1、第10章 人机系统总体设计第9章链接 第11章链接现代设计基本内容现代设计基本内容设计的三维解空间设计的三维解空间人机系统人机系统人机系统人机系统系系统统的的概概念念人机系统人机系统人人机机系系统统的的组组成成人机系统人机系统人人机机系系统统的的组组成成信息接受信息接受人的决策人的决策控控 制制显示装置显示装置机器本体机器本体控制器控制器人人机机环境环境环境环境人机界面人机界面输入输入输出输出输入输入输出输出人机界面人机界面人机系统人机系统人人机机系系统统模模型型人机界面人机界面工作环境工作环境非工作环境非工作环境思维思维感知感知决策决策控制活动控制活动显示显示机器运行机器运行操作装置操作装置
2、人机系统人机系统人人机机系系统统模模型型由人机系统模型可见，操作过程的情况由显示器显示出来，由人机系统模型可见，操作过程的情况由显示器显示出来，作业者首先要感知显示器上指示信号的变化，然后分析，解释作业者首先要感知显示器上指示信号的变化，然后分析，解释显示的意义并作出相应决策，再通过必要的控制方式实现对操显示的意义并作出相应决策，再通过必要的控制方式实现对操作过程的调整。这是一个封闭的人机系统，即闭环人机系统。作过程的调整。这是一个封闭的人机系统，即闭环人机系统。人机系统人机系统人人的的主主导导作作用用人机系统人机系统人人机机界界面面人机系统设计人机系统设计人机系统设计人机系统设计人人机机系系
3、统统总总体体设设计计人机系统设计人机系统设计阶阶段段设设计计程程序序 确定使用者的需求确定使用者的需求 确定使用者的特性确定使用者的特性 确定群体的组织特性确定群体的组织特性 确定作业方式确定作业方式 确定作业效能的测量参数确定作业效能的测量参数及测量方法及测量方法 定义功能要求定义功能要求 定义操作要求定义操作要求 功能分配功能分配 作业流程设计作业流程设计 作业反馈机制设计作业反馈机制设计 人机界面设计人机界面设计 作业空间设计作业空间设计 制定使用者素质要求制定使用者素质要求 设计操作手册设计操作手册 设计作业辅助手段设计作业辅助手段 设计培训方案设计培训方案 制定验证标准制定验证标准
4、实施验证实施验证 作验证结论作验证结论人机系统设计人机系统设计阶阶段段设设计计程程序序合理地分配作业，合理地分配作业，正确的机器设计，正确的机器设计，良好的环境，都会良好的环境，都会直接改善操作者的直接改善操作者的作业效能。作业效能。良好的人机匹配设良好的人机匹配设计和作业程序设计，计和作业程序设计，会降低操作者达到会降低操作者达到作业标准所需要的作业标准所需要的培训费用和时间。培训费用和时间。良好的作业程序和良好的作业程序和工具设计可以降低工具设计可以降低对操作者的特殊能对操作者的特殊能力和专项技能的要力和专项技能的要求，从而更好地利求，从而更好地利用人力资源。用人力资源。人机系统分析和设人
5、机系统分析和设计包括人为错误的计包括人为错误的分析，是从设计上分析，是从设计上减少事故和人为错减少事故和人为错误的方法之一。误的方法之一。人机系统效率的提人机系统效率的提高当然会提高生产高当然会提高生产效率。效率。使用者的心理压力与系使用者的心理压力与系统设计直接相关。对抗统设计直接相关。对抗性的人际关系，低的效性的人际关系，低的效率的作业，造成心理上率的作业，造成心理上的挫折情绪，从而降低的挫折情绪，从而降低人机系统的效能。良好人机系统的效能。良好的人际关系可以提高作的人际关系可以提高作业效率，产生满意心理。业效率，产生满意心理。人机系统设计效益人机系统设计效益人机系统设计参数人机系统设计参
6、数人机系统设计参数人机系统设计参数人人机机系系统统类类型型人机系统类型人机系统类型人机系统类型人机系统类型人人机机系系统统的的基基本本机机能能人机系统类型人机系统类型按按自自动动化化程程度度分分类类人机系统类型人机系统类型人人机机系系统统的的组组成成输入输入输出输出信息贮存信息贮存感觉感觉动作动作信息处理信息处理和决策和决策反馈信息（闭环系统）反馈信息（闭环系统）人（作业者）人（作业者）人机系统类型人机系统类型手手工工操操作作人人机机系系统统输入输入输出输出信息贮存信息贮存感觉感觉动作动作信息处理信息处理和决策和决策反馈信息（闭环系统）反馈信息（闭环系统）人（控制者）人（控制者）机器机器控制控
7、制过程过程人机系统类型人机系统类型半半自自动动化化人人机机系系统统信息贮存信息贮存感觉感觉动作动作信息处理信息处理和决策和决策反馈信息（闭环系统）反馈信息（闭环系统）人（监视者）人（监视者）输入输入输出输出信息贮存信息贮存感觉感觉动作动作信息处理信息处理和决策和决策机机机器机器控制控制过程过程人机系统类型人机系统类型自自动动化化人人机机系系统统人机系统类型人机系统类型人机系统类型人机系统类型按按人人机机结结合合方方式式分分类类人人机器机器人机系统类型人机系统类型人人和和机机器器串串联联存存在在人人机器机器人人机器机器机器机器人机系统类型人机系统类型人人和和机机器器并并联联存存在在人机系统类型人
8、机系统类型人人和和机机器器并并联联存存在在人机系统目标人机系统目标工工作作空空间间和和工工作作设设备备的的设设计计与身体尺寸有关的设计有关身体姿势、肌力和身体动作的设计有关信号、显示器和控制器的设计总体设计的原则总体设计的原则工作工作环境环境设计设计工作环境的设计应保证工作环境中的物理、化学和生物学条件对人们不产生有害的影响，而且要保证人们的健康及工作能力和便于工作，也应以客观可测的现象和主观评价作为依据。工作工作过程过程设计设计肉体或感觉的过载使人产生疲劳负载不足或使人感到单调的工作会降低警惕性。案案例例分分析析案案例例分分析析 使用方便使用方便 大多数用户能正确使用大多数用户能正确使用 大
9、多数用户有兴趣使用大多数用户有兴趣使用 操作简单操作简单 用户一般不了解银行的业务用户一般不了解银行的业务 用户的计算能力不一样用户的计算能力不一样 用户对平衡帐目的态度不一用户对平衡帐目的态度不一功能功能Fi输入输入输出输出案案例例分分析析功功能能分分配配作作业业要要求求作作业业分分析析 取出计算器（使用人）取出计算器（使用人） 显示平衡数（计算器）显示平衡数（计算器） 读数（使用人）读数（使用人） 取出计算器（使用人）取出计算器（使用人） 开启计算器（使用人）开启计算器（使用人） 键入存款数，按键入存款数，按“存存”键（使用人键（使用人） 关计算器（计算器）关计算器（计算器） 取出计算器（
10、使用人）取出计算器（使用人） 开启计算器（使用人）开启计算器（使用人） 键入支票数额，按键入支票数额，按“支支”键（使用人）键（使用人） 关计算器（计算器）关计算器（计算器）案案例例分分析析银行计算器的作业要求：银行计算器的作业要求： 使用者不需任何正规培训，只要阅读使用手册；使用者不需任何正规培训，只要阅读使用手册； 存款时计算器操作存款时计算器操作15s以下按成，开支票付款时以下按成，开支票付款时计算器操作计算器操作20s以下完成；以下完成； 读数错误率小于千分之一次；读数错误率小于千分之一次； 大多数用户对使用计算器满意。大多数用户对使用计算器满意。 传递信息的内容和方式传递信息的内容和
11、方式 传递信息的目的或功能传递信息的目的或功能 显示装置的类别显示装置的类别 传递信息的对象传递信息的对象 控制的功能控制的功能 控制操作的作业标准控制操作的作业标准 控制过程的人机信息交换控制过程的人机信息交换 人员的作业负荷人员的作业负荷 人体主要尺寸数据人体主要尺寸数据 动态作业空间动态作业空间 有效作业空间有效作业空间 易出错易出错 功能可扩展功能可扩展 按键次数少按键次数少 需懂得缩写含义需懂得缩写含义 易操作易操作 功能不易扩展功能不易扩展案案例例分分析析案案例例分分析析案案例例分分析析在总体上、系统级的最高层次上正确地解决好人机功能分配、人机关系匹配和人机界面 在人机系统中，充分
12、发挥人与机在人机系统中，充分发挥人与机械各自的特长，互补所短，以达到人械各自的特长，互补所短，以达到人机系统整体的最佳效率与总体功能，机系统整体的最佳效率与总体功能，这是人机系统设计的基础，称为人机这是人机系统设计的基础，称为人机功能分配。功能分配。人人机机功功能能分分配配显示器与人的信息通道特性的匹配显示器与人的信息通道特性的匹配控制器与人体运动特性的匹配控制器与人体运动特性的匹配显示器与控制器之间的匹配显示器与控制器之间的匹配环境与操作者适应性的匹配环境与操作者适应性的匹配人、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。随着人机系统现代化程度的提高，脑力作业及心理紧张性
13、作业的负荷加重，这将成为突出的问题，在这种情况下，往往导致重大事故的发生。人人机机匹匹配配人控制机械人接受信息人人机机界界面面设设计计 将系统的工作将系统的工作与其工作机制与其工作机制分开分开其好处是：其好处是： 为各专业设计为各专业设计者提供通用的者提供通用的设计语言设计语言 为各专业联合为各专业联合设计提供方法设计提供方法论基础论基础 功能描述和确定功能描述和确定 功能分解：功能分解：保证功能分配有保证功能分配有确切的含义确切的含义分解程度取决于分解程度取决于功能分配的要求功能分配的要求 比较分配原则比较分配原则 剩余分配原则剩余分配原则 经济分配原则经济分配原则 宜人分配原则宜人分配原则
14、 弹性分配原则弹性分配原则作用：作用： 描述系统描述系统 描述系统功能描述系统功能 描述各个功能之描述各个功能之间的关系间的关系功功能能分分析析与与分分配配总体设计方法总体设计方法能量释放能量释放热能转化热能转化为机械能为机械能机械能转机械能转化为电能化为电能储热槽储热槽空气空气燃料燃料载热体载热体旋转能旋转能电能电能废废物物废废物物废废物物总体设计方法总体设计方法功功能能分分析析与与分分配配总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析 是指系统的作业和作业是指系统的作业和作业技能的整体要求技能的整体要求 分为三种基本形式：分为三种基本形式：金字塔结构金字塔结构倒金字塔结构倒金字塔结构棱形结构棱形
15、结构是指研究人在完成分配给是指研究人在完成分配给他的系统功能时的活动过他的系统功能时的活动过程，并从作业管理的角度程，并从作业管理的角度，给予一定的划分或规定，给予一定的划分或规定，如作业的复杂程度。，如作业的复杂程度。用适当的形式描述作业用适当的形式描述作业，以便设计和管理时参，以便设计和管理时参考。描述作业的方法很考。描述作业的方法很多，如：多，如：作业流程图作业流程图作业分析表作业分析表 作业序是指某个作业者单作业序是指某个作业者单独从事的一组作业，与制独从事的一组作业，与制造业中工序的概念相似。造业中工序的概念相似。 一个作业者也可以分配给一个作业者也可以分配给若干个作业序。若干个作业
16、序。作业复杂程度：作业复杂程度：高高较高较高较低较低低低102030404030201010404010总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析作业复杂程度作业复杂程度工作时间工作时间作业知识作业知识 43年以上年以上经验丰富经验丰富了解相关领域了解相关领域 36个月个月3年年培训结束培训结束作业经验限于日常工作作业经验限于日常工作 206个月个月培训期间培训期间了解一般术语了解一般术语 10无无作业作业总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析5 67 84 66计算算术计算算术平均数平均数数值累加数值累加数值的个
17、数计数数值的个数计数N累加值被累加值被N除，平均值除，平均值X输入输入输出输出功能功能（数值）（数值）（平均值）（平均值）总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析处理同类信息处理同类信息或数据的作业或数据的作业应该组合应该组合具有相同或相近作具有相同或相近作业复杂程度，要求业复杂程度，要求统计技能水平的作统计技能水平的作业应该组合业应该组合作业性质相同，作业性质相同，并有顺序关系的并有顺序关系的作业可以组合，作业可以组合，以获得合理的工以获得合理的工作流程作流程在同一时间区域在同一时间区域内进行的作业可内进行的作业
18、可以组合以组合同一工作岗位、同一工作岗位、工作站等在同一工作站等在同一人机接口位置的人机接口位置的作业可以组合作业可以组合功能功能1功能功能2功能功能3作业序作业序A作业序作业序B作业序作业序C作业作业1作业作业2作业作业3作业作业4作业作业5作业作业6作业作业7作业作业8作业作业9作业作业10作业作业1作业作业2作业作业3作业作业4总体设计方法总体设计方法作作业业分分析析总体设计方法总体设计方法作作业业辅辅助助以某种信号指导和要求作以某种信号指导和要求作业者注意某特定信息、物业者注意某特定信息、物体或情况。例如运用箭头体或情况。例如运用箭头、标记、颜色等。、标记、颜色等。是一种信息转换的方法
19、，是一种信息转换的方法，如三角函数表、平方根表如三角函数表、平方根表、密码本等。、密码本等。是一种表达抽象关系是一种表达抽象关系的信息，通常这些信的信息，通常这些信息不容易直接表达。息不容易直接表达。一般包括：一般包括： 时间关系时间关系 空间关系空间关系 某种过程某种过程是向作业者提供关于作是向作业者提供关于作业的某种例子，作业者业的某种例子，作业者可以参照例子中的方法可以参照例子中的方法处理同类问题，如填表处理同类问题，如填表示例。示例。总体设计方法总体设计方法作作业业辅辅助助必须根据作业分析的必须根据作业分析的材料，并广泛听取工材料，并广泛听取工程专家的意见。程专家的意见。不允许有任何假
20、设、不允许有任何假设、估计的信息。估计的信息。使用代词使用代词“它它”、“它们它们”等不能引起误等不能引起误解。解。 同类信息应一起提供同类信息应一起提供 每一个作业步骤都必每一个作业步骤都必须编号须编号 利用符号、标记等提利用符号、标记等提示作业者注意示作业者注意 句子要短、文字通顺、句子要短、文字通顺、分段明确分段明确 使用主动语句，而不是使用主动语句，而不是被动态语句被动态语句 尽量采用图示、检查表尽量采用图示、检查表、图表等，少用文字、图表等，少用文字 应提供完整的信息应提供完整的信息 当作业十分复杂时，可当作业十分复杂时，可列出需要作业者进一步列出需要作业者进一步参考的材料清单参考的
21、材料清单人人机机系系统统评评价价方方法法实验法模拟装置法实际运行测定法总体设计评价总体设计评价最适合剖析科学现象，能用公式表示结论。用最适合剖析科学现象，能用公式表示结论。用这种方法也能求得特殊问题的特殊解答。这种方法也能求得特殊问题的特殊解答。适合在计划初期时做人机系统的研究，以谋求适合在计划初期时做人机系统的研究，以谋求系统的最佳化。可做各种各样的设计修改，采系统的最佳化。可做各种各样的设计修改，采用模拟装置能预测实际的作业。用模拟装置能预测实际的作业。在确认系统可否使用时有效。在实际运行时马在确认系统可否使用时有效。在实际运行时马上可发现设计上的差错，因而更适用于做检验。上可发现设计上的
22、差错，因而更适用于做检验。检检查查表表法法系统分析检查表检查表编制方法信息显示操纵装置作业空间环境要素总体设计评价总体设计评价用检查表进行评价是一种较为普遍用检查表进行评价是一种较为普遍的、初步定性的评价方法。该方法既可的、初步定性的评价方法。该方法既可用于系统评价，也可用于单元评价。用于系统评价，也可用于单元评价。本章应该掌握的重点及思考题本章应该掌握的重点及思考题1 1、人机系统的类型与特点？、人机系统的类型与特点？2 2、人机系统设计的目标与原则？、人机系统设计的目标与原则？3 3、人机系统总体设计的程序？、人机系统总体设计的程序？4 4、人机系统总体设计中主要用到哪些方法？、人机系统总体设计中主要用到哪些方法？5 5、人机系统的评价方法有哪些？、人机系统的评价方法有哪些？6 6、本课程大作业设计中、本课程大作业设计中是否采用了上述方法？是否采用了上述方法？附件 本章所附插图返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回
