第8章 人機(jī)系統(tǒng)功能匹配以及安全防護(hù)裝置設(shè)計(jì)=安全人機(jī)工程學(xué)=重慶大學(xué)

第八章 人機(jī)系統(tǒng)功能匹配 以及安全防護(hù) 裝置設(shè)計(jì) 安全人機(jī)系統(tǒng)主要由人、機(jī)、環(huán)境這三部分組成。 人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是解決系統(tǒng)中人的效能、安全、身心健康以及人機(jī)匹配最優(yōu)化的問(wèn)題 。 必須做到機(jī)宜人，人適機(jī)，使人機(jī)之間達(dá)到最佳匹配，這是一條基本的原則。 人－機(jī)關(guān)系通?？煞譃殪o態(tài)人－機(jī)關(guān)系和動(dòng)態(tài)人－機(jī)關(guān)系兩大方面。 靜態(tài)人機(jī)關(guān)系主要研究人、機(jī)之間的空間關(guān)系； 動(dòng)態(tài)人－機(jī)關(guān)系主要研究人、機(jī)之間的功能關(guān)系和信息關(guān)系（其中包括人－機(jī)界面的分析、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)）。 8.1 人－機(jī)功能關(guān)系 舉一個(gè)宇宙航行中飛船的例子，對(duì)于繞月球飛船飛行的成功率來(lái)講，國(guó)外文獻(xiàn)分析顯示：如果采用全自動(dòng)化飛行時(shí)成功率僅為22%；如果采用有人參與時(shí)則為70%；如果在飛行中航天員還能承擔(dān)維修任務(wù)時(shí)則為93%；對(duì)于登月飛行的成功率來(lái)講，這時(shí)后者為前者的4.2倍，充分說(shuō)明了合理的功能分配對(duì)完成人機(jī)系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)非常重要。 9.1.1 人的主要功能 下圖給出了人在操作活動(dòng)中的基本功能示意圖，它集中體現(xiàn)在信息輸入（即感受刺激（S））、信息處理（即意識(shí)或稱大腦信息加工（O））以及行為輸出（即作出反應(yīng)（R））這三個(gè)過(guò)程中。上述過(guò)程，心理學(xué)家稱之為行為反應(yīng)的S－O－R模式。 人在操作活動(dòng)中的基本功能示意圖 人在人機(jī)系統(tǒng)中具有的功能 人的第一種功能－感受器 人的第二種功能－信息處理器 人的第三種功能－操縱器，即通過(guò)機(jī)的控制器進(jìn)行操縱 人機(jī)系統(tǒng)的基本模式 刺激與行為關(guān)系的示意圖 行為的基本模式 人的信息加工模型 人機(jī)系統(tǒng)模型 9.1.2 機(jī)的主要功能 機(jī)的子系統(tǒng)分為C－M和M－D系統(tǒng)。 C－M系統(tǒng)由控制器和機(jī)器的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（或計(jì)算機(jī)主板）組成。這個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)是使機(jī)器接受操作者的指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)控，把輸入轉(zhuǎn)換為輸出。 M－D系統(tǒng)由機(jī)器的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和顯示器組成。 9.1.4 靜態(tài)人、機(jī)功能匹配的 原則與方法 比較分配原則 剩余分配原則 經(jīng)濟(jì)分配原則 宜人分配原則 彈性分配原則 人優(yōu)于機(jī)器的七個(gè)方面 1.在感覺(jué)與知覺(jué)方面,人的某些感官的感受能力比機(jī)器優(yōu)越。 2.人能運(yùn)用多種通道接受信息，當(dāng)一種信息通道有障礙時(shí)可用其它通道補(bǔ)償。而機(jī)器只能按設(shè)計(jì)的固定結(jié)構(gòu)和方法輸入信息。 人優(yōu)于機(jī)器的七個(gè)方面 3.人具有高度的靈活性和可塑性，能隨機(jī)應(yīng)變，能應(yīng)付意外事故和排除故障。而機(jī)器應(yīng)付偶然事件的程序往往是非常復(fù)雜的。 4.人能長(zhǎng)期大量?jī)?chǔ)存信息，并且能隨時(shí)綜合利用記憶信息進(jìn)行分析與判斷。 人優(yōu)于機(jī)器的七個(gè)方面 5.人具有總結(jié)和學(xué)習(xí)功能而機(jī)器無(wú)論多么復(fù)雜，都只能按照人預(yù)先編好的程序工作。 6.人能進(jìn)行歸納推理，在獲得實(shí)際觀察資料的基礎(chǔ)上歸納出一般結(jié)論，形成概念并能創(chuàng)造發(fā)明。 人優(yōu)于機(jī)器的七個(gè)方面 7.人是有感情、意識(shí)和個(gè)性的，人具有能動(dòng)性，人在社會(huì)活動(dòng)中具有明顯的社會(huì)性。 作業(yè)要求與可利用能力失配示意圖 9.2 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 基本要求和要點(diǎn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想和過(guò)程可由下圖予以概括。系統(tǒng)設(shè)計(jì)絕對(duì)不是某一個(gè)單一專業(yè)領(lǐng)域所能勝任的事，它應(yīng)該由專業(yè)工程師、人機(jī)工程學(xué)家、心理學(xué)家、人類學(xué)家等共同協(xié)作完成。 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 1.能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，完成預(yù)定的任務(wù)。 2.要使人與機(jī)都能夠充分發(fā)揮各自的作用和協(xié)調(diào)地工作。 3.人機(jī)系統(tǒng)接受的輸入和輸出功能，都應(yīng)該符合設(shè)計(jì)的能力。 4.人機(jī)系統(tǒng)要考慮環(huán)境因素的影響 5.人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)有一個(gè)完善的反饋閉環(huán)回路。 系統(tǒng)的總體目標(biāo) 人與機(jī)的結(jié)合方式 9.2.1 設(shè)計(jì)的原則與要點(diǎn) ISO6385－1981（E）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了人機(jī)工程學(xué)的一般指導(dǎo)原則，其中包括： 1.工作空間和工作設(shè)備的一般設(shè)計(jì)原則 2.工作環(huán)境的一般設(shè)計(jì)原則 3.工作過(guò)程的一般設(shè)計(jì)原則 四個(gè)方面的設(shè)計(jì)與分析要點(diǎn) （1）注意人機(jī)功能的分配； （2）注意人機(jī)匹配，尤其要注意顯示器與人的信息通道間的匹配，控制器與人體運(yùn)動(dòng)特性間的匹配，顯示器與控制器之間的匹配，環(huán)境與操作者適應(yīng)性的匹配以及人、機(jī)、環(huán)境三大要素與作業(yè)之間的匹配等； （3）注意人－機(jī)界面的設(shè)計(jì)； （4）注意完成對(duì)人機(jī)系統(tǒng)的評(píng)價(jià) 。 9.2.2人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 1.對(duì)系統(tǒng)的任務(wù)、目標(biāo)，系統(tǒng)使用的環(huán)境條件以及對(duì)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性要求等要有充分的了解和掌握。 2.要調(diào)查系統(tǒng)的外部環(huán)境。 3.要了解與掌握系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境的設(shè)計(jì)要求。 4.進(jìn)行認(rèn)真的系統(tǒng)分析，即利用人機(jī)工程學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)系統(tǒng)的組成、人機(jī)的聯(lián)系方式、作業(yè)活動(dòng)等內(nèi)容進(jìn)行方案分析。 5.分析該系統(tǒng)各要素的機(jī)能特性及其約束條件。 6.完成人與機(jī)的整體匹配與優(yōu)化。 7.具體確定出人、機(jī)、環(huán)境各要素在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所承擔(dān)的任務(wù)與角色。 8.借助

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