1第十一章人机系统总体设计

关于游梁式抽油机
• 有抽油机、抽油杆、抽油泵组成的三抽系统是 机械采油的主要设备 应用领域在 • 在我国，三抽设备井占机械采油井的80%以上， 不断扩展 产量占70%以上，而且有增加的趋势，应用范 围在扩大 • 三抽设备的适应能力在不断的增加，产量从几 方—几百方，下泵深度从几百米到数千米，冲 次从每分钟小于1次到数十次，使用寿命在不 断的延长。(如果按照4冲，寿命7—8年，则换 向次数在107以上） • 年维护费用很低，主要易损件为皮带，需要经
• 系统的整体要求 •
一、人机系统的概念
• 3、人的主导作用 • 人的安全和准确是系统的最高境界 • 4、人机界面 • 人及界面的设计是人机工学设计的重 点
一、人机系统设计的概念
• 五、人机系统设计 • 解决人在系统中的效能、安全和身心健康等 问题 • 人机界面设计、工作环境设计、心理和关怀设 计、培训支持等等 • 设计按照一定的程序和理论进行 • 1、人机系统总体设计 • TSD(total system design)设计法 • 好的设计》》有好的目标 • 有实现该目标的合理的设计 程序
环境
0、总体设计的目标
• 一）人机系统的组成
人机 界面
人
机
0、总体设计的目标
• • • • • 二）人机系统的类型 按照自动化程度分： 手工岗 半自动化系统 自动化系统
0、总体设计的目标
• • • • 按照人机结合方式分 串联系统 并联系统 混联系统
0、总体设计的目标
• 人机系统设计的目标 • 宜人设计原则 • 效率设计原则 • 节能设计原则 •
第十一章 人机系统总体设计
北理工223～250 第四版 １８６～２０２ 作业：以教室课桌和椅子设计为例，说 明人机系统设计的步骤（选）
空客 A380飞抵广州
•
广州为迎接A380座号准备
嫦娥一号
•
登月计划
•
天宫一号
0、总体设计的目标
• 人机设计是在人-机-环境系统中，按照系 统论的观点进行宜人设计 • 形成最佳的设计系统 • 满足人的要求
关于游梁式抽油机 • 抽油机是将旋转运动变成直线运动的设 备是三抽系统的地面设备和主要设备 • 理论上简单，所以种类很多 • 从设计上讲：要求高，能够满足要求的 形式少 • 游梁式抽油机仍然是抽油机的主力机型 • 随着下泵深度的优化和连续杆的新型设 备的应用，三抽设备有增加的趋势
游梁（驴头）、连 关于游梁式抽油机 杆、曲柄、支架组 减速箱、皮带组成 成的换向机构 的传动减速系统
二、人机系统总体设计程序
•
二、人机系统总体设计程序
•
功能的分解与求解分析
二、人机系统总体设计程序
• • • • 二、系统定义 系统的输入和输出 系统的功能分配 系统的支持等
二、人机系统总体设计程序
• 三、初步设计 • 自行车防盗系统的功能设计 • 抽油机的功能设计 • 交通方案的初步设计 • 公交优先的设计 • 每条线路只有以路公交和立体换乘 站的设计
三、人机系统的总体设计方法
• 功能分解为作业 • 输入和输出
三、人机系统的总体设计方法
• 描述作业 • 作业流程
三、人机系统的总体设计方法
• 作业分析表
三、人机系统的总体设计方法
• 4、建立作业顺序
三、人机系统的总体设计方法
• 三、作业辅助 • 1.记忆辅助 • 2.作业步骤类 • 3、信息给出 • 提示 • 关系与关联信息 • 模拟信息 • 举例信息
一、人机系统设计的概念
• 三、设计研究的对象 • 设计研究的内容：1、规范性方面—如何进 行设计，即：设计程序 • 2、描述性设计 即：如何完成设计 • 设计是对问题的求解 • 》问题的真实性考察—存在的条件，范围 等 • 》问题的定义：如何准确的对问题进行描述
一、人机系统设计的概念
• 一组问题的描述，将有不同的解决方法 • 》》》解决交通拥挤的设计 • 》》》解决老师上课时喝水的设计 • 》》》解决同学喝水和供应矿泉水的设计 • 》》》抽油机驴头的让位问题 • 》》》工业设计学生的就业问题 • 》》》如何扩大办学规模的问题
四、总体设计的评价
• • • • 一）评价方法 实验法 模拟装置法ห้องสมุดไป่ตู้实际运行测定法
四、总体设计的评价
• 编制检查表
四、总体设计的评价
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四、总体设计的
•
四、总体设计的评价
•
五、人机工程学应用范例
• 5、人机界面设计 • 示例：
三、人机系统的总体设计方法
有不同的分配原则， • 二、作业分析 满足系统的不同要 • 系统作业分析 求，难得需要复杂 判断的，分配给人， • 结构图 重复性劳动的，分 • 配给机器
三、人机系统的总体设计方法
• 确定作业 • 作业的复杂程度 • 分析确定合理的人选 •
二、人机系统总体设计程序
• 开发步骤： •
二、人机系统总体设计程序
• 抽油机的系统设计 • 对抽油机的了解
进行支架、驴头、减速箱 高底座等结构件的优化设 关于游梁式抽油机 计和主参数优化设计，性 能和重量下降。
金属制造，冲 程、平衡可调
• 游梁式抽油机的发展过程： 发明初期，木
制造、小冲程、 平衡、冲程不 可调
三、人机系统的总体设计方法
• 划定人机界面，需要考虑的因素 • 人与机械的性能、负荷能力、潜力及局 限性 • 人完成规定操作所需要的培训时间和精 力 • 对异常情况的适应性和反应能力 • 人的个体差异 • 机械代替人的效果和成本
三、人机系统的总体设计方法
• 4、功能流程图
三、人机系统的总体设计方法
一、人机系统设计的概念
• 一组问题的描述，将有不同的解决方法 • 》》》解决交通拥挤的设计 • >系统的不同的描述，将得到不同的解决方法 • 》提高车速 • 》减少车辆 • 》提升单车的搭载人数-等等 • 》》建设大型车辆
•
一、人机系统设计的概念
• 》》》解决老师上课时喝水的设计 • 给出新的认识 • 》》》解决同学喝水和供应矿泉水的设 计 • 学生的自助意识等等
• • • • 2、剩余分配原则 优先给机，剩余给人 3、经济分配原则 4、宜人分配原则 5、弹性分配原则——人自己选择参与系统的程度
三、人机系统的总体设计方法
• 功能的分配，应该考虑到： • 系统的效能、可靠性、成本 • 例：在宇宙航行中， 22% • 自动飞行 70% • 人参与的飞行 • 人承担的维修任务 93%
一、人机系统设计的概念
• 》》问题的求解 • 运用综合知识，对定义的问题进行求 解 • 是一个复杂而且细致的问题 • 一个小错误，将导致全盘的失误 • 如：惠尔普洗衣机电脑板损坏召回的 问题，约5万台，信誉全无。 • 气平衡抽油机问题
一、人机系统设计的概念
• 四、设计中的人机系统 • 一切设计都是在人—机—环境中进行的。 • 现代设计必须考虑人在设计中的地位 • 解决系统中的人的问题，有限考虑人的概念 • 》》人为关怀的设计 • 》》》对员工和教师的信任（石油大学出入 校门的证件设计问题） • 》》》公交优先的设计思想 • ….公交。。公害
• • • • • • • • • • 六、人机系统设计的效益的评价 从如下几个方面进行 作业效能的改善 ——机器、人、等的正确使用 降低培训费用 —标准的和自动的操作 汽车 改善人力资源的利用率 减少事故和人为错误 提高生产效率 提高满意程度
一、人机系统设计的概念
• • • • • • • 七、人机系统设计的参数 对人机工学的参数进行试验验证 设计是个性化的，是分散的，是有条件的 必须满足使用的条件 验证有心理和生理两大类 试验验证的参数
一、人机系统设计的概念
• • • • • 2、阶段设计程序 定义系统目标和参数 系统定义 合理功能确定、操作要求 初步设计阶段 功能分配、作用流程定义等 人机界面设计阶段 人机界面、作业空间设计、 功能设计等 • 作业辅助设计 培训、对人员的要求等 • 系统验证 试验论证等等
一、人机系统设计的概念
必然为向 井口转向
具有极位夹角抽油机的形成过程
关于游梁式抽油机 • 抽油机设计的其他问题 • 环境 • 结构 • 等问题
二、人机系统总体设计程序
• 制定人机系统设计与整体系统设计相协调的一 种设计方法 • A 、功能的分配与分析方法 • 分配给人的功能 • 分配给设备的功能，预测给人和设备的比例 • B、作业的要求 • C、作业分析 • 人与机器的协调等 • 子功能的分解和输入输出的在确定
一、人机系统设计的概念
• 1、系统的概念 • 2、人机系统的组成 • 人—机两部分组成系统
一、人机系统的概念
• 2 、人机系统的组成
一、人机系统的概念
• 人机系统的关系
串联关系 —生产中的 无反馈控制 系统
并联关系 —生产中的 反馈控制单 元系统
混联关系 —生产中的 有反馈控制 多元系统
一、人机系统的概念
发展为较大冲程， 目前达6米；冲 次可达2次
冲程继续增大 冲次继续降低 性能继续完善
研制有急回性 的抽油机，国 外叫TM或RM型， 国内叫节能型
1、换向 系统 关于游梁式抽油机
• 抽油机的主要组成部分和分类 抽油机主
要由四部 分组成
4、支撑 系统
3、动力 传动系统
2、平衡 系统
如果认为支撑系统是换向系统的一部 分，则可认为是由3部分组成
三、人机系统的总体设计方法
• • • • • • • 4、作业辅助设计 给出作业有关的指导性的说明和帮助 准确性 可靠性 结构性 简明性 完整性
三、人机系统的总体设计方法
• 从作业程序—到作业规范 • —设计的核心为建立以人为本、便于 操作的合理的系统
四、人机系统设计实例
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• • • • • • • 学家提供共同的语言 扩大了设计范围 ——抽象化 如：解决交通拥挤问题 如：能源和供应问题 》》解决燃油供应问题？—煤变油项目 》》我们的成品油比美国贵的问题 2、功能分析 功能的描述、确定和分解
三、人机系统的总体设计方法
• 功能的描述、确定、和分解系统功能 • 3、功能分配 • 按照系统的优化，合理的进行功能分配 • 分配的原则： • 1、比较分配原则
三、人机系统总体设计程序
• • • • • • • 四、人机界面设计 抽油机的人机界面设计 交通拥挤的人机界面设计 计算机的人机界面设计 五、作业辅助设计 培训、说明等等 六、系统验证
三、人机系统的总体设计方法
• 一、功能分析与分配 • 1、功能化的设计思维 • 将系统的工作与其工作机制分开，为不同领域的科
曲柄平衡系 统
平衡也可 • ②、游梁式抽油机的组成 为游梁、 或复合
电机—动 力系统
悬绳器等附件 支撑系统，是换 向系统的一部分
具有极位夹角的抽油机，国外叫 关于游梁式抽油机
RM型或TM型，国内叫节能型—不科学
• ③、机构分析 • 抽油机极位夹角的获得：
极位夹角 极位夹角 为0,没有 不为0, 急回性有 急回性
二、人机系统总体设计程序
• • • • • • • 一、定义系统目标和作业要求 目标：抽象（一般） 具体的（数字） 系统作业要求 作什么、标准是什么、如何衡量 需要研究： 谁用、目前的情况、使用着的要求、确保实现 的要求
二、人机系统总体设计程序
• 解决一个工程设计问题的例子 • 》》自行车防盗问题 • 》》交通拥挤问题 • 例防止信用卡超支的银行取款系统，并能知 道余款数 • 需要作的工作： • 系统目标 • 系统作业要求 • 要求 限制 • 系统设计方案
一、人机系统设计的概念
• 一、人机系统设计的重要性 • 以人为中心的设计—工业设计的设计观 “以人为本, 节约资源，和谐环境” • 中国设计观念的变化 • 》》改善人的工作环境，研究人的行为， 特别是在工作中的行为，提高人的工作 效率
一、人机系统设计的概念
• 从人机工学的角度，—人是系统中的人 • 产品—技术含量 • —人性化 • —复合人的习惯和节约的原则 • —贴近操作者的要求 • ————面向人的设计 • 》》世界著名公司的设计流程图
一、人机系统设计的概念
• 设计的基本程序
一、人机系统设计的概念
• 有人说：今后是设计的时代-是创新设计的时代 • 二、设计的范围 • 设计是综合性的创新和实用性重复性相结合 的工作 • 设计研究的内容：1、应该怎样进行设计，2、 究竟怎样进行设计，3、如何有效的完成设计 • 设计是创新活动—提出问题和解决问题 •