人机工效范文（精选3篇）
人机工效 第1篇
在传统设计中, 产品设计人员和人机工效学专家长期处于一种无交集状态, 人机工效学专家无法将其研究成果加以实践, 导致设计出来的产品不符合人机工效标准。解决这个问题的最佳方案就是计算机辅助人机工效 (Computer-Aided Ergonomics) 。Matila给出了其定义:即在人机工效学的研究中将信息技术作为实现的方法, 以及如何将其有效地结合到产品设计与决策中。
在本文中“信息技术”可理解为“虚拟技术”, 即产品设计中的计算机辅助人机工效分析是“以计算机虚拟环境为背景”、“以产品的过程仿真为基础”、“以人机工效学设计要求为依据”的方法。在产品的数字样机中置入满足人体测量数据要求的虚拟人, 可以估算出有效的作业空间, 通过模拟维修人员的真实维修状况来评价出其舒适性, 从而为产品设计提供具备较高可信度的参考数据。
2. 计算机辅助人机工效学分析方法
本文重点研究了可达性分析和工作姿态分析, 其目的是使得人机工效缺学陷及时地暴露在设计的早期。
2.1 可达性分析
广义上的可达性包括三个方面的内容, 按照重要程度排列如下:1) 实体可达:维修人员应能够接触目标件;2) 视觉可达:维修人员应能够看得到目标件以及自己的操作动作;3) 作业空间可达:维修人员应能够有足够的操作空间。
可达性分析的流程如图2.1。
2.1.1 实体可达性
实体可达性定量分析可由可达系数衡量, 当值在0.75以上可以认为具有较好的实体可达性。实体可达性分析应融入初期设计阶段, 与产品结构设计及其他人机工效分析进行综合权衡, 从系统的角度分析产品整体的可达性。
2.1.2 视觉可达性
表2.1为人的双眼作业视野范围, 垂直方向以水平视线为基准, 水平视线上方为正值, 下方为负值;水平方向以正前方直视视线为基准。
经过工程实践的证明, 虚拟人相对目标件的最佳视距范围为25-35cm。
2.1.3 作业空间可达性
维修口盖尺寸、目标件周围空间和设备布局是分析的重点内容:
(1) 维修口盖尺寸
考虑能让所有维修人员都通过, 因此选用95%百分位的虚拟人。若选用低百分位的虚拟人进行分析, 则维修口盖尺寸设计偏小, 导致块头大的维修人员难以进入。
(2) 目标件周围空间和设备布局
考虑满足目标件的可达性为第一要素, 则选用5%百分位的虚拟人。若选用高百分位的虚拟人进行分析, 则作业空间偏大, 导致块头小的维修人员实体可达性较差。
考虑维修人员的舒适性为第一要素, 则选用95%百分位的虚拟人。若选用低百分位的虚拟人进行分析, 则作业空间偏小, 导致块头大的维修人员以不舒适的姿态进行工作。
2.2 工作姿态分析
工作姿态分析的内容是判断虚拟人能否处于并保持舒适度较为理想的姿态进行维修作业, 是否会导致疲劳和工作效率下降等。
工作姿态分析分为相对主观的分析方法和相对客观的分析方法, 本文采用前一种方法。以膝关节为例, 在膝关节的活动范围内, 把人长时间处于某姿态下不会感到刺激或疲劳的区域定义为膝关节的舒适区域。通过计算膝关节的角度是否在此舒适区域内, 来判断是否处于舒适状态, 如图2.2。
目前最常用的工作姿态分析方法是快速上肢姿态分析方法 (Rapid Upper Limb Assessment, RULA) , 通过分析维修人员上肢作业姿态、运动次数、负荷等, 以评分的方式表达当前工作姿态是否舒适, 从而决定是否需要对工作姿态加以改进。
3. 分析实例
3.1 可达性分析实例
利用包膜工具来分析虚拟人的实体可达性, 形成的包膜代表虚拟人手部能够到达的所有可能位置形成的一个空间表面, 如图3.1。图a中包膜完全覆盖了维修对象 (红色) , 实体可达性良好;图b中包膜只是部分覆盖, 实体可达性较差, 需要调整姿态。
利用虚拟人的视觉窗口能直观地看到虚拟人在不同位置、不同姿态时的视觉范围, 判断是否满足视觉可达性, 如图3.2。
3.2 工作姿态分析实例
图3.3是使用RULA在工作姿态分析中的一个应用, 在同样满足可达性的前提下, 图a跪姿的RULA评分为3分, 而图b的评分为5分, 说明蹲姿相对于跪姿更容易使虚拟人感到疲劳。所以选择跪姿作为这种情况下的工作姿态。
4. 总结
本文以人机工效学理论为基础, 对产品设计中存在的人机工效问题 (可达性和工作姿态) 进行了分析和研究。
摘要：为解决产品设计中人机工效学分析的不足, 提出了计算机辅助人机工效的基本思路, 研究了在虚拟环境下进行人机工效学分析的方法, 实现了面向产品设计中人机工效学要求的计算机辅助分析。
关键词：人机工效学,可达性分析,RULA
参考文献
[1]Mattila M.Computer-aided ergonomics and safety-A challenge for integrated ergonomics[J].International Journal of Industrial Ergonomics, 1996, 17 (4) :309~314.
[2]冯淑霞.飞机的维修性[J].国外试飞, 1995, 21 (3) :19~24.
[3]柴春雷, 黄琦, 董占勋.面向家电产品的人机工程分析与评价系统.计算机辅助设计与图形学学报, 2006, 18 (4) :580~584.
人机工效 第2篇
关键词：人机工效；民机驾驶舱；飞行员仿真；环境工效；视觉绩效；复杂系统；PDA模型
Abstract：In this report， the main research work of the program “Research on integrated ergonomic simulation theory and methods of the civil aircraft flight deck” in 2013 was introduced. 6 projects of the program made great progress， which include as below. 1. The pilot model of approach and taxiing has been built. Hierarchical validation method of pilot model is proposed. The validation has two steps： Macro validation that uses the operation sequences and micro validation that uses the eye movement data and so on. 2. Based on the 13 cockpit visual ergonomics studies， a cockpit environmental assessment model was built. It was divided into three sub-modules： security alarm， detection reaction and comfort preferences. 3. Aiming at building a mathematical model for complex intelligent systems to integrate pilot and automatic flying system. a comprehensive evaluation techniques and systematic methods for the ergonomics in the civil aircraft flight deck was established based on the research on the effect mechanism between different intelligent agents. 4. Baesd on the pilot mental workload comprehensive evaluation， visual information flow intensity model was established. The research on complement of attention allocation theoretical model put forward a new forecast model named as “attention allocation model under multi-factor conditions” based on hybrid model and SEEV model. On the basis of the mapping relationship between the automatic level of cockpit human machine system and dynamic display interface， the simulation model of human machine interface in civil airplane cockpit was founded on the dynamic functional allocation strategy in human machine interaction system. 5. A pilot operation coding system was built. A pilot PDA model was established. Pilot Error Simulation and Analysis System （PESAS） was developed. Based on the test platform of cockpit human error， the experiment about cockpit attention distribution was carried on. 6. Flight deck space color integrated ergonomics experiment was carried on. The flight deck ergonomic evaluation research based on confidence level of digital simulation has been done. Parametric entity modeling of flight deck interior was built， and the visual ergonomics evaluation experiment has been done. The marking results are the characteristic line analysis of aircraft cockpit interior modeling and virtual evaluation method of aircraft flight based on digital simulation.
Keywords：Ergonomics；civil fight deck ；pilot modeling；environmental ergonomics；visual performance；complex system； PDA model
人机工效 第3篇
电力系统中调度主站、集控站、变电站已全面实现了综合自动化监控, 很好地实现了减员增效、保障电网安全稳定运行的目的。但是, 随着变电站及站内一、二次设备的不断增多, 监控主站的“四遥”信号量不断增加, 使得运行人员的监盘压力也逐渐加大, 导致出现漏监视、误操作的可能性变大。综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备 (包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等) 的功能进行重新组合、优化设计, 对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量控制和协调的一种综合性的自动化系统。至今已全面覆盖了电力系统内的调度中心、变电站及发电厂。但由于从事综合自动化系统设计开发的厂家众多, 使得不同的厂家系统有着不同的人机对话界面, 带来了许多不便, 有必要对人机界面进行逐步统一, 最终达到标准化。
2 应用实例
人机工效学是将人、对象、环境之间的相互关系、协调性和人性化联系起来, 根据人的心理、生理和身体结构等因素, 研究人、机械、环境相互间的合理关系, 优化作业工具、设备、人机界面及工作环境等因素, 取得好的工作效果。其中人机界面的设计应遵循面向对象、一致性、重要性及功能合理等原则, 要求系统人机界面友好, 适应工作人员的身份特征和工作性质, 界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致, 重要管理对象在系统人机界面中得到突显, 功能负荷使用人员的要求。据此, 某监控系统的信号告警、人机界面、遥控过程及报表系统实施了优化。
2.1 信号告警的改进
2.1.1 文字告警提示
在信息数据库中将信号分级, 在报警窗中按信号等级分类, 保障重要信号可以优先显示、突出显示, 利用鲜明的视觉效果, 按重要程度将信号分成多个等级, 分级方法如表1所示。
2.1.2 语音告警提示
语音告警标准化, 将不同厂家监控系统的音频文件统一, 录制辨识度高、悦耳的标准普通话发声文件, 实现语音告警标准化。
2.1.3 图形告警提示
当重要设备 (如断路器) 发生状态变化时, 该设备所在画面主动推送到监视画面顶层, 并闪烁该设备以提示运行人员发现并做相应处理。
2.2 人机界面的改进
2.2.1 图形标准化
依据规程对电气图形布局、背景颜色、设备大小、拓扑态颜色、标注大小和颜色等进行标准化绘制, 使不同厂家综自系统在图形上实现统一。
2.2.2 绘制间隔分图
在变电站中, 同类型间隔的设备几乎相同, 反映到主接线图中差异性不大, 若间隔较多时, 主接线图中图形会变得非常密集, 对运行人员的操作和监视带来了一定的困难, 容易误点相邻间隔的设备。对每一个间隔进行了独立的分图绘制, 并且闭锁在主接线图中的遥控功能, 使得变电站遥控操作及监视实现间隔化, 有效保证遥控操作的准确性, 防止误操作的出现。同时, 间隔分图中列有本间隔的全部遥测量和重要遥信信息, 当遥信光字变色时, 表示该遥信处于启动状态, 运行人员可结合光字状态、遥测量及断路器状态判断设备是否运行正常。
2.3 控制过程的有效提示
每一套综合自动化系统的控制原理都相近, 但各厂家系统所显示的控制步骤和画面存在一定差异, 使得运行人员需要熟练掌握各厂家系统的控制步骤才能准确无误地保证每一次操作正确, 而这种差异性是由于软件厂家的不同而产生的, 实现标准化需各厂家按照用户要求更改程序, 实现难度较大。因此, 在现有条件下, 采用的方法是在电气图形中绘出图文并茂、简单易懂的操作流程和步骤提示图, 给运行人员有效提示, 让运行人员快速掌握控制过程。图1所示为控制步骤提示图。
2.4 报表系统改进
现行报表系统均可以从中直接提取运行数据, 且数据能保存为表格文档, 将报表系统与excel表格处理工具相融合, 充分发挥excel的数据处理功能, 根据报表系统中的基础数据可统计出更多有效、直观的数据。具体实施方案为:根据存档数据的格式制作模板, 预先编辑数据处理公式, 保存为固定格式, 运行人员统计报表时, 将报表系统中提取的基础数据直接拷贝至模板中, 即可得到各种目标数据, 与以前自行统计的方式相比, 减少了工作量, 导出后即可上报, 更加便利。
3 优化效果及改进建议
3.1 效果分析
通过人机工效优化后, 监控系统更加便于操作和使用, 运行人员的工作效率得到显著提高, 有效保障控制操作不出错, 提高操作安全性。
3.1.1 工作效率提高
新监控系统中, 查找信号只需点击鼠标左键1次, 打开信号对应的分类栏目即可。在出现保护跳闸情况时, 运行人员从新监控系统中可以快速准确地找到断路器变位信号和保护动作信号, 为及时做出调度判断节约时间。
3.2.2 操作安全性提高
现监控系统的遥控操作全部实行间隔操作方式, 主画面禁止操作, 间隔图中设备少, 清晰度高, 与原监控系统相比遥控时误点击断路器符号的可能性大大降低, 且电气图形中有控制过程的提示, 运行人员随时巩固熟悉操作步骤, 可有效保障运行人员安全、快速、准确地控制断路器 。
3.2 改进建议
1) 现使用的“四遥”信号标准为自动化人员编制, 其内容中所包含信号与运行人员的监视要求有一定偏差, 建议起草新的“四遥”信号标准。
2) 完善电气图形绘制标准。
4 结束语
通过对人机工效学的学习和理解, 将其运用到变电站综合自动化系统中, 对监控系统做了上述的优化, 大大提高了变电站运行人员的工作效率, 提供了更安全、更简便、更可靠的监控系统, 有效保障了运行人员能够准确无误地操作, 能够快速辨识站内设备是否正常, 及时发现异常遥测量, 快速记录并提交各种运行统计数据, 大大降低了安全风险。
摘要：介绍了在变电站综合自动化系统中以人机工效学为主的、能于提高变电站工作效率的优化应用, 对其效果进行了展示, 对还需完善的部分提出了改进建议。
关键词：人机工效,变电站,自动化,安全
参考文献
[1]谢庆森.人机工程学[M].中国建筑工业出版社, 2009-11.
[2] (美) 达尔, (美) 维尔德米斯特著连香姣, 刘建军译.人机工程学入门--简明参考指南 (原书第3版) [M].机械工业出版社, 2011-01-01第1版.
[3]周明, 郑春生, 宋春雨.浅谈变电站微机自动化系统的发展[J].黑龙江科技信息, 2009, 29.