第三講-人機(jī)系統(tǒng)課件

1、1人機(jī)系統(tǒng)概述1人機(jī)功能的比較和分配2人機(jī)系統(tǒng)的類型3人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System2（一）人機(jī)系統(tǒng)的定義 人機(jī)系統(tǒng)是由相互作用、相互聯(lián)系的人和機(jī)器兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的，且能完成特定目標(biāo)的一個(gè)整體系統(tǒng)。 一 概述第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System人機(jī)系統(tǒng)及其環(huán)境人子系統(tǒng)機(jī)子系統(tǒng)人機(jī)界面環(huán)境3（二）人機(jī)系統(tǒng)的基本模式一 概述第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System 人機(jī)系統(tǒng)的基本模式由人的子系統(tǒng)、機(jī)的子系統(tǒng)和人機(jī)界面所組成（如圖）。人的子系統(tǒng)可概括為S-O-R（刺激-加工-反應(yīng)）；機(jī)的子系統(tǒng)可概括為C-M-D（控制-

2、運(yùn)轉(zhuǎn)-顯示）。 4一 概述12機(jī)的子系統(tǒng)：又可分為C-M和M-D兩大子系統(tǒng)。第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System人的子系統(tǒng)：又包含S-O（刺激-加工）和O-R（加工-反應(yīng)）兩個(gè)子系統(tǒng)。5一 概述人機(jī)界面：人與機(jī)之間存在一個(gè)相互作用的“面”，所有的人機(jī)信息交流都發(fā)生在這個(gè)作用面上，通常稱為人機(jī)界面。人機(jī)交互作用：就是人與機(jī)器互相進(jìn)行信息交換的過程。一方面是人的輸出信息發(fā)向機(jī)器，經(jīng)轉(zhuǎn)換后成為機(jī)器的輸入信息，另一方面是機(jī)器的輸出信息發(fā)向人，轉(zhuǎn)換為人的輸入信息。34第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System6內(nèi)容人的特征機(jī)器的特征 感受能力人可識(shí)別物體的大小、形狀

3、、位置和顏色等特征，并對(duì)不同聲音和某些化學(xué)物質(zhì)也有一定的分辨能力接收超聲、輻射、微波、電磁波、磁場(chǎng)等信號(hào)，超過人的感受能力 控制能力可進(jìn)行各種控制，且在自由度、調(diào)節(jié)和聯(lián)系能力等方面優(yōu)于機(jī)器。同時(shí)，其動(dòng)力設(shè)備和效應(yīng)運(yùn)動(dòng)完全合為一體，能“獨(dú)立自主”操縱力、速度、精密度、操作數(shù)量等方面都超過人的能力。但不能“獨(dú)立自主”，而必須外加動(dòng)力源才能發(fā)揮作用 工作能力可依次完成多種功能作業(yè)，但不能進(jìn)行高速運(yùn)算，不能同時(shí)完成多種操縱和在惡劣環(huán)境條件下作業(yè)能在惡劣環(huán)境條件下工作，可進(jìn)行高速運(yùn)算和同時(shí)完成多種操縱控制，單調(diào)、重復(fù)的工作也不降低效率 信息處理人的信息傳遞率一般為6比/秒左右，接受信息的速度約每秒20個(gè)

4、，短時(shí)內(nèi)能同時(shí)記住信息約10個(gè)，每次只能處理一個(gè)信息能儲(chǔ)存大量信息和迅速取出信息，能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，也能一次廢除，信息傳遞能力、記憶速度和保持能力都比人高得多 可靠性就人腦而言，可靠性和自動(dòng)結(jié)合能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過機(jī)器。但工作過程中，人的技術(shù)高低、生理及心理狀況等對(duì)可靠性都有影響?？商幚硪馔獾木o急事態(tài)經(jīng)可靠性設(shè)計(jì)后，其可靠性程度高，且質(zhì)量保持不變。但自身的檢查、維修能力非常薄弱，不能處理意外的緊急事態(tài) 耐久性容易產(chǎn)生疲勞，不能長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)工作，且受年齡、性別與健康情況等因素的影響耐久性高，能長(zhǎng)期連續(xù)工作，并大大超過人的能力第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System二 人機(jī)功能的比較和分配（

5、一）人機(jī)特性比較7機(jī)器的功能優(yōu)勢(shì)人的功能優(yōu)勢(shì)強(qiáng)度大感知能力能力強(qiáng)速度快可接受多通道信息精度高靈活性高，可塑性強(qiáng)反應(yīng)靈敏創(chuàng)造能力好記憶強(qiáng)有診斷、修復(fù)機(jī)器的能力穩(wěn)定性好善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)和自我完善受環(huán)境限制小有情感，具有能動(dòng)性第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System二 人機(jī)功能的比較和分配（二）人機(jī)功能分配8第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System二 人機(jī)功能的比較和分配適合機(jī)器的工作枯燥、單調(diào)、笨重的工作；強(qiáng)度大、快速操作、高級(jí)運(yùn)算的工作；危險(xiǎn)性大或操作環(huán)境惡劣的工作；可靠性、高精度的和程序固定的工作。適合人的工作編制、設(shè)計(jì)程序；處理意外事件、排障維修；變

6、換頻繁的工作；探索性、決策性工作。 9第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System（三）人機(jī)匹配顯示器與人的信息感覺通道特性的匹配；控制器與人體運(yùn)動(dòng)反應(yīng)特性的匹配；顯示器與控制器之間的匹配；環(huán)境條件與人的有關(guān)特性的匹配；人、機(jī)、環(huán)境要素與作業(yè)之間的匹配； 二 人機(jī)功能的比較和分配10（一）按人機(jī)結(jié)合方式分三 人機(jī)系統(tǒng)的類型第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System2并聯(lián)式人機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)化系統(tǒng)中，人機(jī)之間多采用并聯(lián)的方式。并聯(lián)式人機(jī)系統(tǒng)，人機(jī)并接，兩者的功能相互補(bǔ)充，如機(jī)器的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)可彌補(bǔ)人的能力特性的不足。1串聯(lián)式人機(jī)系統(tǒng)作業(yè)時(shí)人直接介入工作系統(tǒng)，操縱工具和機(jī)器

7、。在這種系統(tǒng)中，人機(jī)連環(huán)串連，人機(jī)任何一方停止活動(dòng)或發(fā)生障礙，都會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)中斷工作。1112三 人機(jī)系統(tǒng)的類型（二）按有無反饋控制分1開環(huán)式人機(jī)系統(tǒng)指系統(tǒng)沒有反饋回路，人開動(dòng)機(jī)器后不知道機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因而談不上人對(duì)機(jī)器狀態(tài)的調(diào)整和控制；或輸出過程也可提供反饋的信息，但無法用這些信息進(jìn)一步直接控制操作。2閉環(huán)式人機(jī)系統(tǒng)指系統(tǒng)有封閉的信息反饋回路，人操作機(jī)器后，機(jī)器狀態(tài)發(fā)生的變化的信息通過反饋回路作用于人，人又根據(jù)反饋信息對(duì)機(jī)器的狀態(tài)作出進(jìn)一步控制或調(diào)整。 第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System13（三）按系統(tǒng)自動(dòng)化程度分三 人機(jī)系統(tǒng)的類型手控式人機(jī)系統(tǒng)手控式人機(jī)系統(tǒng)為人力

8、系統(tǒng)，主要包括人和手工工具及一些輔助機(jī)械。由人提供作業(yè)動(dòng)力，并作為生產(chǎn)過程的控制者。1機(jī)控式人機(jī)系統(tǒng)機(jī)控式人機(jī)系統(tǒng)為半自動(dòng)系統(tǒng)，這類人機(jī)系統(tǒng)要比手控式人機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜，由人控制具有動(dòng)力的機(jī)器設(shè)備，人也可能為系統(tǒng)提供少量的動(dòng)力，對(duì)系統(tǒng)做某些調(diào)整或簡(jiǎn)單操作。2監(jiān)控式人機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控式人機(jī)系統(tǒng)為全自動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)中信息的接受、儲(chǔ)存、處理和執(zhí)行等任務(wù)，全部由機(jī)器完成，人只起管理和監(jiān)督作用 。3第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System141516（一）人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 一個(gè)好的人機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)滿足以下基本要求：能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，完成預(yù)定的任務(wù)；使人和機(jī)械在整個(gè)系統(tǒng)中都能充分發(fā)揮各自的作用和協(xié)調(diào)地工

9、作；系統(tǒng)接受輸入和進(jìn)行輸出的功能，都必須符合設(shè)計(jì)的能力；系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響。如廠房結(jié)構(gòu)、工作空間和布置、照明、噪聲、溫度、色彩等；系統(tǒng)應(yīng)有一個(gè)完善的反饋閉環(huán)回路。在這個(gè)回路中，輸入的比率可以調(diào)整，也可調(diào)整輸出來適應(yīng)輸入的變化。四 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System17（二）人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟1設(shè)定系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)分析和規(guī)劃：對(duì)人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要設(shè)定一個(gè)系統(tǒng)，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目光和使命，明確各種使用條件；然后分析該系統(tǒng)的目的和功能，必要的和制約的條件，進(jìn)行系統(tǒng)的分析和規(guī)劃。 四 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三講 人機(jī)系統(tǒng) Human-machine System182系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段主要包括設(shè)計(jì)細(xì)則、具體設(shè)計(jì)以及人員的培訓(xùn)等。在該階段，功能分配要充分考慮和研究人的因素。 3系統(tǒng)評(píng)價(jià)：為保證人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中和設(shè)計(jì)后進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)該系統(tǒng)是否具備完成既定目標(biāo)的功能，并進(jìn)行安全性、舒適性及社會(huì)性因素的分析、評(píng)價(jià)。 四 人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第