安全人机课程设计指导书201505

1、目 录1 课程设计目的22 课程设计/论文条件和任务23 设计要求及步骤34 题目内容75 部分国家标准索引7安全人机工程课程设计课程设计是教学中的重要组成部分，是培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，分析解决实际问题能力的一个至关重要环节。本课程设计是学完理论课程后进行的综合训练，通过课程设计在不同程度上提高各种能力，如调查研究、查阅文献和收集资料的能力；理论分析、评价、设计和绘图的能力；总结提高、撰写说明书的能力等。1 课程设计目的安全人机工程学是一门综合性的交叉科学，是从安全的角度研究系统中的人机关系，其基本理论不复杂且易懂，人人都能接受，学生反映打开书自己都能看懂，合上书

2、不知道讲了哪些内容？有什么用？这说明缺少把理论用于实践的过程训练这一环节，这就需要进行课程设计。通过课程设计能更加系统掌握安全人机工程学的原理、方法和内容，它的实践性和综合性是其它环节所不能代替的。理论教学阶段是将人机系统中各个因素逐一进行分析，而课程设计阶段就是理论知识运用于实践中，培养学生综合运用所学知识，发现问题、分析和解决实际问题、锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。1） 培养学生的观察力观察日常生活、收集和分析信息等途径发现问题，自定课程设计题目，有助于学生对现实存在问题有敏锐的观察力，能从现实生活中发现人机不合理的地方，提高学生发现问题的能力。2） 获

3、取数据及对数据的分析与处理的基本科研能力在课程设计中掌握查阅资料，搜集与处理数据的能力。设计中遇到很多问题、难题，可通过到图书馆查阅书籍、上网查询等方式获取资料；从已发表的文献中和从生产现场中搜集相关资料，同时提高学生问卷调查、访谈、获取数据及对数据的分析与处理的基本研究能力。3） 加深对课程理论知识的理解安全人机课程设计只是用该课程知识解决局部安全问题，本课程是一门多学科交叉的边缘性、综合性很强的学科，“散点式”知识，涉及面广，涉及的内容非常庞杂，通过课程设计，把所学知识串起来，同时在设计中会发现对知识的学习，不能潜偿辄止，要深入去学习，有些知识点不能停留在表面上的理解，通过实践才会提高。4

4、） 提升理论运用于实际的能力通过课程设计可以让学生经历一次较完整的人机学应用实践，引导学生发现问题、调查问题、探索可能的改进以及寻求最佳的解决方案，学会应用人机学理论解决实际问题。课程设计可以培养学生对所分析对象中的人机系统进行分析、评价其不匹配的原因，提出初步设计方案或改进措施等能力。5） 提高学生撰写论文的综合能力综合运用所学课程知识，学会用简洁的文字，清晰的图表来表达自己的设计思想的能力。在老师的指导以及与同学的讨论下，完成课程设计要求。2 课程设计/论文条件和任务1） 条件安全人机工程课程设计是在理论课结束之后进行，为期2周。可以是课程设计也可以是课程论文，可以是产品、显示装置、控制装

5、置等具体的人机设计或布局设计等，也可以是对现存的状态从安全人机的角度进行分析、评价及提出改进建议等论文。由于时间较短，选题内容宜具体。该课程设计特点不同于机械、电气等课程设计，既有分析研究也有设计，介于课程论文和设计之间。不论是课程设计还是课程论文，均需进行大量的调研，在调研的基础上确定课程题目，一般一人一个课题，最多不超过3人。课题原始资料必须来自实际，要经过现场测绘，准确和可靠。同学们可以通过现场实测、调查、问卷和查阅有关资料记录等形式来收集。课程设计内容必须是人机关系方面的内容，不包含技术方面的设计。根据课题需要可从实验室借测量工具，如照度计、皮尺、噪声测量仪、温度计、红外线测距仪等。需

6、要进行实验获得数据的，可以在安全人机实验室进行。测试人的动作特性、人的心理行为特性、人的反应时间、人体尺寸、人体运动生理参数等数据均可以在安全人机实验室通过实验获取。例如可通过眼动仪测试分析人的行为，可通过虚拟仿真实验测试设计的控制面板及布局是否合理等。熟悉相关的设计标准，部分国家标准见后。2） 任务课程设计应画出设计图样和编写设计说明书；课程论文应按照论文格式要求与规范撰写。若有实验、调研报告应附在其后。要求学生掌握课程设计方法和步骤，在教师指导下，独立完成课程设计任务的全部内容。3） 课程设计进度课程设计时间为2周 布置课程设计任务，集中指导2学时； 调研、收集资料，确定设计题目；时间为

7、3天； 撰写课程论文初稿1周； 绘制图样、初稿修改3天； 打印装订成册。3 设计要求及步骤1） 准备工作 选题与收集资料安全人机工程学是以人机关系为研究的对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法，从安全的角度通过观察、调查、实验、比较等途径发现并分析研究现实生产与生活中不合理的人机关系，并运用人机学的原理提出改进建议与方案。收集数据与资料的途径有：观察、问卷调查、访谈、实验、文献查阅、数据分析等。 课程设计/论文题目确定题目一般由同学自己定，老师最后确定该题是否可行，课程设计/论文题目应尽可能明确研究的对象、研究的问题、研究的方法等力求准确、规范、简洁，课题要“可操作”。 构思与布局经过研究或

8、调查得到许多材料，通过文献检索搜集了大量相关资料后，拟订提纲前还需要构思，对整个课程论文/设计进行布局设计，如顺序、层次、段落、内容、观点、材料、怎样开头和结尾等。例如人机课程设计思路：调查课题的现状、呈现的特征、存在的问题并指出研究的意义和目的；存在问题的原因分析以及评价过程与结论（运用人机工程有关理论，结合安全系统分析和评价的方法对问题的原因进行比较深入的分析，并就现状分析的结果作出评价，并得出结论等）；对存在问题的改进措施和设计（包括改进设计的依据、原理、思路、实施方案和步骤等）；本次设计的水平、存在的问题等总结。2） 人机系统的分析人机系统分析是课程设计/论文的重点部分，主要包括分析人

9、的生理心理特性、机的特性以及形成人机系统后的人机关系匹配合理性分析。 人机结构尺寸根据课题需求调查分析相关人体参数，通过实测、统计分析获取人体相关参数，从而获得群体尺寸的统计规律及参数。人体测量中常用到的统计函数有均值、方差、标准差、抽样误差以及百分位数和适应度等。百分位数与均值和标准差的关系：式中：x第百分位数值均值s标准差k变换比 人体功能特性根据人体的功能特性分析研究对象是否符合人体功能特性。 视觉特性 分析人的视觉特性时应结合空间辨别、视野与视距、暗适应与亮适应、视错觉、视觉运动规律等几个方面进行，根据作业时的条件结合相关标准选取合适的参数。 听觉特性 分析人的听觉特性时结合人耳的可听

10、范围、声音的强度、方向敏感度、掩蔽效应方面考虑，根据作业时的条件结合相关标准选取合适的参数。 人的操作特性 分析包括人体操作范围、操作力的大小、施力的方式、方向及施力的路径等特性。 人的心理特性人的心理特性对人的行为会产生影响，人的注意、情绪与情感、意志、态度、性格、能力、气质、需要与动机、非理智行为都是心理特性的相关因素，如色彩的匹配符合人的心理特性，紧急停止等特殊按键的大小考虑特殊情况人的心理紧张状态，作业空间的范围不应产生被压抑束缚等心理感觉，所以在设计时结合相关知识进行综合分析。 机的功能特性机的功能特性在这里主要是指机器获取外界信息和机的信息输出功能特性，其设计需符合人的特性，且两者

11、合理匹配。 显示装置 显示装置的设计应根据其形状、大小、颜色、标度、刻度、空间布置、响度、亮度、频率、照明、背景、距离等都必须适合人的生理、心理特性，使操作者对显示器所显示的信息辨认速度快、可靠性高、误读率少，并减少人的操作失误，从而降低事故的发生。显示装置设计的基本原则：明显度高、可见度高、可读性好、阐明力强、简单明了、确保安全使视力有缺陷者（如视弱、色弱者）也不会误认。显示装置的显示方式和操作者的思维过程应当和谐一致，符合人的视觉特性与习惯。 控制装置 控制装置的设计应结合控制信息的反馈、控制器的运动、控制器上手或脚的使用部位的尺寸和结构进行，要符合人的生理、心理特性。控制装置设计的一般原

12、则：控制器设计要适应人体运动的特征，考虑操作者的人体尺寸和体力。控制器操纵方向应与预期的功能方向和机器设备的被控制方向一致。控制器要利于辨认记忆。尽量利用控制器的结构特点进行控制（如弹簧等）或借助操作者体位的重力（如脚踏开关）进行控制。尽量设计多功能控制器，并把显示器与之结合。 显示装置与控制装置布局 控制面板布局时应注意两者的运动相合性、空间相合性等原则。3） 人机界面的设计 信息交互信息内容中的文字、图形、数字的大小设计，在一定的条件下要符合人的视觉特性，信息内容的色彩与背景色应合理利用互补色、邻近色，且对比的强度要适宜，以便于信息辨识。声音的频率、强度等设计需符合人的听觉特性，有利于人在

13、作业的环境下准确的接收到信息提示。 工作空间操纵台面尺寸符合人体参数要求，操作面高度应适合于操作者的身体尺寸及工作类型，操纵装置设置在肢体功能易达或可及的空间范围内，显示装置按功能重要性和使用频度依次布置在最佳或有效视区内。坐姿作业空间设计主要包括工作台、工作座椅、人体活动余隙和作业范围等的尺寸和布局设计，其设计满足相关人体参数要求且合理选用的原则。在设计坐姿用工作台时，必须根据脚可到达区在工作台下部布置容膝空间，以保证作业者在作业过程中，腿脚能有方便交替的姿势，以缓解坐姿疲劳。立姿作业空间主要包括工作台、作业范围和工作活动余隙等的尺寸和布局。立姿作业空间设计的工作台面高度根据工作性质决定，作

14、业范围相对于坐姿而言要大一些，但不宜持久，因此选择立姿还是坐姿作业应根据实际情况。4） 作业环境的设计作业环境设计应根据人的心理、生理特性结合相关的标准进行设计。在安全人机课程设计中主要侧重于采光、色彩、温度、湿度等环境方面的设计。在此没有涉及尘毒、噪声与振动等环境设计。5） 课程论文撰写 拟定提纲 撰写论文之前首先拟定提纲作为全文的框架，提纲有助于全文的逻辑构思，使资料视觉化。提纲列出后，要认真比较，抓住核心论点，分清主次加以论证。这样可帮助作者从全局着眼，明确层次和重点，文章才写得有条理，结构严谨。另一方面，通过拟定提纲，把作者初步构思、观点用文字固定下来，做到目标明确，主次分明，随着思路

15、的进一步深化，会有新问题、新方法、新观点被发现，使原来的构思得到修改和完善。提纲是论文的轮廓，应尽可能写得详细一些。它主要包括题目、中心论点以下的若干个分论点、每个分论点以下的小论点及每个小论点的论据材料，这样层次就比较清楚了。然后再根据各章、节、段落内容进行相互间的联系，合理安排结构。经过认真推敲，对文章的题目、小标题发觉不精辟、不准确或不恰当，要重新设计安排。 撰写初稿 课程论文的撰写要求结合所学安全人机理论分析、评价研究对象中的人机关系的合理性，并给出改进建议或方案等。撰写初稿时内容及要求有：选该课题意义和实用价值；对获取的资料进行归纳、分类、统计分析，并列表说明，课程设计所用资料必须来

16、源于现场的实际，不得假设推断；对原来系统或者设计中的人机关系所存在的问题依据安全人机工程原理进行分析、改进和设计，使设计或分析的对象其人机关系符合人机匹配原理；最后给出结论，结论是课程设计/论文最终的、总体的概括性论述，应该准确、完整、明确、精练，可以在结论或讨论中提出建议，研究设想或改进的意见、尚待解决的问题或展望等，置于正文最后。 修改 初稿完成后要经过反复推敲和修改才能定稿。修改是对原工作的深化和提高，要对文字进一步加工润色，对观点进一步修订。修改时一般要注意首先看文题是否相符，论点是否鲜明，论据是否充分，论证是否严密，布局是否合理；分析计算过程是否正确、表达是否清晰等。 其他课程论文应

17、有学生独立完成的分析、评价、论点等；若有调研应附调研表，或实验数据记录。若采用问卷调查法则要清楚调查的目的、任务、对象、范围、调查方法、问卷的设计或来源等，最好能把调查方案附上。做课程论文/设计之前需要进行大量的调研，不仅包括文献资料的收集和现实情况的调研，还包括相关的国家标准，部分国家标准参见6.2.5。最后对在课程设计或论文中给予指导、协助或提出建议和帮助的组织或个人致谢，且置于结论之后，另页开始。6） 课程设计说明书撰写要求语言简练，文字通顺，图例清晰。按照工程制图标准绘图；设计说明书要求详细说明设计过程，书写规范。一份完整的说明书一般包括以下一些项目：封面、目录、设计任务书、绪论或前言

18、、调研与分析、方案构思、多方案对比与选择、本设计说明、设计总结或心得体会、参考文献等内容。论文/课程设计说明书排版要求统一按学校要求。4 题目内容安全人机课程设计内容可以包括以下方面：系统中人机关系是否适宜人体尺寸、符合人的感知特性、方便人获取与传递信息、适合作业的合理空间与环境等。推荐学生自拟题目，以下题目可以参考。5 部分国家标准索引GB 10000-1988中国成年人人体尺寸国家技术监督局1989-07-01现行GB/T 12454-2008视觉环境评价方法国家标准化管理委员.2009-01-01现行GB/T 1251.1-2008人类工效学 公共场所和工作区域的险情信号 险情听觉信号国

19、家标准化管理委员.2009-01-01现行GB/T 1251.2-2006人类工效学 险情视觉信号 一般要求、设计和检验国家质量监督检验检疫.2007-03-01现行GB/T 1251.3-2008人类工效学 险情和信息的视听信号体系国家标准化管理委员.2009-01-01现行GB/T 13379-2008视觉工效学原则 室内工作场所照明国家标准化管理委员.2009-01-01现行GB/T 13459-2008劳动防护服 防寒保暖要求国家标准化管理委员.2009-01-01现行GB/T 13547-1992工作空间人体尺寸国家技术监督局1993-04-01现行GB/T 14774-1993工作

20、座椅一般人类工效学要求国家技术监督局1994-07-01现行GB/T 14775-1993操纵器一般人类工效学要求国家技术监督局1994-07-01现行GB/T 14776-1993人类工效学 工作岗位尺寸设计原则及其数值国家技术监督局1994-07-01现行GB/T 14777-1993几何定向及运动方向国家技术监督局1994-07-01现行GB/T 14779-1993坐姿人体模板功能设计要求国家技术监督局1994-07-01现行GB/T 15241-1994人类工效学 与心理负荷相关的术语国家技术监督局1995-06-01现行GB/T 15241.2-1999与心理负荷相关的工效学原则

21、第2部分：设计原则国家质量技术监督局1999-10-01现行GB/T 15759-1995人体模板设计和使用要求国家技术监督局1996-06-01现行GB/T 16251-2008工作系统设计的人类工效学原则国家标准化管理委员.2009-01-01现行GB/T 16252-1996成年人手部号型国家技术监督局1996-10-01现行GB/T 17244-1998热环境 根据WBGT指数（湿球黑球温度）对作业人员热负荷的评价国家技术监督局1998-10-01现行GB/T 17245-2004成年人人体惯性参数国家质量监督检验检疫.2004-12-01现行GB/T 18048-2008热环境人类工

22、效学 代谢率的测定国家标准化管理委员.2009-01-01现行GB/T 18049-2000中等热环境 PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规定国家质量技术监督局2000-12-01现行GB/T 18976-2003以人为中心的交互系统设计过程国家质量监督检验检疫.2003-08-01现行GB/T 18977-2003热环境人类工效学 使用主观判定量表评价热环境的影响国家质量监督检验检疫.2003-08-01现行GB/T 18978.1-2003使用视觉显示终端(VDTs)办公的人类工效学要求 第1部分:概述国家质量监督检验检疫.2003-08-01现行GB/T 18978.10-2004使

23、用视觉显示终端(VTDs)办公的人类工效学要求 第10部分:对话原则国家质量监督检验检疫.2004-12-01现行GB/T 18978.11-2004使用视觉显示终端(VDTs)办公的人类工效学要求 第11部分:可用性指南国家质量监督检验检疫.2004-12-01现行GB/T 18978.12-2009使用视觉显示终端(VDTs)办公的人类工效学要求 第12部分：信息呈现国家质量监督检验检疫.2009-11-01现行GB/T 18978.13-2009使用视觉显示终端(VDTs)办公的人类工效学要求 第13部分：用户指南国家质量监督检验检疫.2009-11-01现行GB/T 18978.2-2004使用视觉显示终端(VDTs)办公的人类工效学要求 第2部分：任务要求指南国家质量监督检验检疫.2004-12-01现行GB/T 20527.1-2006多媒体用户界面的软件人类工效学 第1部分：设计原则和框架国家质量监督检验检疫.2007-03-01GB/T 20527.3-2006多媒体用户界面的软件人类工效学第3部分：媒体选择与组合国家质量监督检验检疫.2007-03-01现行GB/T 20528.1-2006使用基于平板视觉显示器工作的人类工效学要求 第1部分：概述国家质量监督检验检疫.2007-03-01现行GB/T 20528.2-2