人機系統(tǒng)設(shè)計與評價

1、人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用01 人機系統(tǒng)概述2 人機系統(tǒng)設(shè)計3 人機系統(tǒng)的可靠性4 人機系統(tǒng)的評價5 人機系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用1一、系統(tǒng)和人機系統(tǒng)的概念二、人機系統(tǒng)的功能和類型三、人機系統(tǒng)中人的地位人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用2 系統(tǒng)由相互作用、相互依賴的若干部分構(gòu)成的具有特定功能的有機整體。 人機系統(tǒng)人和機組合形成的集合體。 人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用3系統(tǒng)功能: 信息接受； 信息儲存； 信息處理； 執(zhí)行系統(tǒng)類型 按人機系統(tǒng)自動化程度分 人工操作系統(tǒng)；半自動系

2、統(tǒng)；自動操作系統(tǒng) 按有無反饋控制作用分 閉環(huán)人機系統(tǒng)；開環(huán)人機系統(tǒng) 人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用4系統(tǒng)種類系統(tǒng)種類自動化自動化程度程度操作操作可靠性可靠性費用費用創(chuàng)造能力創(chuàng)造能力維護能力維護能力手工低低低高好半自動自動高高高低差人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用5 人是主體，起主導(dǎo)作用。人機系統(tǒng)中人起決策作用 人設(shè)計、制造、控制機，“人適機” 機服務(wù)于人，“機宜人” 機不能取代人 以人為本，人性化設(shè)計人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用6一、人機系統(tǒng)設(shè)計的基本思想和要求二、人機系統(tǒng)設(shè)計的一般程序人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7

3、-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用71. 系統(tǒng)設(shè)計思想： 將系統(tǒng)的性能、可靠性、費用、時間和適應(yīng)性作為設(shè)計所追求的目標(biāo)，從功能分析入手，合理地將系統(tǒng)各項功能分配給人和機器，從而達(dá)到系統(tǒng)的最佳匹配。人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用8 2、設(shè)計要求能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，完成預(yù)定任務(wù)；人、機能充分發(fā)揮各自的作用并協(xié)調(diào)地工作；人機系統(tǒng)接受輸入和輸出的功能必須符合設(shè)計能力；人機系統(tǒng)設(shè)計要考慮環(huán)境因素的影響；系統(tǒng)具有完善的反饋閉環(huán)回路。人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用9 3、人機系統(tǒng)設(shè)計的總目標(biāo) 根據(jù)人的特性設(shè)計出符合人操作的機器，最適合手動的工具、最方便使用的控制器、最

4、醒目的顯示器、最舒適的工作姿勢和操作程序、最有效經(jīng)濟的作業(yè)方法和預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時間、最舒適的工作環(huán)境，使整個人機系統(tǒng)保持安全可靠、效益最佳。 安全、高效、舒適、健康、經(jīng)濟人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用10人機系統(tǒng)目標(biāo)的建立功能分析機的設(shè)計人機界面設(shè)計系統(tǒng)綜合、評價作業(yè)規(guī)范工作描述人員設(shè)計功能分配正式投產(chǎn)試制評價人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用11 人、機的主要功能：感覺功能（傳感器）感覺功能（傳感器）信息處理功能（信息處理器）信息處理功能（信息處理器）操縱功能（操縱器）操縱功能（操縱器）接受信息接受信息儲存信息儲存信息處理信息處理信息執(zhí)行功能執(zhí)行功能

5、人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用12速度占優(yōu)延時1s邏輯推理擅長演繹擅長歸納計算快，精確；不會修正慢，易錯，善于修正可靠性較高；變化高；變化；應(yīng)變強連續(xù)性長期易疲勞靈活性取決于設(shè)計高檢測物理量的檢測范圍廣而準(zhǔn)；能檢測到人不能檢測的電磁波 具有同認(rèn)識直接聯(lián)系的高度檢測能力；沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)值，易產(chǎn)生飄移；具有味覺、嗅覺和觸覺 接下表人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用13輸入靈敏度某些感覺超人（如電離輻射）受某些因素影響智力無操作處理能力操作力、速度、范圍等及處理固、液、氣方面強自由度大，靈巧功率輸出恒定，可極大、極小大小與時間有關(guān)記憶適于文字再現(xiàn)、長期

6、儲存擅長原則、策略的記憶視覺能感受和利用紅外線等電磁波有限成本購置、運轉(zhuǎn)、保養(yǎng)費工資、福利、照顧、保險等，生命續(xù)上表人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用14 通過人與機器的特性比較，進行客觀的和符 合邏輯的分配。 在功能分配時，首先考慮機器所能承擔(dān)的 系統(tǒng)功能，然后將剩余部分功能分配給人。 以經(jīng)濟效益為原則，合理恰當(dāng)?shù)剡M行人機 功能分配。 系統(tǒng)的功能分配要適合于人的生理和心理 的多種需求，有意識地發(fā)揮人的技能。 即系統(tǒng)的某些功能可以同時分配給人或機 器，人可以自由選擇參與系統(tǒng)行為的程度。比較分配原則剩余分配原則經(jīng)濟分配原則彈性分配原則宜人分配原則人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-

7、7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用15由于各種干擾需要判斷信息時要求判斷變化的圖形時要求判斷各種各樣的輸入對發(fā)生頻率非常低的事態(tài)進行判斷解決問題需要歸納、判斷預(yù)測不測事件的發(fā)生時重復(fù)性操作、計算；大量資料儲存迅速施加大力或長時間施力或須嚴(yán)格控制施力大小大量數(shù)據(jù)處理根據(jù)某特定范圍多次重復(fù)作出判斷對人有危險或容易誤操作人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用16 包括作業(yè)描述和作業(yè)規(guī)范，為人機系統(tǒng)的運行提供合適的操作人員。 通過作業(yè)描述可提出功能要求、考察功能分配是否合理； 編制作業(yè)規(guī)范的目的是進行人力資源分析，決定該系統(tǒng)的某項功能需要多少操作人員及應(yīng)達(dá)到的技能標(biāo)準(zhǔn)、如何通過選拔、教育、

8、培訓(xùn)，使人適應(yīng)機的特性。人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用17人機界面是人和機在信息交換和功能上接觸或相互影響的領(lǐng)域。主要是顯示器和控制器，包括作業(yè)空間設(shè)計解決好人控制機器、人接受信息的問題顯示器、控制器的布置 （參見第四章內(nèi)容）人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用18詳見各專業(yè)設(shè)計人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用19 系統(tǒng)設(shè)計是 設(shè)計 評價 不斷循環(huán)發(fā)展的過程評價方法： 人失誤分析法 功能分析法 操作順序圖法 人機可靠性分析法 時間線圖法 環(huán)境指數(shù)評價法 連接分析法 人機系統(tǒng)信息傳遞法 功能流程圖法 人機安全性分析法 定性分析

9、法定性分析法定量分析法定量分析法人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用20一、可靠性及其度量指標(biāo)二、人的可靠性三、機器的可靠性四、環(huán)境因素五、人機系統(tǒng)的可靠性人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用21 1、可靠性系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。2、可靠性度量指標(biāo) 可靠度可靠度，不可靠度不可靠度 可靠度指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，R（t）。 0R（t）1 不可靠度， F（t）=1 - R（t） 故障概率（失效概率故障概率（失效概率），），= -lnR (單位時間，為定值時) 平均壽命平均壽命t人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021

10、-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用22 影響人的可靠性的因素: 生理：體力、疾病、耐力等 心理：情緒、注意、錯覺等 管理：工作安排不合理、誤指揮等 環(huán)境：高低溫、照明等 社會：家庭關(guān)系、人際關(guān)系緊張等 作業(yè)：連續(xù)作業(yè)、單調(diào)重復(fù)操作等 個體：經(jīng)驗、訓(xùn)練培訓(xùn)、技術(shù)水平、文化水平、感覺閾限等人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用23 如何提高機械設(shè)備可靠性？ 減少機器本身故障，延長使用壽命利用可靠性高的元件利用備用系統(tǒng)采用平行的并聯(lián)配置系統(tǒng)對處于惡劣環(huán)境下的運行設(shè)備采取一定的保護措施降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度加強預(yù)防性維修 提高使用安全性加強安全裝置的設(shè)計 人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10

11、人機工程學(xué)原理及應(yīng)用24 優(yōu)良、舒適、合理的環(huán)境條件可使作業(yè)人員減輕疲勞、心情舒暢、減少失誤可以提高機器設(shè)備、元器件的使用壽命，降低故障率。 反之，惡劣的環(huán)境條件，給人和機器設(shè)備帶來不利影響，降低系統(tǒng)的可靠性。 人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用25 1、人機系統(tǒng)的可靠度RS RS = R人 R機 串聯(lián)系統(tǒng) RS = R1R2R3 Rn * 串聯(lián)系統(tǒng)單元越多，其可靠度就越低； * RSRi 并聯(lián)系統(tǒng)（并聯(lián)冗余） RS = 1- (1-R1)(1-R2) (1-Rn)* 并聯(lián)系統(tǒng)單元越多，系統(tǒng)可靠度就越高* RSRi 121n2n人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程

12、學(xué)原理及應(yīng)用26 備用冗余系統(tǒng)有若干個部件組成并聯(lián)系統(tǒng)，其中部分為備用。（也稱待機冗余） RS = e-t1+t+(t)2/2!+ +(t)n-1/(n-1)!式中 失效概率，t時間 備用冗余系統(tǒng)的可靠度最高。 12n待機備用(n1)個人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用27 連接方式C或C0.700.9730（提高（提高 39%）0.9942（提高（提高 42%）D或D0.750.9375（提高（提高 25%）0.9658（提高（提高 28.8%）系統(tǒng)0.440.77（提高（提高 75%）0.8128（提高（提高 84.7%）不 同 聯(lián) 接 方 式 時 系 統(tǒng) 可 靠 度

13、 的 比 較備用人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用28 合理進行人機系統(tǒng)功能分配，建立高效可靠的人機系統(tǒng) 減少人為失誤 對機械產(chǎn)品進行可靠性設(shè)計 加強機械設(shè)備維修保養(yǎng)人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用29一、人機系統(tǒng)評價的分類二、連接分析法三、失效樹（故障樹）分析法四、作業(yè)分析五、檢查表法六、環(huán)境指數(shù)評價法七、系統(tǒng)經(jīng)濟性分析人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用30按量化程度分定性評價定量評價按階段分預(yù)評價驗收評價現(xiàn)狀評價人失誤分析法操作順序圖法時間線圖法連接分析法功能流程圖法功能分析法人機可靠性分析環(huán)境指數(shù)評價法人機系統(tǒng)信息傳遞法

14、人機安全性分析法人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用31 評價人機系統(tǒng)，需要注意以下幾項要求：1、明確評價目的，正確規(guī)定評價的內(nèi)容；2、確定評價標(biāo)準(zhǔn)；3、選擇評價方法。人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用321、人、機系統(tǒng)功能分配是否合理2、手、腳負(fù)荷是否合理3、手操縱時的動作距離、順序是否合理4、操作范圍的尺度按第幾百分位數(shù)設(shè)計5、人的作業(yè)舒適性6、是否采取了防止誤操作的措施7、系統(tǒng)安全性、可靠性分析評價8、環(huán)境條件是否利于作業(yè)順利進行人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用33 連接分析法是綜合應(yīng)用感知類型、使用頻率、作業(yè)負(fù)荷和適應(yīng)性

15、，分析評價信息傳遞的方法。是一種對已設(shè)計好的人、機、過程和系統(tǒng)進行評價的簡便方法。 表達(dá)人-機、人-人、機-機間的操作、視覺、聽覺、行走等關(guān)系 目的：根據(jù)視看頻率、重要程度，合理配置各子系統(tǒng)的相對位置及其信息傳遞方式，減少傳遞環(huán)節(jié)，使信息傳遞簡潔暢通，操作便利，提高系統(tǒng)可靠性和工作效率 步驟： 繪制連接關(guān)系圖調(diào)整連接關(guān)系人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用34 失效樹分析(Fault Tree Analysis,簡稱FTA)是對既定的系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障條件及可能導(dǎo)致的后果，按作業(yè)流程、先后次序和因果關(guān)系繪制程序圖，以表示導(dǎo)致故障的各因素間的邏輯關(guān)系。 是提高系統(tǒng)可靠行、對系

16、統(tǒng)進行安全評價的一種方法。 設(shè)計階段幫助尋找潛在故障 使用階段幫助進行事故分析人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用35 是以作業(yè)系統(tǒng)為對象，對現(xiàn)行各項作業(yè)、工藝和工作方法進行系統(tǒng)分析，找出不合理因素，以達(dá)到有效利用現(xiàn)有資源、增進系統(tǒng)功效的目的。 包括方法研究和時間研究 方法研究方法研究對現(xiàn)行的或擬議的工作方法進行系統(tǒng)記錄、嚴(yán)格考查，從而提出改進技術(shù)。目的在于改進工藝和程序、改進設(shè)計、改進功能分配。 時間研究時間研究在方法研究的基礎(chǔ)上，確定操作者按規(guī)定的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成作業(yè)所需的時間。目的在于消除無效時間，制定合理的作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)。人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理

17、及應(yīng)用36 利用人機工程學(xué)原理檢查構(gòu)成人機系統(tǒng)各因素及作業(yè)過程中操作人員的能力、心理和生理反應(yīng)狀況的評價方法。 國際人機工程學(xué)會“人機工程學(xué)系統(tǒng)分析檢查表”的主要內(nèi)容： 作業(yè)空間分析 作業(yè)方法分析 環(huán)境分析 作業(yè)組織分析 負(fù)荷分析 信息輸入、輸出分析人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用37空間指數(shù)空間指數(shù)視覺環(huán)境綜合評視覺環(huán)境綜合評價指數(shù)價指數(shù)S會話指數(shù)會話指數(shù)密集指數(shù)密集指數(shù)(03)可通行指數(shù)可通行指數(shù)(03) S 等級等級 意義意義 0 1 毫無問題毫無問題 0S10 2 稍有問題稍有問題10S50 3 問題較大問題較大 S50 4 問題很大問題很大 最大距離最大距離,

18、mdB 正常正常 大聲大聲35 7.5 1540 4.2 8.445 2.3 4.650 1.3 2.4 70 0.13 0.26語言干擾極滿意進行語言交流的最大距離人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用38 經(jīng)濟分析的目的是實現(xiàn)人、機、環(huán)境三者的最佳效益。人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用39 經(jīng)濟效益評價指標(biāo)： 效能/費用100%，比值經(jīng)濟性 (效能費用) (效能費用)/效能100%人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用40制約因素 經(jīng)濟發(fā)展水平 科學(xué)技術(shù)水平 生產(chǎn)技術(shù)水平等以實現(xiàn)人、機、環(huán)境三者的最佳組合、實現(xiàn)系統(tǒng)功能目標(biāo)、使系統(tǒng)經(jīng)濟效益與功能實現(xiàn)相統(tǒng)一為依據(jù)。保證人、機、環(huán)境系統(tǒng)所確定的功能目標(biāo)實現(xiàn)的費用就是合理投入量。人機系統(tǒng)設(shè)計與評價2021-7-10人機工程學(xué)原理及應(yīng)用41如：產(chǎn)品質(zhì)量、生如：產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、設(shè)備利用率、產(chǎn)率、設(shè)備利用率、產(chǎn)品合格率等產(chǎn)品合格率等主要包括人的生理、主要包括人的生理、心理反應(yīng)、應(yīng)激、心理反應(yīng)、應(yīng)激、工作效率、適應(yīng)程工作效率、適應(yīng)程度等度等人機系統(tǒng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)人機系統(tǒng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)人的效果標(biāo)準(zhǔn)人