人机界面设计
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第十章
人机系统的设计与评价
■人机系统概述
■人机特征机能比较
■人机系统设计
■人机系统的分析评价 ■人机系统的可靠性分析 ■工作系统设计的人机要求
1 人机系统概述
自然界中的许多物体都存在着相互之间的关联， 正是这种千丝万缕的关系，使它们相互以一定方式相 结合，构成不同的系统。无论在工作或生活中，人总 是要以某种方式与一些物体发生联系，形成一个不可 分割的整体，这个整体就称为人机系统。 人机系统作为一个完整的概念，表达了系统设 计的一种主体思想以及系统研究的对象和范围。 人—机—环境系统不仅要研究其中单项元素，而主 要是用联系方法研究三者之间的互相关系。对于工 业产品设计来说，人机系统的理论是设计的一种基 本思想、一种分析与解决问题的方法。
1.人具有特殊的判断能力，是有智能的 2.人们之间的情报交流多是低效率的，因此，不善于实时 的协同作业 3.要高度训练，错觉、怪癖多
判断能力
耐久性
1.保养得好可耐长期使用 2.即使不适于生物生存的环境也不怕 1.决定于设计材料等技术如何 2.一般来说非常良好
1.有自我恢复性 2.记忆、熟练的结果有减退的情况 3.不能自发维持紧张，因此不善于从事单调作业 1.错觉多 2.熟练程度要看条件如何 3.紧急时有混乱情况，受情绪的强烈影响，情绪不安时低 下 4.无信心时低下 5.有时善于排除故障等意外事态 1.虽有语言、行动、表情等，但容量都较小 2.不善于量的输出 1.成为标准品成人大约要20年 2.人的要素附带有社会生活、家庭生活等复杂的系统
检测能力
操作能力
1.不会疲劳 2.再现性、准确度、线性良好 3.操作的范围、马力、力量大 4.反应快 5.高效率者多 6.专用，一般缺乏通用性
1.高速 2.定量记忆良好 3.能wenku.baidu.com时高效率、协调地运转两个以上 装置
1.由于熟练而能发挥机器所不及的巧劲 2.训练多需要较长时间，但由于所谓训练结果的转移，有 时短时间也可训练好。但如果转移反了，反而有害，会造 成错误操作的根源。 3.在头脑的指挥下和感觉器官协作下，能进行高度的操作 ，会随机应变 4.通用
系统安全性和舒适性的检测参数以及测试手段的制定
分析系统作业过程对人的精神动机的影响，使用者要求确定和测验 标准 确定系统功能路线图
人机系统设计是多 学科综合设计，与其他 设计是紧密相联的。因 而，必须从系统科学的 方法出发，综合各学科 的观点，实现整体设计 的优化。另外，人机系 统设计是为了解决系统 人的身心健康、舒适、 满意程度，它不是单一 的产品设计，而是整合 产品、使用者以及环境 等多方面因素的设计。 设计是发展的，不同的 设计思想和方法的不断 提出，又丰富了设计。
人机系统是由人、机器、环境等许多现 象、事物的集合体，它们以系统的功能最优 为目标。要设计好一个人机系统，必须对系 统整体作出详细的分析，首先从分析系统总 目标开始，即先要明确为什么设计这个系统。 系统的目标决定系统的性能要求，系统的性 能要求决定着系统所应该如何设计。
产品设计要以人为中心展 开，任何一个产品都是以人的 使用作为设计的前提。设计的 一个重要方面就是解决人与产 品之间的冲突与协调，使产品 符合人的消费需求。从产品的 使用来看，从一开始就与人的 各项因素相联系。因此，产品 设计不仅具有高的质量，高科 技含量，新的材料和工艺水平， 同时也包含了人的价值观念与 消费欲求，具有很高的宜人性、 舒适性和安全性。
2 人机特征技能的比较
人在人机系统中的作用主要有以下三个方面。
a. 信息输入：通过感觉器官接受环境信息。 b. 信息处理：人把接受到的信息和人已有的知识经验 进行比较分析之后作出决策。 c. 行为输入：依据决策采取相应的行动。
2.1 人机功能分配
根据人机功能特征的对比分析，人机合理的分工为： 强度大的、快速的、高精度的、持续时间长的、单调的、 高阶运算的、操作复杂的、环境恶劣的工作，适合机器 承担； 方案设计、程序编制、装配、维修、创造、应付不 测、故障处理等工作适合人去做。同时，在人机功能分 配时还应考虑经济和社会相关因素的影响。
比较项目
产品要素的特征 1.固定性质良好，稳定 2.灵敏度、准确度、检测范围良好 3.再现性良好 4.线性良好 5.反应快 6.无错觉 7.专用，缺乏通用性
人的要素的特征 1.倾向性、灵敏度等随着时间变化，容易受环境和感情的 影响 2.倾向性和怪癖多 3.识别模型和理解言语现在仍是人类特有的能力 4.味觉、嗅觉虽缺乏定量性，但比机器简便，灵敏度高
表10—2
系统设计 阶段 定义系统 目标和参 数
人机系统的设计步骤
阶段主要设 计内容 确定系统目 标 确定系统参 数 系统适用条 件 注意事项 使用者的要求和约束条件 设计内容 明确使用者的需求、特性，使用者群体特性
确定系统使用条件、人员要求、环境条件要 求 系统作业方式，使用者的素质、培训要求与 计划 对系统的功能进行分析比较
可靠性
信息 输出量 其他
1.以输出装置的并列化和制图技术、传 输线等的并用，使输出量充分加大 1.产品多采用大量生产方式生产 2.能全天候运转
表10—1
产品要素与人的要素比较
2.2 人机匹配
人机匹配必须遵循的基本原则： a.要选用最有利于发挥人的能力和确保人的操作可靠 的匹配方式：有利于系统能够达到最大的效率。 b.使人操作起来方便、省力。 c.使人在工作中感到有意义。或体现人在系统中的重 要地位。 d.有利于人学习的信息显示和信息加工方式。
3 人机系统设计
人机系统具有广泛意义，人与任何一个物体共处，即能构成 一个人机系统，小至一个按键，大至整个自动化生产线，只要是 包含人和机相结合的设计，都是一个人机系统设计，人机系统的 要求如下： a.能达到预定的目标，完成预定任务。 b.在系统中人和机器都能够发挥各自的作用和协同工作。 c.系统接受输入和作出输出的功能，都必须符合设计的能力。 d.系统要考虑环境因素的影响。例如，在工厂里，这个环境因 素包括厂房、照明、噪声、工厂内环境，等等。人机系统不 是孤立存在，人与机总是要与周围共处的环境相联系，人机 系统实际是人—机—环境系统。 e.系统应有完善的反馈闭环回路。输入的比率可进行调整，以 补偿输出的变化或用增减设备的办法，以调整输出来适应输 入的变化。
人机系统的设计与评价
■人机系统概述
■人机特征机能比较
■人机系统设计
■人机系统的分析评价 ■人机系统的可靠性分析 ■工作系统设计的人机要求
1 人机系统概述
自然界中的许多物体都存在着相互之间的关联， 正是这种千丝万缕的关系，使它们相互以一定方式相 结合，构成不同的系统。无论在工作或生活中，人总 是要以某种方式与一些物体发生联系，形成一个不可 分割的整体，这个整体就称为人机系统。 人机系统作为一个完整的概念，表达了系统设 计的一种主体思想以及系统研究的对象和范围。 人—机—环境系统不仅要研究其中单项元素，而主 要是用联系方法研究三者之间的互相关系。对于工 业产品设计来说，人机系统的理论是设计的一种基 本思想、一种分析与解决问题的方法。
1.人具有特殊的判断能力，是有智能的 2.人们之间的情报交流多是低效率的，因此，不善于实时 的协同作业 3.要高度训练，错觉、怪癖多
判断能力
耐久性
1.保养得好可耐长期使用 2.即使不适于生物生存的环境也不怕 1.决定于设计材料等技术如何 2.一般来说非常良好
1.有自我恢复性 2.记忆、熟练的结果有减退的情况 3.不能自发维持紧张，因此不善于从事单调作业 1.错觉多 2.熟练程度要看条件如何 3.紧急时有混乱情况，受情绪的强烈影响，情绪不安时低 下 4.无信心时低下 5.有时善于排除故障等意外事态 1.虽有语言、行动、表情等，但容量都较小 2.不善于量的输出 1.成为标准品成人大约要20年 2.人的要素附带有社会生活、家庭生活等复杂的系统
检测能力
操作能力
1.不会疲劳 2.再现性、准确度、线性良好 3.操作的范围、马力、力量大 4.反应快 5.高效率者多 6.专用，一般缺乏通用性
1.高速 2.定量记忆良好 3.能wenku.baidu.com时高效率、协调地运转两个以上 装置
1.由于熟练而能发挥机器所不及的巧劲 2.训练多需要较长时间，但由于所谓训练结果的转移，有 时短时间也可训练好。但如果转移反了，反而有害，会造 成错误操作的根源。 3.在头脑的指挥下和感觉器官协作下，能进行高度的操作 ，会随机应变 4.通用
系统安全性和舒适性的检测参数以及测试手段的制定
分析系统作业过程对人的精神动机的影响，使用者要求确定和测验 标准 确定系统功能路线图
人机系统设计是多 学科综合设计，与其他 设计是紧密相联的。因 而，必须从系统科学的 方法出发，综合各学科 的观点，实现整体设计 的优化。另外，人机系 统设计是为了解决系统 人的身心健康、舒适、 满意程度，它不是单一 的产品设计，而是整合 产品、使用者以及环境 等多方面因素的设计。 设计是发展的，不同的 设计思想和方法的不断 提出，又丰富了设计。
人机系统是由人、机器、环境等许多现 象、事物的集合体，它们以系统的功能最优 为目标。要设计好一个人机系统，必须对系 统整体作出详细的分析，首先从分析系统总 目标开始，即先要明确为什么设计这个系统。 系统的目标决定系统的性能要求，系统的性 能要求决定着系统所应该如何设计。
产品设计要以人为中心展 开，任何一个产品都是以人的 使用作为设计的前提。设计的 一个重要方面就是解决人与产 品之间的冲突与协调，使产品 符合人的消费需求。从产品的 使用来看，从一开始就与人的 各项因素相联系。因此，产品 设计不仅具有高的质量，高科 技含量，新的材料和工艺水平， 同时也包含了人的价值观念与 消费欲求，具有很高的宜人性、 舒适性和安全性。
2 人机特征技能的比较
人在人机系统中的作用主要有以下三个方面。
a. 信息输入：通过感觉器官接受环境信息。 b. 信息处理：人把接受到的信息和人已有的知识经验 进行比较分析之后作出决策。 c. 行为输入：依据决策采取相应的行动。
2.1 人机功能分配
根据人机功能特征的对比分析，人机合理的分工为： 强度大的、快速的、高精度的、持续时间长的、单调的、 高阶运算的、操作复杂的、环境恶劣的工作，适合机器 承担； 方案设计、程序编制、装配、维修、创造、应付不 测、故障处理等工作适合人去做。同时，在人机功能分 配时还应考虑经济和社会相关因素的影响。
比较项目
产品要素的特征 1.固定性质良好，稳定 2.灵敏度、准确度、检测范围良好 3.再现性良好 4.线性良好 5.反应快 6.无错觉 7.专用，缺乏通用性
人的要素的特征 1.倾向性、灵敏度等随着时间变化，容易受环境和感情的 影响 2.倾向性和怪癖多 3.识别模型和理解言语现在仍是人类特有的能力 4.味觉、嗅觉虽缺乏定量性，但比机器简便，灵敏度高
表10—2
系统设计 阶段 定义系统 目标和参 数
人机系统的设计步骤
阶段主要设 计内容 确定系统目 标 确定系统参 数 系统适用条 件 注意事项 使用者的要求和约束条件 设计内容 明确使用者的需求、特性，使用者群体特性
确定系统使用条件、人员要求、环境条件要 求 系统作业方式，使用者的素质、培训要求与 计划 对系统的功能进行分析比较
可靠性
信息 输出量 其他
1.以输出装置的并列化和制图技术、传 输线等的并用，使输出量充分加大 1.产品多采用大量生产方式生产 2.能全天候运转
表10—1
产品要素与人的要素比较
2.2 人机匹配
人机匹配必须遵循的基本原则： a.要选用最有利于发挥人的能力和确保人的操作可靠 的匹配方式：有利于系统能够达到最大的效率。 b.使人操作起来方便、省力。 c.使人在工作中感到有意义。或体现人在系统中的重 要地位。 d.有利于人学习的信息显示和信息加工方式。
3 人机系统设计
人机系统具有广泛意义，人与任何一个物体共处，即能构成 一个人机系统，小至一个按键，大至整个自动化生产线，只要是 包含人和机相结合的设计，都是一个人机系统设计，人机系统的 要求如下： a.能达到预定的目标，完成预定任务。 b.在系统中人和机器都能够发挥各自的作用和协同工作。 c.系统接受输入和作出输出的功能，都必须符合设计的能力。 d.系统要考虑环境因素的影响。例如，在工厂里，这个环境因 素包括厂房、照明、噪声、工厂内环境，等等。人机系统不 是孤立存在，人与机总是要与周围共处的环境相联系，人机 系统实际是人—机—环境系统。 e.系统应有完善的反馈闭环回路。输入的比率可进行调整，以 补偿输出的变化或用增减设备的办法，以调整输出来适应输 入的变化。