第三講-人機系統(tǒng)課件

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

2、運轉(zhuǎn)-顯示）。 4一 概述12機的子系統(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)）兩個子系統(tǒng)。5一 概述人機界面：人與機之間存在一個相互作用的“面”，所有的人機信息交流都發(fā)生在這個作用面上，通常稱為人機界面。人機交互作用：就是人與機器互相進行信息交換的過程。一方面是人的輸出信息發(fā)向機器，經(jīng)轉(zhuǎn)換后成為機器的輸入信息，另一方面是機器的輸出信息發(fā)向人，轉(zhuǎn)換為人的輸入信息。34第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System6內(nèi)容人的特征機器的特征 感受能力人可識別物體的大小、形狀

3、、位置和顏色等特征，并對不同聲音和某些化學物質(zhì)也有一定的分辨能力接收超聲、輻射、微波、電磁波、磁場等信號，超過人的感受能力 控制能力可進行各種控制，且在自由度、調(diào)節(jié)和聯(lián)系能力等方面優(yōu)于機器。同時，其動力設(shè)備和效應(yīng)運動完全合為一體，能“獨立自主”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“獨立自主”，而必須外加動力源才能發(fā)揮作用 工作能力可依次完成多種功能作業(yè)，但不能進行高速運算，不能同時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，可進行高速運算和同時完成多種操縱控制，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

4、，短時內(nèi)能同時記住信息約10個，每次只能處理一個信息能儲存大量信息和迅速取出信息，能長期儲存，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，可靠性和自動結(jié)合能力都遠遠超過機器。但工作過程中，人的技術(shù)高低、生理及心理狀況等對可靠性都有影響?？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，不能長時間的連續(xù)工作，且受年齡、性別與健康情況等因素的影響耐久性高，能長期連續(xù)工作，并大大超過人的能力第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System二 人機功能的比較和分配（

5、一）人機特性比較7機器的功能優(yōu)勢人的功能優(yōu)勢強度大感知能力能力強速度快可接受多通道信息精度高靈活性高，可塑性強反應(yīng)靈敏創(chuàng)造能力好記憶強有診斷、修復(fù)機器的能力穩(wěn)定性好善于總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)和自我完善受環(huán)境限制小有情感，具有能動性第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System二 人機功能的比較和分配（二）人機功能分配8第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System二 人機功能的比較和分配適合機器的工作枯燥、單調(diào)、笨重的工作；強度大、快速操作、高級運算的工作；危險性大或操作環(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 人機系統(tǒng) Human-machine System（三）人機匹配顯示器與人的信息感覺通道特性的匹配；控制器與人體運動反應(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、環(huán)境要素與作業(yè)之間的匹配； 二 人機功能的比較和分配10（一）按人機結(jié)合方式分三 人機系統(tǒng)的類型第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System2并聯(lián)式人機系統(tǒng)在自動化系統(tǒng)中，人機之間多采用并聯(lián)的方式。并聯(lián)式人機系統(tǒng)，人機并接，兩者的功能相互補充，如機器的自動化運轉(zhuǎn)可彌補人的能力特性的不足。1串聯(lián)式人機系統(tǒng)作業(yè)時人直接介入工作系統(tǒng)，操縱工具和機器

7、。在這種系統(tǒng)中，人機連環(huán)串連，人機任何一方停止活動或發(fā)生障礙，都會使整個系統(tǒng)中斷工作。1112三 人機系統(tǒng)的類型（二）按有無反饋控制分1開環(huán)式人機系統(tǒng)指系統(tǒng)沒有反饋回路，人開動機器后不知道機器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，因而談不上人對機器狀態(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一步直接控制操作。2閉環(huán)式人機系統(tǒng)指系統(tǒng)有封閉的信息反饋回路，人操作機器后，機器狀態(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)反饋信息對機器的狀態(tài)作出進一步控制或調(diào)整。 第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System13（三）按系統(tǒng)自動化程度分三 人機系統(tǒng)的類型手控式人機系統(tǒng)手控式人機系統(tǒng)為人力

8、系統(tǒng)，主要包括人和手工工具及一些輔助機械。由人提供作業(yè)動力，并作為生產(chǎn)過程的控制者。1機控式人機系統(tǒng)機控式人機系統(tǒng)為半自動系統(tǒng)，這類人機系統(tǒng)要比手控式人機系統(tǒng)復(fù)雜，由人控制具有動力的機器設(shè)備，人也可能為系統(tǒng)提供少量的動力，對系統(tǒng)做某些調(diào)整或簡單操作。2監(jiān)控式人機系統(tǒng)監(jiān)控式人機系統(tǒng)為全自動系統(tǒng)，系統(tǒng)中信息的接受、儲存、處理和執(zhí)行等任務(wù)，全部由機器完成，人只起管理和監(jiān)督作用 。3第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System141516（一）人機系統(tǒng)設(shè)計的要求 一個好的人機系統(tǒng)，應(yīng)滿足以下基本要求：能達到預(yù)定的目標，完成預(yù)定的任務(wù)；使人和機械在整個系統(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)接受輸入和進行輸出的功能，都必須符合設(shè)計的能力；系統(tǒng)設(shè)計應(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)有一個完善的反饋閉環(huán)回路。在這個回路中，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 人機系統(tǒng)設(shè)計第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System17（二）人機系統(tǒng)設(shè)計步驟1設(shè)定系統(tǒng)，進行系統(tǒng)分析和規(guī)劃：對人機系統(tǒng)進行設(shè)計時，首先要設(shè)定一個系統(tǒng)，確定系統(tǒng)的設(shè)計目光和使命，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，進行系統(tǒng)的分析和規(guī)劃。 四 人機系統(tǒng)設(shè)計第三講 人機系統(tǒng) Human-machine System182系統(tǒng)設(shè)計： 系統(tǒng)設(shè)計階段主要包括設(shè)計細則、具體設(shè)計以及人員的培訓(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)評價：為保證人機系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量，必須在系統(tǒng)設(shè)計過程中和設(shè)計后進行評價，試驗該系統(tǒng)是否具備完成既定目標的功能，并進行安全性、舒適性及社會性因素的分析、評價。 四 人機系統(tǒng)設(shè)計第