自由交谈的水平。首都经济贸易大学，84，(4)步行指数是指人们在做作业时来回行走的总距离。不必要的接触或操作工具放置不当会增加距离和索引。首都经济商业大学，85，5，哈罗德的分析和评价方法，也称人为错误和可靠性分析逻辑演绎算法。用于分析和评估仪表和控制器的配置和安装位置是否适合人。方法：首先计算任务成功和失败的概率，然后进行系统评估。首都经济贸易大学，86，1。当仪器或控制器设置在人的最佳视野水平视线上下15度的区域时，误读率或误操作率极低；离这个范围越远，误读率或误操作率就会增加。最佳视野，首都经济贸易大学，87，2，变质值是不可靠的概率。根据人的视野，向外区域每隔15度被分成一个区域，并且在每个扇形区域中指定相应的恶化值。88、首都经济贸易大学，在配置仪器时，我们应该研究如何使其劣化值尽可能小。有效运行概率为：其中P为有效运行概率，Dei为各仪表放置位置对应的劣化值，首都经济贸易大学，89，例如：仪表室显示控制面板配备5种仪表，其中4种仪表在水平视线150内，1种仪表安装在水平视线400的位置，计算操作员的有效运行概率。首都经济贸易大学，90，解决方案：所有四个仪器都在水平视线150范围内，表中的劣化值为0.0001；位置400处一个仪器的劣化值为0.0015。有效的操作员的有效工作概率为：P=(1-0.0001)3 *(1-0.0010)*(1-0.0020)