第五节 人机系统

w     主要内容：人机信息及能量交换系统模型、人机系统人机功能分配、人机系统可靠性计算、人机系统可靠性设计基本原则。

w     一、人机信息及能量交换系统模型

n     人机系统的任何活动实质上是信息及能量的传递和交换。人机之间在进行信息及能量的传递和交换中, 首先是人的感觉器官 ( 眼、耳等 ) 从显示装置上感受到机器及环境作用 于人的信息, 经大脑中枢神经的综合、分析、判断做出决策, 然后命令运动器官 ( 手或脚 ) 向机器的控制器发出控制信息, 即操纵机器相应的执行机构 ( 手柄或按钮等 ) 完成各种相虚的运动机能 ( 移动或转动 ), 且将控制的效果反映在显示器上, 构成一个信息及能量传递的闭环系统。到此, 人机系统完成了一次功能循环。

二、人机系统

w     在人机系统中, 人与机器为完成一定功能, 各自发挥自己的作用, 又必须相互联系, 相互配合, 二者之间有着相互依存、相互影响、又相互制约的关系, 而且这些关系随系统自动化程度的变化而变化。

w     为了取得人机系统的最佳效果, 对人和机分别提出“人适应于机”、“机适宜于人” 的不同要求, 即“人适机”“与机宜人”。所谓“机宜人”是指机器作为人从事生产和生活活 动的工具, 要求设计、制造出来的机器应尽量满足使用者的体格、生理、心理等条件的要求, 做到显示的信息便于接受、判断, 控制系统的尺寸、力度、位置、结构、形式等均应适合操作者的生理要求, 工具、器具及用品等的使用得心应手, 人所处的作业空间安全舒适, 达到有利于人的身心健康, 有利于发挥劳动者的效能和效率。

w     人适机是指使人去适应机器的要求。机器的结构决定了其客观的运动规律, 其操作环a境也会因各种因素在时间和空间上受到某种限制, 如经济上的可行性、技术上的可能性、机器本身性能要求的条件以及使用机器时的外界环境条件 ( 如高温、高压作业 ) 等。为了适应机器的这些情况, 就需要对人的因素予以限制, 对人进行教育、训练, 并且尽量发挥人的因素, 利用有一定可塑性这一特点。

w     在人机系统中, 机宜人与人适机是相对的。机适宜于人是以人的因素为条件的, 而人的因素是比较复杂的, 而且是变化的, 有的是随时代的进步而变化, 有的是因时、因地、因性别、因年龄等不同而变化；人的因素有的可量化, 有的则难以准确量化。机器本身也在不断发展, 自动化程度越来越高, 控制系统智能化, 所以机适宜于人的程度也在不断提高。 而人适应于机的程度是有限的, 因为尽管人的因素有一定的可塑性, 但是毕竟有一定的限度。解决的办法是通过学习和训练, 提高人的文化和技术素质, 或采取必要的辅助措施 ( 如使用劳保用品等 ) 去适应机器的要求。

三、人机功能分配

w   在人机系统中 , 人与机完成各自的功能 , 只有二者合理配合 , 协调一致 , 才能使人机 系统达到最佳效果。为此 , 需要深入了解和研究人机各自的特征 , 进行比较 , 扬长避短 , 充分发挥各自的特长。

w   ( 一 ) 人在人机系统中的主要功能

w   人在人机系统中主要有 3 种功能:

w     (1) 传感功能。通过人体感觉器官的看、听、摸等感知外界环境的剌激信息, 如物体、事件、机器、显示器、环境或工作过程等, 将这些刺激信息作为输入传递给人的中枢神经。

w     (2) 信息处理功能。大脑对感知的信息进行检索、加工、判断、评价, 然后做出决策。

w     (3) 操纵功能。将信息处理的结果作为指令, 指挥人的行动, 即人对外界的刺激作出反应, 如操纵控制器、使用工具、处理材料等, 最后达到人的预期目的, 如机器被开动运转、零件被加工成形、机器的故障已被排除、缺陷零件已被修复或者更换等。