一、人機系統(tǒng)設(shè)計的基本方法
1.系統(tǒng)工程方法的運用系統(tǒng)論認為:系統(tǒng)是由兩個以上相互區(qū)別和相互作用的單元有機地結(jié)合起來,完成某一功能的綜合體。人機系統(tǒng)則是由人、機、環(huán)境3個子系統(tǒng)有機結(jié)合構(gòu)成的綜合體。人機系統(tǒng)也應(yīng)具有整體性、相關(guān)性、層次性、動態(tài)性、目的性等的系統(tǒng)特征。“系統(tǒng)或產(chǎn)品的設(shè)計和評價,應(yīng)包括兩個方面:技術(shù)方面和人機工程方面”(見 GB/T 13630/IEC 964)。人機工程的對象是人—機—環(huán)境系統(tǒng),其目的按照人的特性來設(shè)計和優(yōu)化系統(tǒng)。系統(tǒng)工程是為合理進行規(guī)劃、研究、設(shè)計、建造、試驗和應(yīng)用系統(tǒng)而采用的思想、步驟、組織和方法等的總稱。系統(tǒng)工程學是實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的一門科學,適用于從系統(tǒng)開發(fā)、建成、運行、改進的全部過程。系統(tǒng)工程方法是人機系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。
2.人機工程設(shè)計基本方法人機系統(tǒng)設(shè)計與工程技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計的不同之處,在于前者強調(diào)人是系統(tǒng)的一個組成部分,設(shè)計需以人為核心,并應(yīng)特別考慮人在系統(tǒng)中的主導地位。人機工程設(shè)計方法是指,在設(shè)計中把與人有關(guān)的各種因素協(xié)調(diào)地融合在一起。這些因素包括硬件、軟件、環(huán)境、管理和操作實踐等。在設(shè)計過程中應(yīng)特別注意認知因素,它對解決問題、做出決策非常重要。(1)人機工程設(shè)計方法人機工程設(shè)計方法須與傳統(tǒng)的功能導向設(shè)計方法有機地結(jié)合。特別是人的特性,是設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)。人的特性不僅應(yīng)包括人的基本能力或限度(如感知能力),還應(yīng)包括操作員如何掌握“設(shè)計對象”及其交互作用的知識。其中設(shè)計對象包括機器(硬件和軟件)、環(huán)境、運行和管理。高度
自動化和大型系統(tǒng)對人的因素的要求更高,因此,還要考慮人的心理需求,包括工作負荷、自我實現(xiàn)需要、動機和文化背景等。在整個設(shè)計過程中,還應(yīng)全面考慮各功能目標之間及各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系,以及人機工程要求,包括:①使用者群體;②操作員素質(zhì);③工作組織;④工作輔助設(shè)施;⑤人員選拔;⑥培訓計劃;⑦協(xié)同作業(yè);⑧來訪者參觀;⑨安全。(2)系統(tǒng)功能設(shè)計系統(tǒng)功能設(shè)計包括:功能分析,任務(wù)分析,人機功能分配,作業(yè)分析與設(shè)計。(3)容錯設(shè)計人的失誤和認知的局限無法避免,因此,有必要進行容錯設(shè)計。容錯設(shè)計是以適當方式給使用者提供信息,使他們了解自己所面臨的情況;或提供冗余、互鎖、自動操作和操作員支持系統(tǒng)。(4)迭代修正過程實際應(yīng)用中,設(shè)計有其固有的迭代過程,需要進行重復(fù)核準,直至操作員與設(shè)計對象之間通過交互作用實現(xiàn)預(yù)定的目標要求。應(yīng)注意,設(shè)計中各個單元的有效性并不能保證由這些單元組成的系統(tǒng)是有效的。有時即使是一個很小的修正也可能導致預(yù)想不到的副作用,雖然這個修正本身是合理的。雖然使用者可以有意或無意地改變其行為,以適應(yīng)這些修正,但從人機工程角度來衡量,這些行為的改變并不一定都是最佳的。來自運行經(jīng)驗(運行反饋)的信息在迭代過程中特別重要。
二、系統(tǒng)的功能和任務(wù)分析
1.功能的確定(1)確定目標任務(wù)系統(tǒng)的基本功能目標(或最終目的)有兩項:使用性目標和安全目標。1)設(shè)計者應(yīng)首先將這兩個目標中的每一項分解為各層次的若干子目標,并進而確定每項子目標的基本功能。這些功能通常稱為重要的功能,這些功能的喪失,將改變系統(tǒng)運行的連續(xù)性或安全屏障的完整性。2)這個目標系統(tǒng)構(gòu)成一個層次目標結(jié)構(gòu),即將目標系統(tǒng)分解為功能目標和子功能目標,構(gòu)成分層次的目標結(jié)構(gòu),以表明它們之間的關(guān)系。層次目標結(jié)構(gòu)一般可分為 3 個層次:其頂層是概括的高級功能;中間層是系統(tǒng)級功能;底層是具體的控制功能。根據(jù)一組“終止規(guī)則”分解功能,并達到足夠詳細的程度。(2)總目標系統(tǒng)總目標系統(tǒng)包括:①工程項目和目標系統(tǒng)的名稱;②所有者或用戶(國有、集體或民營企業(yè));
Mitsubishi AJ71AP21 Melsec PLC Fiber Link Board Card Mo
Westinghouse A210M1CAC Model J Rev Starter Contactor re
GE Fanuc A16B-2200-0690/?10B Axes Control Card Board
Bosch Rexroth 4WRE 6 E16-11/24Z4/M Proportional valve
Parker Valve D1VW4CNYCF70X47?42 D61VW11C4NYCF70?X4742
Siemens 6SE9215-2CB40 Micromaster AC Servo.5hp
Pacific Scientific Brushless Servo Motor R34JENC-R2-NS-
Bristol Babcock 2808 Low Pressure Transmitter 2808-15B-
Daihen wire feeder TFVRK-01 assist robot assist welding
PepperL Fuchs IVI-KHD2-4HRX Identification module Contr
Rexroth 4WRE 6 E08-11/24Z4 4WRE6E16
Valve
GE General Electric Circuit Breaker Frame TJK436F000 Li
Leukhardt BK Mikro BKLINSC/100 TK100B-LIN.02 U
Miller 178095 Wire Feeder AMD-4G Motor W/Gas Valve
Siemens 6SC6500-0NA02 Simodrive 6SC 6500 drive
Keyence MT-250 mt250 Touch Panel Display
Nir-Or Israel DU12 1606-530 display LTP Z245C-D
Harmonic Drive CS-65-104-2A-GR?-SP speed reducer motoman
GE Panametrics series 5 Moisture target MTS5-321-10
Fanuc A16B-1500-0010 PMC controller S-628889 A320-T016
Vickers EMP-A-20 power supply unit control module
Pinnacle Microguard MG-36-AB-AU-ER Light Curtain emitte
Allen Bradley 509-E0D EOD Full Voltage Starter
White Hydraulic Pump HB18595570 293.07
GE Fanuc A06B-0113-B075 AC Servo Motor B0.5/3000 B-6523
Briggs Stratton Vanguard 386777 vert shaft engine 23hp
Kohler Courage 23 23hp vert shaft motor engine SV720
Omron Laser Displacement Sensor Z4M-W40RA
Miller 178098 Wire Feed Motor Drive AMD-4GR with gas va
GE Fanuc A16B-2201-0311 PC Power Supply
Square D KAL-36225 Circuit Breaker KAL36225 225a 225 am
SMC LC1-1B2H1-N5 Controller LC Linear Actuator Construc
Toshiba 2J3K2313-C DIT-543 NAS-433A 2N3K2313-C2 TY9ZDA0
Square D 400a Mag-Gard 400 Motor Circuit Protector