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人机系统

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1 拼音

rén jī xì tǒng

2 英文参考

man-machine system[GBZ/T 224—2010 职业卫生名词术语]

人机系统(man-machine system)是指人和机器(包括设备和工具)为共同完成生产任务所组成的整体[1]

人机系统(Man-Mechine System)由人和机器构成并赖于人机之间相互作用而完成一定功能系统。它是工程心理学研究的主要对象。在现代生产管理和工程技术设计中,合理地设计人机系统,使机器(包括人所使用的各种装置和物质设施)的设计与人的身体结构和生理心理功能特性相适应,实现人机间的最佳匹配,使系统在可靠高效地发挥作用的同时确保人员安全、舒适的工作环境是工程心理学研究的中心课题。

人机系统有简单和复杂之分。简单的人机系统可由劳动者与手工工具构成,复杂的如核电站的中央控制室。一个复杂的人机系统往往包含许多不同形式、不同功能的子人机系统。人机系统按人机联接方式可分为串联式系统和并联式系统。在串联式人机系统中,人机连环串接,人机任一方发生故障,都可能中断系统的正常运行。并联式人机系统中的人机平行联接,两者在功能上可相互代替。因此并联式系统的可靠性通常比串联式系统高。设计复杂的人机系统往往需采用串联和并联相结合的方式。人机系统还可以根据是否存在信息反馈分成开环式系统和闭环式系统。在闭环式人机系统中,不可以根据机器工作状态的反馈信息对控制过程作进一步的调节。开环式系统则没有信息反馈,也不可能对已经启动的系统执行控制调节。由于闭环式人机系统比开环式人机系统更为有效,因此,人机系统一般采用闭环式设计。此外,按人机系统的自动化程度可区分为手工人机系统、机械人机系统和自动人机系统三类。在手工人机系统和机械人机系统中,人分别是直接劳动者和机器的控制者,在自动化系统中,人执行着对系统的监督功能。

3 人机功能分配

人机功能分配是人机系统设计的一个重要环节。根据人和机器在完成人机系统的不同任务时各自的功能特点进行合理分工,达到人与机器在撮佳配合,能使人机系统可靠、有效地发挥作用。人与机器的功能特点主要表现在感觉接收、信息加工、输出控制、工作可靠性和持久性等方面。一般认为,人对适宜刺激感受性较高,即使在信息模糊的情境中,也能凭借已有的知识和经验,正确理解输入信息;人具有高度的灵活性和多种潜能,可以通过学习掌握多方面的知识和经验,学会各种复杂的控制操作,并且随机应变地应付意外事件;人具有创造性和主观能动性,在工作中是机器的支配者。但是人的体力输出有限;短时记忆容量小;信息加工的速度较慢且欠精确;工作的可靠性不稳定和工作持久性较差。因此人适合于承担诸如系统设计、程序编制、机器维修、处理意外事件等工作。机器能接收超出人的感觉能力刺激或对人有害的刺激;处理信息速度快、精度高;输出功率大、工作持久且可靠性稳定。但机器的灵活性差,无法适应多变的环境和应付意外事件。因此可以把笨重的、快速的、高精度的、持续性高的、单调的和重复的工作分配给机器。

4 人机界面

人机系统中人机直接进行信息交换的界面称为人机界面。人机界面有两类:其一是显示器与人的感觉器官(眼、耳、鼻等)之间的界面;其二是人的效应器(手、足等)与控制器之间的界面。人与机器的信息交抽象是在人机界面上实现的(见下图)。显示器把机器运转过程或被控对象状态的信息以一定的形式作用于感官,这种信息在大脑中得到编码、加工,通过与预期的结果进行比较分析和决策,大胖子发出指令信息。根据这些指令,效应器作用于控制器,将人的输出信息转换成机器的输入信息。人机界面的信息交换效率,主要取决于显示器与人的感官特性之间和人的效应器特性与控制器之间的匹配程度。

4.1 显示器

显示器是人机界面的重要组成部分,其功能是向人提供各种有关的信息。显示器的设计必须满足明显醒目、清晰、可懂这三个要求。为了实现这些要求,显示器的设计和选用要遵循下列原则:(1)根据人的感觉器官的适宜刺激和感知特性,采用最适宜的显示器;(2)在单位时间内显示的信息量应不超过人的最大信息可接收量,例如刺激代码的数目应限制在人的绝对判别能力允许的范围内;(3)采用适当的信息编码方式,尽量选用多维编码,适当增加信息余度,提高抗干扰能力;(4)采用与系统的目的、操作人员身心特点和系统设备特性相适应的显示内容、显示精度和显示格式;(5)设定适当的对象-背景关系,包括强度对比、运动对比、颜色对比等。例如在静止背景上设置动态目标;(6)采用适当的综合显示方式,即在同一个显示器上呈现有关联的一组信息,以提高显示的效率;(7)合理设计各种显示装置的使用条件。例如,对视觉显示器要保证良好的照明性质和适宜的照明水平,根据任务的要求确定显示器的尺寸和安放位置;(8)显示信息标准化

4.2 控制器

控制器是人机界面中另一个重要组成部分,其功能是将人的有关信息传递给机器或被控对象。选用和设计控制器应该考虑下列人的因素问题:(1)控制器的编码。主要有形状、表纹、大小、位置、操作方式、颜色和标记等编码方式。其中颜色编码和标记编码必须凭视觉辨认,而其余的编码可以凭触觉和运动觉来辨认。(2)控制器的兼容性。指刺激与反应之间在空间、运动、概念上的相互关系,以及人们对这些关系的认识和预测的一致性。例如,控制器顺时针方向转动与输出增大相联系,用红色表示危险或停止,绿色表示安全或通行。(3)控制器的信息反馈。即操作结果的信息应通过显示器或其他手段及时传递给操作者,以便他调整自己的操作行为。(4)控-显比(C/D)。即控制器与显示器的动程比例。它受控制器类型、显示器尺寸、调节误差容限等因素影响。一般情况下,高控-显比适合于微调,低控-显比适合于粗调。(5)控制器的尺寸和位置。尺寸和位置的选择应符合人体的结构尺寸、功能尺寸以及个体的生物力学特点。(6)控制器的排列。应按重要性、使用频率、功能相关和使用顺序四条原则来排列控制器。通常将上述原则经适当加权后形成的综合指标作为控制器空间排列的依据。

人机系统总是处于一定的工作环境之中,人机系统的工作环境主要涉及照明、噪声振动微气候四方面因素。对工作环境的设计是人机系统设计中不可分割的部分。

5 参考资料

  1. ^ [1] 中华人民共和国卫生部.GBZ/T 224—2010 职业卫生名词术语[Z].2010-01-22.

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开放分类:职业卫生工效学
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  • 评论总管
    2020/3/30 18:54:49 | #0
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本页最后修订于 2015年8月22日 星期六 23:34:40 (GMT+08:00)
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