一、系統(tǒng)人機學(xué)設(shè)計程序

人機系統(tǒng)設(shè)計是按照系統(tǒng)論的方法而進行的一種總體設(shè)計，亦即將整個人機系統(tǒng)劃分為一系列具有明確定義的設(shè)計階段，而每個階段的設(shè)計活動和任務(wù)必須是明確的?！翱傮w”的意義是強調(diào)人機系統(tǒng)的各個成分，如人、硬件、軟件，都要給予全面考慮，以克服長期以來工程設(shè)計中忽視人和人的效能問題，其設(shè)計的目標(biāo)是使系統(tǒng)的每個成分都為實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)而能夠協(xié)調(diào)一致地發(fā)揮各自的功能。

人機系統(tǒng)設(shè)計的每一階段都是由互相聯(lián)系的一系列設(shè)計活動組成，而各個階段之間具有時間上的順序性，即只有上一階段的設(shè)計活動完成后，才能進行下一階段的設(shè)計活動。這就構(gòu)成了人機系統(tǒng)的設(shè)計程序，通?？煞譃橐韵聨讉€階段：

(1)定義系統(tǒng)目標(biāo)和參數(shù)階段，包括確定使用者的需求，確定使用者的特性，確定群體的組織特性，確定作業(yè)方式，確定作業(yè)效能的測量參數(shù)及測試方法。

(2)系統(tǒng)定義階段，包括定義功能要求，定義操作(作業(yè))要求。

(3)初步設(shè)計階段，包括功能分配、作業(yè)流程設(shè)計和作業(yè)反饋機制設(shè)計。

(4)人機界面設(shè)計階段，包括顯示裝置設(shè)計、控制裝置設(shè)計和作業(yè)空間設(shè)計。

(5)作業(yè)輔助設(shè)計階段，包括制定使用者素質(zhì)要求、設(shè)計操作手冊、設(shè)計作業(yè)輔助手段和設(shè)計培訓(xùn)方案。

(6)系統(tǒng)評價階段，包括制定評價標(biāo)準(zhǔn)、實施評價和做評價結(jié)論。以上為人機系統(tǒng)設(shè)計過程中的總體程序，具體的設(shè)計步驟見下表。系統(tǒng)開發(fā)的各階段各階段的主要內(nèi)容人一機系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該考慮的事項人機工程學(xué)專家的工作事例明確系統(tǒng)的重要性目標(biāo)的設(shè)定關(guān)于人員的要求及制約人員的特性、訓(xùn)練等的調(diào)查預(yù)測

使命的確認系統(tǒng)運用的制約、環(huán)境的制約、組成系統(tǒng)人員的數(shù)量和質(zhì)量從安全和舒適性方面對系統(tǒng)的必要條件進行復(fù)核以及對人員的士氣進行預(yù)測等

運用條件的確認能夠確保數(shù)量和質(zhì)量的人員，能夠到手的訓(xùn)練設(shè)備等

系統(tǒng)分析與系統(tǒng)計劃系統(tǒng)必要條件的明細化系統(tǒng)必要條件劃分的明細化系統(tǒng)性能的判定

系統(tǒng)機能的分析分析各種可能的構(gòu)思，并比較研究系統(tǒng)的機能分配實施系統(tǒng)的總體輪廓

系統(tǒng)構(gòu)思的發(fā)展(各種可能構(gòu)思的分析與評價)有關(guān)設(shè)計的必要條件為了人的必要條件之機能分析人員的配備與訓(xùn)練方案的制訂人與機的任務(wù)分配與各種方案系統(tǒng)性能變化的調(diào)研與評價關(guān)聯(lián)各個性能的作業(yè)分析調(diào)查決定必要的信息，確定顯示與控制的種類系統(tǒng)設(shè)計預(yù)備設(shè)計(大綱的設(shè)計)為了人，在設(shè)計上應(yīng)該考慮的事項準(zhǔn)備適用的可能的人機工程學(xué)資料

細節(jié)設(shè)計設(shè)計細節(jié)與人的作業(yè)之關(guān)系人機工程學(xué)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提示等關(guān)于信息與控制必要性的研究與實現(xiàn)方法的選擇及開發(fā)(潛在的要求及最繁忙異常時的要求)作業(yè)性(工作方便)的研究居住性的研究具體的設(shè)計當(dāng)系統(tǒng)最終構(gòu)成時確認人機系統(tǒng)的協(xié)調(diào)操作與維修的詳細分析和研究(提高可靠性和安全性)宜人性高的機器的設(shè)計考慮適于人的空間設(shè)計決定構(gòu)成系統(tǒng)的最終方案及其實現(xiàn)步驟的意見最終決定人機間的機能分配各作業(yè)中為了正確判斷而必須的信息、聯(lián)絡(luò)、執(zhí)行等對安全性的考慮防止士氣、情緒下降的措施顯示、控制裝置的選擇與設(shè)計控制板的配置計劃提高安全性的措施空間設(shè)計、人員與機器的布置決定照明、溫度、防噪等環(huán)境條件系統(tǒng)設(shè)計人員的培訓(xùn)計劃人員的指導(dǎo)訓(xùn)練及配備計劃其他專業(yè)組的協(xié)定決定編寫手冊的內(nèi)容與樣式，決定系統(tǒng)運轉(zhuǎn)與維修的必要人員的數(shù)量與質(zhì)量、訓(xùn)練計劃、訓(xùn)練器材的開發(fā)事故的預(yù)測、效率的預(yù)測等系統(tǒng)的考核與評價計劃階段的評價模型制作階段原始樣式判斷考核模型的缺陷變更設(shè)計的意見根據(jù)人機工程學(xué)的考核評價從考核資料的分析等決定變更設(shè)計設(shè)計圖階段的評價模型或操縱訓(xùn)練用模擬裝置的人機關(guān)系評價評價基準(zhǔn)的設(shè)定(包含考核方法、資料的種類、分析法等)安全性、舒適性、對士氣意志的影響等的評價機械的設(shè)計變更，使用順序的變更人的作業(yè)內(nèi)容的變更，人員、設(shè)備和訓(xùn)練方式的改善等的建議，系統(tǒng)計劃內(nèi)的調(diào)整生產(chǎn)生產(chǎn)以上幾項為準(zhǔn)以上幾項為準(zhǔn)運用運用、維護以上幾項為準(zhǔn)以上幾項為準(zhǔn)二、系統(tǒng)和人機系統(tǒng)的概念系統(tǒng)的概念能完成一種或者幾種生理功能的多個器官按照一定次序組合在一起的結(jié)構(gòu)叫做系統(tǒng)。具有多元性、相關(guān)性、整體性。系統(tǒng)的概念系統(tǒng)是一個動態(tài)和復(fù)雜的整理，相互作用結(jié)構(gòu)和功能的單位系統(tǒng)是能量、物質(zhì)、信息流不同要素構(gòu)成的人機系統(tǒng)的概念：由人和機器構(gòu)成并依賴于人機之間的完成一定功能的系統(tǒng)，有簡單和復(fù)雜兩類人機交互系統(tǒng)：Human-computerinteraction簡稱HCI，是研究人與計算機之間通過相互理解的交流與通信，在最大程度上為人們完成信息管理，服務(wù)和處理等功能。人機系統(tǒng)的分類12根據(jù)人是否能夠了解系統(tǒng)活動的結(jié)果，分為閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)中有信息回路，開環(huán)系統(tǒng)中無人機系統(tǒng)按人機連接的方式，可分為串聯(lián)式人機系統(tǒng)和并聯(lián)式人機系統(tǒng)。人機串聯(lián)，人機任何一方停止活動或者發(fā)生故障，都會使整個系統(tǒng)中斷，并聯(lián)系統(tǒng)人機并接，兩者可以互相替代。三、功能設(shè)計PARTONE功能分配

1.在人機系統(tǒng)中，把已定義的系統(tǒng)功能按照一定的分配原則，合理地分配給人和機器。2.系統(tǒng)功能的分配要充分考慮人和機器的基本界限。人的基本界限包括：準(zhǔn)確度的界限、體力的界限、知覺能力的界限、動作速度的界限。機器的基本界限包括：機器性能維持能力的界限、機器正常動作的界限、機器判斷能力的界限、成本費用的界限。3.人和機器各有局限性，所以人機間應(yīng)當(dāng)彼此協(xié)調(diào)，互相補充。如笨重、重復(fù)的工作，高溫劇毒等條件，對人有危害的操作以及快速有規(guī)律的運算等都適合于機器(機器人、計算機)承擔(dān)，而人則適合于安排指令和程序，對機器進行監(jiān)督管理、維修運用、設(shè)計調(diào)試。革新創(chuàng)造、故障處理等。4.在長期的實踐中，人們總結(jié)了系統(tǒng)功能分配的一般原則。（1）比較分配原則：

通過人與機器的特性比較，進行客觀的和符合邏輯的分配。例如在信息處理方面，機器的特性是按預(yù)定程序可高度準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)，記憶可靠且易于提取，不會“遺忘”信息；人的特性是有高度的綜合、歸納、聯(lián)想創(chuàng)造的思維能力。因此在設(shè)計信息處理系統(tǒng)時，要根據(jù)人和機器的各自處理信息的特性來進行功能分配（2）剩余分配原則：

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。在這當(dāng)中，必須掌握和了解機器本身的可靠度，如果盲目地將系統(tǒng)功能強加于機器，則會造成系統(tǒng)的不安全性。（3）經(jīng)濟分配原則：

以經(jīng)濟效益為原則，合理恰當(dāng)?shù)剡M行人機功能分配。如對某一特定功能。由機器承擔(dān)時，需要重新設(shè)計、生產(chǎn)和制造；由人來承擔(dān)時，則需要培訓(xùn)、支付費用等。這兩者的經(jīng)濟效益通過比較和計算來確定功能的分配。（4）宜人分配原則：

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。（5）彈性分配原則：

即系統(tǒng)的某些功能可以同時分配給人或機器，這樣人可以自由選擇參與系統(tǒng)行為的程度。例如許多控制系統(tǒng)可以自動完成，也可手動完成，尤其現(xiàn)代計算機的控制系統(tǒng)，要有多種人機接口，從而實現(xiàn)不同程度的人機對話。PARTTWO作業(yè)分配1.確定作業(yè)：

根據(jù)分配給人的功能，具體地分析和確定人實現(xiàn)該功能的作業(yè)活動。這當(dāng)中要確定出作業(yè)人員應(yīng)具備的技能水平、作業(yè)的輸人和輸出形式、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)之間的關(guān)系、作業(yè)的復(fù)雜程度2.建立作業(yè)序：

作業(yè)序是指一個操作人員單獨從事的一組作業(yè)。根據(jù)系統(tǒng)分配給的功能，分解為若干個作業(yè)，然后根據(jù)人操作的方便性、準(zhǔn)確性、合理性，將這些作業(yè)組成不同的作業(yè)序。

一個作業(yè)序也可以由幾個分配給人的功能中分解出的作業(yè)組成，合理的作業(yè)序組成，使作業(yè)和作業(yè)者之間更能協(xié)調(diào)一致。四、人和機的工作特性項目機器人速度占優(yōu)勢時間延時為1s邏輯推理擅長演繹而不易改變演繹程序擅長歸納，容易改變推理程序計算快且精準(zhǔn)，不善于修正誤差慢且易產(chǎn)生誤差，但善于修正誤差可靠性合格機器在規(guī)定作業(yè)中可靠性高且恒定，不能處理意外事態(tài)；超負荷下可靠性突降可靠性遠超機械，但在疲勞和緊急事態(tài)下極不可靠；可處理緊急事件連續(xù)性能長期連續(xù)工作，適應(yīng)單調(diào)作業(yè)，需要適當(dāng)維護易疲勞，不能長期連續(xù)工作，受性別、年齡、身體健康影響，不適應(yīng)單調(diào)作業(yè)項目機器人靈活性如果是專用機械，不經(jīng)調(diào)整不能用作其他用途通過教育訓(xùn)練，有多方面適應(yīng)能力輸入靈敏度具有某些超人的感覺（如感覺到電離輻射）在較寬的能量范圍內(nèi)承受刺激因素，支配感受器適應(yīng)變化智力無（智能機除外）能應(yīng)付意外事件操作處理能力操控率、速度、精度、操作量、操作范圍均優(yōu)于人，處理固體液體氣體比人強，但處理柔軟物體不如人可進行各種控制，手有很大自由度；從視覺、聽覺、變位和重量感覺上得到的信息可完全反饋給控制器項目機器人功率輸出恒定——不論大的、固定的或標(biāo)準(zhǔn)的1471kw的功率只能維持10s，367.7kw5的功率只能維持幾分鐘，150kw以下的功率可維持1d記憶最適用于文字再現(xiàn)和長期儲存可儲存大量信息，并進行多途徑存取，擅長于對原則和策略的記憶綜上：人具有智能、感覺、綜合判斷能力、隨即應(yīng)變能力、對各種情況的決策和處理能力等。機作用力大、速度快、連續(xù)作業(yè)能力和耐久性能好等。五、人機功能分配目錄CONTEST定義分配任務(wù)分配原則功能分配對人機工程影響功能分配時應(yīng)注意的問題PARTONE人機功能分配定義1-1定義安全角度進一步解釋含義定義：對人和機的特性進行權(quán)衡分析，將系統(tǒng)的不同功能恰當(dāng)?shù)胤峙浣o人或機，稱為人機功能分配。從安全角度，人機匹配主要解決的問題是：①顯示器與人的信息感覺通道特性的匹配；②控制器與人的運動反應(yīng)特性的匹配；③環(huán)境條件與人的生理、心理及生物力學(xué)特性的匹配等。即通過合理地分配功能，將人與機器的優(yōu)點結(jié)合，使兩者特性合理匹配互補，從而構(gòu)成高效與安全的人機系統(tǒng)。PARTTWO分配任務(wù)1-2MORETHANTEMPLATE首要任務(wù)解決問題的前提第二個任務(wù)研究決定系統(tǒng)的哪一部分功能應(yīng)由人來承擔(dān)、哪一部分應(yīng)由機器承擔(dān)。了解在現(xiàn)有技術(shù)及經(jīng)濟條件下，哪些方面機器優(yōu)于人、哪些方面人優(yōu)于機器。將功能分成幾級，以使其適應(yīng)不同能力水平的人，其目的是使任務(wù)與操作者之間建立協(xié)調(diào)一致的關(guān)系。PARTTHREE分配原則3-1分配原則比較分配原則：經(jīng)濟分配原則：彈性分配原則一般原則：對于那些需要進行圖形辨認或多種信息輸入形勢的情況，那些需要進行歸納推理、處理突發(fā)事件、作出決策的情況，應(yīng)將其分配給人來完成。對于那些單一的常規(guī)重復(fù)性的計算、存取、整理工作，那些需要長期支付大功率的作業(yè)、高速度的作業(yè)、環(huán)境條件惡劣的作業(yè)以及依靠人的感覺不能識別的檢測工作，應(yīng)安排給機器完成。剩余分配原則宜人分配原則PARTFOUR人機功能分配對人機系統(tǒng)的影響1-3人機功能分配對人機系統(tǒng)的影響

◆隨著現(xiàn)代化的發(fā)展操作者的工作負荷已成為一個突出的問題。在工作負荷過高的情況下，人往往出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

◆進行合理的人機功能分配，也就是使人機結(jié)合面布置恰當(dāng)，就需要從安全人機工程學(xué)的觀