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1、第10章 人机系统总体设计第9章链接 第11章链接1 110.1 人机系统设计的概念人机系统设计的概念qq人机系统设计的重要性人机系统设计的重要性工业设计和人机工程学的共同点：研究人工业设计和人机工程学的共同点：研究人工业设计和人机工程学的共同点：研究人工业设计和人机工程学的共同点：研究人工业设计的设计观工业设计的设计观工业设计的设计观工业设计的设计观以人为本以人为本以人为本以人为本人机工程学的研究对象人机工程学的研究对象人机工程学的研究对象人机工程学的研究对象系统中的人系统中的人系统中的人系统中的人产品设计的新观念、新发展：高情感特性产品设计的新观念、新发展：高情感特性产品设计的新观念、新发
2、展：高情感特性产品设计的新观念、新发展：高情感特性人的生理和信息需要人的生理和信息需要人的生理和信息需要人的生理和信息需要宜人、舒适、安全宜人、舒适、安全宜人、舒适、安全宜人、舒适、安全产品的使用和操作需要产品的使用和操作需要产品的使用和操作需要产品的使用和操作需要方便、可靠、亲近方便、可靠、亲近方便、可靠、亲近方便、可靠、亲近2 2qq规范性研究：规范性研究：研究研究研究研究“ “应该怎样应该怎样应该怎样应该怎样” ”进行设计进行设计进行设计进行设计基本出发点是要探讨应当怎样做才能达到基本出发点是要探讨应当怎样做才能达到基本出发点是要探讨应当怎样做才能达到基本出发点是要探讨应当怎样做才能达到
3、目的，应当如何做才能更有效目的，应当如何做才能更有效目的，应当如何做才能更有效目的，应当如何做才能更有效qq描述性研究：描述性研究：研究专业设计人员研究专业设计人员研究专业设计人员研究专业设计人员“ “究竟是怎样究竟是怎样究竟是怎样究竟是怎样” ”设计的设计的设计的设计的要了解人的设计技能的本质，描述一般的要了解人的设计技能的本质，描述一般的要了解人的设计技能的本质，描述一般的要了解人的设计技能的本质，描述一般的设计过程，提出普遍适用的设计过程模式设计过程，提出普遍适用的设计过程模式设计过程，提出普遍适用的设计过程模式设计过程，提出普遍适用的设计过程模式现代设计基本内容现代设计基本内容3 3问
4、题的问题的“真实性真实性”考查考查问题的问题的“定义定义”问题的求解策略问题的求解策略确定所解问题是否确定所解问题是否确定所解问题是否确定所解问题是否真实存在，其存在真实存在，其存在真实存在，其存在真实存在，其存在条件如何，问题的条件如何，问题的条件如何，问题的条件如何，问题的范围大小。范围大小。范围大小。范围大小。方法：需求调查、方法：需求调查、方法：需求调查、方法：需求调查、访谈法调查等。访谈法调查等。访谈法调查等。访谈法调查等。是对问题求解的一是对问题求解的一是对问题求解的一是对问题求解的一种规划和期望，是种规划和期望，是种规划和期望，是种规划和期望，是问题求解过程最困问题求解过程最困问
5、题求解过程最困问题求解过程最困难和关键的一步。难和关键的一步。难和关键的一步。难和关键的一步。问题定义对问题求问题定义对问题求问题定义对问题求问题定义对问题求解的导向作用是设解的导向作用是设解的导向作用是设解的导向作用是设计者必须明白和自计者必须明白和自计者必须明白和自计者必须明白和自觉注意的要点。觉注意的要点。觉注意的要点。觉注意的要点。系统的、有组织的求解活动，要求设计者系统的、有组织的求解活动，要求设计者系统的、有组织的求解活动，要求设计者系统的、有组织的求解活动，要求设计者按照一定的步骤，进行设计思维。按照一定的步骤，进行设计思维。按照一定的步骤，进行设计思维。按照一定的步骤，进行设计
6、思维。试探求解活动的求解过程并无一定步骤可试探求解活动的求解过程并无一定步骤可试探求解活动的求解过程并无一定步骤可试探求解活动的求解过程并无一定步骤可循，而是一种多次尝试的过程。循，而是一种多次尝试的过程。循，而是一种多次尝试的过程。循，而是一种多次尝试的过程。确定求解过程是系统的、有组织的求确定求解过程是系统的、有组织的求确定求解过程是系统的、有组织的求确定求解过程是系统的、有组织的求解活动，还是试探求解活动。解活动，还是试探求解活动。解活动，还是试探求解活动。解活动，还是试探求解活动。确定求解过程是系统的、有组织的求解活动，确定求解过程是系统的、有组织的求解活动，确定求解过程是系统的、有组
7、织的求解活动，确定求解过程是系统的、有组织的求解活动，还是试探求解活动。还是试探求解活动。还是试探求解活动。还是试探求解活动。设计者应有意识地掌握和运用不同的求解策设计者应有意识地掌握和运用不同的求解策设计者应有意识地掌握和运用不同的求解策设计者应有意识地掌握和运用不同的求解策略，进行创造性的设计工作。略，进行创造性的设计工作。略，进行创造性的设计工作。略，进行创造性的设计工作。设计的三维解空间设计的三维解空间4 4人机系统作为一个完整的概念，表达人机系统作为一个完整的概念，表达了人机系统设计的对象和范围。了人机系统设计的对象和范围。人机工程学的主要研究对象是人机工程学的主要研究对象是“系统系
8、统中的人中的人”，人是属于特定系统的一个组成，人是属于特定系统的一个组成部分。但人机工程学并非孤立地研究人，部分。但人机工程学并非孤立地研究人，它同时研究系统的其它组成部分，以便根它同时研究系统的其它组成部分，以便根据人的特性和能力，来设计和改造系统。据人的特性和能力，来设计和改造系统。人机系统人机系统5 5系统系统是指由相互联系和相互制约的是指由相互联系和相互制约的各个部分组成的具有一定功能的整体。各个部分组成的具有一定功能的整体。系统具有整体性、关联性、有界性、系统具有整体性、关联性、有界性、目的性、环境适应性、学科综合性。目的性、环境适应性、学科综合性。系统的设计人员必须了解系统要实系统
9、的设计人员必须了解系统要实现的目标、实现目标需具备的功能以及现的目标、实现目标需具备的功能以及这些功能之间的相互联系。这些功能之间的相互联系。人机系统人机系统系系统统的的概概念念6 6人机系统人机系统包括人、机和环境三个组包括人、机和环境三个组成部分，它们相互联系构成一个整体。成部分，它们相互联系构成一个整体。人机系统的性质和特征可以用模型表示。人机系统的性质和特征可以用模型表示。在人机之间存在着信息环路，人机相互在人机之间存在着信息环路，人机相互联系具有信息传递的性质，系统能否正联系具有信息传递的性质，系统能否正常工作，取决于信息传递过程是否能持常工作，取决于信息传递过程是否能持续有效地进行
10、。环境将对人机工作及信续有效地进行。环境将对人机工作及信息的传递产生影响，排除环境的不利影息的传递产生影响，排除环境的不利影响是设计工作的主要任务之一，首先要响是设计工作的主要任务之一，首先要保障环境不影响人的作业。保障环境不影响人的作业。人机系统人机系统人人机机系系统统的的组组成成7 7人机系统人机系统人人机机系系统统的的组组成成8 8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9 9人机界面人机界面工工作作环环境境非非工工
11、作作环环境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。1010人机系统设计主要是处理系统中的人
12、和人机系统设计主要是处理系统中的人和人机系统设计主要是处理系统中的人和人机系统设计主要是处理系统中的人和人机界面等关系，而不是系统的全部硬件。人机界面等关系，而不是系统的全部硬件。人机界面等关系，而不是系统的全部硬件。人机界面等关系，而不是系统的全部硬件。强调人的特性和限度，为人设计，让人的因强调人的特性和限度，为人设计，让人的因强调人的特性和限度，为人设计，让人的因强调人的特性和限度，为人设计，让人的因素贯穿设计的全过程，是人机工程学的重要素贯穿设计的全过程，是人机工程学的重要素贯穿设计的全过程，是人机工程学的重要素贯穿设计的全过程，是人机工程学的重要实践原则。实践原则。实践原则。实践原则。
13、在人机系统中，人的主导作用主要反映在人机系统中，人的主导作用主要反映在人机系统中，人的主导作用主要反映在人机系统中，人的主导作用主要反映在人的决策功能上。对于设计者而言，重要在人的决策功能上。对于设计者而言，重要在人的决策功能上。对于设计者而言，重要在人的决策功能上。对于设计者而言，重要的是通过设计使系统利于发挥人的决策功能，的是通过设计使系统利于发挥人的决策功能，的是通过设计使系统利于发挥人的决策功能，的是通过设计使系统利于发挥人的决策功能，为正确决策提供各种作业辅助手段，如操作为正确决策提供各种作业辅助手段，如操作为正确决策提供各种作业辅助手段，如操作为正确决策提供各种作业辅助手段，如操作
14、程序表等。同时，还要通过设计尽可能减少程序表等。同时，还要通过设计尽可能减少程序表等。同时，还要通过设计尽可能减少程序表等。同时，还要通过设计尽可能减少人为错误的可能性。人为错误的可能性。人为错误的可能性。人为错误的可能性。人机系统人机系统人人的的主主导导作作用用1111在人机系统中，人与机之间存在一在人机系统中，人与机之间存在一个相互作用的作用个相互作用的作用“面面”，所有的人，所有的人机信息交流都发生在这个作用面上，机信息交流都发生在这个作用面上，通常称为人机界面。人机界面的设计通常称为人机界面。人机界面的设计主要是指显示、控制以及它们之间的主要是指显示、控制以及它们之间的关系，要使人机界
15、面符合人机信息交关系，要使人机界面符合人机信息交流的规律和特性。人机界面的设计依流的规律和特性。人机界面的设计依据始终是系统中的人。据始终是系统中的人。人机系统人机系统人人机机界界面面1212人机系统设计是为了解决系统中人的人机系统设计是为了解决系统中人的效能、安全和身心健康的问题。效能、安全和身心健康的问题。人机系统设计并非是单一产品的设计，人机系统设计并非是单一产品的设计，而是适合于所有产品的一种设计方法。人而是适合于所有产品的一种设计方法。人机系统设计需要具体分析和定义，才能确机系统设计需要具体分析和定义，才能确定人际关系的性质和问题，并进行有效的定人际关系的性质和问题，并进行有效的设计
16、。人机系统设计总是多学科联合设计设计。人机系统设计总是多学科联合设计的一部分，通常与其他设计者组合完成。的一部分，通常与其他设计者组合完成。人机系统设计人机系统设计1313人机系统设计人机系统设计人人机机系系统统总总体体设设计计人机系统总体设计又称为人机系统总体设计又称为人机系统总体设计又称为人机系统总体设计又称为TSDTSD设计法，其中心设计法，其中心设计法，其中心设计法，其中心设计思想是：系统设计必须分一系列具有明确意义设计思想是：系统设计必须分一系列具有明确意义设计思想是：系统设计必须分一系列具有明确意义设计思想是：系统设计必须分一系列具有明确意义的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必
17、须是的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必须是的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必须是的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必须是明确的。这是典型的系统化解决问题的策略。明确的。这是典型的系统化解决问题的策略。明确的。这是典型的系统化解决问题的策略。明确的。这是典型的系统化解决问题的策略。“ “总体总体总体总体” ”的意义是强调人机系统的各个成分，的意义是强调人机系统的各个成分，的意义是强调人机系统的各个成分，的意义是强调人机系统的各个成分，如人、硬件、软件，都要给予全面的考虑，以克服如人、硬件、软件，都要给予全面的考虑，以克服如人、硬件、软件，都要给予全面的考虑，以克服如人、硬件、软件
18、，都要给予全面的考虑，以克服长期以来工程设计忽视人和人的效能问题。长期以来工程设计忽视人和人的效能问题。长期以来工程设计忽视人和人的效能问题。长期以来工程设计忽视人和人的效能问题。人机系统总体设计的目标是，使系统的每个成人机系统总体设计的目标是，使系统的每个成人机系统总体设计的目标是，使系统的每个成人机系统总体设计的目标是，使系统的每个成分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的功能。功能。功能。功能。良好的系统设计必须以两个主要原则为基础：良好的系统设计必须以
19、两个主要原则为基础：良好的系统设计必须以两个主要原则为基础：良好的系统设计必须以两个主要原则为基础：明确定义明确定义明确定义明确定义“ “问题问题问题问题” ”制定和实施某种策略来寻找解决问题的满意方案制定和实施某种策略来寻找解决问题的满意方案制定和实施某种策略来寻找解决问题的满意方案制定和实施某种策略来寻找解决问题的满意方案1414人机系统设计人机系统设计阶阶段段设设计计程程序序为了有效地规定设计策略和实施设计，为了有效地规定设计策略和实施设计，为了有效地规定设计策略和实施设计，为了有效地规定设计策略和实施设计，需要研究一套专门的设计程序。需要研究一套专门的设计程序。需要研究一套专门的设计程
20、序。需要研究一套专门的设计程序。阶段设计程序是阶段设计程序是阶段设计程序是阶段设计程序是TSDTSD法的一种设计程序，法的一种设计程序，法的一种设计程序，法的一种设计程序，它把整个设计过程分解为若干个阶段或步骤，它把整个设计过程分解为若干个阶段或步骤，它把整个设计过程分解为若干个阶段或步骤，它把整个设计过程分解为若干个阶段或步骤，每一个阶段是由相互联系的一系列设计活动每一个阶段是由相互联系的一系列设计活动每一个阶段是由相互联系的一系列设计活动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，组成，各阶段之间具有时间形式上的顺序性，组成，各阶段之间具有时间形式上的顺序
21、性，组成，各阶段之间具有时间形式上的顺序性，即只有上一阶段的设计活动完成后，才能进即只有上一阶段的设计活动完成后，才能进即只有上一阶段的设计活动完成后，才能进即只有上一阶段的设计活动完成后，才能进行下一阶段的设计活动。行下一阶段的设计活动。行下一阶段的设计活动。行下一阶段的设计活动。阶段设计程序是以阶段设计程序是以阶段设计程序是以阶段设计程序是以TSDTSD法的设计思想为法的设计思想为法的设计思想为法的设计思想为指导，对设计过程中各种分析和设计活动的指导，对设计过程中各种分析和设计活动的指导，对设计过程中各种分析和设计活动的指导，对设计过程中各种分析和设计活动的“ “价值价值价值价值” ”以及
22、它们的相互联系，作了规律性以及它们的相互联系，作了规律性以及它们的相互联系，作了规律性以及它们的相互联系，作了规律性总结后逐步形成的。总结后逐步形成的。总结后逐步形成的。总结后逐步形成的。1515设计过程可以分为以下几个阶段：设计过程可以分为以下几个阶段：定义系统目标和参数阶段定义系统目标和参数阶段定义系统目标和参数阶段定义系统目标和参数阶段系统定义阶段系统定义阶段系统定义阶段系统定义阶段初步设计阶段初步设计阶段初步设计阶段初步设计阶段人机界面设计阶段人机界面设计阶段人机界面设计阶段人机界面设计阶段作业辅助设计阶段作业辅助设计阶段作业辅助设计阶段作业辅助设计阶段系统验证阶段系统验证阶段系统验证
23、阶段系统验证阶段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16
24、16 进行人机系统设计需要投入人力、物力和时间，进行人机系统设计需要投入人力、物力和时间，进行人机系统设计需要投入人力、物力和时间，进行人机系统设计需要投入人力、物力和时间，它所产生的效益主要表现在未来系统的效率和操作它所产生的效益主要表现在未来系统的效率和操作它所产生的效益主要表现在未来系统的效率和操作它所产生的效益主要表现在未来系统的效率和操作（使用）费用上。体现在以下方面：（使用）费用上。体现在以下方面：（使用）费用上。体现在以下方面：（使用）费用上。体现在以下方面：作业效能的改善作业效能的改善作业效能的改善作业效能的改善降低培训费用降低培训费用降低培训费用降低培训费用改善人力资源的利用
25、率改善人力资源的利用率改善人力资源的利用率改善人力资源的利用率减少事故和人为错误减少事故和人为错误减少事故和人为错误减少事故和人为错误提高生产率提高生产率提高生产率提高生产率提高使用者的满意度提高使用者的满意度提高使用者的满意度提高使用者的满意度合理地分配作业，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
26、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
27、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1717人机系统设计需要运用人机工程学参数人机系统设计需要运用人机工程学参数和系统分析方法。和系统分析方法。人机工程学参数是人机工程应用研究的人机工程学参数是人机工程应用研究的成果，在设计过程中，必须认真考查人机工成果，在设计过程中，必须认真考查人机工程学参数的性质和得出这些参数的相关条件。程学参数的性质和得出这些参数的相关条件。对设计影响最大的参数问题是所谓实验效标对设计影响最大的参数问题是所谓实验效标和系统效标的一致性问题。和系统效标的一致性问题。人机系统设计参
28、数人机系统设计参数1818实验效标：通常指实验的因变量即反应变量，是实验目的实验效标：通常指实验的因变量即反应变量，是实验目的实验效标：通常指实验的因变量即反应变量，是实验目的实验效标：通常指实验的因变量即反应变量，是实验目的所要求的心理、生理或行为指标，如人的反应速度、心理所要求的心理、生理或行为指标，如人的反应速度、心理所要求的心理、生理或行为指标，如人的反应速度、心理所要求的心理、生理或行为指标，如人的反应速度、心理感受等。如：感受等。如：感受等。如：感受等。如：作业错误、闪光融合频率、摄氧量、肌电活性、反应时、心理量作业错误、闪光融合频率、摄氧量、肌电活性、反应时、心理量作业错误、闪光
29、融合频率、摄氧量、肌电活性、反应时、心理量作业错误、闪光融合频率、摄氧量、肌电活性、反应时、心理量表值、脑力负荷、学习时间、心理阈限、心血管系统的反应等。表值、脑力负荷、学习时间、心理阈限、心血管系统的反应等。表值、脑力负荷、学习时间、心理阈限、心血管系统的反应等。表值、脑力负荷、学习时间、心理阈限、心血管系统的反应等。系统效标：是指经济性、可靠性、安全性等综合性很高的系统效标：是指经济性、可靠性、安全性等综合性很高的系统效标：是指经济性、可靠性、安全性等综合性很高的系统效标：是指经济性、可靠性、安全性等综合性很高的指标。如：指标。如：指标。如：指标。如：产品寿命、可靠度、外观质量、方便性、操
30、作性能、安全性、可产品寿命、可靠度、外观质量、方便性、操作性能、安全性、可产品寿命、可靠度、外观质量、方便性、操作性能、安全性、可产品寿命、可靠度、外观质量、方便性、操作性能、安全性、可维修性、运行费用、人员培训要求、经济性等。维修性、运行费用、人员培训要求、经济性等。维修性、运行费用、人员培训要求、经济性等。维修性、运行费用、人员培训要求、经济性等。 设计师必须仔细分析实验效标和系统效标之间的设计师必须仔细分析实验效标和系统效标之间的设计师必须仔细分析实验效标和系统效标之间的设计师必须仔细分析实验效标和系统效标之间的关系，以便正确地选择设计参数，同时在符合人机工关系，以便正确地选择设计参数，
31、同时在符合人机工关系，以便正确地选择设计参数，同时在符合人机工关系，以便正确地选择设计参数，同时在符合人机工程要求的基础上，更好地发挥设计师的创造性。程要求的基础上，更好地发挥设计师的创造性。程要求的基础上，更好地发挥设计师的创造性。程要求的基础上，更好地发挥设计师的创造性。人机系统设计参数人机系统设计参数1919人机环境系统的研究，是以人为主导来人机环境系统的研究，是以人为主导来人机环境系统的研究，是以人为主导来人机环境系统的研究，是以人为主导来详细分析人和机器的相互作用，以及作业环详细分析人和机器的相互作用，以及作业环详细分析人和机器的相互作用，以及作业环详细分析人和机器的相互作用，以及作
32、业环境的变化，决定系统整体效率的规律。境的变化，决定系统整体效率的规律。境的变化，决定系统整体效率的规律。境的变化，决定系统整体效率的规律。随着科学技术的发展，人的作业向机械随着科学技术的发展，人的作业向机械随着科学技术的发展，人的作业向机械随着科学技术的发展，人的作业向机械化、自动化发展，作业条件或作业环境也相化、自动化发展，作业条件或作业环境也相化、自动化发展，作业条件或作业环境也相化、自动化发展，作业条件或作业环境也相应变化，只有系统中各个部分相互关系匹配应变化，只有系统中各个部分相互关系匹配应变化，只有系统中各个部分相互关系匹配应变化，只有系统中各个部分相互关系匹配时，才能使整个系统达
33、到最优状态。时，才能使整个系统达到最优状态。时，才能使整个系统达到最优状态。时，才能使整个系统达到最优状态。为了提高系统的整体效能，除了机器系为了提高系统的整体效能，除了机器系为了提高系统的整体效能，除了机器系为了提高系统的整体效能，除了机器系统的各组成部分，应适合于人的生理心理特统的各组成部分，应适合于人的生理心理特统的各组成部分，应适合于人的生理心理特统的各组成部分，应适合于人的生理心理特征以外，还必须解决人与机器间的合理分工征以外，还必须解决人与机器间的合理分工征以外，还必须解决人与机器间的合理分工征以外，还必须解决人与机器间的合理分工和相互配合的问题，因此需要了解人机关系。和相互配合的
34、问题，因此需要了解人机关系。和相互配合的问题，因此需要了解人机关系。和相互配合的问题，因此需要了解人机关系。10.2 人机系统总体设计目标与原则人机系统总体设计目标与原则人人机机系系统统类类型型2020人的劳动状态从手工业生产，发展到人的劳动状态从手工业生产，发展到机械化、自动化生产，与此同时人机关系机械化、自动化生产，与此同时人机关系的状态也发生了相应变化。的状态也发生了相应变化。人机关系变迁过程可以分为人机关系变迁过程可以分为4 4个阶段：个阶段：阶段阶段阶段阶段状态状态状态状态人机系统人机系统人机系统人机系统人的任务人的任务人的任务人的任务能源能源能源能源I I手工劳动手工劳动手工劳动手
35、工劳动人是主体人是主体人是主体人是主体必要的技能必要的技能必要的技能必要的技能人人人人II II机械化机械化机械化机械化人机并重人机并重人机并重人机并重必要的教育训练必要的教育训练必要的教育训练必要的教育训练人和外部人和外部人和外部人和外部IIIIII半自动化半自动化半自动化半自动化机械为动力机械为动力机械为动力机械为动力简单作业简单作业简单作业简单作业外部外部外部外部IVIV自动化自动化自动化自动化机械为动力机械为动力机械为动力机械为动力管理、监控管理、监控管理、监控管理、监控外部外部外部外部人机系统类型人机系统类型2121为了把信息传递给人的感觉器官为了把信息传递给人的感觉器官的输入技能（
36、的输入技能（InputInput）用人的中枢神经进行控制的技能用人的中枢神经进行控制的技能通过人的肌肉活动等运动器官或通过人的肌肉活动等运动器官或语言进行输出的技能（语言进行输出的技能（OutputOutput）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2222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 以人的信息处以人的信息处以人的信息处以人的信息处理机构为基础，按理机构为基础，按理机构为基础，按理机构为基础，按系统自动化程度分系统自动化程度分系统自动化程度分系统自动化程度分类可分为以下三种类可分为以下三种类可分为以下三种类可分为以下三种人机系统：人机系统：人
37、机系统：人机系统：手工操作人机系统手工操作人机系统手工操作人机系统手工操作人机系统半自动化人机系统半自动化人机系统半自动化人机系统半自动化人机系统自动化人机系统自动化人机系统自动化人机系统自动化人机系统2323以人的信息处理机以人的信息处理机以人的信息处理机以人的信息处理机构为基础，按系统自动构为基础，按系统自动构为基础，按系统自动构为基础，按系统自动化程度分类可分为以下化程度分类可分为以下化程度分类可分为以下化程度分类可分为以下三种人机系统：三种人机系统：三种人机系统：三种人机系统：手工操作人机系统手工操作人机系统手工操作人机系统手工操作人机系统半自动化人机系统半自动化人机系统半自动化人机系
38、统半自动化人机系统自动化人机系统自动化人机系统自动化人机系统自动化人机系统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2424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qq手工操作人机系统手工操作人机系统偏重于解决人作业上的问题，其特点是：偏重于解决人作业上的问题，其特点是：偏重于解决人作业上的问题，其特点是：偏重于解决人作业上的问题，其特点是：自动化程度低自动化程度低自动化程度低自动化程度低操作的可靠性低操作的可靠性低操作的可靠性低
39、操作的可靠性低费用低廉费用低廉费用低廉费用低廉创造能力高创造能力高创造能力高创造能力高维护能力强维护能力强维护能力强维护能力强2525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2626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
40、型人机系统类型自自动动化化人人机机系系统统2727qq半自动化和自动化人机系统半自动化和自动化人机系统偏重于解决机器上的问题，其特点是：偏重于解决机器上的问题，其特点是：偏重于解决机器上的问题，其特点是：偏重于解决机器上的问题，其特点是：自动化程度高自动化程度高自动化程度高自动化程度高操作的可靠性比较高操作的可靠性比较高操作的可靠性比较高操作的可靠性比较高费用较高费用较高费用较高费用较高创造能力低创造能力低创造能力低创造能力低维护能力低维护能力低维护能力低维护能力低人机系统类型人机系统类型2828 以人在人机系统以人在人机系统以人在人机系统以人在人机系统中完成的任务为基础，中完成的任务为基础，
41、中完成的任务为基础，中完成的任务为基础，按人机结合方式分类按人机结合方式分类按人机结合方式分类按人机结合方式分类又可分为以下三种人又可分为以下三种人又可分为以下三种人又可分为以下三种人机系统：机系统：机系统：机系统：人和机器串联存在人和机器串联存在人和机器串联存在人和机器串联存在人和机器并联存在，人和机器并联存在，人和机器并联存在，人和机器并联存在，进行协同工作进行协同工作进行协同工作进行协同工作串联结合的机器和人串联结合的机器和人串联结合的机器和人串联结合的机器和人并联存在，由人完成并联存在，由人完成并联存在，由人完成并联存在，由人完成系统的监控任务系统的监控任务系统的监控任务系统的监控任务
42、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2929人人机器机器人和机器相互间的特性有干扰亦有结合，人和机器相互间的特性有干扰亦有结合，人和机器相互间的特性有干扰亦有结合，人和机器相互间的特性有干扰亦有结合，人的优点会由于机器而得到扩大，相反其缺点人的优点会由于机器而得到扩大，相反其缺点人的优点会由于机器而得到扩大，相反其缺点人的优点会由于机器而得到扩大，相反其缺点也会被增大。这种结合系统，人的能力如不被也会被增大。这种结合系统，人的能力如不被也会被增大。这种结合系统，人的能力如不被也会被增大。这种结合系统，人的能力如不被控制，机器方面的各种特性就不能发挥出来，控制，机器方面的
43、各种特性就不能发挥出来，控制，机器方面的各种特性就不能发挥出来，控制，机器方面的各种特性就不能发挥出来，即串联型系统人成为控制主体，因此人和机器即串联型系统人成为控制主体，因此人和机器即串联型系统人成为控制主体，因此人和机器即串联型系统人成为控制主体，因此人和机器的任务分配就成为该系统设计的基本内容。的任务分配就成为该系统设计的基本内容。的任务分配就成为该系统设计的基本内容。的任务分配就成为该系统设计的基本内容。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3030qq人和机器并联存在人和机器并联存在qq串联结合的机器和人并联存在串联结合的机器和人并联存在人人机器机器人人机器机器机器
44、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3131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 在人机并联结合的系统中，人和机器是间接联系，在人机并联结合的系统中，人和机器是间接联系，在人机并联结合的系统中，人和机器是间接联系，在人机并联结合的系统中，人和机器是间接联系，特别是在自动化系统中，机器成为控制的主体。特别是在自动化系统中，机器成为控制的主体。特别是在自动化系统中，机器成为控制的主体。特别是在自动化系统中，机器成为控制的主体。 在这个系统中人的主要任务是管理、监视工作。但在这个系统中人的主要任务是管理、监视工作。但在这个系统中人的主要任务是管理、监视工作
45、。但在这个系统中人的主要任务是管理、监视工作。但是人和机器的结合不是固定的，由于系统的状态不同，是人和机器的结合不是固定的，由于系统的状态不同，是人和机器的结合不是固定的，由于系统的状态不同，是人和机器的结合不是固定的，由于系统的状态不同，人分担的任务也要变化。人分担的任务也要变化。人分担的任务也要变化。人分担的任务也要变化。 在自动化系统中，正常和异常时人分担的任务有如在自动化系统中，正常和异常时人分担的任务有如在自动化系统中，正常和异常时人分担的任务有如在自动化系统中，正常和异常时人分担的任务有如下差异：下差异：下差异：下差异：正常时，人把显示装置和控制台作为信息传递装置，对正常时，人把显
46、示装置和控制台作为信息传递装置，对正常时，人把显示装置和控制台作为信息传递装置，对正常时，人把显示装置和控制台作为信息传递装置，对系统的工作状态进行远距离控制、监视，根据需要制定系统的工作状态进行远距离控制、监视，根据需要制定系统的工作状态进行远距离控制、监视，根据需要制定系统的工作状态进行远距离控制、监视，根据需要制定工作条件或进行调节，通常是长时间间隔断续的作业，工作条件或进行调节，通常是长时间间隔断续的作业，工作条件或进行调节，通常是长时间间隔断续的作业，工作条件或进行调节，通常是长时间间隔断续的作业，几乎不受系统的约束。几乎不受系统的约束。几乎不受系统的约束。几乎不受系统的约束。异常时
47、，出现异常或发生故障时，系统从自动变为手动，异常时，出现异常或发生故障时，系统从自动变为手动，异常时，出现异常或发生故障时，系统从自动变为手动，异常时，出现异常或发生故障时，系统从自动变为手动，人介入到过程中。此时，因为人和机器成为串联结合，人介入到过程中。此时，因为人和机器成为串联结合，人介入到过程中。此时，因为人和机器成为串联结合，人介入到过程中。此时，因为人和机器成为串联结合，要求人能迅速而正确地判断状况并进行操作。要求人能迅速而正确地判断状况并进行操作。要求人能迅速而正确地判断状况并进行操作。要求人能迅速而正确地判断状况并进行操作。3232人机系统目标人机系统目标3333工工作作空空间
48、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3434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。353510.3 人机系统总体设计程序与要点人机系统总体设计程序与要点3636系统目标：系统目标：系统目标：系统目标：说明说明说明说明“ “目标目标目标目标” ”是什么
49、？是什么？是什么？是什么？说明系统的性质和内容说明系统的性质和内容说明系统的性质和内容说明系统的性质和内容不包括怎样实现目标不包括怎样实现目标不包括怎样实现目标不包括怎样实现目标作业要求：为了实现目标系统必须做什么作业要求：为了实现目标系统必须做什么作业要求：为了实现目标系统必须做什么作业要求：为了实现目标系统必须做什么系统做什么？系统做什么？系统做什么？系统做什么？做的标准是什么？做的标准是什么？做的标准是什么？做的标准是什么？如何进行测量？如何进行测量？如何进行测量？如何进行测量？系统定义阶段应从以下方面进行调研：系统定义阶段应从以下方面进行调研：系统定义阶段应从以下方面进行调研：系统定义
50、阶段应从以下方面进行调研：系统未来的使用者是谁？系统未来的使用者是谁？系统未来的使用者是谁？系统未来的使用者是谁？目前同类系统的使用和操作如何？目前同类系统的使用和操作如何？目前同类系统的使用和操作如何？目前同类系统的使用和操作如何？使用者的作业需求有哪些？使用者的作业需求有哪些？使用者的作业需求有哪些？使用者的作业需求有哪些？确保系统目标体现使用者的需求！确保系统目标体现使用者的需求！确保系统目标体现使用者的需求！确保系统目标体现使用者的需求！3737案案例例分分析析 在使用支票的国家，用户经在使用支票的国家，用户经常发生超支现象（支票额大于存款常发生超支现象（支票额大于存款额），原因是用户
51、不能随时掌握存额），原因是用户不能随时掌握存款的数额，这给收支双方和银行造款的数额，这给收支双方和银行造成许多不便，因此，银行希望推行成许多不便，因此，银行希望推行一种办法来防止用户超支，是用户一种办法来防止用户超支，是用户随时都有可能了解其实际存款数。随时都有可能了解其实际存款数。于是开始进行人机系统设计。于是开始进行人机系统设计。3838设计方案：设计方案：设计方案：设计方案：每超支一次罚款每超支一次罚款每超支一次罚款每超支一次罚款100100元；元；元；元；使用一种用户专用的小型计算器；使用一种用户专用的小型计算器；使用一种用户专用的小型计算器；使用一种用户专用的小型计算器；银行每日寄给
52、用户帐单；银行每日寄给用户帐单；银行每日寄给用户帐单；银行每日寄给用户帐单；银行与各用户进行计算机连网；银行与各用户进行计算机连网；银行与各用户进行计算机连网；银行与各用户进行计算机连网；用户开支时必须电话通知银行对帐。用户开支时必须电话通知银行对帐。用户开支时必须电话通知银行对帐。用户开支时必须电话通知银行对帐。案案例例分分析析系统目标：系统目标：系统目标：系统目标：为用户自己平衡存取款数额提供一种方法。为用户自己平衡存取款数额提供一种方法。为用户自己平衡存取款数额提供一种方法。为用户自己平衡存取款数额提供一种方法。系统作业要求：系统作业要求：系统作业要求：系统作业要求：要求要求要求要求限制
53、限制限制限制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一3939系统定义阶段是系统定义阶段是系统定义阶段是系统定义阶段是“ “实质性实质性实质性实质性” ”设计工作的开始。设计工作的开始。设计工作的开始。设计工作的开始。在此之前，设计者要与决策层人员一起作出一些重在此之前，设计者要与决策层人员一起作出一些重在此之前，设计者要与决策层人员一起作出一些重在此之前，设计者要与决策层人员一起作出一些重
54、要的决策，其中最重要的决策工作是选择要的决策，其中最重要的决策工作是选择要的决策，其中最重要的决策工作是选择要的决策，其中最重要的决策工作是选择“ “设计方设计方设计方设计方案案案案” ”。这种设计方案的选择将是从更大范围和更高。这种设计方案的选择将是从更大范围和更高。这种设计方案的选择将是从更大范围和更高。这种设计方案的选择将是从更大范围和更高层次上，决定未来系统作为一个更大系统的子系统，层次上，决定未来系统作为一个更大系统的子系统，层次上，决定未来系统作为一个更大系统的子系统，层次上，决定未来系统作为一个更大系统的子系统，如何发挥作用。如何发挥作用。如何发挥作用。如何发挥作用。系统定义是对
55、系统的输入、输出和其功能的定系统定义是对系统的输入、输出和其功能的定系统定义是对系统的输入、输出和其功能的定系统定义是对系统的输入、输出和其功能的定义。义。义。义。“ “功能功能功能功能” ”是用文字描述的一组工作，系统必须是用文字描述的一组工作，系统必须是用文字描述的一组工作，系统必须是用文字描述的一组工作，系统必须完成自己的功能任务，才能实现系统的目标。系统完成自己的功能任务，才能实现系统的目标。系统完成自己的功能任务，才能实现系统的目标。系统完成自己的功能任务，才能实现系统的目标。系统的功能定义是与输入和输出的定义同时进行的，它的功能定义是与输入和输出的定义同时进行的，它的功能定义是与输
56、入和输出的定义同时进行的，它的功能定义是与输入和输出的定义同时进行的，它们的关系可用图表示。们的关系可用图表示。们的关系可用图表示。们的关系可用图表示。功能功能Fi输入输入输出输出4040qq选择方案选择方案2专用计算器的主要功能专用计算器的主要功能专用计算器的主要功能专用计算器的主要功能确定帐目的平衡数（给出）确定帐目的平衡数（给出）确定帐目的平衡数（给出）确定帐目的平衡数（给出）给帐目增值（存款）给帐目增值（存款）给帐目增值（存款）给帐目增值（存款）给帐目减值（支票）给帐目减值（支票）给帐目减值（支票）给帐目减值（支票）运算帐目的平衡数运算帐目的平衡数运算帐目的平衡数运算帐目的平衡数储存平
57、衡数储存平衡数储存平衡数储存平衡数“ “使用者使用者使用者使用者” ”定义定义定义定义使用者的群体特征（如人数、职业类型等）使用者的群体特征（如人数、职业类型等）使用者的群体特征（如人数、职业类型等）使用者的群体特征（如人数、职业类型等）使用者的个体特征（如感觉、认知、反应能力等）使用者的个体特征（如感觉、认知、反应能力等）使用者的个体特征（如感觉、认知、反应能力等）使用者的个体特征（如感觉、认知、反应能力等）案案例例分分析析4141人机系统的初步设计是指围绕系统设人机系统的初步设计是指围绕系统设人机系统的初步设计是指围绕系统设人机系统的初步设计是指围绕系统设计所进行的功能分配、作业要求研究及
58、作计所进行的功能分配、作业要求研究及作计所进行的功能分配、作业要求研究及作计所进行的功能分配、作业要求研究及作业分析。业分析。业分析。业分析。功能分配是指把已定义的系统功能，功能分配是指把已定义的系统功能，功能分配是指把已定义的系统功能，功能分配是指把已定义的系统功能，按照一定的分配原则，按照一定的分配原则，按照一定的分配原则，按照一定的分配原则，“ “分配分配分配分配” ”给人、硬给人、硬给人、硬给人、硬件或软件。对于可能有人实现的系统功能，件或软件。对于可能有人实现的系统功能，件或软件。对于可能有人实现的系统功能，件或软件。对于可能有人实现的系统功能，必须研究：必须研究：必须研究：必须研究
59、：人是否有人是否有人是否有人是否有“ “能力能力能力能力” ”实现该功能实现该功能实现该功能实现该功能预测人是否乐意长时间从事这一功能预测人是否乐意长时间从事这一功能预测人是否乐意长时间从事这一功能预测人是否乐意长时间从事这一功能功功能能分分配配4242每一项分配给人的功能都对人的作业提每一项分配给人的功能都对人的作业提出作业品质的要求，例如：出作业品质的要求，例如：精度精度精度精度速度速度速度速度培训时间培训时间培训时间培训时间满意度满意度满意度满意度设计者必须确定作业要求，并作为以后设计者必须确定作业要求，并作为以后人机界面设计、作业辅助设计的参考依据。人机界面设计、作业辅助设计的参考依据
60、。作作业业要要求求4343作业分析是按照作业对人的能力、技能、知识、态度作业分析是按照作业对人的能力、技能、知识、态度作业分析是按照作业对人的能力、技能、知识、态度作业分析是按照作业对人的能力、技能、知识、态度的要求，对分配给人的功能作进一步的分解和研究。作业的要求，对分配给人的功能作进一步的分解和研究。作业的要求，对分配给人的功能作进一步的分解和研究。作业的要求，对分配给人的功能作进一步的分解和研究。作业分析包括：分析包括：分析包括：分析包括：子功能的分解与再分解，直至可以定义出子功能的分解与再分解，直至可以定义出子功能的分解与再分解，直至可以定义出子功能的分解与再分解，直至可以定义出“ “
61、作业单元作业单元作业单元作业单元” ”的的的的水平为止水平为止水平为止水平为止每一层次的子功能的输入和输出的确定，即引入人的功能每一层次的子功能的输入和输出的确定，即引入人的功能每一层次的子功能的输入和输出的确定，即引入人的功能每一层次的子功能的输入和输出的确定，即引入人的功能活动的刺激输入和人的功能活动的输出反应，是刺激反活动的刺激输入和人的功能活动的输出反应，是刺激反活动的刺激输入和人的功能活动的输出反应，是刺激反活动的刺激输入和人的功能活动的输出反应，是刺激反应（应（应（应（S SR R）过程的确定）过程的确定）过程的确定）过程的确定每一个作业单元的定义形式是它的输入和输出，它是每一个作
62、业单元的定义形式是它的输入和输出，它是每一个作业单元的定义形式是它的输入和输出，它是每一个作业单元的定义形式是它的输入和输出，它是一个有始有末的行为过程。一组作业单元又可在组合成一一个有始有末的行为过程。一组作业单元又可在组合成一一个有始有末的行为过程。一组作业单元又可在组合成一一个有始有末的行为过程。一组作业单元又可在组合成一个作业序，一个作业序是分配给一类特定使用者的一组相个作业序，一个作业序是分配给一类特定使用者的一组相个作业序，一个作业序是分配给一类特定使用者的一组相个作业序，一个作业序是分配给一类特定使用者的一组相互关联的作业单元。通常一个给定作业序可以由一个以上互关联的作业单元。通
63、常一个给定作业序可以由一个以上互关联的作业单元。通常一个给定作业序可以由一个以上互关联的作业单元。通常一个给定作业序可以由一个以上的使用者或操作者完成。的使用者或操作者完成。的使用者或操作者完成。的使用者或操作者完成。作业分析除了对系统正常条件下的功能过程进行分析作业分析除了对系统正常条件下的功能过程进行分析作业分析除了对系统正常条件下的功能过程进行分析作业分析除了对系统正常条件下的功能过程进行分析和研究以外，还应特别研究非正常条件下人的功能，例如和研究以外，还应特别研究非正常条件下人的功能，例如和研究以外，还应特别研究非正常条件下人的功能，例如和研究以外，还应特别研究非正常条件下人的功能，例
64、如偶发事件的处理过程。偶发事件的处理过程。偶发事件的处理过程。偶发事件的处理过程。作作业业分分析析4444功能分配：功能分配：功能分配：功能分配：功能功能功能功能1 1：确定帐目的平衡数：确定帐目的平衡数：确定帐目的平衡数：确定帐目的平衡数功能功能功能功能2 2：给帐目增值（存款）：给帐目增值（存款）：给帐目增值（存款）：给帐目增值（存款）功能功能功能功能3 3：给帐目减值（支票）：给帐目减值（支票）：给帐目减值（支票）：给帐目减值（支票）功能功能功能功能4 4：运算帐目平衡数（计算机）：运算帐目平衡数（计算机）：运算帐目平衡数（计算机）：运算帐目平衡数（计算机）功能功能功能功能5 5：储存帐
65、目平衡数（计算机）：储存帐目平衡数（计算机）：储存帐目平衡数（计算机）：储存帐目平衡数（计算机）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（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
66、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。4545人机界面设计主要是指显示、控制以及它们人机界面设计主要是指显示、控制以及它们人机界面设计主要是指显示、控制以及它们人机界面设计主要是指显示、控制以及它们之间的关系的设计，应使人机界面的设计符合人之间的关系的设计，应使人机界面的设计符合人之间的关系的设计
67、，应使人机界面的设计符合人之间的关系的设计，应使人机界面的设计符合人机信息交流的规律和特性。主要从以下方面考虑：机信息交流的规律和特性。主要从以下方面考虑：机信息交流的规律和特性。主要从以下方面考虑：机信息交流的规律和特性。主要从以下方面考虑：显示设计：视觉和听觉显示设计：视觉和听觉显示设计：视觉和听觉显示设计：视觉和听觉控制器设计控制器设计控制器设计控制器设计作业空间设计作业空间设计作业空间设计作业空间设计传递信息的内容和方式传递信息的内容和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
68、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设计步骤：设计步骤：设计步骤：设计步骤：尺寸、参数计算，绘制平面图；尺寸、参数计算，绘制平面图；尺寸、参数计算，绘制平面图；尺寸、参数计算，绘制平面图；功能模型测试，确定实际空间关系的适宜性；功能模型测试，确定实际空间关系的适宜性；功能模型测试，确定实际空间关系的适宜性；功能模型测试，确定实际空间关系的适宜性；实际尺寸模型验证。实际尺寸模型验证。实际尺寸模型验证。实际尺寸模型验证。4646显示设计（视觉、听觉）显示设计（视觉、听觉）显示设计
69、（视觉、听觉）显示设计（视觉、听觉）计算器和键的尺寸、形状、位置（布局）的计算器和键的尺寸、形状、位置（布局）的计算器和键的尺寸、形状、位置（布局）的计算器和键的尺寸、形状、位置（布局）的设计；设计；设计；设计；人机对话设计。人机对话设计。人机对话设计。人机对话设计。数字、字母键盘式设计（采用全词）数字、字母键盘式设计（采用全词）数字、字母键盘式设计（采用全词）数字、字母键盘式设计（采用全词）数字、字母键盘式设计（采用缩写）数字、字母键盘式设计（采用缩写）数字、字母键盘式设计（采用缩写）数字、字母键盘式设计（采用缩写）数字、功能键盘式设计数字、功能键盘式设计数字、功能键盘式设计数字、功能键盘式
70、设计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4747为了获得高效能的作业，必须设计各种作为了获得高效能的作业，必须设计各种作业辅助技术和手段。主要包括：业辅助技术和手段。主要包括：制定选择操作人员的标准；制定选择操作人员的标准；制定选择操作人员的标准；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。确定培训、使用说明，确定作业辅助手段。确定培训、使用说明，确定作业辅助手段。确定培训、使用说明，确定作业辅助手段。作业辅助是一个较大的概念，所有用于保作业辅助是一个较大的概念，所有用于保证人的作
71、业效能的技术和手段，除系统证人的作业效能的技术和手段，除系统“本体本体”的硬件外，都属于作业辅助的范畴。的硬件外，都属于作业辅助的范畴。4848银行计算器的作业要求是以银行计算器的作业要求是以不选择和培训操作人员为条件，不选择和培训操作人员为条件，因此，主要的作业辅助手段是操因此，主要的作业辅助手段是操作手册和说明书。可以随机抽样作手册和说明书。可以随机抽样地选择若干使用者，来验证所编地选择若干使用者，来验证所编操作手册和说明书的指导效果。操作手册和说明书的指导效果。案案例例分分析析4949系统验证是要验证系统是否达到系统系统验证是要验证系统是否达到系统定义和设计的各种目标。人机系统的验证定义
72、和设计的各种目标。人机系统的验证应在系统开发的各个阶段进行，如人机界应在系统开发的各个阶段进行，如人机界面设计、作业辅助设计等都可以进行局部面设计、作业辅助设计等都可以进行局部的验证。的验证。人机系统的验证是以人的作业效能为人机系统的验证是以人的作业效能为主要验证标准的，人机系统必须保证人的主要验证标准的，人机系统必须保证人的作业符合作业要求的各个项目。作业符合作业要求的各个项目。5050银行专用计算器的显示部分、银行专用计算器的显示部分、键盘布局可用模型或部件进行验证。键盘布局可用模型或部件进行验证。计算器形成样品后，还要进行计算器形成样品后，还要进行用户使用和可接受性验证，然后才用户使用和
73、可接受性验证，然后才可能投入市场。可能投入市场。案案例例分分析析5151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5252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
74、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5353人控制机械人接受信息人人机机界界面面设设计计545410.4 人机系统总体设计方法与评价人机系统总体设计方法与评价人机系统总体设计方法包括自成体系人机系统总体设计方法包括自成体系的设计思想和与之相应的设计技术，是设的设计思想和与之相应的设计技术，是设计研究的主要内容之一。好的设计方法和计研究的主要内容之一。好的设计方法和策略
75、，使设计行为科学化、系统化，获得策略，使设计行为科学化、系统化，获得高效的设计管理。高效的设计管理。人机系统的评价方法则是对所设计人人机系统的评价方法则是对所设计人机系统进行评价的工具，有利于发现设计机系统进行评价的工具，有利于发现设计差错和改进设计。差错和改进设计。5555功能化的设计思维功能化的设计思维功能化的设计思维功能化的设计思维功能分析功能分析功能分析功能分析功能分配功能分配功能分配功能分配功能流程图功能流程图功能流程图功能流程图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
76、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5656qq功能流程图实例：发电厂功能流程图实例：发电厂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
77、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功功能能分分析析与与分分配配5757作业分析是指对已分配给人的功能进行作业分析是指对已分配给人的功能进行作业分析是指对已分配给人的功能进行作业分析是指对已分配给人的功能进行的分析，其目的是使作业与作业者之间建立的分析，其目的是使作业与作业者之间建立的分析，其目的是使作业与作业者之间建立的分析，其目的是使作业与作业者之间建立协调一致的关系。协调一致的关系。协调一致的关系。协调一致的关系。作业分析可以使设计者更加深入地了解作业分析可以使设计者更加深入地了解作业分析可以使设计者更加深入地了解作业分析可以使设计者更加深入地了解人机系统，特别是
78、人际相互作用和人的作业，人机系统，特别是人际相互作用和人的作业，人机系统，特别是人际相互作用和人的作业，人机系统，特别是人际相互作用和人的作业，为人机系统设计提供了有效的方法。为人机系统设计提供了有效的方法。为人机系统设计提供了有效的方法。为人机系统设计提供了有效的方法。作业分析包括四个主要部分：作业分析包括四个主要部分：作业分析包括四个主要部分：作业分析包括四个主要部分：系统作业结构系统作业结构系统作业结构系统作业结构确定作业确定作业确定作业确定作业描述作业描述作业描述作业描述作业建作业序建作业序建作业序建作业序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
79、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考。以便设计和管理时参考。描述作业的方法很多，描述作业的方法很多，如：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
80、。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。若干个作业序。5858qq系统作业结构系统作业结构系统作业结构的三种形式：系统作业结构的三种形式：系统作业结构的三种形式：系统作业结构的三种形式： 金字塔金字塔金字塔金字塔 倒金字塔倒金字塔倒金字塔倒金字塔 棱形棱形棱形棱形作业复杂程度：作业复杂程度：高高较高较高较低较低低低102030404030201010404010作作业业分分析析5959q确定作业确定作业确定作业主要解决的问题：确定作业主要解决的问题：确定人力资源已具备的知识和技能确定人力资源已具备的知识和技能确定人力资源已具备的知识和技能确定人力资源已
81、具备的知识和技能划分作业的技能水平划分作业的技能水平划分作业的技能水平划分作业的技能水平确定作业的输入和输出确定作业的输入和输出确定作业的输入和输出确定作业的输入和输出确定作业的内容确定作业的内容确定作业的内容确定作业的内容确定作业与作业之间的关系确定作业与作业之间的关系确定作业与作业之间的关系确定作业与作业之间的关系研究作业的复杂程度是否与设计要求的研究作业的复杂程度是否与设计要求的研究作业的复杂程度是否与设计要求的研究作业的复杂程度是否与设计要求的技能水平相适应技能水平相适应技能水平相适应技能水平相适应作作业业分分析析6060q确定作业确定作业确定作业确定作业作业的复杂程度分析作业的复杂程
82、度分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无无作业作业作作业业分分析析6161q 确定作业确定作业确定作业确定作业确定作业确定作业功能分解为作业功能分解为作业功能分解为作业功能分解为作业划分了作业复杂程度后可以开始功能分解划分了作业复杂程度后可以开始功能分解划分了作业复杂程度后可以开始功能分解划分了作业复杂程度后可以开始功能分解作业复杂程度可以作为功能分解的作业复杂程度可以作为功能
83、分解的作业复杂程度可以作为功能分解的作业复杂程度可以作为功能分解的“ “止分原则止分原则止分原则止分原则” ”功能分解过程中涉及不同层次的输入和输出分功能分解过程中涉及不同层次的输入和输出分功能分解过程中涉及不同层次的输入和输出分功能分解过程中涉及不同层次的输入和输出分析析析析分解原则：分解原则：分解原则：分解原则：l l子功能必须包括主功能的所有内容子功能必须包括主功能的所有内容子功能必须包括主功能的所有内容子功能必须包括主功能的所有内容l l子功能之间是相互独立的子功能之间是相互独立的子功能之间是相互独立的子功能之间是相互独立的分解子功能直至设计者认为足以确定作业为止分解子功能直至设计者认
84、为足以确定作业为止分解子功能直至设计者认为足以确定作业为止分解子功能直至设计者认为足以确定作业为止作作业业分分析析6262q确定作业确定作业功能分解实例功能分解实例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）作作业业分分析析6363qq 描述作业描述作业作业流程图作业流程图与计算机程序框图相似。在做作业流与计算机程序框图相似。在做作业流与计算机程序框图相似。在做作业流与计算机程序框图相似。在做作业流程图的过程中，设计者仍可对整个作业过程图的过程中
85、，设计者仍可对整个作业过程图的过程中，设计者仍可对整个作业过程图的过程中，设计者仍可对整个作业过程进行分析，必要时对作业作进一步调整。程进行分析，必要时对作业作进一步调整。程进行分析，必要时对作业作进一步调整。程进行分析，必要时对作业作进一步调整。作业分析表作业分析表不仅表示作业与功能的关系，而且按不仅表示作业与功能的关系，而且按不仅表示作业与功能的关系，而且按不仅表示作业与功能的关系，而且按人机关系的特征，说明引起作业动作的信人机关系的特征，说明引起作业动作的信人机关系的特征，说明引起作业动作的信人机关系的特征，说明引起作业动作的信号、作业动作的反馈、作业分类、作业动号、作业动作的反馈、作业
86、分类、作业动号、作业动作的反馈、作业分类、作业动号、作业动作的反馈、作业分类、作业动作的潜在错误、完成作业的时间限制、作作的潜在错误、完成作业的时间限制、作作的潜在错误、完成作业的时间限制、作作的潜在错误、完成作业的时间限制、作业地点和技能水平等。业地点和技能水平等。业地点和技能水平等。业地点和技能水平等。作作业业分分析析6464qq 建作业序建作业序建作业序建作业序功能被分解为若干作业，作业按一定规则组合功能被分解为若干作业，作业按一定规则组合功能被分解为若干作业，作业按一定规则组合功能被分解为若干作业，作业按一定规则组合为作业序。一个作业可以由几个分配给人的功能中分为作业序。一个作业可以由
87、几个分配给人的功能中分为作业序。一个作业可以由几个分配给人的功能中分为作业序。一个作业可以由几个分配给人的功能中分解出的作业组成。解出的作业组成。解出的作业组成。解出的作业组成。一个作业序可以由多个作业组合，但一般认为一个作业序可以由多个作业组合，但一般认为一个作业序可以由多个作业组合，但一般认为一个作业序可以由多个作业组合，但一般认为一个作业序最多不得超过一个作业序最多不得超过一个作业序最多不得超过一个作业序最多不得超过7 7个作业，否则输入层次和个作业，否则输入层次和个作业，否则输入层次和个作业，否则输入层次和量过多，作业者不能准确处理。量过多，作业者不能准确处理。量过多，作业者不能准确处
88、理。量过多，作业者不能准确处理。将作业组合为作业序是可考虑以下关系：将作业组合为作业序是可考虑以下关系：将作业组合为作业序是可考虑以下关系：将作业组合为作业序是可考虑以下关系：作业的信息与数据关系；作业的信息与数据关系；作业的信息与数据关系；作业的信息与数据关系；作业的技能水平；作业的技能水平；作业的技能水平；作业的技能水平；作业的顺序关系；作业的顺序关系；作业的顺序关系；作业的顺序关系；作业的时间安排；作业的时间安排；作业的时间安排；作业的时间安排；人机界面关系。人机界面关系。人机界面关系。人机界面关系。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
89、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6565qq作业序实例作业序实例功能功能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
90、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作作业业分分析析6666作业辅助是指一种作业辅助是指一种作业辅助是指一种作业辅助是指一种“ “信息装置信息装置信息装置信息装置” ”或文件，它或文件，它或文件，它或文件，它包含作业者作业时使用的信息。作业辅助支在作包含作业者作业时使用的信息。作业辅助支在作包含作业者作业时使用的信息。作业辅助支在作包含作业者作业时使用的信息。作业辅助支在作业过程中使用，因此它与培训材料是不同的，但业过程中使用，因此它与培训材料是不同的，但业过程中使用，因此它与培训材料是不同的，但业过程中使用，因此它与培训材料是不同的，但作业辅助与培训材料必须是协调的、互不矛
91、盾的。作业辅助与培训材料必须是协调的、互不矛盾的。作业辅助与培训材料必须是协调的、互不矛盾的。作业辅助与培训材料必须是协调的、互不矛盾的。常用的作业辅助有两类：常用的作业辅助有两类：常用的作业辅助有两类：常用的作业辅助有两类：记忆辅助类记忆辅助类记忆辅助类记忆辅助类作业步骤类作业步骤类作业步骤类作业步骤类作业辅助设计需考虑的问题：作业辅助设计需考虑的问题：作业辅助设计需考虑的问题：作业辅助设计需考虑的问题：什么作业者作业（知识、技能、阅读能力等）什么作业者作业（知识、技能、阅读能力等）什么作业者作业（知识、技能、阅读能力等）什么作业者作业（知识、技能、阅读能力等）什么时间、如何作业什么时间、如
92、何作业什么时间、如何作业什么时间、如何作业作业的环境条件、地点等作业的环境条件、地点等作业的环境条件、地点等作业的环境条件、地点等作作业业辅辅助助6767作业辅助提供信息的方式：作业辅助提供信息的方式：提示提示提示提示关系信息关系信息关系信息关系信息模拟信息模拟信息模拟信息模拟信息举例信息举例信息举例信息举例信息以以某某种种信信号号指指导导和和要要求求作作业业者者注注意意某某特特定定信信息息、物物体体或或情情况况。例例如如运运用用箭箭头头、标记、颜色等。标记、颜色等。是是一一种种信信息息转转换换的的方方法法，如如三三角角函函数数表表、平平方方根根表表、密码本等。密码本等。是是一一种种表表达达抽
93、抽象象关关系系的的信信息息，通通常常这这些些信信息息不不容容易易直直接接表表达达。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是向向作作业业者者提提供供关关于于作作业业的的某某种种例例子子，作作业业者者可可以以参参照照例例子子中中的的方方法法处处理理同同类类问问题题，如如填填表表示例。示例。作作业业辅辅助助设计作业辅助应考虑以下问题：设计作业辅助应考虑以下问题：准确性准确性准确性准确性可靠性可靠性可靠性可靠性结构性结构性结构性结构性简明性简明性简明性简明性完整性完整性完整性完整性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
94、家的意见。不允许有任何假设、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
95、单参考的材料清单6868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最最适适合合剖剖析析科科学学现现象象，能能用用公公式式表表示示结结论论。用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。适适合合在在计计划划初初期期时时做做人人机机系系统统的的研研究究，以以谋谋求求系系统统的的最最佳佳化化。可可做做各各种种各各样样的的设设计计修修改改，采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。在在确确认认系系统统可可否否使使用用时时有有效效。在在实实际际运运行行时时马马上可发现设计上的差错，因而更适用于做检验。上可发现设计上的差错，因而更适用于做
96、检验。6969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用用检检查查表表进进行行评评价价是是一一种种较较为为普普遍遍的的、初初步步定定性性的的评评价价方方法法。该该方方法法既既可可用于系统评价，也可用于单元评价。用于系统评价，也可用于单元评价。7070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？7171第第 10 10 章章 结结 束束回回 总总 目目 录录第第 11 11 章章7272附件 本章所附插图7373图图10-1返回7474图图10-2返回7575图图10-3返回7676图图10-4返回7777图图10-5返回7878图图10-6返回7979图图11-7返回8080图图11-8返回8181图图11-9返回8282图图11-10返回8383图图11-11返回8484
