人機系統設計與分析評價

人機系統設計與分析評價第一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五10.1人機系統設計

10.1.1人機系統設計基本思想及要求人機系統設計是一個廣義的概念，可以說，凡是包括人和機相結合的設計，小至一個按鈕、開關，一件手工工具，大至一個大型復雜的生產過程、一個現代化系統(如宇宙飛船)的設計，均為人機系統設計。它不僅包括某個系統的具體設計，而且也包括作業(yè)及作業(yè)輔助設計、人員培訓和維修等。第二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五計、人員培訓和維修等。人機系統的設計思想在不斷改變。原始的設計思想是首先確定機器，然后根據機器的操作要求選拔人員、訓練操作者。隨著機器運行速度的提高，也要求操作者的反應速度必須提高，而人的能力與機器對操作者的要求相差越來越大，因此產生了人機界面設計問題。第三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五對人機系統的設計要求如下：

1)能達到預定目標，完成預定的任務。

2)人與機都能充分發(fā)揮各自的作用和協調地工作。

3)人機系統接受輸入和輸出的功能，都必須符合設計的能力。

4)人機系統要考慮環(huán)境因素的影響，這些因素包括廠房建筑結構、照明、噪聲、溫濕度等。

5)人機系統應有一個完善的反饋閉環(huán)回路。第四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-1人機系統設計模型第五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.1.2人機系統設計的一般程序

1.人機系統的目標建立與功能分析每個系統都有自己的客觀目標。系統的目標的確定對于以后的設計至關重要。因此首先要確定包含人在內的全系統應具有什么樣的目標，并詳細填寫系統目標說明書。在確定系統目標時，要對系統目標進行技術上的可行性、制造成本和用戶要求等方面的比較。第六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五然后再詳細討論并確定為實現該目標的手段，亦即確定應給予系統的功能是什么。此時可能有多個可行方案，可行方案越多，選擇的余地越大，從而在一定的限制條件下選出較好的方案。若想獲得許多可行方案，目標不應是局部、具體而狹小的，而應從廣闊的視野多層次上設定，其方法是功能設計展開法。圖10-2所示為功能設計展開法的關連樹圖，圖中的每一等級，上位是目標，下位是功能。各等級的目標和相應的功能之間，從目標找功能時應問“怎么辦”，從功能找目標時則問“為什么”。第七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-2關連樹圖第八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.人機功能分配功能分配是指為了使系統達到最佳匹配，在研究分析人和機器特性的基礎上，充分發(fā)揮人和機器的潛能，合理地將系統各項功能分配給人和機器的過程。功能分配的任務是決定系統的哪一部分功能由人完成，哪一部分功能由機器完成。因此，必須對人和機器的特性充分分析比較，見表10-1。第九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-1人與機器的特性比較第十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五第十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五功能分配也稱劃定人機界限，通常應考慮：1)人與機器的性能、負荷能力、潛力及局限性；2)人進行規(guī)定操作所需的訓練時間和精力限度；3)對異常情況的適應性和反應能力的人機對比；4)人的個體差異的統計；5)機器代替人的效果和成本等。第十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五一般認為，用機器代替人，在等效等質條件下，符合下列公式才是經濟可行的：

〔設備原值×(折舊率＋大修率)＋設備能耗+設備維修保養(yǎng)費+

設備原值的銀行利率〕＜〔人工工資+工資附加費+社會保險費〕

人機功能分配的結果形成了由人、機共同作用而實現的人機系統功能。在現代，人機系統的功能包括信息接受、貯存、處理、反饋和輸入輸出以及執(zhí)行等。第十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

3.人員開發(fā)人員開發(fā)包括作業(yè)描述和作業(yè)規(guī)范，它為人機系統的運行提供了合適的操作人員。功能分配完成以后，應進行作業(yè)描述，通過作業(yè)描述可以考查功能分配是否合適，是否與人的能力、特性相適應。作業(yè)描述可以通過對一個或多個活動的分析來完成。第十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

4.界面設計人機界面是人和機在信息交換上和功能上接觸的或相互影響的領域。人機聯系的重要途徑是顯示器和控制器。人機界面設計主要是指顯示器、控制器以及它們之間關系的設計。作業(yè)空間分析也是人機界面的內容。人機界面設計必須解決好兩個主要問題：人控制機器和人接受信息。前者主要是指控制器要適合于人的操作，應考慮人進行操作時的空間與控制器的配置。第十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五顯示器和控制器的布置必須符合兩個原則：

1)以人為中心的原則。設計顯示器與控制器時，必須研究人的生理、心理特點，了解感覺器官功能的限度和能力以及使用時可能出現的疲勞程度，以最大限度地發(fā)揮人的潛能，達到人機之間的最佳協調。第十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2)就近布置的原則。人機界面上可能有許多顯示器、控制器，但它們的重要性不同。重要性既可以是使用觀察的頻率，也可以是操作錯誤產生的后果。第十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

5.系統的評價和發(fā)展系統評價是系統發(fā)展的基礎，系統評價是一個連續(xù)不斷的過程。只有正確地分析評價現實系統，才能提出對系統的改進設計。如果認為系統運行以后設計任務就結束了，則系統得不到進一步的改進和完善。因此，系統設計將是一個設計—評價—再設計—再評價，不斷發(fā)展的過程。第十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五人機工程學中有關系統分析評價的方法很多。定性分析方法有：人的失誤分析法，操作順序圖法，時間線圖法，連接分析法，功能流程圖法等。定量分析方法有：功能分析法，人機可靠性分析法，環(huán)境指數評價法，人機系統信息傳遞法，人機安全性分析法等。還有些評價法是定性與定量相結合的方法，如人的因素評價法(主觀評價法、生理和心理指數評價法等)。第十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-3人在閉環(huán)人機系統中的信息處理模型第二十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.1.3人機系統分析設計的主要內容人在人機系統中，無論是起重機的操作員，還是火車司機或輪船的操作員，都可以看成一個封閉控制系統的元件，都是這一封閉系統的有機組成部分，如圖10-3所示。將這一概念進一步加深，可以畫出如圖10-4所示的簡單方框圖，該圖示出了操作者的工作過程。這個系統中的三個主要子系統，即感知子系統、信息處理子系統和人的反應子系統，是人機系統分析設計的主要內容。第二十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-4人的操作過程的信息處理系統第二十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.1.4人機系統的設計步驟人機系統的設計步驟如表10-2所示。首先設定一系統，然后分析研究該系統的目標和功能，必要的和制約的條件，然后，進行系統的分析和規(guī)劃。這里主要是指系統的功能分析、人的時間和動作分析，工序分析、職務分析等，其中包括提供人進行作業(yè)的必要條件和必須的信息，分析人的判斷和操縱動作。第二十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-2人機系統的設計步驟第二十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五10.2連接分析

10.2.1連接及其表示方法連接是指人機系統中，人與機、機與機、人與人之間的相互作用關系。因此相應的連接形式有：人—機連接、機—機連接和人—人連接。人—機連接是指作業(yè)者通過感覺器官接受機器發(fā)出的信息或作業(yè)者對機器實施控制操作而產生的作用關系；機—機連接是指機械裝置之間所存在的依次控制關系；人—人連接是指作業(yè)者之間通過信息聯絡，協調系統正常運行而產生的作用關系。第二十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1.對應連接對應連接是指作業(yè)者通過感覺器官接受他人或機器發(fā)出的信息或作業(yè)者根據獲得的信息進行操作而形成的作用關系。第二十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.逐次連接人在進行某一作業(yè)過程中，往往不是一次動作便能達到目的，而需要多次逐個的連續(xù)動作。這種由逐次動作達到一個目的而形成的連接稱為逐次連接。如內燃機車司機啟動列車的操作過程：確認信號(信號機的燈光顯示與車長的發(fā)車指令)→司機與副司機呼喚應答(人與人連接)→手操縱列車制動器緩解→鳴笛→緩解機車制動器→置換向控制手柄于前進位→提主控手柄→打開撒砂開關→提主控手柄→關撒砂開關→置主控手柄于運轉的合適位置。這一復雜操作過程為一典型的逐次連接。第二十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五連接由連接關系圖表示。連接分析通過連接關系圖進行。人機系統中的各種要素均用符號表示，各種要素之間的對應關系根據不同連接形式用不同的線型表示，如表10-3所示。第二十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-3連接關系圖中的要素符號、線型的含義第三十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.2.2連接分析的目的連接分析的目的有：根據視看頻率、重要程度，運用連接分析合理配置顯示器與操作者的相對位置，以求達到視距適當、視線通暢，便于觀察；根據作業(yè)者對控制器的操作頻率、重要程度，通過連接分析將控制器布置在適當的區(qū)域內，以便于操作，提高操作準確性；連接分析還可以幫助設計者合理配置機器之間的位置，降低物流指數。第三十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.2.3連接分析的步驟連接分析可分為繪制連接、調整連接兩步。

1.繪制連接關系圖根據人機系統，列出系統的主要要素，并用相應符號繪制連接關系圖。例如圖10-5所示的控制系統設計中，作業(yè)者3、1、4分別對顯示器和控制裝置C、A、D進行監(jiān)視和控制，作業(yè)者2對顯示器C、A、B的顯示內容進行監(jiān)視，并對作業(yè)者3、1、4發(fā)布指示，其連接關系如圖10-6所示。第三十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-5控制系統設計第三十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-6控制系統設計中的連接分析圖第三十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.調整連接關系為了使各子系統之間達到相對位置最優(yōu)化，在調整連接關系時常使用以下三個優(yōu)化原則。

1)減少交叉。為了使連接不交叉或減少交叉環(huán)節(jié)，通過調整人機關系及其相對位置來實現。圖10-7(a)為某人機系統的初步配置方案，圖10-7(b)為修改后方案。修改后交叉點消失，顯然(b)方案比(a)方案合理。這樣經過多次作圖分析，直至取得簡單、合理的配置為止。第三十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-7連接方案的優(yōu)化(a)初步方案；(b)修改后方案第三十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2)綜合評價。對于較為復雜的人機系統，僅使用上述圖解很難達到理想的效果。必須同時引入系統的“重要程度“和“使用頻率”兩個因素進行分析優(yōu)化。①相對重要性。請有經驗的人員確定連接的重要程度，根據“重要就近”原則進行配置。②使用頻率。按使用頻率的大小對連接進行評價。第三十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五③綜合評價。將相對重要性和使用頻率兩者相對值之乘積的大小作為綜合評價值，進行優(yōu)化配置。圖10-8(a)是某連接圖，連線上所標的數值是重要性和使用頻率的乘積值，即綜合評價值。在進行方案分析中，既考慮減少交叉點數，又考慮綜合評價值，將方案(a)調整為方案(b)(如圖10-8(b)所示)，與改進前相比，連接變得流暢且易使用。

第三十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-8采用綜合評價的連接分析(a)初始方案；(b)改進后方案第三十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五④運用感覺特性配置系統的連接。從顯示器獲得信息或操縱控制器時，人與顯示器或人與控制器之間形成視覺連接、聽覺連接或觸覺連接(控制、操縱連接)。視覺連接或觸覺連接應配置在人的前面，這由人的感覺特性所決定。而聽覺信號即使不來自人的前面也能被感知。因此，連接分析還應考慮運用感覺特性配置系統的連接方式。圖10-9描述了3人操作5臺機器的連接，小圓圈中的數值表示連接綜合評價值。圖10-9(a)為改進前的配置，圖10-9(b)為改進后的配置。視覺、觸覺連接配置在人的前方，聽覺連接配置在人的兩側。第四十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-9運用感覺特性配置系統連接(a)初始方案；(b)改進后方案第四十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-9運用感覺特性配置系統連接(a)初始方案；(b)改進后方案第四十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.2.4連接分析法的應用

1.對應連接分析圖10-10(a)為某雷達室的初始平面圖。為了減少交叉和縮短行走距離，運用連接分析法優(yōu)化雷達室內的人機間的連接。利用連接圖將圖(a)簡化為圖(b)。圖(c)所示為改進方案的連接圖，改進方案的人機間連接關系與舊方案完全相同，但平面布置不同。改進方案的平面布置見圖(d)。第四十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-10雷達室平面布置設計(a)初始平面圖；(b)初始連接圖；(c)改進連接圖；(d)改進平面圖第四十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.逐次連接分析連接分析可用于控制盤的布置。在實際控制過程中，某項作業(yè)的完成需對一系列控制器操縱才能完成。這些操縱動作往往按照一定的邏輯順序進行，如果各控制器安排不當，各動作執(zhí)行路線交叉太多，會影響控制的效率和準確性。運用逐次連接分析優(yōu)化控制盤布置，可使各控制器的位置得到合理安排，減少動作線路的交叉及控制動作所經過的距離。圖10-11是機載雷達的控制盤示意圖，標有數字的線是控制動作的正常連貫順序。第四十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-11機載雷達的控制盤示意圖(a)初始方案連接圖；(b)改進后方案連接圖第四十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五10.3作業(yè)分析

10.3.1方法研究方法研究是對現行的或擬議的工作方法進行系統地記錄、嚴格地考查和進而分析改進的技術。方法研究的目的在于改進工藝和程序，改進工廠、車間和工作場所的平面布置，改進整個工廠和設備的設計，改進物料、機器和人力的利用，經濟地使用人力，減少不必要的疲勞以改善工作環(huán)境。第四十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-12作業(yè)分析第四十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1.方法研究的步驟方法研究的步驟及實施，見表10-4。

2.程序圖程序圖是在方法研究中，用于觀察記錄與現行作業(yè)方法有關的全部事實的一組圖表。通過這些圖表所記錄的整個生產過程中的各個程序，可以分析研究生產系統和生產子系統中的各種關系。第四十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五目前國際上通用的程序圖有6種：操作程序圖、流程程序圖、流程線圖、人機程序圖、工組程序圖和雙手操作程序圖。繪制程序圖時，通常用一套符號記錄生產過程中的全部事件。常用的基本符號如表10-5所示。第五十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-4方法研究的步驟及其實施內容第五十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-5繪制程序圖的5種通用符號第五十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

3.考查和開發(fā)用提問的方法對程序圖所記錄的全部事實作進一步分析，稱為考查?？疾榍宄厩闆r之后，即可精化現行方案，開發(fā)新的方法。此時，可用ECSIRR法，它是刪減(Elimination)、合并(Combination)、簡化(Simplification)、改進(Improvement)、替換(Replacement)、重排(Rearangement)等6種方法的統稱。第五十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.3.2程序分析程序分析從宏觀出發(fā)，對整個生產過程進行全面地觀察記錄和總體分析。程序分析的范圍包括三個方面，即產品的生產過程、生產服務過程和管理活動過程。程序分析常用的分析工具為操作程序圖、流程程序圖、流程線圖。第五十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1.操作程序圖操作程序圖是以圖表形式表示從原料投入生產直至加工成零件或裝配成產品為止所經歷的各種操作及檢驗。該圖只反映操作和檢驗兩種活動，運輸、等待、儲存在圖中不作記錄。圖中豎線表示操作程序的流程，橫線表示物料的投入。圖10-13為搖桿的操作程序圖。第五十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-13操作程序圖(a)搖桿的裝配圖；(b)搖桿的操作程序圖第五十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-13操作程序圖(a)搖桿的裝配圖；(b)搖桿的操作程序圖第五十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.流程程序圖和流程線圖流程程序圖是一種按時間順序記錄操作、檢驗、運輸、等待、儲存等5種活動的圖表。它反應了生產過程中包括經過時間、移動距離以及等待在內的整個活動，是方法研究中最有用的工具。根據研究對象不同，流程程序圖可分為物料型、人員型和設備型。圖10-14為物料型流程程序圖。第五十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五流程線圖是用來補充流程程序圖的一種圖表。它按照實際尺寸，采用一定比例，將流程程序圖所涉及到的工作區(qū)域、設備、工作臺、檢驗臺、原材料、在制品或成品存放位置等，畫成平面布置圖。流程線圖一般與流程程序圖結合使用，主要分析生產過程中物料和人員運動的路線。流程線圖10-15(a)(現行方法)和10-15(b)(改進方法)，是流程程序圖10-14方法的補充。第六十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-15流程線圖(a)現行方法；(b)改進方法第六十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-15流程線圖(a)現行方法；(b)改進方法第六十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.3.3操作分析操作分析是研究一道工序的運行過程，分析到操作為止。而程序分析分析到工序為止。操作分析常用的工具為人機程序圖、工組程序圖和雙手操作程序圖。

操作分析的基本要求是，使操作總數最少，工序排列最佳，每一操作最簡單；合理利用肌肉群，平衡兩手負荷，盡量使用夾具；盡量用機器完成工作；減少作業(yè)循環(huán)和頻率；消除不合理的空閑時間；工作地點應有足夠的空間等。第六十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1.人機程序圖人機程序圖是記錄在同一時間坐標上，人與機之間協調與配合關系的一種圖表。如圖10-16所示。通過對它分析，可以減少人機空閑時間，提高人機系統效率。第六十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-16人機程序圖第六十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-16人機程序圖第六十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.工組程序圖工組程序圖記錄在同一時間坐標上，一組工人共同操作一臺機器或不同工種的工人共同完成一項工作時，它們之間的配合關系，如圖10-17所示。第六十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-17工組程序圖第六十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

3.雙手操作程序圖雙手操作程序圖是按操作者雙手動作的相互關系記錄其手(或上、下肢)的動作的圖表。雙手操作程序圖一般用來表示重復相同操作時的一個完整工作循環(huán)。它著眼于工作地點布置的合理性和零件擺放位置的方便性，如圖10-18所示。第六十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.3.4動作分析和動作經濟原則

1.動作分析動作分析是方法研究中的一種微觀分析。它以操作過程中操作者的手、眼和身體其他部位為研究對象，按動作的目的分解為一系列的動素加以分析研究。人體動作可劃分為18種動素，如表10-6所示。第七十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.動作經濟原則動作經濟原則是一種保證動作經濟而又有效的經驗性法則。這些原則是以人的生理、心理特點為基礎，以減輕人在操作過程中的疲勞為目的建立的。第七十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1)利用人體原則。①雙手應同時開始，并同時完成動作。②除休息時間外，雙手不應同時閑著。③雙臂的動作應對稱，方向應相反。④雙手和身體的動作應盡量利用最低等級(見表10-7)，以減少不必要的體力消耗。⑤應當利用力矩協助操作。第七十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-6動素的名稱、符號、定義第七十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五第七十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-7人體動作等級第七十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五⑥動作過程中，使用流暢而連續(xù)的曲線運動(如拋物線運動)，比用方向突然發(fā)生急劇變化的直線運動為佳。⑦作業(yè)時眼睛的活動應處于舒適的視覺范圍內；避免經常改變視距。⑧動作既要從容、自然、有節(jié)奏和有規(guī)律，又要避免單調。第七十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2)布置工作地點的原則。①應給固定的工作地點，提供全部工具和材料。工具材料應有固定位置，以減少尋找造成人力和時間的浪費。②工具、物料和操縱裝置應放在操作者的最大工作范圍之內，并盡可能靠近操作者，但應避免放在操作者的正前方。應使操作者手的移動距離和次數越少越好。③應利用重力進給，利用料箱和容器傳送物料。④工具和材料應按最佳動作順序排列布置。第七十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五⑤應盡量利用下滑運動傳送物料，以避免操作者用手處理已完工的工件。⑥應提供充足的照明；提供與工作臺高度相適應并能保持良好姿勢的座椅；工作臺與座椅的高度應使操作者可以變換操作姿勢，可以坐、站交替，具有舒適感。⑦工作地點的環(huán)境配色應與工作對象的顏色有一定的對比，以減少眼睛的疲勞。第七十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

3)設計工具和設備的原則。①應盡量使用鉆模、夾具或腳操縱的裝置，將手從所有的夾持工件的工作中解放出來，用以做其他更為重要的工作。②盡可能將兩種或多種工具組合為一種。③用手指操作時，應按各手指的自然能力分配負荷。第七十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五④工具中各種手柄的設計，應盡量增大與手的接觸面，以便于施較大的力。⑤機器設備上的各種杠桿、手輪和搖把等的位置，應使操作者使用時盡量不改變或極少改變身體位置(粗大費力的操作除外)，并應最大限度地利用機械力。第八十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.3.5時間研究時間研究是在方法研究基礎上，運用一些技術來確定操作者按規(guī)定的作業(yè)標準，完成作業(yè)所需的時間。時間研究的目的在于揭示造成生產中無效勞動時間的各種原因，確定無效時間的性質和數量，采取措施消除無效時間，并在此基礎上，制訂合理的作業(yè)時間標準。第八十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五時間研究的用途是比較各種工作方法的效果，合理安排作業(yè)人員的工作量，平衡作業(yè)組成員之間的工作量，并為編制生產計劃和生產進程、為勞動成本管理、估算標價、簽訂交貨合同、制定勞動定額和獎勵辦法等提供基礎資料和科學依據。第八十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五時間研究的步驟是，選定需要研究的工作對象；記錄全部工作環(huán)境、作業(yè)方法和工作要素的有關資料；考查全部記錄資料和細目，以保證使用最有效的方法和動作，將非生產的和不適當的工作要素與生產要素區(qū)別開來；選用適當的時間研究技術，衡量各項要素的工作時間；制訂包括休息和個人生理需要等寬放時間在內的作業(yè)標準時間，并建立標準數據庫。若時間研究僅用于調查無效時間或比較工作方法的效果時，可不進行制訂作業(yè)標準時間一項。第八十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五10.4人機系統評價

10.4.1檢查表評價法檢查表評價法，是指利用人機工程學原理檢查構成人機系統各種因素及作業(yè)過程中操作人員的能力、心理和生理反應狀況的評價方法。國際人機工程學學會提出的“人機工程學系統分析檢查表”的主要內容如下：第八十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1)作業(yè)空間分析。分析作業(yè)場所的寬敞程度，影響作業(yè)者活動的因素，顯示器和控制器的位置能否方便作業(yè)者的觀察和操作。

2)作業(yè)方法分析。分析作業(yè)方法是否合理，是否會引起不良的體位和姿勢，是否存在不適宜的作業(yè)速度，以及作業(yè)者的用力是否有效。

3)環(huán)境分析。對作業(yè)場所的照明、氣溫、干濕、氣流、噪聲與振動條件進行分析，考察是否符合作業(yè)者的心理和生理要求，是否存在能引起疲勞和影響健康的因素。第八十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

4)作業(yè)組織分析。分析作業(yè)時間、休息時間的分配以及輪班形式，作業(yè)速率是否影響作業(yè)者的健康和作業(yè)能力的發(fā)揮。

5)負荷分析。分析作業(yè)的強度、感知系統的信息接受通道與容量的分配是否合理，操縱控制裝置的阻力是否滿足人的生理特性。

6)信息輸入和輸出分析。分析系統的信息顯示、信息傳遞是否便于作業(yè)者觀察和接受，操縱裝置是否便于區(qū)別和操作。第八十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.4.2工作環(huán)境指數評價法

1.空間指數法作業(yè)空間狹窄會妨礙操作，迫使作業(yè)者采取不正常的姿勢和體位，從而影響作業(yè)能力的正常發(fā)揮，提早產生疲勞或加重疲勞，降低工效。狹窄的通道和入口會造成作業(yè)者無意觸碰危險機件或誤操作，導致事故發(fā)生。因此，為了評價人與機、人與人、機與機等相互的位置安排，從而作出各種改進，可引入各種指標的評價值來判斷空間的狀況。第八十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1)密集指數。它表明作業(yè)空間對操作者活動范圍的限制程度。查乃爾(R.C.Channell)與托克特(M.A.Tolcote)將密度指數劃分為4級，如表10-9所示。

2)可通行指數。該指數用以表明通道、入口的通暢程度，它也被分為4級，如表10-10所示。在實際作業(yè)環(huán)境設計中，可通行指數的選擇與作業(yè)場所中的作業(yè)者數目、出入頻率、是否可能發(fā)生緊急狀態(tài)造成堵塞及這種堵塞可能帶來后果的嚴重程度有關。第八十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-９密集指數第八十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-10可通行性指數第九十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.視覺環(huán)境綜合評價指數法視覺環(huán)境綜合評價指數，是評價作業(yè)場所的能見度和判別對象(顯示器、控制器等)能見狀況的評價指標。該方法是借助評價問卷，考慮光環(huán)境中多項影響人的工作效率與心理舒適程度的因素，通過主觀判斷確定各評價項目所處的條件狀態(tài)，利用評價系統計算各項評分及總的視覺環(huán)境指數，以實現對視覺環(huán)境的評價。該評價過程大致分為4步。第九十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1)確定評價項目。①對環(huán)境的第一印象；②照度；③眩光感覺；④亮度分布；⑤光影；⑥顏色顯現，⑦光色；⑧表面裝修與色彩；⑨室內結構與陳設；10室內外的視覺聯系。

2)確定分值及權值。對各評價項目均分為由好到壞4個等級，相應的值為0、10、50、100。各項目評價分值用下式計算（10-1）第九十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五3)綜合評價指數計算：（10-2）4)確定評價等級。根據計算的綜合評價指數，按表10-11確定評價等級。第九十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-11視覺環(huán)境綜合評價指數第九十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

3.會話指數會話指數是指工作場所中的語言交流能夠達到通暢的程度。通常采用語言干擾級(SIT)衡量某種噪聲條件下，人在一定距離講話必須達到多大強度的聲音才能使會話通暢，或相反在某一強度的講話聲音條件下，噪聲強度必須低于多少才能使會話通暢。其評價指標見第9章表9-9。

第九十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

10.4.3海洛德分析評價法

1.人機系統的可靠度可靠性的數量指標為可靠度。人機系統的可靠度(RS)由機器的可靠度(RM)與人的操作可靠度(RH)確定。人機系統通常由多個子系統組成，各子系統連接方式不同，其系統的可靠度計算方法也不同。第九十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1)串聯系統的可靠度計算。一個系統如果至少有一個子系統發(fā)生故障，即可導致整個系統故障，或各子系統都正常系統才正常，這樣的系統稱為串聯系統，如圖10-19所示。其系統可靠度的表達式為（10-3）式中：RS——系統的可靠度；Ri——各子系統的可靠度。第九十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-19串聯系統結構第九十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2)并聯系統的可靠度計算。一個系統若至少有一個子系統正常，系統即正常，或各子系統都不正常，系統才不正常，這樣的系統稱為并聯系統，如圖10-20所示。并聯系統可靠度的一般表達式為（10-4）第九十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-20并聯系統結構第一百頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

3)人機系統的可靠度計算。人機系統可分為：串聯人機系統和冗余人機系統，如表10-12所示。把多余的要素加入到系統中構成并聯系統稱為冗余系統。冗余系統具有冗余度，這是提高系統可靠性的一種有效方法。第一百零一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-12人機系統結合形式及可靠度第一百零二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.海洛德分析評價法海洛德法(HERALD：HumanErrorandReliabilityAnalysisLogicDevelopment)是人的失誤與可靠性分析邏輯推演法。它是通過計算系統的可靠性，分析評價儀表、控制器的配置和安裝位置是否適合于人的操作。一般先求出人執(zhí)行任務時的成敗概率，而后對系統進行評價。第一百零三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五人眼在視中心線上下各15°的正常視線區(qū)域內，最不容易發(fā)生錯誤。因此，在該范圍內設置儀表或控制器時，誤讀率或誤操作率極小，離開該區(qū)域越遠，則誤讀率和誤操作率將逐漸增大。表10-13表示了從視中心線為基準向外，每15°劃分一個區(qū)域，在不同的扇形區(qū)域內規(guī)定相應的誤讀概率即劣化值Di。如果顯示控制板上的儀表被安排在15°以內最佳位置上，其劣化值為0.0001～0.0005；如果將該儀表安排在80°的位置上，則相應劣化值Di增加到0.003。第一百零四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五所以，在進行儀表配置時，應該研究如何使其劣化值盡量小些。有效作業(yè)概率可用下式計算：(10-5)第一百零五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五例10-1某儀表顯示板安裝6種儀表，其中有5種儀表安裝在中心視線15°之內，有1種儀表安裝在中心視線50°的位置上，求操作人員有效作業(yè)概率。第一百零六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五表10-13視區(qū)與劣化值D的關系第一百零七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五解：由表10-13查得，視線15°以內儀表的劣化值D＝0.0001，視線50°的儀表劣化值為0.002，則第一百零八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五如果監(jiān)視該顯示板的人員除去操作者外，還配備了其他輔助人員，則該系統中操作人員有效作業(yè)概率RS可以用下式計算：（10-6）第一百零九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五式中：P——操作人員有效地進行操作的概率；n——操作人員數；T1——輔助人員修正主操作人員潛在差錯而進行行動的寬裕時間，以百分比表示；T2——剩余時間的百分比，T2＝100%－T1。第一百一十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五在例10-1中，P＝0.9975，n＝2，T1＝60%(估計)，T2＝100％－６０％＝40％，則RS為第一百一十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五10.5人機系統安全分析

10.5.1事故原因分析

1.事故原因人在一定的場所或環(huán)境中完成作業(yè)，因此，事故的發(fā)生顯然與作業(yè)環(huán)境直接相關。從物理環(huán)境考慮，易于發(fā)生事故的作業(yè)場所有：機械、熱、火、化學、電、放射性、噪聲等。第一百一十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

1)事故的物理條件因素。①人與機功能分配不當。在作業(yè)設計時，沒有充分考慮人與機各自能的機能特征，如人在感覺、學習、處理緊急事件的應變與反應能力等方面優(yōu)于機器，而機器在動作的速度、精度、操作的力度等方面優(yōu)于人。當作業(yè)分配錯誤時，人與機器都不能很好地完成指定的工作，并易于導致事故。第一百一十三頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五②工具、作業(yè)場所等設計失誤。若設計時不考慮人機工程學原理，則作業(yè)場所諸要素可能導致事故的發(fā)生。如顯示器與控制器的布局不合適，沒有考慮顯示—控制相合性，警示裝置處在難以視聽的位置等。③缺少必要的安全裝置與防護措施。在前述的七種易發(fā)生事故的作業(yè)場所，設備設計時應充分考慮安全裝置的重要性，以避免可能的傷害；從個人防護方面來看，必要的設施有助于應付緊急情況，避免惡劣作業(yè)環(huán)境的影響。第一百一十四頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五④物理環(huán)境對人造成生理、心理壓力。作業(yè)場所不適當的物理環(huán)境，如溫度太高、濕度太大、光照不足、噪聲過強等，都可能成為事故的誘發(fā)因素。第一百一十五頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2)事故的人為因素。從人的原因考慮，管理人員或作業(yè)者本身都可能導致事故。人的因素可分為兩方面：人的行為因素以及人的生理與心理因素。關于作業(yè)事故人為因素的研究，有很多分析模式，這里僅以“時間順序模式”為例簡要說明。時間順序模式如圖10-21所示。該模式把發(fā)生事故的過程劃分為幾大階段。第一百一十六頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五圖10-21事故發(fā)生的時間順序圖第一百一十七頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五按圖10-21所示模示，為了避免事故，從人機工程學原理考慮重點可放在：

①準確、及時、充分地傳示與危險有關的信息(如顯示器設計)；②有助于避免事故的要素(如控制裝置、作業(yè)空間等)；③作業(yè)人員培訓，使其能面對可能出現的事故，采取適當措施。

第一百一十八頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五根據研究，按照事故的時間順序模式，不同階段的失誤情況的比例如下：對將要發(fā)生的事故沒有感知38%

已感知，但低估了發(fā)生事故的可能性29%

已感知，但沒有作出反應19%

感知并作出反應，但無力防避14%第一百一十九頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2.導致事故的行為因素

1)訓練與技能。作業(yè)者已經形成習慣的動作或行為中，有些是安全的，有的則不安全。形成習慣是長時間訓練過程導致的結果。如果長時間按安全操作方式進行作業(yè)，則不易發(fā)生作業(yè)事故。訓練方面導致事故的原因是：第一百二十頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五①訓練依據的標準是不安全的，訓練結果可靠性不高，不能應付緊急情況。②不安全的行為常比安全的行為更方便、節(jié)省時間，樂于為人接受，因而受過訓練的人中，還是有人不愿按安全的方式操作，這樣的訓練實際上是無效的。第一百二十一頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

2)記憶疏漏。許多作業(yè)要求有很好的記憶，才能準確無誤地按步驟完成各種操作。作業(yè)者須記住作業(yè)的次序、位置、各種信息的意義及作出的反應等，但人們存貯有效信息的能力往往是有限的，較為復雜的或不經常的操作不易記住。第一百二十二頁，共一百三十六頁，編輯于2023年，星期五

3)年齡和經驗。在作事故分析時，常?？紤]到年齡的因素。

4)生活壓力。生活緊張和壓力會影響人的健康和行為。諸如婚變、經濟拮據、家庭不和、疾病等，給人增加了心理負擔而使其陷入不安和焦慮，