第八章人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計、分析與評價

第八章人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計、分析與評價

1、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計方法2、連接分析法3、操作順序圖法4、人機(jī)系統(tǒng)可靠性分析5、人機(jī)系統(tǒng)評價本章內(nèi)容提要8.1人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計方法

一．什么是人機(jī)系統(tǒng)

從廣義角度來看，人機(jī)系統(tǒng)是一個“人——機(jī)器——環(huán)境”系統(tǒng)。

二．人機(jī)系統(tǒng)的類型

1.按有無反饋控制分類

（1）開環(huán)人機(jī)系統(tǒng)指系統(tǒng)中沒有反饋回路（圖8.1），或輸出過程也可提供反饋的信息，但無法用這些信息進(jìn)一步直接控制操作，即系統(tǒng)的輸出對系統(tǒng)的控制作用沒有直接影響。例如，操作普通車床加工工件，就屬于開環(huán)人機(jī)系統(tǒng)。輸入輸出控制器機(jī)器或過程（2）閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)

指系統(tǒng)有封閉的反饋回路（圖8.2），輸出對控制作用有直接影響。若由人來觀察和控制信息的輸入、輸出和反饋，如在普通車床上加工工件，再配上質(zhì)量檢測構(gòu)成反饋，則稱為人工閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)；若由自動控制裝置來代替人的工作，如利用自動車床加工工件，人只起到監(jiān)督作用，則稱為自動閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)。指示器輸入輸出控制器機(jī)器或過程測量手段（回路）2．按人在系統(tǒng)中的作用分類（1）手工作業(yè)系統(tǒng)這一系統(tǒng)由人和輔助機(jī)械或手工工具構(gòu)成（圖8.3），主要動力來源于人，人既作為動力源又作為系統(tǒng)的控制者，系統(tǒng)的效率主要取決于人。例如，手工的鐵鍬鏟運(yùn)作業(yè)。信息儲存信息處理和決策動作感覺人（動力源和控制者）信息反饋輸入輸出（2）半自動化、機(jī)械化作業(yè)系統(tǒng)信息儲存信息處理和決策動作感覺人（控制者）信息反饋輸入機(jī)械過程控制輸出例如：司機(jī)駕駛汽車、工人開機(jī)床等。由人和機(jī)械設(shè)備或半自動化機(jī)械設(shè)備構(gòu)成，人是控制者或操作者，動力一般由機(jī)械系統(tǒng)提供。（3）自動化系統(tǒng)信息儲存信息處理和決策動作感覺機(jī)信息反饋輸入機(jī)械過程控制輸出信息儲存信息處理和決策動作感覺人（監(jiān)測者）例如：水力發(fā)電站、自動機(jī)床等。由人和機(jī)械設(shè)備構(gòu)成，人只是管理者和監(jiān)視者，機(jī)械本身是一個閉環(huán)系統(tǒng)。3．按人機(jī)結(jié)合方式分類人機(jī)（1）

人機(jī)串聯(lián)方式:

人通過機(jī)器的作用產(chǎn)生輸出，因此導(dǎo)致人和機(jī)器的特性互相干擾，雖然人的長處可以通過機(jī)器得以發(fā)揮，但人的弱點(diǎn)也會同時被擴(kuò)大。串聯(lián)人機(jī)系統(tǒng)必須處理好人機(jī)功能分配。（2）人機(jī)并聯(lián)方式:

人機(jī)并聯(lián)方式是人通過顯示裝置和控制裝置，間接地作用于機(jī)器產(chǎn)生輸出。人機(jī)機(jī)機(jī)人（3）人與機(jī)器串并聯(lián)方式又稱混合結(jié)合方式，是最常用的結(jié)合方式。

二、現(xiàn)代人機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）科學(xué)技術(shù)進(jìn)步以機(jī)器取代人的體力，不僅延長了人的體力，也使體力消耗降低了，但是人的智力勞動和精神負(fù)擔(dān)加重了。（2）機(jī)器系統(tǒng)越來越復(fù)雜，操作者了解機(jī)器規(guī)律和掌握操作技術(shù)的難度也相應(yīng)增加。（3）現(xiàn)代生產(chǎn)過程，使作業(yè)者直接參與和觀察加工對象、控制加工過程的機(jī)會減少了，取而代之是在人與被控對象之間“插入”了一套信息傳遞裝置。信息通常以編碼方式提供，要求作業(yè)者譯碼，同時也以編碼方式對機(jī)器系統(tǒng)進(jìn)行控制，改變了作業(yè)者的活動方式。因此，必須研究譯碼和作業(yè)者的訓(xùn)練問題。（4）由于機(jī)械化和自動化的發(fā)展，使管理對象、監(jiān)控對象及其參數(shù)的數(shù)量增加，信息傳遞在時間上和空間上漸趨密集化，致使作業(yè)者對系統(tǒng)狀態(tài)的分析復(fù)雜化。因此需要確定人的功能限度問題。三.人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本思想

1.早期的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計思想先設(shè)計機(jī)器，然后通過選拔和訓(xùn)練，使人適應(yīng)于機(jī)器。

例如：二戰(zhàn)時期的飛機(jī)、雷達(dá)、大炮等裝備。2.狹義的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計思想狹義的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計思想主要著眼于解決“控制器”、“顯示器”等人機(jī)界面問題，即解決人機(jī)界面之間的相互適配問題。

例1：研究顯示器的指針、表盤、刻度、數(shù)值怎樣設(shè)計才能使操作者在盡可能短的時間內(nèi)正確判讀。早期人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計存在的問題：

由于機(jī)器越來越復(fù)雜、速度越來越高，人的能力與機(jī)器要求相差越來越大，迫切要求解決人機(jī)界面設(shè)計問題。3.現(xiàn)代人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計思想從設(shè)計開始就考慮人和機(jī)器的合理分工問題（功能分配），即從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合考慮“人”、“機(jī)器”的因素，通過功能分析，進(jìn)行人和機(jī)器的合理分工，使整個系統(tǒng)達(dá)到最佳的匹配。二、現(xiàn)代人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟對于一個創(chuàng)新性的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計，需要由工程師和工效學(xué)專家共同協(xié)作來完成，其基本的設(shè)計步驟可以歸納為如下的框圖。狹義人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計存在的問題：其局限性在于沒有進(jìn)行合理的人機(jī)功能分配，而讓機(jī)器或人承擔(dān)了各自所不擅長的工作，因此無論界面設(shè)計的多么好，人機(jī)系統(tǒng)也不能發(fā)揮其最優(yōu)功能而達(dá)到高效率。人機(jī)系統(tǒng)目標(biāo)的建立功能分析功能分配人員開發(fā)界面設(shè)計硬件開發(fā)工作描述作業(yè)規(guī)范人機(jī)系統(tǒng)評價1．建立人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)通過調(diào)查研究，撰寫出調(diào)研報告等，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、市場等方面的論證和預(yù)測，尤其是目前技術(shù)上的可行性、難度、風(fēng)險等，并進(jìn)行遠(yuǎn)期的應(yīng)用前景預(yù)測。最后撰寫出可行性論證報告，確定出系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。2.人機(jī)系統(tǒng)功能分析

對所確定的目標(biāo)進(jìn)行方案設(shè)定，可以采用功能展開法，即功能分解法，設(shè)定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的各種方案，這時方案愈多，選擇余地越大，越容易找到最佳設(shè)計方案。

功能展開法3.人機(jī)功能分配功能分配首要任務(wù)就是確定系統(tǒng)的哪一部分功能應(yīng)由人來完成，哪一部分功能應(yīng)由機(jī)器來完成。如果人機(jī)功能分配合理，能夠充分發(fā)揮人和機(jī)器的潛能，使系統(tǒng)達(dá)到最佳的匹配。為此應(yīng)了解一下人、機(jī)各自的特長。工效學(xué)家弗茨（P.M.Fitts）對人、機(jī)器特性總結(jié)如下：（1）速度方面：機(jī)器比人要快的多。（2）功率輸出：機(jī)器功率輸出恒定，人功率輸出十分有限。

例如：電動機(jī)；

1.47kw的功率輸出，人只能維持10秒鐘；

0.37kw的功率輸出，人大約可維持幾分鐘；只有在0.15kw以下的功率輸出，人才能持續(xù)一天。（3）連續(xù)性（持續(xù)性）：機(jī)器優(yōu)于人，機(jī)器適用于常規(guī)的、重復(fù)性、單調(diào)、精度要求很高的工作，機(jī)器動作具有一致性。如自動化工廠人的動作可靠性、一致性很低，而且易引起疲勞。（4）復(fù)雜活動方面：機(jī)器具有多通道信息接收的能力。人只有單一通道信息接收能力。（5）記憶方面：人優(yōu)于機(jī)器。機(jī)器記憶只是文字的再現(xiàn)和短期儲存，容量有限。如專家系統(tǒng)，知識爆炸，反應(yīng)慢。人是分布式記憶，可以存貯大量信息；具有聯(lián)想功能，通過演繹推理，找到最佳途徑。（6）邏輯推理能力方面：機(jī)器只是演繹，其演繹程序不能改變。人的歸納能力很強(qiáng)，可以隨機(jī)應(yīng)變，容易改變其推理思路。（7）計算能力方面：機(jī)器運(yùn)算速度快而且準(zhǔn)確。人的復(fù)雜計算速度慢容易出錯，但善于修正錯誤。（8）信息輸入方面：機(jī)器依靠傳感器，可以各種刺激性信息，包括人無法接受的刺激信號（如接收放射線信號），機(jī)器對圖形認(rèn)別能力很差。人能接收多樣化的信息，判定方位、顏色、圖形識別。（9）可靠性方面：一般工作，機(jī)器的可靠性好。但超負(fù)荷，機(jī)器運(yùn)行中斷；人在超負(fù)荷條件下，可靠性逐漸降低。（10）智力與理解力方面：機(jī)器沒有智慧；人有主觀能動性和預(yù)見性，能處理事先未預(yù)料到的或不可預(yù)料的事情。如，文字識別技術(shù)。（11）在操作控制能力方面：機(jī)器的特點(diǎn)是專一，人的特點(diǎn)是多樣化。小結(jié)：

（1）人和機(jī)器的真正差別在于智力方面：當(dāng)發(fā)生未預(yù)料的事情時，人可以利用其智力去補(bǔ)償其它方面所表現(xiàn)出的能力不足，這時，人的反應(yīng)相當(dāng)快。因此，人最善于處理目標(biāo)調(diào)整和目標(biāo)轉(zhuǎn)換工作。（2）對于一些簡單的工作，可以由人來完成，這時不要用機(jī)器，否則成本太高。

人機(jī)功能分配的一般性原則：（1）適合于人完成的功能：要求進(jìn)行圖形辨認(rèn)或者多種信息輸入形式的情況；需進(jìn)行歸納推理、判斷的情況；需對未來的不能預(yù)期的情況作處理的情況，（2）適合于機(jī)器完成的功能：單一的重復(fù)性工作，如計算、存貯、檢查、整理工作，如標(biāo)準(zhǔn)化試題閱卷。需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)以及需檢測人不能識別的物理信號的作業(yè)4．人員開發(fā)人員開發(fā)包括：作業(yè)描述和作業(yè)規(guī)范。人員開發(fā)目的：為人機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行提供合適的操作人員。（1）作業(yè)描述

a.對于一個已經(jīng)存在且運(yùn)行著的人機(jī)系統(tǒng)，作業(yè)描述可以通過觀察、記錄操作者的作業(yè)活動來完成。通過作業(yè)描述可以考察人機(jī)功能分配得是否合適，人、機(jī)特長是否匹配合理，是否發(fā)揮各自的特長。

b.對于一個新的人機(jī)系統(tǒng)，則只能根據(jù)系統(tǒng)提出的要求及分配給人和機(jī)器的功能，進(jìn)行邏輯分析判斷是否合理。這里主要取決于設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)和知識。（2）作業(yè)規(guī)范確定系統(tǒng)的某項(xiàng)功能需要多少操作者，操作者的技能應(yīng)達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)，哪些技能需要選拔，哪些需要培訓(xùn)；選拔的條件和方法，培訓(xùn)的途徑等，所有這些構(gòu)成了作業(yè)規(guī)范。作業(yè)指導(dǎo)書與作業(yè)者之間也是一個典型的人機(jī)界面問題，采用什么樣的形式更易使作業(yè)者看懂是很重要的，合理的作業(yè)指導(dǎo)書會使培訓(xùn)工作事半功倍?？梢圆捎貌煌问降淖鳂I(yè)指導(dǎo)書，如，機(jī)器插圖、圖表、手冊、電視錄相、電影軟片、教學(xué)演示機(jī)（仿真）等，其目的都是使作業(yè)者盡快地掌握操作方法。例如：作業(yè)指導(dǎo)書、操作說明書就是一種作業(yè)規(guī)范。注意三點(diǎn)：（1）操作人員的選擇和訓(xùn)練方法取決于多種因素。如作業(yè)規(guī)范、作業(yè)者素質(zhì)、人機(jī)界面的形式和現(xiàn)有的培訓(xùn)設(shè)施及方法都會直接地或間接地影響選拔和培訓(xùn)效果。（2）任何培訓(xùn)都是有確定的目標(biāo)。通過培訓(xùn)可以達(dá)到兩個目標(biāo)增加特定的技能。減少學(xué)習(xí)適應(yīng)的時間和費(fèi)用。（3）培訓(xùn)是否有效主要取決于被訓(xùn)練者的素質(zhì)，職業(yè)選擇應(yīng)該考慮個體素質(zhì)。培訓(xùn)前要進(jìn)行選拔，目的是使被訓(xùn)練者有能力完成訓(xùn)練計劃所要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。目前我國在職業(yè)選拔上仍有很大缺欠，僅注重知識（筆試結(jié)果）、性別、年齡和外在的生理缺陷。這是很粗糙，而且也不全面。例如：各種招工考試等。人員選拔和訓(xùn)練是不可分割的，選拔是訓(xùn)練的基礎(chǔ)，選拔好，訓(xùn)練就省時間和費(fèi)用。科學(xué)的作法應(yīng)該是：

先應(yīng)對作業(yè)規(guī)范進(jìn)行分析，制定出滿足該規(guī)范條件的選拔標(biāo)準(zhǔn)。由于進(jìn)行了職業(yè)適應(yīng)性選拔，自然可以縮短訓(xùn)練適應(yīng)時間、降低訓(xùn)練費(fèi)用。5．人機(jī)界面設(shè)計指人和機(jī)器在信息交換和功能接觸的相互影響領(lǐng)域。界面設(shè)計是工效學(xué)中的一個重要研究領(lǐng)域。人機(jī)界面設(shè)計必須解決好兩個主要問題，即人控制機(jī)械和人接受信息。前者主要指控制器要適合于人的操作，應(yīng)考慮人進(jìn)行操作時的空間與控制器的配置。后者主要指顯示器的配置如何與控制器相匹配，使人在操作時觀察方便，判斷迅速、準(zhǔn)確。6．人機(jī)系統(tǒng)評價人機(jī)系統(tǒng)評價是對人機(jī)系統(tǒng)的再認(rèn)識，它伴隨著人機(jī)系統(tǒng)的全生命周期。只有正確地分析評價現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，才能提出對系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計，才能使人機(jī)系統(tǒng)不斷完善和提升。人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計將是一個“設(shè)計——評價——再設(shè)計——再評價”不斷發(fā)展的過程。一.連接的概念與類型指人機(jī)系統(tǒng)中的“人與機(jī)器”、“人與人”、“機(jī)器與機(jī)器”之間為完成某種功能而發(fā)生的作用聯(lián)系。連接方式有：人-機(jī)連接、人-人連接、機(jī)-機(jī)連接。

（1）人與機(jī)連接：操作者通過感官（視覺、聽覺、觸覺等）接受機(jī)器的信息，或操作者通過控制器對機(jī)器實(shí)施控制操作，從而形成人與機(jī)器之間的相互作用關(guān)系。（2）人與人連接：操作者之間通過信息聯(lián)絡(luò)，使系統(tǒng)正常運(yùn)行，而產(chǎn)生的作用關(guān)系。

（3）機(jī)與機(jī)連接：機(jī)器之間存在的依次控制或信息傳遞，而產(chǎn)生的作用關(guān)系。

例如：計算機(jī)控制中的上位機(jī)和下位機(jī)的關(guān)系。8.2連接分析法二、人機(jī)系統(tǒng)的連接表示方法：

按連接性質(zhì)，人機(jī)系統(tǒng)的連接表示方法主要有兩種：

1、對應(yīng)連接作業(yè)者通過感覺器官接受他人或機(jī)器發(fā)出的信息，或作業(yè)者根據(jù)獲取的信息進(jìn)行的操作所形成的人機(jī)作用關(guān)系。

例1：吊車操作員根據(jù)調(diào)度的口令或手勢進(jìn)行相應(yīng)的操作。例2：操作人員看到紅燈，馬上關(guān)機(jī)（視覺）。

例3：班長口號“齊步走”、“立正”等（聽覺）。對應(yīng)連接有兩種方式：

（1）顯示指示型對應(yīng)連接：接受方式為顯示器。

以視覺、聽覺、觸覺（操作）來接受指示，所形成的對應(yīng)連接稱為顯示指示型對應(yīng)連接。人顯示器接受信息（2）反應(yīng)動作型對應(yīng)連接：作用方式為控制器。

操作人員得到信息后，以各種反應(yīng)動作操縱各種控制裝置，而形成的連接稱為反應(yīng)動作型對應(yīng)連接。人控制器作用方式2、逐次連接操作者在進(jìn)行某一項(xiàng)工作過程中，為實(shí)現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng)目標(biāo)，需進(jìn)行多次逐個連續(xù)的動作過程，所形成的連接為逐次連接。例1：內(nèi)燃機(jī)車司機(jī)啟動列車的過程。信號→正副司機(jī)對話（人-人連接）→手動操作列車制動器緩解→鳴笛→緩解制動器→手柄置前行位置→提主控手柄→打開撒砂開關(guān)→提主控手柄→關(guān)撒砂開關(guān)→置主控制手柄于運(yùn)行位置→例2：汽車啟動動作過程。點(diǎn)火→油門→換擋→正常行駛注意：逐次連接主要用來表示得到信號后，按一定順序完成的若干動作過程。三、人機(jī)系統(tǒng)的連接分析

1.連接分析的概念綜合運(yùn)用感知類型（視覺、聽覺、觸覺等）、使用頻率、作用負(fù)荷和適應(yīng)性，分析評價人機(jī)系統(tǒng)信息傳遞效果。連接分析涉及到人機(jī)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的相對位置、排列方法和交往次數(shù)。2、連接分析的目的

合理配置各子系統(tǒng)的相對位置及其信息的傳遞方式，減少信息傳遞環(huán)節(jié)，使信息傳遞簡潔、通暢，提高系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率。連接分析的具體實(shí)施策略：

（1）依據(jù)“視看頻率、重要程度”合理配置顯示器和操作者的相對位置→保證視線通暢、視距適當(dāng)、便于觀察。（2）依據(jù)“操作頻率、重要程度”將控制器布置在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域→便于操作，提高操作的準(zhǔn)確性。通過連接分析，可以使各子系統(tǒng)（人、控制器、顯示器）的信息傳遞路線最短。1.根據(jù)人機(jī)系統(tǒng)畫出連接圖：連接分析法所采用的通用符號：作業(yè)者控制裝置、顯示裝置“實(shí)線”表示操作連接“點(diǎn)劃線”表示視覺觀察連接“虛線”表示聽覺信息傳遞連接2.調(diào)整連接關(guān)系：減少操作動作、行走等連接的交叉線（減少交叉環(huán)節(jié)）。

修改圖四.連接分析的基本步驟與方法例：控制室系統(tǒng)設(shè)計。3.綜合評價

對于比較復(fù)雜的人機(jī)系統(tǒng)，上述圖解方法使用起來很困難，這時可以引用系統(tǒng)的“重要程度”和“使用頻率”兩個因素進(jìn)行分析和優(yōu)化。“使用頻率”——按使用頻率大小對連接進(jìn)行評價?！爸匾潭取薄话阏堄薪?jīng)驗(yàn)人員確定連接的重要程度。通常以“使用頻率”和“連接重要程度”的相對值乘積作為標(biāo)準(zhǔn)，盡量采用綜合評價方法對不同系統(tǒng)進(jìn)行分析和優(yōu)化。應(yīng)用上式可以同時考慮“使用頻率”和“連接重要程度”這兩個因素進(jìn)行綜合評價，這樣可以保證相對重要的系統(tǒng)和使用頻率高的子系統(tǒng)距離操作者近。綜合評價值=使用頻率×重要程度4.運(yùn)用感覺特性配置人機(jī)系統(tǒng)在人機(jī)系統(tǒng)中，“人與顯示器”及“人與控制器”之間形成視覺連接、聽覺連接或觸覺連接（控制、操縱連接），其中視覺連接和觸覺連接配置在人的前面，即面對面操作。聽覺信號可以不來自于人的前面，就可以被感知（無方向性）。因此，優(yōu)化系統(tǒng)配置對除了上述的“減少交叉、考慮綜合評價值原則”外，還應(yīng)考慮“感覺特性”配置系統(tǒng)的連接方式。

例如：三人操作五臺機(jī)床。1.對應(yīng)連接分析

分析的目的是“減少交叉”和“減少行走距離”，進(jìn)行室內(nèi)布置設(shè)計。

例如：雷達(dá)工作室的人機(jī)連接優(yōu)化。五.連接分析法的應(yīng)用2.逐次連接分析接到信號后，操作控制器是按照一系列的動作進(jìn)行的，（符合一定的邏輯順序）。若各控制器的布置不合理，會造成操作路線過長（交叉太多），影響操作的準(zhǔn)確性和效率。運(yùn)用逐次連接分析法可以優(yōu)化控制面板的布置，使各控制器合理布置，達(dá)到減少動作路線的交叉及控制動作所經(jīng)過的距離。

例如：機(jī)載雷達(dá)控制面板的布置優(yōu)化。注意：連接分析法只是給出了一種思路，目前只是手工經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)，要實(shí)現(xiàn)精確的優(yōu)化必須有相應(yīng)的優(yōu)化算法支持。8.3操作順序圖法看見燈光（接受信息）按開關(guān)（動作）一、操作順序圖法及其表示符號操作順序圖（OSD——OperationalSequenceDiagraming）法，也稱有效圖表法，是以圖表示由“信息——決策——動作”組成的作業(yè)順序，用于分析人與機(jī)器操作之間的邏輯關(guān)系的分析方法。

操作順序圖的符號。二、分析步驟

1.作業(yè)順序的描述：分為兩種情況。（1）簡單作業(yè)順序描述表示接受信息后，作出動作反應(yīng)。用“符號——連線”表示。

例如：看見燈光后，按動開關(guān)的操作順序圖表示。分兩種情況：a.以操作者為中心的描述：僅考慮作業(yè)者。外部信息→接受信息（決策）→動作b.以系統(tǒng)為中心的描述：將顯示器、控制器、人作為一個系統(tǒng)來考慮。按開關(guān)（動作）看見燈光（接受信息）開燈（發(fā)信號）以操作者為中心的描述按開關(guān)（動作）看見燈光（接受信息）開燈（發(fā)信號）以系統(tǒng)為中心的描述（2）存在誤操作的作業(yè)順序描述考慮失誤的作業(yè)描述。燈沒亮看見燈亮未見燈亮未按按鈕按下按鈕（b）燈沒亮圖8.22OSD符號描述人操作失誤燈亮看見未看見未按按鈕按下按鈕（a）燈亮2.操作順序圖主要分析的內(nèi)容（1）反應(yīng)時間分析在繪制操作順序圖的基礎(chǔ)上，引入時間要素進(jìn)行反應(yīng)時間分析。按開關(guān)看見燈光開燈01234操作者B反應(yīng)慢按開關(guān)看見燈光開燈01234操作者A動作慢（2）人機(jī)系統(tǒng)的可靠性分析在操作順序圖上標(biāo)出準(zhǔn)確率和誤操作率（概率），分析出系統(tǒng)的可靠性。如故障樹圖。看見燈光開燈沒看見燈光按開關(guān)沒按開關(guān)90%10%1%99%8.4人機(jī)系統(tǒng)可靠性分析

一．可靠性與可靠度的含義在人機(jī)系統(tǒng)中，可靠性是指人或機(jī)器在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃灾笜?biāo)與機(jī)器的技術(shù)性能指標(biāo)或人的生理、心理指標(biāo)間既有區(qū)別又有聯(lián)系的。一方面前者是以后者為基礎(chǔ)，另一方面，前者又與環(huán)境條件、管理、法規(guī)、時間等有關(guān)系，它不能用儀器直接進(jìn)行測量，而必須通過實(shí)際使用或試驗(yàn)獲得大量數(shù)據(jù)后，才能作出估計?？煽啃缘臄?shù)量指標(biāo)稱為可靠度?？煽慷鹊亩x是指人或機(jī)器在規(guī)定條件下和規(guī)定時間t內(nèi)完成規(guī)定功能（無故障）的概率。用如下式子表示：式中，R（t）為可靠度；為概率；表示壽命，是一個隨機(jī)變量。二.人機(jī)系統(tǒng)可靠度計算要評價一個人機(jī)系統(tǒng)的可靠性，必須同時考慮機(jī)器的可靠度（RM）和人的可靠度（RH），則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度（RS）由下式計算：人機(jī)系統(tǒng)可能由多個子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)的連接方式不同，系統(tǒng)的可靠度計算方法亦不同，下面介紹幾種常見的串、并聯(lián)系統(tǒng)計算可靠度的方法。1、串聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算串聯(lián)系統(tǒng)中如果有一個子系統(tǒng)發(fā)生故障，即可導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障，或者各子系統(tǒng)都正常系統(tǒng)才正常。串聯(lián)系統(tǒng)系統(tǒng)可靠度計算式為式中，RS——系統(tǒng)可靠度；Ri——各子系統(tǒng)可靠度。

R2Rn-1R1Rn2、并聯(lián)系統(tǒng)可靠度計算并聯(lián)系統(tǒng)若有一子系統(tǒng)正常，則系統(tǒng)正常，若各子系統(tǒng)都不正常，系統(tǒng)才不正常。并聯(lián)系統(tǒng)系統(tǒng)可靠度的表達(dá)式為：R2Rn-1R1Rn式中，RS——系統(tǒng)可靠度；Ri——各子系統(tǒng)可靠度。

3、冗余人機(jī)系統(tǒng)的可靠度計算把多余的要素加入到系統(tǒng)中構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)稱為冗余系統(tǒng)。

冗余系統(tǒng)可以使系統(tǒng)具有冗余度，冗余系統(tǒng)是提高系統(tǒng)可靠性的一種有效方法。例如，一人監(jiān)視儀器→兩人監(jiān)視儀器→提高系統(tǒng)可靠性。RH1RmRH2失誤環(huán)節(jié)冗余系統(tǒng)的可靠性計算：三.海洛德法評價人在最佳視野——水平視線上下左右各15°的正常實(shí)現(xiàn)區(qū)域以內(nèi)最不容易發(fā)生錯誤。因此，在該范圍內(nèi)設(shè)置儀表或控制器時，誤讀率或誤操作率極小，離開該區(qū)域越遠(yuǎn)，則誤讀率和誤操作率將逐漸增大。對于多個儀表的監(jiān)視，評價儀表配置是否合理，這時操作人員的有效作業(yè)概率為式中，P——有效作業(yè)概率（可靠度）；

Di——儀表放置位置不同時的劣化值（失誤率）。例1：某儀表顯示面板安裝6種儀表，其中有5種儀表安裝在水平視線15°之內(nèi)，有1種儀表裝在水平視線50°的位置上，求操作人員有效作業(yè)概率。解：由表8-4查得

安裝在水平視線15°以內(nèi)5種儀表的劣化值D=0.0001，在水平視線50°的儀表的劣化值D=0.0020，則操作人員有效作業(yè)概率系統(tǒng)除了主操作人員外，還配備了其他輔助人員，則該系統(tǒng)中操作人員有效作業(yè)概率可用下式計算式中，P——操作人員進(jìn)行有效操作的概率；

n——操作人員數(shù)（包括輔助人員）；

T1——輔助人員修正主操作人員差錯的行動時間裕度，以百分比表示；

T2——剩余時間百分比，T2=100%－T1。并聯(lián)在例1中，P=0.9975，n=2，T1=60%（估計），T2=100%－60%=40%，計算R為8.5人機(jī)系統(tǒng)評價法主要介紹三種方法。一、校核表評價法利用工效學(xué)原理，檢查構(gòu)成人機(jī)系統(tǒng)各種因素及作業(yè)過程中操作人員的能力、心理和生理反應(yīng)狀況的評價方法。通常包括六個方面，下面為這六個方面分析的內(nèi)容：

1.作業(yè)空間分析主要包括：分析作業(yè)空間的寬敞程度、影響作業(yè)者活動的因素（如，容膝空間、工作臺高度等）、顯示器和控制器是否便于觀察和操作等。

2.作業(yè)方法分析主要包括：作業(yè)方法是否合理（不良體位、姿態(tài)等），作業(yè)速度是否合理、作業(yè)是否有效等。

3.環(huán)境分析分析作業(yè)現(xiàn)場的微氣候、照明、噪聲等，考察環(huán)境是否符合作業(yè)者的心理和生理要求、是否引起疲勞等。4.作業(yè)組織分析分析作業(yè)空間、休息時間及換班制度是否合理、作業(yè)速率是否影響作業(yè)者的健康和作業(yè)能力的發(fā)揮等。5.負(fù)荷分析分析作業(yè)強(qiáng)度、感知覺系統(tǒng)的信息接受通道與容量的分配是否合理，操作裝置的阻力是否符合人的生理特征。6.信息的輸入和輸出分析分析系統(tǒng)的信息顯示、信息傳遞是否便于操作者觀察和接受，操作裝置是否便于區(qū)別和操作。上述六項(xiàng)可以制作為評價表（問卷表），通過打分，然后由“加權(quán)平均法”得到最終的評價值。利用各種指標(biāo)的評價值，評價“人與機(jī)”、“機(jī)與機(jī)”、“人與人”等相互位置的安排，判斷空間布置是否科學(xué)合理，以及提出各種改進(jìn)方案的評價方法。常用的有四種方法：

①密度指數(shù)法；②可通行指數(shù)法;（①②屬于空間指數(shù)法）；

③視覺環(huán)境綜合評價指數(shù)；④會話指數(shù)法。

1.空間指數(shù)法(indexofspace)

背景：

(1)作業(yè)空間狹窄會使操作者采用不良姿勢或體位進(jìn)行操作，從而影響操作者操作能力的正常發(fā)揮，同時也使操作者提早產(chǎn)生疲勞或加重疲勞、降低工作效率。

(2)狹窄的通道或入口，會造成操作者無意觸及危險物件或操作錯誤，導(dǎo)致事故。因此必須引入一些指標(biāo)來評價和判斷作業(yè)空間、通道和入口狀況。常用的有：密集指數(shù)和可通行性指數(shù)。二、工作環(huán)境指數(shù)評價法（1）密集指數(shù)表明作業(yè)空間對操作者作業(yè)活動范圍的限制程度。查耐爾（R.C.Channell）和托克特（M.A.Tolcote）將密集指數(shù)劃分為四級，最好的是3，最差的是0，如下表所示。指數(shù)值密集程度典型事例

3能舒適地進(jìn)行操作在寬敞的地方操作機(jī)床

2身體的一部分受到限制在無容膝空間的工作臺操作

1身體的活動受到限制在高臺上仰姿操作

0受到顯著限制，操作相當(dāng)困難維修化鐵爐內(nèi)部（2）可通行性指數(shù)表示通道、入口的暢通程度。實(shí)際工作中，可通行性指數(shù)的選取與作業(yè)人數(shù)、出入頻數(shù)、發(fā)生緊急情況時能否造成堵塞以及這種堵塞可能帶來后果的危害程度等有關(guān)。

例如：電影院。下面是可通行性指數(shù)，共分四級?？赏ㄐ兄笖?shù)值入口寬度/cm說明

3>90可兩人并行

260～90一人能自由通行

145～60僅容一人通行

0＜45通行相當(dāng)困難2.視覺環(huán)境綜合評價指數(shù)法（定量分析）也稱可視性指數(shù)，是評價作業(yè)現(xiàn)場能見度和視覺對象（顯示器、控制器）能見狀況的指標(biāo)。該方法借助評價問卷（留置問卷），考慮光環(huán)境中多項(xiàng)影響人的工作效率與心理舒適程度的因素，通過主觀判斷確定各項(xiàng)評價項(xiàng)目所處的條件狀態(tài)，利用評價系統(tǒng)計算各項(xiàng)評分及總的視覺環(huán)境指數(shù)（可視性指數(shù)），以實(shí)現(xiàn)對視覺環(huán)境的評價。該評價過程大致分為四步。（2）確定分值及權(quán)值對各評價項(xiàng)目均分為由好到壞4個等級，相應(yīng)的分值為0、10、50、100。優(yōu)（0）良（10）中（50）差（100）①對環(huán)境的第一印象√

②照明強(qiáng)度√

③眩光感覺√

（1）確定評價項(xiàng)目①對環(huán)境的第一印象；②照明強(qiáng)度；③眩光感覺；④亮度分布；⑤光影；⑥顏色顯現(xiàn)；⑦色光；⑧表面裝修與色彩；⑨室內(nèi)結(jié)構(gòu)與陳設(shè)；⑩同室外的視覺聯(lián)系。式中，Sn

——第n個評價項(xiàng)目的評分（k=1,2,…….,10）；

Pnm——第m個狀態(tài)的得分值（0，10，50，100）；

Vnm

——第n個評價項(xiàng)目的第m個狀態(tài)所得票數(shù)。（3）綜合評價指數(shù)計算式中，S——視覺環(huán)境評價指數(shù)；

Wn——第n個評價項(xiàng)目的權(quán)值。例如：優(yōu)（0）良（10）中（50）