11 人机系统设计.ppt

第十一章 人机系统设计 主讲：蒋熠 2010.12.1 上章内容回顾 一、事故的基础概念及主要影响因素 二、事故致因理论及模型 三、事故控制基本策略 四、安全防护装置及其设计 本章内容 一、人机系统的概述 二、人机系统基本模式及分类 三、人机系统设计 一、人机系统的含义 人机系统--系统是由相互作用、相互依存的要素（部分）组成的、具有特定功能的有机整体。 二、人机系统的基本模式 人机系统基本模式由下列子系统组成 ： 人的子系统 机器的子系统 人机界面 人机系统的分类 人机系统据人与机器扮演的角色不同分为以下三类： 1、人力系统（manual system）：人员以体力来完成工作、机器以简单的非动力工具（如铁锤、钳子）为主。 2、机器系统（mechanical system）：机器提供动力来完成工作，人员则负责机器操作、控制及监控。 3、自动系统（automated system）：机器提供动力且会自动控制，人员则设定机器、资料输入、监视、保养与维修机器 按有无反馈控制分类： 1、闭环人机系统（反馈控制人机系统）： 特点：系统的输出参与对系统的控制。若由人来观察和控制信息的输入、输出和反馈，则称为人工闭环人机系统；若由自动控制装置来代替人的工作，人只起监督作用，则称为自动闭环人机系统。 2、开环人机系统： 特点：系统中没有反馈回路，系统输出不参与对系统的控制，所提供的反馈信息不能控制下一步的操作。 按系统自动化程度分类： 1、人工操作系统： 包括人和一些辅助机械和手工工具。 2、半自动化系统： 人可作为生产过程的控制者，操纵具有动力的机械设备；也可以为系统提供少量动力，对系统作某些调整或简单操作。 3、自动化系统： 这种系统中，机器完全代替了人的工作，生产过程的信息接受、信息处理和执行等均由机器来完成，人只起启动、停止、编程、监控、修理、调试的作用。 但是，这种系统的投资大，非大量生产采用它是不经济的。 按人机结合方式分类： 1、人机串联系统： 2、人机并联系统： 3、人机串、并联混合系统 三、人机系统设计 人机系统设计思想 人、机功能的对比 人机系统设计的具体程序和步骤 通过如下的设计： 工作空间和工作设备的设计 工作环境设计 工作过程设计 达到如下要求： 完成预定目标 人机协调 输入和输出功能需复合设计能力 考虑环境因素的影响 是一个完善的反馈闭环回路系统 人机系统设计思想 让人来适应机器的设计思想 先设计好机器，再根据机器的运行要求来选拔和培训人员。 让机器适应人的设计思想 即根据人的特性，设计出最符合人操作的机器设备、器具，最醒目的显示器，最方便使用的控制器，如何使设计的机器尽可能地代替人的工作等。 人与机器相互适应的系统设计思想 在机器和人中间进行合理的功能分配，从而达到系统的最佳匹配。 人、机功能的对比 人优于机的功能 A 在感知觉方面，人的某些感宫的感受能力比机器优越 B 人能运用多种通道接受信息。 C 人具有高度的灵活性和可塑性，能随机应变，采用灵活的程序。因此，任何高度复杂的自动系统都离不开人的参与。 D 人能长期大量储存信息并能综合利用记忆信息进行分析和判断。 E 人具有总结和利用经验，除旧创新，改进工作的能力。而机器无论多么复杂，只能按照人预先编排好的程序工作。 F 人能进行归纳推理。 G 人的最重要特点是有感情、意识和个性，具有能动性，能继承人类历史、文化和精神遗产。 机优于人的功能 A 机器能平稳而准确地运用巨大动力 B 机器动作速度快、信息传递、加工和反应的速度快 C 机器的精度高，产生的误差可随机器精度提高而减小 D 机器的稳定性好，做重复性工作，不存在疲劳和单调问题 E 机器的感受和反应能力一般比人高 F 机器能同时完成多种操作，而且可以保持较高的效率和准确度 G机器能在恶劣的环境条件下工作 1、定义系统目标和作业要求： 在设计一个系统时，首先必须确定它作为一个整体所体现的目标，然后再讨论为达到该目标， “系统目标”一般要用比较抽象、概括的文字叙述。包括两方面内容： 若干条目的“要求”：具体地说明了系统的目标。如：“怎样设计一种将城市人从某地运至某地的运送系统”。