第三讲-人机系统课件.pptx

1、江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics1人机系统概述人机系统概述1人机功能的比较和分配人机功能的比较和分配2人机系统的类型人机系统的类型3人机系统设计人机系统设计4第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics2（一）人机系统的定义（一）人机系统的定义 人机系统是由相互作用、相互联系的人和机器两个子系统构成人机系统是由相互作用、相互联系的人和机器两个子系统构成的，且能完成特定目标的一个整体系统。的，且能完成特定目标的一个整体系统。 一一 概述概述第三讲 人机系统 Human-machine System人机系统及其环境人机系统及

2、其环境人子系统人子系统机子系统机子系统人机界面人机界面环境环境江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics3（二）人机系统的基本模式（二）人机系统的基本模式一一 概述概述第三讲 人机系统 Human-machine System 人机系统的基本人机系统的基本模式由人的子系统、模式由人的子系统、机的子系统和人机界机的子系统和人机界面所组成（如图）。面所组成（如图）。人的子系统可概括为人的子系统可概括为S-O-R（刺激（刺激- -加工加工- -反应）；机的子系统反应）；机的子系统可概括为可概括为C-M-D（控（控制制- -运转运转- -显示）。显示）。 江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomi

3、cs4一一 概述概述12机的子系统机的子系统：又可分为：又可分为C-M和和M-D两大子系统。两大子系统。第三讲 人机系统 Human-machine System人的子系统人的子系统：又包含：又包含S-O（刺激（刺激- -加工）和加工）和O- -R（加工（加工- -反应）两个子系统。反应）两个子系统。江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics5一一 概述概述人机界面人机界面：人与机之间存在一个相互作用的：人与机之间存在一个相互作用的“面面”，所有的人机信息交流都发生在这个作用面上，通常所有的人机信息交流都发生在这个作用面上，通常称为人机界面。称为人机界面。人机交互作用人机交互作用：就是人与

4、机器互相进行信息交换：就是人与机器互相进行信息交换的过程。一方面是人的输出信息发向机器，经转换的过程。一方面是人的输出信息发向机器，经转换后成为机器的输入信息，另一方面是机器的输出信后成为机器的输入信息，另一方面是机器的输出信息发向人，转换为人的输入信息。息发向人，转换为人的输入信息。34第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics6内容内容人的特征人的特征机器的特征机器的特征 感受能力感受能力人可识别物体的大小、形状、位置和颜色等特征，并对不人可识别物体的大小、形状、位置和颜色等特征，并对不同声音和某些化学物质也有一定的分辨能力同声

5、音和某些化学物质也有一定的分辨能力接收超声、辐射、微波、电磁波、磁场等接收超声、辐射、微波、电磁波、磁场等信号，超过人的感受能力信号，超过人的感受能力 控制能力控制能力可进行各种控制，且在自由度、调节和联系能力等方面优可进行各种控制，且在自由度、调节和联系能力等方面优于机器。同时，其动力设备和效应运动完全合为一体，能于机器。同时，其动力设备和效应运动完全合为一体，能“独立自主独立自主”操纵力、速度、精密度、操作数量等方面操纵力、速度、精密度、操作数量等方面都超过人的能力。但不能都超过人的能力。但不能“独立自主独立自主”，而必须外加动力源才能发挥作用而必须外加动力源才能发挥作用 工作能力工作能力

6、可依次完成多种功能作业，但不能进行高速运算，不能同可依次完成多种功能作业，但不能进行高速运算，不能同时完成多种操纵和在恶劣环境条件下作业时完成多种操纵和在恶劣环境条件下作业能在恶劣环境条件下工作，可进行高速运能在恶劣环境条件下工作，可进行高速运算和同时完成多种操纵控制，单调、重复算和同时完成多种操纵控制，单调、重复的工作也不降低效率的工作也不降低效率 信息处理信息处理人的信息传递率一般为人的信息传递率一般为6 6比比/ /秒左右，接受信息的速度约每秒左右，接受信息的速度约每秒秒2020个，短时内能同时记住信息约个，短时内能同时记住信息约1010个，每次只能处理一个，每次只能处理一个信息个信息能

7、储存大量信息和迅速取出信息，能长期能储存大量信息和迅速取出信息，能长期储存，也能一次废除，信息传递能力、记储存，也能一次废除，信息传递能力、记忆速度和保持能力都比人高得多忆速度和保持能力都比人高得多 可靠性可靠性就人脑而言，可靠性和自动结合能力都远远超过机器。但就人脑而言，可靠性和自动结合能力都远远超过机器。但工作过程中，人的技术高低、生理及心理状况等对可靠性工作过程中，人的技术高低、生理及心理状况等对可靠性都有影响。可处理意外的紧急事态都有影响。可处理意外的紧急事态经可靠性设计后，其可靠性程度高，且质经可靠性设计后，其可靠性程度高，且质量保持不变。但自身的检查、维修能力非量保持不变。但自身的

8、检查、维修能力非常薄弱，不能处理意外的紧急事态常薄弱，不能处理意外的紧急事态 耐久性耐久性容易产生疲劳，不能长时间的连续工作，且受年龄、性别容易产生疲劳，不能长时间的连续工作，且受年龄、性别与健康情况等因素的影响与健康情况等因素的影响耐久性高，能长期连续工作，并大大超过耐久性高，能长期连续工作，并大大超过人的能力人的能力第三讲 人机系统 Human-machine System二二 人机功能的比较和分配人机功能的比较和分配（一）人机特性比较（一）人机特性比较江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics7机器的功能优势机器的功能优势人的功能优势人的功能优势强度大强度大感知能力能力强感知能力能力

9、强速度快速度快可接受多通道信息可接受多通道信息精度高精度高灵活性高，可塑性强灵活性高，可塑性强反应灵敏反应灵敏创造能力好创造能力好记忆强记忆强有诊断、修复机器的能力有诊断、修复机器的能力稳定性好稳定性好善于总结经验，吸取教训和自我完善善于总结经验，吸取教训和自我完善受环境限制小受环境限制小有情感，具有能动性有情感，具有能动性第三讲 人机系统 Human-machine System二二 人机功能的比较和分配人机功能的比较和分配（二）人机功能分配（二）人机功能分配江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics8第三讲 人机系统 Human-machine System二二 人机功能的比较和分配人

10、机功能的比较和分配1. 适合机器的工适合机器的工作作(1) 枯燥、单调、笨重的工作；枯燥、单调、笨重的工作；(2) 强度大、快速操作、高级运算的工作；强度大、快速操作、高级运算的工作；(3) 危险性大或操作环境恶劣的工作；危险性大或操作环境恶劣的工作；(4) 可靠性、高精度的和程序固定的工作。可靠性、高精度的和程序固定的工作。2. 适合人的工作适合人的工作(1) 编制、设计程序；编制、设计程序；(2) 处理意外事件、排障维修；处理意外事件、排障维修；(3) 变换频繁的工作；变换频繁的工作；(4) 探索性、决策性工作。探索性、决策性工作。 江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics9第三讲

11、人机系统 Human-machine System（三）人机匹配（三）人机匹配1.显示器与人的信息感觉通道特性的匹配；显示器与人的信息感觉通道特性的匹配；2.控制器与人体运动反应特性的匹配；控制器与人体运动反应特性的匹配；3.显示器与控制器之间的匹配；显示器与控制器之间的匹配；4.环境条件与人的有关特性的匹配；环境条件与人的有关特性的匹配；5.人、机、环境要素与作业之间的匹配；人、机、环境要素与作业之间的匹配； 二二 人机功能的比较和分配人机功能的比较和分配江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics10（一）按人机结合方式分（一）按人机结合方式分三三 人机系统的类型人机系统的类型第三讲 人

12、机系统 Human-machine System2并联式人机系统并联式人机系统在自动化系统中，人机之间多采用在自动化系统中，人机之间多采用并联的方式。并联式人机系统，人并联的方式。并联式人机系统，人机并接，两者的功能相互补充，如机并接，两者的功能相互补充，如机器的自动化运转可弥补人的能力机器的自动化运转可弥补人的能力特性的不足。特性的不足。1串联式人机系统串联式人机系统作业时人直接介入工作系统，操纵作业时人直接介入工作系统，操纵工具和机器。在这种系统中，人机工具和机器。在这种系统中，人机连环串连，人机任何一方停止活动连环串连，人机任何一方停止活动或发生障碍，都会使整个系统中断或发生障碍，都会使

13、整个系统中断工作。工作。江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics11江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics12三三 人机系统的类型人机系统的类型（二）按有无反馈控制分（二）按有无反馈控制分1开环式人机系统开环式人机系统指系统没有反馈回路，人开动机器指系统没有反馈回路，人开动机器后不知道机器的运转状态，因而谈后不知道机器的运转状态，因而谈不上人对机器状态的调整和控制；不上人对机器状态的调整和控制；或输出过程也可提供反馈的信息，或输出过程也可提供反馈的信息，但无法用这些信息进一步直接控制但无法用这些信息进一步直接控制操作。操作。2闭环式人机系统闭环式人机系统指系统有封闭的信息反馈回路

14、，人指系统有封闭的信息反馈回路，人操作机器后，机器状态发生的变化操作机器后，机器状态发生的变化的信息通过反馈回路作用于人，人的信息通过反馈回路作用于人，人又根据反馈信息对机器的状态作出又根据反馈信息对机器的状态作出进一步控制或调整。进一步控制或调整。 第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics13（三）按系统自动化程度分（三）按系统自动化程度分三三 人机系统的类型人机系统的类型手控式人机系统手控式人机系统手控式人机系统为人力系手控式人机系统为人力系统，主要包括人和手工工统，主要包括人和手工工具及一些辅助机械。由人具及一些辅助机械。由

15、人提供作业动力，并作为生提供作业动力，并作为生产过程的控制者。产过程的控制者。1机控式人机系统机控式人机系统机控式人机系统为半自动机控式人机系统为半自动系统，这类人机系统要比系统，这类人机系统要比手控式人机系统复杂，由手控式人机系统复杂，由人控制具有动力的机器设人控制具有动力的机器设备，人也可能为系统提供备，人也可能为系统提供少量的动力，对系统做某少量的动力，对系统做某些调整或简单操作。些调整或简单操作。2监控式人机系统监控式人机系统监控式人机系统为全自动监控式人机系统为全自动系统，系统中信息的接受、系统，系统中信息的接受、储存、处理和执行等任务，储存、处理和执行等任务，全部由机器完成，人只起

16、全部由机器完成，人只起管理和监督作用管理和监督作用 。3第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics14江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics15江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics16（一）人机系统设计的要求（一）人机系统设计的要求 一个好的人机系统，应满足以下基本要求：一个好的人机系统，应满足以下基本要求：1.1. 能达到预定的目标，完成预定的任务；能达到预定的目标，完成预定的任务；2.2. 使人和机械在整个系统中都能充分发挥各自的作用和协调地工使人和机械在整个系统中都能充分发挥各自的作用和协调地工作；作；3.3

17、. 系统接受输入和进行输出的功能，都必须符合设计的能力；系统接受输入和进行输出的功能，都必须符合设计的能力；4.4. 系统设计应考虑环境因素的影响。如厂房结构、工作空间和布系统设计应考虑环境因素的影响。如厂房结构、工作空间和布置、照明、噪声、温度、色彩等；置、照明、噪声、温度、色彩等；5.5. 系统应有一个完善的反馈闭环回路。在这个回路中，输入的比系统应有一个完善的反馈闭环回路。在这个回路中，输入的比率可以调整，也可调整输出来适应输入的变化。率可以调整，也可调整输出来适应输入的变化。四四 人机系统设计人机系统设计第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学艺术学院工业设计

18、系Ergonomics17（二）人机系统设计步骤（二）人机系统设计步骤1设定系统，进行系统分析和规划设定系统，进行系统分析和规划：对人机系统：对人机系统进行设计时，首先要设定一个系统，确定系统的设计进行设计时，首先要设定一个系统，确定系统的设计目光和使命，明确各种使用条件；然后分析该系统的目光和使命，明确各种使用条件；然后分析该系统的目的和功能，必要的和制约的条件，进行系统的分析目的和功能，必要的和制约的条件，进行系统的分析和规划。和规划。 四四 人机系统设计人机系统设计第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics182系统设计系统设

19、计： 系统设计阶段主要包括设计细则、具系统设计阶段主要包括设计细则、具体设计以及人员的培训等。在该阶段，功能分配要充体设计以及人员的培训等。在该阶段，功能分配要充分考虑和研究人的因素。分考虑和研究人的因素。 3系统评价系统评价：为保证人机系统的设计质量，必须在系：为保证人机系统的设计质量，必须在系统设计过程中和设计后进行评价，试验该系统是否具统设计过程中和设计后进行评价，试验该系统是否具备完成既定目标的功能，并进行安全性、舒适性及社备完成既定目标的功能，并进行安全性、舒适性及社会性因素的分析、评价。会性因素的分析、评价。 四四 人机系统设计人机系统设计第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学艺术学院工业设计系Ergonomics19v 人机系统的定义及其基本模式？人机系统的定义及其基本模式？v 根据人机功能各自的特点，如何在设计中合理地分配人根据人机功能各自的特点，如何在设计中合理地分配人机任务？机任务？v 人机系统设计应达到怎样的要求？人机系统设计应达到怎样的要求？本次课应该掌握的重点及思考题本次课应该掌握的重点及思考题？第三讲 人机系统 Human-machine System江苏大学精品课程江苏大学精品课程