工效学十五人机系统总体

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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. 1. 腰疼沙发腰疼沙发 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. 2.主枕头、附枕头的故事主枕头、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

2、及的“高招”、“损招”!一般人们 对枕头高度要求的差别，哪有一倍之多呢?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”。 脚踏钮脚踏钮( (或脚踏杆或脚踏杆) )冲水冲水 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

3、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

4、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

5、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 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

6、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 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

7、 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

8、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

9、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

10、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

11、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) 机器 人 检 测 物理量的检测 范围广泛而准确 ； 能够检测 到人所不能检测 的电 磁波。 感觉器官： 具有同认识 直接联系的高度检测 能力。没

12、有固定的标准值，易产 生飘移。 具有味觉、嗅觉和触觉 。 操作 速度、精度、力与功率的大小 、操作范围和耐久性比人远为 优越； 对液体的、气体的、粉状体的 处理技巧比人优越，但是对于 柔软物体的处理不及人。 操作器官： 特别是手具有非常多的自由度， 并且各自由度能够极其巧妙地协 调控制，可做多种运动。 来自视觉 、听觉、变位和重量的 感觉等高级信息，被完美地反射 到操作器官的控制，从而进行高 级的运动 。 人与机的不同特点(b) 信息 处理 按照预先安排的程序，对于 精度、正确的操作数据处理 而言，人不如机器； 记忆 准确，经久不忘； 记忆 不太多的时候，取出速 度快。 认识 、思维和判断；

13、具有发现 、归纳 特征的本领 ，特性的认识 、联想和发明 创造等高级思维活动； 丰富的记忆 、高度的经验 。 耐久性 、维修 性、持 续性 有必要适当地维修； 对于连续 的、单调 的操作 作业也能持久。 必须适当地休息、休养、保 健和娱乐 ，难以长时间 地维 持一定的紧张 程度，不宜于 做缺乏刺激及无用的单调 作 业。 人与机的不同特点(c) 可 靠 性 与成本有关。按照适当的 设计 而制造的机器 完成 预先规定作业的可靠性高 ，但对于预想之外的情况 则完全无能为力； 特性一定、完全没有变化 。 在突然紧急状态下 完全不能应付的可 能性大。 作业因意欲、责任心、体质或精神上 的健康情况等心理或

14、生理条件而变化 ； 易于出现意外的差错； 不仅在个性上有差别，而且在经验 上 也不相同，并且能影响他人； 若时间 富裕、精力充沛，则处 理预想 之外的事情也就多。 联 络 和人之间的联络 及其方法 极其有限。 和人之间的联络 容易； 人与人之间关系的管理很重要。 人与机的不同特点(d) 效率 若具备复杂功能，则重量增加 并要有大的功率； 应按照适用的目的设计 必要机 能，避免浪费； 即使万一发生损坏也没有关系 ，因此可在危险环 境下使用。 相当于一台轻小型的机器 ，功率在100W 以下； 必须饮 食； 必须进 行教育和训练 ； 对于安全必须采取万无 一失的处置。 柔软性、 适应能力 对于专用机

15、器而言，不可能改 变用途； 容易做合理化的处理。 由于教育、训练 能够适 应处 理多方面困难。 人与机的不同特点(e) 成本 购置费和运行维修 费； 机器一旦不能使用 时，失去的仅仅 是 这台机器的价值。 除了工资之外，必须考虑福利卫生和 家属等； 意外时可能失去生命。 其他 人具有独特的欲望，希望被人重视； 必须生活在社会之中，不然，由于孤 独感、疏远感就会影响工作能力； 个人之间差别大； 人的尊严、人道主义。 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

16、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，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