工效学第十五章人机系统总体.ppt

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1、第15章 人机系统总体设计,PC厂商推出了很多人机工学产品,垂直鼠标,可自由升降俯仰的LCD显示器,1.腰疼沙发,城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“腰靠”。为什么?,大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是产品设计中的解剖学问题。,2.主枕头、附枕头的故事,一些“上档次”的宾馆里，单人床常配有两个同样的枕头，以便让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。,这真是一个愚不可及的“高招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别，哪有一

2、倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。,脚踏钮(或脚踏杆)冲水,公共卫生厕所水箱拉绳边上贴着醒目的提示“便后冲水”，但是不冲水的现象司空见惯。公众素质有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉绳把手不干净是人人皆知、也人人腻味。拉绳水箱本身就存在宜人性的问题，应该从设计角度来寻求解决办法。,现在大城市的公厕里脚踏钮(或脚踏杆)冲水正在推广，效果显然可见。,声光控延时开关,“节约用电人走关灯”的条子随处可见，人走楼空后楼道里的照明灯还是彻夜长明。这种大家都熟悉的现象，也需要从设计的角度来寻找原因和改进措施。开关都安置在楼道照明灯的就

3、近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢?,符合人机工程特性的产品设计！,牙刷设计,瑞士TEAMBYWELLIS的躺椅，售价十多万！,在成龙我是谁的电影里出现过这种车，开上个几个小时相信也不会累。,有了合理的人机系统设计，我们的未来会变成。？,自动剃蓄刀再也用不着你自己动手就能工作了,感冒时，特殊的机器会照看你的鼻子,为什么要研究人机系统设计？,某电子元件由256个元件组成，日产8000台，若拿一个元件的举例缩短15厘米，每年260个工作日，则缩短总距离为165360公里，相当于绕地球4周。,研究如何加强人机系统设计已经成为影响生产型企业核心竞争能力的重要因素。,第一节 人机系统设计

4、的概念,工业设计的基本观是：以人为本，为人类服务。高情感产品要求：高质量、高精度、高科技含量；符合人的生理需要和心理需要；符合工效学的要求，更加自然地为人类服务。日本松下公司秉承公司创始人松下幸之助的名言“今后是设计的时代”！,松下公司的设计流程,设计研究,什么是“设计”？,设计问题求解包括三方面内容：问题的真实性考察问题的定义求解策略,三、人机系统,人机系统由人、机器和环境三部分相互联系构成一个整体。,人起着主导作用，主要反映在人的决策功能上。,四、人机系统设计,人机系统设计分类狭义的人机系统设计对产品系统本身进行的分析和设计。广义的人机系统设计全面的、大概念的人机系统。常见人机系统设计理论

5、,1人机系统总体设计,人机系统总体设计TSD(TotalSystemDesign)美国学者贝雷提出 中心设计思想:系统设计必须分为一系列具有明确定义的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必须是明确的。系统设计的原则基础：第一是明确定义“问题”；第二是制定和实施某种策略寻找问题满意方案,2阶段设计程序,阶段设计它把整个设计过程分解为若干个阶段或称步骤，每一个阶段是由相互联系的一系列设计活动组成。各阶段之间具有时间形式上的顺序性,定义系统目标和参数阶段，包括确定使用者的需求，确定使用者的特性，确定群体的组织特性，确定作业方式，确定作业效能的测量参数及测试方法。系统定义阶段，包括定义功能要求，定义操

6、作（作业）要求。初步设计阶段，包括功能分配、作业流程设计和作业反馈机制设计。,人机界面设计阶段，包括显示装置设计、控制装置设计和作业空间设计。作业辅助设计阶段，包括制定使用者素质要求、设计操作手册、设计作业辅助手段和设计培训方案。系统评价阶段，包括制定评价标准、实施评价和做评价结论。,第二节 人机系统总体设计程序,定义系统目标和作业要求系统定义初步设计人机界面设计作业辅助设计系统检验,一、定义系统目标和作业要求,系统目标比较抽象、概括文字系统作业要求说明为了实现系统目标，系统必须做什么。系统做什么？做的标准？如何进行测量？,一、定义系统目标和作业要求,从人机工程的角度，系统定义阶段就要开始考虑

7、人的因素。应从以下几个方面进行调研：系统未来的使用者；目前同类系统的使用和操作；使用者的作业需求；确保系统目标体现使用者的需求。,支票超支控制人机系统定义系统目标和作业要求,系统目标 为用户自己平衡银行存取款数额提供一种方法。系统作业要求 要求：使用方便；大多数用户能正确使用；大多数用户有兴趣使用；操作简单。限制：用户一般不了解银行的业务；用户计算能力不一致；用户对平衡帐目的态度不同系统设计方案 每超支一次罚款100元；使用用户专用小型计算器；银行每日寄送对帐单；银行与用户联网；用户开支票时必须电话通知银行对帐。,公司选择设计方案：设计小型用户专用计算器。用户存款和开出支票时候，可使用这种专用

8、计算器记录和查询帐目，确保平衡。系统定义：定义输入、输出和功能（但不分配功能）确定帐目的平衡数；给出帐目增值或给帐目减值；运算帐目的平衡数；储存平衡数。,运算帐目的平衡数,存款数额，支票数额,运算后帐目的实际数额,支票超支控制人机系统系统定义,功能分配：功能1：确定帐目平衡数 取出计算器人 显示平衡数计算器 读数人功能2：给帐目增值取出计算器（人）；开启计算器（人）；键入支票数额（人）；关闭计算器（计算器）功能3：给帐目减值功能4，5：运算和存储平衡数（计算器）,支票超支控制人机系统初步设计,作业要求：使用者不需要任何正规培训，只要阅读使用手册存款，开支票的时间限制读数错误率小于0.1大多数用

9、户对使用计算器满意。,支票超支控制人机系统初步设计,人机设计三个问题：显示设计控制设计作业空间设计控制与显示系统的设计原则优先性：最重要的操纵器和显示器配置在最佳作业范围内；功能性：适当划分操纵器和显示器的功能，把相同功能的配置在同一分区内；关联性：按操纵器和显示器间的对应关系来配置。,四、人机界面设计,银行专用计算机人机界面设计的三个问题：显示设计；计算机和键的设计；人机对话设计三种人机对话方案：数字、字母键盘设计数字、缩写字母键盘式设计数字、功能键设计,支票超支控制人机系统人机界面设计,五、作业辅助设计,为了获得高效能的工作，必须设计各种作业辅助技术和手段，包括：制定选择操作人员的标准 确

10、定培训、使用说明，确定作业辅助手段,主要作业辅助手段是操作手册和说明书随机抽样选择若干使用者，来验证所编操作手册和说明书的指导效果。,支票超支控制人机系统作业辅助设计,六、系统检验,验证系统是否达到系统定义和设计的各种目标。如人机界面设计，作业辅助设计银行专用计算器的显示部分、键盘布局可用模型或部件验证。,1、功能化的设计思维,按照“功能”进行设计思维的主要特征是，将系统的工作与其工作机制分开。为各专业设计者提供通用的设计语言为各专业联合设计提供方法论基础,一、功能分析与分配,第三节 人机系统总体设计方法,2、功能分析,功能分析：描述、确定和分解系统功能的过程。,3、功能分配,功能分配分析权衡

11、人和机的特性，将系统的不同功能恰当地分配给人或机。,人与机的不同特点(a),人与机的不同特点(b),人与机的不同特点(c),人与机的不同特点(d),人与机的不同特点(e),系统功能分配主要考虑人和机器的基本界限。人的基本界限包括：准确度的界限、体力的界限、知觉能力的界限、动作速度的界限。机器的基本界限包括：机器性能维持能力的界限、机器正常动作的界限、机器判断能力的界限、成本费用的界限。机器的自动化与智能化对操纵者提出了严格要求。,系统功能分配的一般原则,系统功能分配的一般原则。比较分配原则剩余分配原则经济分配原则宜人分配原则弹性分配原则,比较分配原则,关于人与机的特性比较，适合人做的就分配给人

12、，否则分配给机器。机器的特性：按预定程序可高度准确地处理数据，记忆可靠且易于提取，不会“遗忘”信息；人的特性：高度的综合、归纳、联想创造的思维能力。,经济分配原则,以经济效益为原则，合理恰当地进行人机功能分配。机器承担时，需要重新设计、生产和制造；人来承担时，则需要培训、支付费用等。两者的经济效益通过比较和计算来确定功能的分配。,剩余分配原则,功能分配首先考虑机器所能承担的系统功能，然后将剩余部分功能分配给人。,宜人分配原则,系统功能分配要适合于人的生理和心理的多种需求，有意识地发挥人的技能。工作必须具有某种挑战性，能发展人的技能，完成工作本身也要证明人的价值。,弹性分配原则,系统功能可以同时

13、分配给人或机器，可以自由选择参与系统行为的程度。飞机的自动驾驶与人工驾驶,人机功能分配的一般原则,人能完成并能胜过机器的工作：发觉微量的光和声，接受和组织声、光的型式;随机应变和应变程度;长时间大量储存信息并能回忆有关的情节，进行归纳推理和判 断并形成概念和创造方法等。目前机器能完成并胜过人的工作：对控制信号迅速作出反应，平稳而准确地产生巨大力量，做重复的和规律性的工作，短暂地储存信息然后废除这些信息 快速运算，同一时间执行多种不同的功能。,人机功能分配的一般原则,笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号

14、的作业，分配给机器承担 指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作，由人承担,设备设计中的人因工程,二、作业分析,作业分析对已分配给人的功能进行分析，从而使系统中的作业与作业之间建立协调一致的关系。作业分析包括：确定系统的作业结构；确定作业；编制作业流程图建立作业序,1、系统的作业结构,系统的作业结构:是指对系统的作业和作业技能的整体要求。系统的作业结构取决于:人机系统的设计和分配给人的功能。有些功能可以分解为每个人都能做的作业即低技作业；有些功能则可以形成复杂的作业，即为高技作业。系统的作业结构决定了:系统对整个作业人员群体的

15、素质、培训计划等一系列运动的基本要求。,系统作业结构的三种形式,系统的作业结构,第一种形式以低技作业为主，系统作业的人力资源广大，人员上岗培训时间短，而且可以从低技作业者群体不断选择和培训高技作业者；第二种形式以高技复杂作业为主，这样必须由经过一定培训的高技作业者来完成；第三种形式以中等复杂的作业技能为主，低技和高技的作业相对比较少。,2、确定作业,概念：根据分配给人的功能，具体地分析和确定人实现该功能的作业活动。确定作业需要解决的几个问题 确定作业人员应具备的技能水平；确定作业的输人和输出形式；确定作业内容；确定作业之间的关系；确定作业的复杂程度确定作业的主要工作 作业复杂程度（包括收集数据

16、和产生划分原则）功能分解作业（p327）,作业流程图,3、描述作业,4、建立作业序,作业序考虑的因素：作业的信息或数据关系；作业的技能水平；作业的顺序关系；作业的时间安排；人界面关系,三、作业辅助,作业辅助包含作业者作业时使用的全部信息。记忆辅助类 作业者在作业过程中记忆一些特定的信息作业步骤类 指导作业者按照步骤完成作业活动,人机系统评价内容,系统功能分析 通过功能分析，研究系统应该具备的功能。作业分析 作业分析可以使设计者更加深入的了解人机系统。确定制约因素 从人、机、环境各个方面分析影响系统功能、可靠性、安全性的限制因素。,第4节 人机系统评价分析法,一、连接分析法,连接分析法概念 综合

17、运用感知类型（视、听、触觉等）、使用频率、作用负荷和适应性，分析评价信息传递的方法。连接分析涉及到人机系统中各子系统的相对位置、排列方法和交往次数。连接分析法分类 对应连接:作业者根据感觉器官接受的信息作出相应操纵 1.显示指示型对应连接 2.反应动作对应型连接 逐次连接：由多个逐次动作达到一个目的而形成的连接连接关系图 圆圈代表作业者；方框代表控制装置、显示装置；实线代表操作连接、点划线代表视觉连接、虚线代表听觉连接,连接分析的目的：根据视看频率、重要程度，运用连接分析合理配置显示器与操作者的相对位置，以求达到视距适当、视线通畅，便于观察；根据作业者对控制器的操作频率、重要程度，运用连接分析合理布置控制器位置，以便于操作，提高操作准确性；连接分析还可以帮助设计者合理配置机器之间的位置，降低物流指数。,连接分析步骤及优化原则：1）绘制连接关系图 2）调整连接关系：避免和减少交叉环节 3）综合评价：考虑重要程度、使用频率 4）运用感觉特性配置系统的连接：视觉和触觉连接布置在前方 听觉连接可布置在人的两侧,二、操作顺序图法,操作顺序图法概念：以图表示信息决策动作组成的作业顺序，用于分析人、机器、操作之间逻辑关系的分析方法。,操作顺序图法分析步骤：（1）简单作业描述,（2）误操作作业描述,操作顺序图法主要分析内容：（1）反映时间分析,（2）人机系统可靠性分析,