【文档说明】(2)电子设备人机工程设计.pptx，共(204)页，5.110 MB，由精品优选上传

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第二部分电子设备人机工程设计第一篇：人机工程设计基础第二篇：人机界面设计第三篇：工作场所设计第四篇：人机系统总体设计第一篇：人机工程设计基础1概论1.2人的生理、心理特点及其应用1.3人体尺寸及其运用原则概论●概念▲同义词：北美采用人因工程学(HumanFactorsEngineering

)、人体工程学；欧洲采用人类工效学(Ergonomics)，前苏联喜用工程心理学；日本为人间工学；我国采用人类工效学，而工程技术学科领域则多采用人机工程学（钱学森）。▲定义：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，使人能安全、

健康、舒适、高效地进行工作。▲人-机-环境（人机）系统：涉及人-机关系、人-环境关系、人-人关系，以及机-环境关系、机-机关系、环境-环境关系等。▲边缘性交叉学科：生理学、心理学、行为科学、系统科学、工程技术科学。▲人机工程学发展概况：萌芽时期(19世纪末至第一次世界大战)；初兴时

期(第一次世界大战至第二次世界大战)；成熟时期(第二次世界大战至20世纪60年代)；新的发展时期(20世纪70年代之后)。●工作系统的人机工程设计▲IEC标准明确提出，系统或产品的设计和评价，应包括两个方面：技术方面和人机工程方面。▲影响工作系统设计的各种因素，见图1-

5。▲以人为中心的设计：——尽可能地适应于人的生理、心理特点，才能充分发挥系统的整体效率，而且还可减少潜在的差错根源；———人的身心素质存在着个体差异，需进行人员的选拔、训练，以逐步适应系统的需要；－－创造一个适应于人所要求的工作环境概论●产品和工作系统的可用性

▲定义：产品可为用户使用的程度，指标如下：——有效性：实现目标的准确性和完备性。——效率：实现有效性相应的资源消耗。——满意度：无不适感并对产品使用持肯定态度。▲使用背景：可用性取决于使用背景和具体环境。设计前需进行用户描述；任务描述；设备描述；环境描述。●人机工程标准：▲人机工程准则在产品和

工程中的应用。多为推荐性。▲1975年成立ISO/TC159标准化技术委员会；IEC也制定人机工程相关标准。▲1980年我国成立“全国人类工效学”标委会；军标及各行业（尤其是核电）均有相应标准。概论2.

2.1人的心理现象和行为2.2.2防止作业疲劳的设计原则2.1人的生理、心理特点及其应用●心理过程：包括认识过程；情感过程；意志过程。▲认识过程：指人在反映客观事物过程中所表现的一系列心理活动。（1）感知觉：通过感觉器官认识事物，危险征象

若不能及时觉察，就有可能发生事故。（2）思维：它是在感知觉基础上产生和发展起来的复杂的心理活动。包括分析、综合、比较、抽象和概括，它揭示事物之间的内在联系和本质。（3)记忆：－－包括识记，保持和再认(或回忆)三个基本环节。———遗忘：识记的材料不能再认或回忆，

或错误的再认或回忆。人的心理现象▲情感过程：通过态度体验来反映客观现实与人的需要之间关系的过程。———人的需要及其满足程度，决定了情绪（具有一定的冲动性）或情感（较稳定）。——人的情绪反应具有两极性，如紧张的或轻松的情绪，积极的或消极的情绪等。人的情绪反应既依赖于认知，又可反作用于认知。▲意志过

程：根据对客观事物的认识，自觉地确定目标，克服困难，力求加以实现的心理过程。良好的意志品质是完成各种实践活动的重要条件，人的心理现象●个性心理每个的心理特点，如性格、气质、能力。个性心理特征是相对稳定的，但当人与环境相互作用时，又是可以改变的。▲性格：

人的性格导致以较为定型的态度和行为方式去对待和认识周围的事物。表现为粗心、认真、胆怯、果断、马虎、负责等。▲气质：指一个人先天所具有的心理活动的动力特征。表现在人的情感、情绪和行为发生的速度、强度、灵活性和指向性等方面。气质具有相对稳定性，其变化更为缓慢且困难。▲能力：指可使人顺利完成某项活动的心

理特征。主要是在后天学习和实践活动中通过个人努力发展起来的。不同的作业内容对人的能力要求也不尽相同。人的心理现象●心理状态▲注意：人的心理活动对一定对象的指向和集中。——无意注意：事先既没有预定的目的，如突发事件会引起人的

注意。———有意注意：有预定的目的的注意。————不注意：意识水平下降型（不良环境的影响）；意识混乱型（界面不符合人的生理心理习惯）；意识迂迥型（注意过度集中时，注意的转移缓慢）。人的心理现象▲定势：按照一种固定的心理倾向（学习积累而形成）反映客观事物，对思维有影响，也称

为思维定势。——凭自己的经验和习惯方式去考虑和处理问题。——定势有着积极的影响，也可产生消极的影响。▲心境：例如，舒畅、愉快、郁闷、焦虑就是不同的心境。心境好坏影响到人的注意力、认识过程和意志行为；影响到工作效率，易于误判断、误操作，甚至出现事故。▲习惯：是一种已形成的相对稳定的条件反射。

应注意使设计要符合群体工作习惯，不仅可提高工作效率，而且可减少误判断、误操作。▲态度：指个体对人和事所持有的一种具有持久而又一致的心理反应。具有相对稳定性，而且具有一定的社会性。人的心理现象人的行为●人的行为：泛指人的外观的动作、活动、反应或行动。●行为的共同特性和个体差异▲目标行为(直接

满足需要的行为)和目标导向行为(为了达到目标表现的行为)▲从众行为:从众心理是一种表现出与群体中多数人一致的现象。▲捷径行为:为了少消耗能量而又能取得最大效果而采取最短距离的行为，常导致“违章作业”。▲人还有共同的

躲避行为，侧重行为等:●激励：激发人的动机使其朝向所期望的目标前进的心理活动过程。●群体凝聚力：是指群体对其成员的吸引力和群体成员之间的相互吸引力。凝聚力大的群体，成员的向心力大，有较强的归属感、集体意识强、人际关系协调。●人际关系：人们在互相交往和联系中的一种心理关系。它以人

的情感为联系纽带的，而需要的满足则是人际关系的基础。作业疲劳●作业疲劳人在工作过程中，逐渐出现不适感，作业能力下降的一种状态。是一种复杂的生理和心理现象和生理保护机制。疲劳时，人的大脑就会提醒人需要适当体息，从而使人处于一种自我保

护的功能状态。●工作负荷：分为体力负荷和心理负荷两种。▲体力工作负荷：指单位时间内人体所承受体力工作量的大小，超负荷可导致肌肉疲劳。▲心理负荷主要包括信息加工负荷和情绪负荷两个方面。心理负荷与各种输入信息负荷、环境因素、社会组织因素以及个

人生理心理状况有关，是这些因素综合作用的结果。超负荷可导致精神疲劳。▲现代人机系统中工作负荷的特点：人的作用主要是监控和作出决策，工作负荷逐渐从体力负荷向心理负荷转移，面临的心理负荷越来越大。●精神疲劳▲人的身

心机能效率的暂时性降低。他取决于此前心理紧张的强度，持续时间。它易受情绪因素的影响：消极的情绪使作业人员更易产生精神疲劳。▲——心理紧张：作业人员长期处于心理紧张状态下，易导致精神疲劳。——单调作业：其主要特征

是枯燥乏味。表现为人的“心理低负荷”现象。它可使人提前出现精神疲劳。——不良的工作环境：不良的物理环境和社会因素可促使精神疲劳的产生。——个体因素：个体心理素质差、心理承受力和应变能力较差者易导致精神

疲劳。注意力需高度集中的作业，由于个人操作技术不熟练易诱发精神疲劳。作业疲劳有关心理负荷的设计原则●一般设计原则▲应使工作系统适合于人：应考虑使用者的能力、技巧、经验以及他们对系统的期望。。▲设计方案的确定应注意，工作负荷强度和工作负荷暴露时间。▲动态的作业分配：让操作者根据实际状

态给系统或操作者自己分配任务。●预防心理疲劳的设计原则▲一般原则：心理负荷可以用操作者接触工作负荷的强度、持续时间以及强度的时间分布来评价。减少或优化心理负荷的强度。应当注意，一味地降低心理负荷并不是保证人的工作效率的最佳方法，心理负

荷低于最佳水平之后，会引起类疲劳态。▲心理负荷的强度：受任务、感觉、行动、环境、组织等因素的影响。▲工作负荷的时间分配：通常工作时间与疲劳之间是指数关系。1.3人体尺寸及其运用原则1.3.1人体尺寸百分位数1.3.

2人体尺寸的运用原则1.3.3工作岗位尺寸的设计原则人体尺寸及其运用原则示例，图3－7▲人体尺寸百分位数：——P50：第50百分位数，表示“中等”身材。——P5：第5百分位数，代表“小”身材。——P95：第95百分位数，代表“大”身材。●

人体尺寸应用时需考虑的因素▲测量值与实际使用值的某些差异(见图3－17)：立姿的放松态，使上肢功能前伸长度的变化超过100mm，而眼高等要减小10mm；坐姿的放松态，坐高、眼高减少可达60mm，一般取44m。▲性别、年龄造成的差异。▲年代造成的差异：近20年来，世界各国人的身高，平均每

10年增加10mm。在使用时，应加以适当的修正。▲地区性造成的差异。●使用者群体的满足度▲使用者群体范围：使用者群体是指工程或产品的全部使用人员。▲满足度：所设计的工程或产品在尺寸上能适合特定使用者群体中多少人的使用,最常用的是P5和P95，即满足90％或95％人的

需要。●人体尺寸百分位数在产品或工程中的应用原则▲包容(人)空间：应使空间能包容大多数人，并实现指定的功能。这种情况下应取P95其主要矛盾是要求能容得下大身材的人。见图3－21之尺寸A。▲被(人)包容空间：空间能为大多数人所包容，并实现指定的功能。其

主要矛盾是要求小身材的人能包得住这个空间，这时应取P5。见图3－21之尺寸B。人体尺寸及其运用原则▲可及范围：人为了执行工作任务，手及脚的可及范围。——可及范围应按小身材的人进行设计，即采用P5。——控制台上的操作系统应设置在P5人手的可及范围之内。——垂直面上的手动控

制器的最高位置应使P5在直立状态下能够触及，最低位置应使P95不弯腰也能触及。▲最佳作业范围：对于某些频繁使用的操纵器，希望能在最舒适的状态操作。最佳作业区的设置应按P50。▲可调范围：一般以P50为基准，向两端扩展到P5和P95，使90%的人都能适用(在调节范围内)。●使用者群体特征尺寸分级

▲分析男、女人体测量值可发现，P95的女子与P50的男子身高相近，而P5男子与P50的女子身高相近。根据这一情况，可将男女的身高共分为4个等级，即矮、小、中等、大。男女共用百分位数的选用，见表3－37。人体尺寸及其运用原则●人体尺寸修正量▲静态功能修正量：——

着衣修正量：坐姿时的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm，胸厚加10mm，臂膝距加20mm。——穿鞋修正量：身高、眼高、肩高、肘高加25mm。——姿态修正量立姿时的身高眼高等减10mm；坐姿时的坐高、眼高等减44mm；上肢

功能前伸长加100mm。——与作业相关的修正量：例如，在确定各种操纵器的布置位置时，上肢前伸长为中指尖的位置，因此对不同操作功能应作如下修正：a)按压按钮减12mm；b)“推”和“板拨”开关或推钮，减25mm；c)手三指抓捏，例如，操作旋钮，减50mm

；d)手握轴、操纵手柄减100mm。人体尺寸及其运用原则▲动态功能修正量：通常是指人的必要的活动间隙和活动空间。——每个工作人员的自由活动面积不得小于1.5m2，且自由活动场地宽度不得小于1m；——人走动时，头上方留有动态安全裕量(例如，40m

m)，左右晃动量两侧各50mm。——工作台下面要留出膝和脚的活动空间，腿与工作台下边缘间应留出20～30mm。▲心理修正量：人的心理因素会影响到工作效率及工作质量，在工程及产品设计中应留有合理的间隙余量，对包容空间尺寸及安全技术方面尤其如此。在可能情况下宜适当加大间隙余量。——大型建筑的

门、过道、安全通道及自由活动空间等，宽敞些能给人以舒展感；人体尺寸及其运用原则———办公桌间的间距除考虑人体尺寸界限外，还应考虑相互干扰因素和心理因素；———在人的前方应适当留出空间，以免使人产生“碰壁”感和压抑感

；———应考虑动态尺寸，并留出一定裕量，以免在动作时产生约束感，如设施的维修空间，除作业必要空间外，适当增大间隙可以提高维修效率；———安全设施的安全距离在可能情况下适当加大，可提高安全感，有利于提高

工作效率；———高空作业的相关设施应充分考虑高空所引起的心理因素，以免因恐惧心理而影响正常的作业，例如加高周围的栏杆(而不仅仅是略高于人的质心高)；———某些情况下还应考虑必要的纯从审美心理出发的造型修正量。人体尺

寸及其运用原则●功能尺寸的确定▲功能尺寸的设定：功能尺寸可分为两类：——最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+——最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心▲确定尺寸类型：分析是属于包容或被包容、可及范围、最佳范围、可调范围、使用者群体范围等(或所属的产品

类型)，解决结构尺寸的属性定位问题。▲确定百分位数：——一般通用结构采用P5，P95。——对于安全防护结构采用P1、P99。——在某些情况下从经济性出发也可采用P10、P90，但应注意不会导致“大身材人”

和小身材人”的过份不适。人体尺寸及其运用原则（六）●人体模板的应用：模板应用示例见图3－34。●工作岗位尺寸的设计原则▲工作岗位的类型及尺寸：根据作业时人体的作业姿势，工作岗位分为三种类型：———坐姿工作岗，见图3-35。———立姿工作岗位，见图

3-36。——坐立姿交替工作岗位，见图3-37。人体尺寸及其运用原则第二篇人机界面设计2.1视觉显示系统设计2.2听觉和报警系统设计2.3操作系统设计2.4显示－控制系统设计2.1视觉显示系统设计2.4.1视觉和视觉

机能2.4.2视觉信号2.4.3视觉显示设计2.4.4作业的视觉工效视觉和视觉机能（一）●视觉▲人们80%以上的信息是通过视觉系统获得的。▲视觉适应：人眼的感受性随环境光亮度的变化过程。——暗适应：人

由明亮转入黑暗时，起初视觉感受性很低，经历约30分钟后，趋于稳定。——明适应：人从黑暗转入光亮时，视觉感受性迅速下降，经历1分钟后，完成明适应。▲视觉特征：——眼睛沿水平方向扫视比沿垂直方向要快、不易疲劳、幅度宽。———视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。——当眼睛偏离视

中心时，人眼对左上象限的观察最优，依次为右上象限、左下象限，而右下象限最差。——人从远处看颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。当两种颜色相配在一起时，则易辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字、蓝底白字、白底黑字等。●视线▲

几种常用的典型视线如图4-5所示，其特征及应用见表4-2。●视野：头部和眼睛在规定的条件下，人眼可觉察到的水平面与垂直面内所有的空间范围。▲直接视野：当头部和双眼静止不动时的视野。▲眼动视野：头部保持在固定的位置，眼睛为了

注视目标而移动时的视野。▲观察视野：身体保持在固定的位置，头部与眼睛转动注视目标时的视野。▲色觉视野：人眼对不同颜色的视野。也分直接、眼动、观察视野。●视角与视距(见图4-14)▲视角:视角是眼到被观察对象两端的角。——最小视角：能看

清被观察对象的最小视角为1′。——人正确识别物体的视角约为10′～15′。视觉和视觉机能视觉和视觉机能▲视距：——视距在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过760mm时，细节看不清。——视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，而且视距与工作的精确程度密切相关

。——是否能正确识别观察对象的决定条件是视角。●视力(视敏度)▲视力是指眼睛辨认物体的能力，是表征人眼对物体细部识别能力的一个生理尺度。▲国际眼科学会的规定，应用兰道尔环(白底黑环)的视力表来测量，规定在5m的视距上能够判别1′的开口时，为视力1.0(见图4-15)

。一般用字母“E”的开口方向检查视力。视觉信号●视觉信号的感知▲视觉信号的基本要求———放置在人们视野内。———与背景相比有合适的视亮度和颜色反差。——图形符号应简单、明晰、合乎逻辑，便于理解和释义明确。▲信号的感知和要求：信号感知程度的三个

层次。——觉察：操作者仅仅是发现了信号的存在。与信号的布置和视觉环境有关。———识别：操作者辨别出所觉察的信号，这是把所觉察到的信号从其它信号中进行区别或辨认的过程。信号应视认度好，并运用编码技术，使之易于区别。———解释(或译码)：操作者理解了所识别信号的内容和意义。译码是恢复信息原来

意义的过程。●视区划分——信号与操作者之间的位置关系▲视区的划分：在头部静止、眼睛正常活动状态下（即眼动视野），可分为三个视区：良好视区(A)；有效视区(B)；条件视区(C)。如图4-21所示。▲视觉信号的布置：应尽可能布置在A区，当

信号较多时，则依次由A区向B区甚至C区扩展。见表4-6。●信号的对比度和视(认)度(可见度)▲信号(目标)的亮度对比度；配色对比度：明度与明度、色相与色相、纯度与纯度的比较。▲配色视认度：使底色上的图形色更易辨认。以明度差别对视认度的影响最大。见表4－7和表4－8

。▲信号的视(认)度：视认度与视角、对比度及背景亮度三个参数都有关系，当这三个变量之一有较明显的变化，视认度就有相应变化。视觉信号●视觉信号的编码▲颜色编码：用色调、明度和饱和度作代码。约能辨认9种颜色。▲形状编码：利用几何形状特征作代码。例如信号(灯)的形状设计，用“→”

指示方向等▲位置编码：以显示器布置的位置作代码。▲文字编码：利用数字、字母和文字作代码。▲亮度编码：以信号的亮度作代码。以2种为佳，不超过4种。▲闪光编码：以光的闪烁速度变化作为代码。——闪光频率不宜超过5种，

一般以2种为佳。——闪光编码主要用于报警系统，有时也用于表示速度快慢。▲大小和方位编码——大小编码：以信号所占有的面积大小作代码。以小于3种为佳。——线长编码：按线段(信号)的长短作代码。以小于3种为佳。——方向角编码：以物体(或信号)的倾斜方向作代码。一般不多

于12种角度。▲复合（多维）编码：两种以上刺激属性相结合编码。视觉信号视觉显示器的显示设计●视觉显示器分类▲数字显示器：直接用数字形式(非连续值)来显示信息。▲状态显示器：如指示开、关状态的信号灯。它表达的信息简明、扼要、稳定、▲屏幕显示器：用屏

幕显现由计算机驱动的图像。具有综合显示多种信息的独特优点。●视觉显示器的设计原则▲————————可懂性：即显示的目标意义明确，易被迅速理解。●功能集成式显示器▲特点：一般的显示器仅显示一种功能参数，功能集成式显示则可综合显示多个功能参数，甚至将相关的控制器也集成于一体。▲

适用于需同时读取和作出反应的参数，或功能相关的参数。▲类型：若干功能参数同时显示；若干功能参数按需、分时显示。▲常见功能集成形式：多指针集成；指针与数字显示集成；多功能集成式仪表，如图4－33所示。视觉显示器的显示设计●显示器的选用▲设计师的任务：——显示器的设计制造均已专业化。设计师的

主要任务是选用显示器。——特殊功能的显示器，设计师提出要求，向专业厂定制。▲根据不同的任务选用显示器：——感知显示信号的任务类型：读取数据；检查数据；监视数据。——各种显示器对任务的适用性，见表4-21。视觉显示器的显示设计视

觉显示器的显示设计▲几种显示形式选用的考虑：———模拟显示与数字显示的功能比较：见表4-22。———为同时发挥数字与模拟两种显示器的优点，可以设计成混合式或集成式显示器。———数字显示仪表的显示速度、灵敏度、精度高；数字显示清晰、醒目

、便于远距离视读，无插补误差；能输出代码，可供打印和计算机联机应用；可以通过数一模转换装置输出模拟量。——仪表屏来说，大量数字的罗列，还不如模拟显示那样清晰和便于操作者掌握系统全面情况。———数字式不能完全取代

模拟式，因模拟式可作连续的倾向性显示，并具有抗干扰和稳定性能较好等优点。字符和图形符号设计●文字符号设计▲文字符号的视觉效果取决于字符的尺寸、照度水平、字符与背景之间的对比度、字符形体的易读性。▲字符

的视觉识别要素：以字高所对应的视角α值来度量。推荐：α=18′～22′；汉字：α≥20′。▲字体设计与选用：——字体基本要求：字符的形状应简明易认，并采用人们熟悉的形式，以免误读或延长判断时间。对字体

的基本要求是：采用大写字母；采用正体字；不得采用草体、艺术体；字体笔划应粗细一致，汉字应使用粗黑体字。——易混淆的字符：如B、R与8；G与C；0(数字)与O、Q、D；Z与2；3、5、8与S；8、6与3、9；I与1(数字)等，这些字如处理不当，极易混淆。——选用标准化的字体。●图形符号▲以

图形或图象为主要特征的、表达一定事物或概念。▲——不受文化知识和语言差异限制的全球性的视觉语言。——产品技术文件用和设备用图形符号通用的工程语言。——交通标志用符号使交通运行井然有序。——标志用公共信息图形符号等，创造良好的社会秩序。———安全标志用符号可敏捷地传递醒目的安全警语。▲常

用的图形符号包括：a)产品技术文件用图形符号。b)设备用图形符号。c)标志用图形符号，主要包括：公共信息标志用符号；安全标志用符号；交通标志用符号；包装储运标志符号。字符和图形符号设计作业的视觉工效●信号因素对视觉效果的影响▲信号的呈现形式

：信息的编码和信号的编组。▲信号的可读性、清晰性；对比度。▲信号的传递速度：复杂的“信息加工”(思考、计算、分析、考虑、判断、选择等)之后才能作出反应的工作，信息传递效率较低；需运用记忆搜索的工作，传递效率较低。尽可能采用简明、直观和符合习惯的表达方

式。▲显示面的空间方位--入射角：入射角θ不大于40°，见图4-67。————台式仪器的前部底面有支脚，可使面板略为后仰；——当面板横向尺寸比较大时(如模拟屏)，可将面板做成弧形、折线形。●视错觉（形象错觉、色彩错觉）影响视觉效果●视觉生理因素对视

觉效果的影响▲识别时间与识别速度——识别时间：将信号(物体)辨认清楚所需的最短时间，识别时间的倒数称为识别速度。——识别速度随照度的增加、对比度的增加和视角的增大而加大。▲视觉损伤：——粉尘、飞溅物、热气流、烟雾、化学物质等的伤

害。——强光或有害光（紫外线）会造成对眼的伤害；低照度或低质量的光环境、眩光、照度剧烈而频繁变化都可引起视觉机能的降低。▲视觉疲劳：长时间近距离工作和精细作业；照度分布不均匀；频繁的适应亮度不同的表面；光照不足的环境都

会引起眼睛局部疲劳（眼痛、头痛、视力下降）。作业的视觉工效●振动、噪声与视觉效果——显示器、操作者受到持续的振动或峰值振动，会影响操作者对显示信号的视认度。——噪声：会形成视力模糊和视力下降。●微气候环境与视觉效果：

微气候环境（气温、湿度、风速、热辐射）中，温度是主要因素，温度偏低会分散人的注意力，温度过高易使人疲劳。●环境色与视觉效果：有正作用和负作用。●改善恶劣环境中的信号设计：恶劣环境易引起人烦燥、疲劳、分心，影响人的视力和判断分析能力。——对恶劣环境

中的信号设计，宜加大文字、符号的高度，线条的粗度和配色对比度。——对振动环境还应：提高面板和显示器的结构刚度和安装刚度，以减少抖动。作业的视觉工效2.2听觉和报警系统设计2.61听觉信号系统2.6.2人—机系统中的通信系统2.6.3报警系统设计人—机系统中的通

信系统●人—机系统中的通信系统▲人—机系统中的信息传递系统：在人—机系统——机—机之间的信息传递：自动控制系统。——人—机之间的信息传递：显示—控制系统，a)机→b)人→机的信息传递：控制系统。——人—人之间的信息传递：通信系统。▲在上述三个系统中

，自动控制系统纯属技术工程范畴，而人机界面系统和通信系统中则既有技术方面的问题，也有人机工程方面的问题。人—机系统中的通信系统▲通信系统特点：——通信系统是一种特殊的“机”，一般“机”的功能和目标是完成生产任务，而通信系统是专供人使用的，专为人服务的。——人机工程

准则占有至关重要的位置：所传递的信息如，不能或不易为人准确感知，这个通信系统就是无效的。▲现代通信系统对人—机系统的重要性——是人—机系统的“神经网络”。——通信系统的水平是系统活力的重要标志：良好的通信系统将提高人—机系统的运行质量和效率。——在现代涌现了诸如人—机语音通信

、数据通信和多媒体通信等新兴的通信手段及相应的通信网络，引起人—机界面和人—人界面的深刻变化。需适时引入全新的通信手段。●人机界面的信息系统类型▲听觉信号系统：提供音响信息。主要用于监控系统的报警、提供吸引操作员的注意力、并不受操作员位置或注意方位限制的信息。▲语言通信系统——

电话系统：除公用电话系统外，a)专用直通电话系统：独立于公用电话系统，只用于传送异常和事故报告等。b)集群移动通信系统：由多个部门或单位共用一组动态分配无线频道的移运通信系统。——广播系统：用在系统任何工况下，通知信息或寻找厂内人员，广播系统也常与应急声系统结合使用，但应急系统有优先

权。人—机系统中的通信系统▲非语言通信系统——文本通信系统：将文本文件，传递给收信者。——闭路电视系统：用以连续监督影响系统安全运行的部位和紧急工况。——电话传真系统：为紧急状态下传送系统状态和运行建议，传真系统应与应急响应设施连接。——计算机数据通信系统：通过

计算机网络传送数据(数字和字符)，例如电子信箱。▲多媒体通信系统：是多媒体信息技术、计算机技术与通信技术——能实现不受时间、地点约束、任何人与任何人之间进行文字、数据、静态或动态的图形或图像、声音等多媒体信息传递的系统。——这过

程中包括，通过计算机将各种类型的多媒体信息数字化地再现、储存、传送和处理，并通过通信网进行传输。人—机系统中的通信系统●企业通信系统常见人机工程问题——缺乏严密的系统设计和设备的集成化：仅视为辅助——通信方式选用不当：对各种现代通信方式缺全面分析、对比；对需求缺乏分析，设计方案未作深入、

认真的论证，致使：通信网规划设计不合理；新通信方式未能充分发挥作用；信息类型选用不当；通信终端配置不当。——异常运行时设备与线路容量不足，通信优先权机制不完善，“热线”不足或太多等。——通信人机界面设计考虑不周。——某些场合由于噪声导致通信失效：未测量现场噪声状况

，通信设施置于高噪声区。——缺乏严密的企业通信规范：如无标准的规范用语概述（四）听觉信号系统●听觉系统特点：是人获得外部世界信息的又一个重要通道。▲听觉通道具有反应速度快，方向性不强、受纳信息范围广泛、易于引起人

的随意注意，以及不受照明条件限制等特点。▲听觉信号是由声音的音调、频率和间隔所传达的信息。▲听觉信号的缺点：它可能干扰语言通信；当用于报警时，不能指出故障的性质和提供行动指导；对复杂信息模式的短时记忆保持时间较短；信道容量低于视觉等。▲声音的度

量——声压级(单位：dB)：人对声音大小的感觉，人耳的听觉对高频声较敏感。——声强(单位：W/m２)：某个声源在单位时间内辐射出的声能称为声功率。用W表示。听觉信号系统●听觉信号的感知▲声音的感知：感知是人体对

信息的感受、传递、加工，以至形成整体认识的过程。——觉察条件：主要影响因素是相对于环境噪声的声压水平。另外，频率变化的速度(分级或连续的)，频谱，瞬时特性，循环和持续时间等也很重要。——识别条件：识别的基础是对觉察的综合判断，主要因素是：相对于噪声的声压级；相对于噪声信号的频

谱；振幅和/或频率按某些特定模式的变化；声源位置和现场的声学特性。——解释条件：主要取决于在工作范围内的监听职责，通常受训练程度和经验的制约。●对听觉信号的要求▲清晰可听性：信号必须清晰可听，超过掩蔽阈。——频率：听觉信号频率应在200～5000Hz之间。最佳

的频率范围是500～3000Hz之间。——信号强度：应调制成使信号清楚明白，并引起人的注意。信号强度应高于环境噪声10dB(A)，不应引起耳朵不舒适或产生“回响”；信号的强度应不超过90dB(A)。▲可分辨性：声级、频率特性和瞬时分布是影响听觉信号的三个声学参数。在信号接收区内，至少有两个

声学参数与环境噪声相比有显著区别。▲含义明确性：信号的意义应该是明确的和单一的。报警用听觉信号必须不同于日常的信号。移动性的听觉信听觉信号系统听觉信号系统●听觉信号编码：用不同的听觉刺激来表达不同的涵义。▲音质编码：它以不同听

觉显示器(例如，蜂鸣器、铃、汽笛、哨子、钟和作为语言显示装置的扬声器)所发出的声音的区别，来表示不同的涵义。▲音频编码：以音频高低进行编码。在200～5000Hz内进行编码，人耳最多能辨别4～7种频率编码。分为离散频率编码（代码间应被此留有宽的间隙），频率变换编码（如采用扫频或

使声音在2～3个音调之间交变。）。▲声脉冲编码：以信号的脉冲宽度、脉冲形状、时间模式和总持续时间的变化等的差别进行编码。以持续时间编码，最多可有2～3种编码。▲声响编码：以声音的强度进行编码，人耳最多能辨别4～5种声响编码。不提倡用声强

编码。▲方向编码：根据声音信号的方向进行编码。●听觉显示器：利用声音、向人传递信息的装置。▲听觉显示器的适用场合：——视觉通道负荷过重；使用视觉受到限制(如照明水平或观察位置)的场合。——需迅速作出反应、及时处理，并立即采取行动的信号；—

—显示某种连续变化而不需要短时存贮的信息。▲听觉显示器设计原则——听觉刺激所代表的意义，一般应与人们习惯或自然的联系相一致。例如高频、低频声音应分别同“高速”与“低速”、“向上”与“向下”等意义相联系。——采用声音的强度、频率、持续时间等作信息代码时，应避免使用极端值，数目不超过使用者

的辨别能力。——信号强度应高于背景噪声，要保持足够的信噪比，以防声音掩蔽效应带来的不利影响。听觉信号系统听觉信号系统——尽量使用间歇或可变的声音信号，使对声音信号的听觉适应减至最小。——不同声音信号尽量分时呈现，其时间间隔不宜短于1秒。对必须同量呈现的信号，可采取将声源的空间位置分离，或按

其系统的重要程度提供显示的不同优先权。——显示复杂的信息时，可采用两级信号，第一级是注意信号，第二级为精确指示信号。——对不同场合使用的听觉信号，尽可能标准化。▲听觉显示器及其选用：听觉信号特别适用于告警显示。——常用声音听觉显示器：如蜂鸣器，铃，汽笛，报警器（高

强度，声调富有上升和下降的变化）。——语音听觉显示器：，出现故障时，语音报警会用语言报告故障的地点、位置、性质，甚至还可告知消除故障的方法，语音报警系统一般与计算机监控系统相连。应用通信系统●语言通信系统

：由信文、讲话人、语言传递系统和受话人等部分组成。▲信文(传递的信息)：信文所含的信息量及构成信文的语词将影响到接收信文的可懂度。使用标准词表和术语，可提高语言通信的安全性、和改善不良条件下的通信绩效。设计词表宜

遵循以下规则：a)将关键词夹在前后文有关的短语或句子中。b)使用通信人员熟悉的词汇。c)使用的总词表尽可能小。d)为了容易区分，选用长词。e)避免使用包含混合音的词。▲讲话人：语言可懂度与讲话人的语音或发音特征有关。——说话声音较大，说话时停顿时间较少

，讲话的基频有着比较多的变化，效果好。应用通信系统——语言告警一般采用女性话音为好，男性话音次之，人工合成话音最差。——通过对讲话人的选拔和训练，可提高语言可懂度。▲语言传递系统：从讲话人到听话人之间传递语言信号的媒质和/或电声系统。它由传声器（话筒），放大、传递和接收装置，扬声器或耳机组成。▲

受话人：噪声条件下收听信文，收听人应具备：——具有正常的听力；应经受过收听各种通信的训练；————当存在几个相互冲突的刺激物时，能把注意力集中到一种刺激物上。▲噪声环境下工作位置上的语言通信：为保证讲话人与收听人之间能进行语言通信，

就必须按正常嗓音和提高了的嗓音，定出极限通信距离。如图5-13所示。●人－机语音通信系统▲人-机语音通信的意义与展望——在监控系统中：声控技术可为减轻或重新分配人的工作负荷提供了一种新的可能性；对收听者可不

受头部位置和时间地点的限制，甚至在行走中也可进行信息的自动检索、咨询和实施对机器或安全系统的遥控。——数据库的检索：对庞大的数据库进行检索和查询时，运用语音识别技术，可把人工查阅变为口呼自动查阅，甚至

通过电话用语言查阅。——文字处理：例如，应用语音自动识别技术，使手写文稿和手工打印文本变成自动听写机操作；运用语音合成技术，将存储的语音或文字资料转化为语音回放，甚至自动翻译成另一种语言的语音回放或进行文字显示。——展望：通过“语音识别-机器翻译-语音合成”，实现两种语言之间的直接国际通

信。应用通信系统应用通信系统▲人机语音通信的局限性：——人的语音通道是单通道，不可能在同一时间既听又说，难于同时处理多条语音信息；如有其它声音信号或噪声干扰，所传递的语音信息就可能被识别器误解。——语音交

流需花费一定时间，不适用于处理需作出快速反应的信息。——人的语言表达方式具有随机性，需设计标准的对话语言，供语音识别器使用。——在多人一起工作的场所，某一人机对话，将使其他人的工作任务产生干扰。应用通信系统▲实现人-机语音通信的途径：由语音合成(语言生成)和语音识别，构成“

人-机通信系统”。借助电话网即可实现远距人-机通信。——语音合成：使以其它方式表示或存储的信息，能转换为语音，由计算机单向向人输出口语。已有多种专用芯片或插件板，可供选用。——语音识别：语音识别的研究目标是让机器“听懂”人类口述的语言。它可将口述语言转换为书面文字或对口述语言中的要求和

询问，作出正确的响应；还可进行说话人识别和语种识别（语言识别）。已有许多实用软件，可供选用。●非语言通信▲通过视觉通道接受信息，是无声的，主要是指以文字、符号、图形为基础的一种通信方式。包括书面通信、计算机通信系统，闭路电视系统，电话传真系统等。▲文本信息表达方式：文本信

息可以静态方式记录在纸张或缩微胶片上，或以动态方式呈现在显示器上。——用文字、数字、符号等来表达信息，例如各种图形符号、标记、代码、短语等。——文字性文件：运用文字叙述来表达信息，例如，各种信函、合同文件、说明书、技术报告等。——图形文件：用图形表达信息，例如各种设计图、流程图、平

面图、图片、和呈现于屏幕的图像等。——表格型文件：采用行和列的方式表达信息。例如各种统计表、明细表、进度表等。应用通信系统应用通信系统▲——准确性：内容应准确无误，具有科学性，正确性，一致性。——完整性：任一篇文档都应是完整的、独立的、内容应能覆盖所述问题的各个侧面或层次，能反映系统的

全貌。——可读性：易于可靠地理解和读取信息，信息应清晰、简明、扼要，语言简洁、恰当，合理选用文件的表现形式，如有可能，采用适当的图、表，以增强其明晰性。——文件的规范性：对各类文件应分别规定或采用统一的

内容、结构和格式。——文件的时效性：文件一般具有很强的时效性，在适当的时候产生，及时修改或修订。——文件的保密性：有些文件具有保密性，从一开始产生，就需定义它的密级程度。▲文件的重要性：——文件是工作信息和

技术信息的载体。——完整的文档系统是一个单位或公司的无形资产，是系统开发、生产、营运和系统管理的重要组成部分。——文件是工作经验及工作成果的记录；文件是控制工作质量和工作进程、以及进行工作评审的工具。——文件是协同作业中工作人

员之间的合作界面。▲文件的模板化——模板：是一种可以反复使用的文件框架，全面采用模板可使各类文件的内容、结构和格式统一化、规范化。——使用文件模板的意义：文件模板是对成熟经验的总结；它全面地、具体地规定了该文件所应包含的内容，按模板来编制文件，可提高文件质量，使内容(以致细节)不致遗漏

，避免由于文件内容不周全而带来的后续影响。应用通信系统应用通信系统——模板提供了该类文件相同或相似的外观和格式：a）避免文件格式的重复设计和重复输入，提高文件编制效率；提高文件使用效率。b)模板化的文件有严格的格式规定，适用于以数据通信手段或者交换存储媒体手段，

实现的文件交换，是计算机通信和多媒体通信的基础。——模板是一种企业标准级的文件格式，是评价文件质量的依据之一。不得任意更改。——文件模板的类型：内容模板；表格模板；排版模板。▲文本通信(数据通信)系统：是指通过计算机网络传递文

本信息。这时，文本通信也可称为数据通信。计算机网可以看成是由通信子网和资源子网两部分组成的，可执行远程程序；访问远程数据库；传递电子邮件；电子数据交换；联机会议等●多媒体通信▲多媒体技术：集计算机的交互性、通信的分布性和视听技术的实现性为一体的技术。——数字化多媒体：

被计算机控制下的文本、图形、静态或动态的图像、动画、声音以及其它有关媒体的集成。——多媒体系统的四个特征：由计算机控制；集成化(尽量少的不同设备)；处理的信息必须能数字化再现；最终的用户界面可允许交互作用(可由用户控制)。▲多媒体应用的类型：——人对人的多媒体应用：a)同步应用

(实时应用)：个人间应用；个体对群体应用；群体对群体远程会议，。b)异步应用（信息传递应用）：多媒体电子邮件：多媒体异步计算机会议。应用通信系统应用通信系统——在计算机支持下的协同工作：如群体决策；投票机制；合作著书；协作设计和开发工程；

教育(讲学、培训)。——人对系统的多媒体应用：用户与多媒体信息服务器之间的通信，依据对服务器的访问类型，可分为两大类。a)交互式应用：检索；对话过程中进行交互。b)分布式应用：也称为广播应用或多点播送应用，可向封闭群体或开放群体播送。——会议室模式与桌面模式：适用

于专业环境下所有网络多媒体应用，包括将服务发送给终端用户。a)专用室（演播室）模式：如音频视频会议室、视频投影室或教学教室等。b)桌面模式：服务被直接传递到用户工作台上，如桌面视频音频会议或共享白板工具，甚至传递到普通的个人机或工作站上。2.3操作系统设

计2.5.1生物力学和触觉机制2.5.2控制作业空间和方向2.5.3控制器设计和选用生物力学和触觉机制●操纵力▲肌力：肌力是指肌肉收缩产生的力。肌力的大小：决定于年龄、性别、训练程度。20～35岁，肌力达到“峰值”，随着年龄的增长，肌力逐渐下降；女性的肌力通常约为男性的2/3～4/5。▲施力

的原则与规律：a)设计控制器时，必须考虑机体用力的限度，宜小不宜大，否则操作困难，甚至发生事故。b)出力的大小，决定于人体的姿势，着力部位以及力的作用方向。c)在设计手控制器时，若需要作持续控制，则其启动的阻力和持续控制所要求的操纵力不得超过该肌群最大肌

力的20%。d)人体发出的力，以坐在带固定靠背的椅子上，两脚蹬踩时所产生的力为最大。生物力学和触觉机制e)指、腕、肘和肩关节依次活动时，指关节力量最小，但精确性最高；肩关节力量最大，但精度最差。f)用脚施加压力时，动作的精确性是通过踝关节而不是用足跟来控制的。g

)坐姿操作时，要考虑手的操纵力的一般规律：左手力量小于右手；拉力大于推力；向下的力略大于向上的力；向内的力略大于向外的力。▲手的施力：图6-18为立姿操作时手臂在不同方位角度上的拉力和推力。▲握力：手

握住物体时手肌所施的力。它与手的姿势和持续时间有关。瞬间握力大于持续握力。▲臂、手及拇指与其它手指的控制力：臂、手及拇指与其它手指的控制力的示意图，见图6-19。在应用中，女子的控制力一般取男子的2/3。●姿势▲

人的身体在空间里的表现形态。作业状态的姿势，应综合考虑作业效率，人机之间协调，作业者能轻松、舒适、自然、持久地进行作业。▲正确姿势是全身重量由骨架支承，身体变形最小。此时肌肉与韧带的负担最轻，各器官能发挥最佳功能

。▲不正确的姿势和体位，造成能量过分消耗，易引起疲劳、事故、肌肉劳损等。如静止不动的立位；长期或反复弯腰，特别是弯腰超过15°；双手长期上举或前伸。▲影响作业姿势的因素：——作业需要：负荷大小、频度、用力方向，以及作业要求的准确性与速度等；作业的方式方法；操作者的习惯。——环境条件：

工作空间大小；照明条件；工作场所的布置，工具、设备和材料放置的位置；工作台面与坐椅生物力学和触觉机制●触觉显示机制▲——人体皮肤上有触觉、痛觉、温度觉三种感受器。——在某些情况下，触觉可代替听觉和视觉感

知周围环境状况和找到目标物。▲手的感知机能：可感知物品的形状、大小、轮廓，表面性(如光滑程度)，软硬，轻重，冷热。▲触觉显示器：触觉可以在一定程度上代替视觉功能。——通过手的触摸，可以感知物体的形状、大小和质地等信息，可

以辨认控制器图6-28所示为军飞机所使用的控制器的形状编码。——为了提高控制器的辨认速度和准确性，在手柄的形状之外，还可增加手柄的大小、表面特性(如光滑程度、花纹)等编码维度，以提供信息裕度。生物力学和触觉机制控制作业空间范围●手功能可及范围（见图

6－1）▲手最大可及范围：手中指所能接触到的所有点构成的三维空间，即手中指指端动作可及点(钦压键或开关)；▲手抓捏(功能)可及范围：手三指(拇指、食指、中指)抓捏状态(抓捏开关、旋钮)，抓捏中心所能达到的三维▲手握轴(功能)可及范围：手握抽状态(握住操作杆)，轴中

心所能达到的三维空间。▲坐姿手功能可及范围的延伸：如果躯体短时间向前、向左、向右倾斜或弯曲时，可使手功能可及范围有所延伸。其延伸的可能长度约为150mm～200mm。●控制台台面上坐姿手操作区的划分▲水平面上手的操作区一般可划分为三个部分：即舒适操作区、有

效操作区和可扩展操作区。如图6-5所示。控制作业空间范围▲矢状面的坐姿手操作区划分：可分为舒适操作区、精确操作区、有效操作区和可扩展操作区，如图6-6所示。▲立式屏手操作区划分：——立姿于矢状面内操作区的划分，需综合

考虑人体结构尺寸、人的视野范围、人肢体的有效活动范围、肢体最适宜的用力范围、操作速度或作业的精度要求等。——立姿手的操作区可分三个部分：如图6-8所示。a)舒适(正常)操作区：立姿肩高与肘高之间，肌肉活动度和能量消耗率最低。b)精确操作区：

视平线上15°至下30°的空间范围，是立式屏前作业的最佳显示区。c)有效操作区：双手功能最大可及高度为上限，以第95百分位数男子的单腿跪姿的肘高尺寸为下限的空间范围。控制器的定向与运动方向●三维方向和运动方向▲对象物三维方向的确定：

观察对象物一般有两种方式，即外视式和内视式。电子设备和仪器仪表、控制操纵装置，一般采取外视式。▲运动方向：确定上述三维坐标系中，前/后，左/右，上/下，顺时针(+)/逆时针(－)的运动方向。●控制器的操作方向：见图6－26

。▲控制器的操作方向与控制效果的协调：人在处理某些控制运动方向上，以及系统反应上，具有一些习惯模式。——顺时针旋转、向上、向右运动时，一般表示增加、上升或开启；反之，则为减少、下降或关闭。——控制器的操作方向最好与设备运动方向、显示器运动

方向相一致，以保证系统的高效和安全。▲手动控制机构的停止位置的安排，如图6-27所示。控制器设计和选用●控制器的编码：便于对控制器功能进行分辨，防止失误。▲形状编码：把操纵器设计成不同形状，以便于用视觉和触觉进行识

别。▲大小(尺寸)编码：圆形大旋钮比小旋钮的直径至少应大20%。控制器的大小编码数，一般不宜超过三个。▲颜色编码：通常用红、橙、黄、绿、蓝这五种颜色。▲位置编码：根据控制器所在位置和方向的差别进行分辨。可进行编组或按一定操作顺序排列（依次自上向下或

自左向右）。▲表面质地编码：通过触觉反馈，能辨认光滑、齿边、滚花、凸槽、凸棱等表面质地。▲标记(字符)编码：用文字符号编码，编码数目多。▲操作方式编码：用操作方式和阻力大小等进行编码。如通过按压、旋转、推拉、滑移等方式操纵控制器。●控制器设计的一般原

则：要省时省力，能防止差错。▲应考虑人的能力、特性、技能、任务与心理需要，还应考虑控制器的受力与材料强度，确保安全和可靠性。▲控制器应能有效实现某一功能，易于辨认（予以编码），反应敏捷，并与显示器、设备的运动方向一致。▲控制器与手接触部位的形状应便于握持；接触面应有助于提

供触觉反馈信息。▲控制器的尺寸和安装位置的确定，要从人的用力机能、操作方便性、作业的准确性、缓解疲劳的可能性、舒适性等几个方面进行综合考虑。▲有些控制器必须按非常规设计，例如：起重机的操纵杆，前推表示减小或下降；节流阀拉出表示接通；流体控制阀，逆时针旋转表示开启和增大。各国的常规可能与中国

不同，例如美和德，开关位置的“上”和“下”分别表示“接通”和“断开”，但英国的开关恰好相反。控制器设计和选用●控制器外形结构与尺寸▲控制器有多种类型，以适应不同的工作任务。如图6-33所示▲控制器的大小：应与手的操作部位、操作方式相适应。例如，手握手柄直径以50mm较

为舒适，太小肌肉紧张，太大难于握牢，。▲控制器的形状：其形状应有利于人对控制器施力。▲控制器的表面质地：与手接触的表面，不宜过分光滑（可加纹理），不反光。●控制器的操纵阻力▲阻力有弹性阻力、摩擦力、（液体）粘滞阻尼、惯性力。四

种阻力，都能减少由于意外碰撞、重力或振动等引起的偶发启动，对安全操作是有利的。控制器设计和选用控制器设计和选用▲阻力的大小：——阻力过大，操作不灵敏，易引发疲劳。通常，其阻力不应超过最大肌力的15%。应按第5百分位设计。——阻力过小，无反馈信息，无法掌握控制的程度，还会引起无意触发

。一般不应小于5N。●控制器的操作反馈：获得操纵结果的信息，以提高操纵的准确性。▲视觉显示：仪表显示是否到位，按钮指示灯显示。▲音响显示：设置操作到位音响声(如“卡嗒”声)，从机器运行噪声的变化，作出判断。▲振动变化：振动变化反应在控制器上或转化为噪声。▲操纵阻力：以阻力变化作为反馈

信息作用于操作者：——操纵到位时，操纵阻力突然变小；——操纵到位时，操纵阻力突然增大。●控制器偶发启动的防止为避免控制器被无意碰撞或牵拉或误操作而引起意外驱动，从而造成伤人、伤机事故，在设计控制器时，即应考虑防范

措施。▲将控制器沉陷入控制板的凹槽内。▲在控制器上加保护罩，给按钮或按键加足够高的保护套圈等。▲将控制器安装在不易被碰撞的位置上。▲使控制器的运动方向向着最不可能发生意外用力的方向。▲操作连锁：对若干个控制动作间进行互锁，或

一组控制器必须按正确的顺序操作时才能被启动。▲适当增大控制器的操作阻力。控制器设计和选用控制器设计和选用●控制器布局的原则▲控制器的布置区域——经常用的或重要的控制器，应布置于手（脚）活动最方便、反应最灵敏、用力最适宜、视觉最有利的空间区域。——控制器应尽量布置于视野内的空间，不需要视觉辅

助的可以布置在易于触觉辩认处。——控制器应充分考虑坐姿、立姿的各个操作范围。▲控制器的排列：据人的习惯、操作顺序、逻辑关系进行安排。竖直方向排列时，操作顺序应从上而下；横向一字形排列时，操作顺序应从左至右。▲控制器之间的

间距：控制器间要保持足够的距离，避免操作时误触。如图6-29所示。●控制器的选用要点▲按速度、精度和施力大小选择——凡要求快速而精确的操作，应选用手控或指控装置；——凡须用较大力气的操作则采用手臂与下肢控制；——手揿按钮、开关和旋钮适用施力小，移动幅度不大，或连续式调节的操作；——长臂杠杆、曲

柄、手轮与蹬板则适用于费力、移动幅度不大和低精度的操作。控制器设计和选用控制器设计和选用▲按功能选择——起停控制：可选用各类开关。——变换系统工作状态或进行多级快速调节：选用非连续旋转式控制器，也可选用多位操纵杆。——稳定地改变

系统的工作参数：选用旋钮、控制杆、连续操纵指轮等，也可选用操纵杆、手轮。——紧急状态的快速启停：紧急开关，例如按键开关。——应急停止操作件：仅产生停止效应，并保持在被操作的状态，直至被人工复位。——数据输入：选用键盘，非连续指

轮(见表6-27)。——移动幅度大而精度要求不高的调节：用曲柄、小手轮。——简单而要求力大的调节：可选用坐姿有靠背的足控制器，长臂曲柄或操纵杆。2.7显示－控制系统2.7.1显示－控制系统要求2.7.2显示—控制系统设计步骤2.7.3面板和屏面的

布局设计显示－控制系统要求●显示控制—系统▲人机系统可视为一个闭环系统，如图7—1所示。要求有一个良好的人机界面或显示—控制系统。●显示器、控制器及相互作用▲指导原则：人机界面应使人机相互作用变得容易(用力较小)、快速(用时间较少)，并差错最少。▲表达要求：先确定显示内容，再考虑表达形式。——

易于觉察：显示的事件应按其优先次序分类；紧急事件，优先次序在前，其显示方式也应更加醒目。——显示的信息应确保真实性和实时性。——表达应明确：使用已知的、熟悉的代码；避免出现例外代码。——表达应一致：同一工作地点采用相同的

编码；同一类信息，表达的方式应相同；不同信息的差别应明显。▲控制与系统反应的要求——1)操作员的每一个输入都应当能引起系统的反应；且是操作员所预期的。2)一个控制动作应只能引起系统的一个与之对应的反应，否则应将异常告知操作员。3)注意显示器

与控制动作之间的协调性。4)系统的反应，应在规定的时间内出现，否则应有一个提示，通知操作员。——恰当选择显示对象：在屏幕上显示的只是应加以控制的对象；应显示控制动作引起的直接反应，并可觉察到由被控制对象引起的进一步的间接反应。显示－控制系统要求显示－控制

系统要求●显示—控制系统设计原则：▲对任务的适合性：系统能有效并安全地支持操作者完成任务。人机功能分配适当；控制器和显示器应易于识别，显示结果易于判定；显示器和控制器应按编组。▲自描述性——信息有效性原则：操作者能容易地得到系统状况信息。每

个操作行动均应有反馈（包括提示）。▲可控制性：操作者应能支配系统。应考虑冗余原则；可达性原则；应优化操纵空间。▲容错：对操作中的错误，系统仍能保持原定的结果。系统可自动检查错误，提供处理错误的手段和时间。▲与使用者期望一致：符合公认惯例，应考虑与知识的协调性；与实践的协调性；类

似部件使用方法应一致。▲对个体差异和知识的适应性——柔性原则：系统应能调节个体的不同需要，提供简短或详细的信息，供选用。面板和屏面的布局设计●基本原则▲视觉显示器布置的一般原则：考虑人眼的视野和视区；考虑人眼的视线流动特点。▲控制器布置的一般原

则：考虑手的可及范围及操作区。考虑人的操作习惯。▲显示-控制系统布置的一般原则：考虑显示-控制的相应性；使用顺序和使用逻辑；功能组的构成；布局与构图的艺术性。▲面板的视认度要求：各显示要素应在各种不利的视觉条件下(光线暗、

判读快、符号密、干扰多等)，都清晰易辨。应保证视力为0.4的人可以分辨；应考虑个体差异及疲劳等因素。▲面板本身的要求：应考虑面板的材料；面板的刚度；面板表面肌理要求（低光泽或无光泽的漫反射状态，采用微粒纹理）；面板的颜色等。

●显示-控制的相应性▲显示器与控制器匹配的重要性：在布局设计中应考虑它们之间的相应性。二者搭配得当可缩短反应时间，提高操作速度；易于学习掌握；可减少人的失误。▲显示-控制的逻辑位置相应性——控制器应位于相关显示器的附近。——当若干控制器

与相关的显示器成组布置时，应使二者具有易于理解的排列模式，并一一对应，如图7-5所示。——面板上控制器与外部的对象物之间的位置对应关系，如图7-7所示。——当二者不能靠近，甚至分离在二台装置上，可在二者之间标以

连线；采用相同的色彩编码；采用相同的文字标记，且其相对位置相同。——听觉显示器与相关控制器的空间位置应具有相应性。面板和屏面的布局设计▲显示-控制的运动方向相应性：根据人的习惯，控制器与相应显示器(或机器

部件)间的运动方向的相应性，如图7-8所示。它包含运动方向一致；运动方向所表示的增或减与观念上对增减的理解一致。▲显示-控制的运动动程相应性(控制-显示比)：二者位移量大小的比例(也称位移量相应性)。位移量可以用距离、转角或转数来度量。控制-显

示比表示系统的灵敏度，如图7-10所示。在连续定量控制中，C/D比将直接影响到人的操作效率和控制精度。▲显示-控制的运动时间相应性：控制操作与设备状态呈现变化之间的时间滞后，应当是可以预知的，并且与所期待的相符。▲显示-控制的信息相应性：显示器与相应控制器的外在信息上应具有相应性。显示器与相

应控制器所使用的编码形式应一致，尤其是颜色编码与位置编码。面板和屏面的布局设计●面板布局中的编组技术▲编组和分区布置的意义：将显示器和控制器，按它们的内在联系（功能和用途）结合成组，按区布置，可以提高观察、操作的效率和准确性。——编组方

法应与使用者的思维方式的规律一致。——每个组的规模必须适当，以便于迅速、准确地寻查。▲显示器和控制器的编组技术——按功能编组。——按使用的顺序编组：按从左至右、从上至下。——按使用的频数编组：将最常用的信息集中在一起这种编组显示上有明显不合逻辑的风险，应用是有限制的。——按优先

性(重要性)编组。——按操作程序编组：正常或紧急工况的元件分别编组。——模拟图式的编组：显示器和控制器置于流程模拟图面板和屏面的布局设计●面板功能区域的表达方法▲分离法：按功能将元器件集中成组，分离开较大距离。▲括线法：用直线或弧线

把相关元器件括在一起。▲线框法：用框线把相关元器件围起来构成功能区。▲空格法：把面板分成若干空格，相关元件置于相邻空格，不同功能的元件之间隔开一格以上。▲色块法：用不同颜色的色块表达功能区域。▲隔线法：用浅色线条将深色面板分割成几个

功能区。▲元器件外形归类法：外形相同的元器件归类成组。▲分面法：各功能区域分别置于不同的平面上，平面间互成倾角（直角）；用凹缝或凸筋分割；凸起或凹入。●面板布局中的构图设计：面板的布局、构图还应运美学法则，使面板取得良好的视觉效果。面板和屏面的布局设计

报警系统设计●报警系统构成及要求▲报警系统的构成：由音响报警系统；视觉报警系统；操作员响应系统（报警控制系统）组成。▲报警系统要求：控制室报警必须提供监视工厂或系统偏离正常运行工况所需的全部信息。报警系统必须具有——显示报警信息：使操作员了解事故发展状态，又不因信息过多使操作员负担过重、——

能删去无关的信息，又保证有关的和重要的信息、以操作员易懂的方式显示出来。——能区分两种不同性质的报警：操作员作出纠正操作、但尚未结束的报警，没有维修工作的介入不可能消除的报警。——处理功能：向操作员提供有代表性的异常工况信息。——显示功能：使操作员易于辨别某个报警及其严重性。▲报

警信号要求：——基本要求：在危险事件出现前发出；含义确切；能被明确地觉察到；容易被识别。——信号优先次序：很可能有大批报警信号同时进来，应运用逻辑优先次序来区分重要程度，按不同优先级（如三级）进行编码。▲报警显示要求：————新出现的报警必须启动音响装置，报警指示器的灯

——某一报警被确认后，可手动停止报警指示灯的闪动；——报警被确认后，仍保留报警显示，以保证不被忘记；——当引起报警的原因消除之后，报警显示必须手动或自动地恢复到正常状态。报警系统设计●报警系统需考虑的技术措施▲为保证

系统的有效性，应考虑提供一份规程性文件说明每个报警；合理确定整定值；报警消除应易于确认；当从一个控制室操作某一公用设备时，其它相关控制室，都有其状态显示信号。▲建立操作员支持系统：应通过计算机提供各种

操作员支持功能，例如：安全参数显示与监视功能；提示和指导功能；自动试验和故障诊断功能等。●报警系统设计中易出现的问题：人员负荷过重；不适当的信号设计；报警指示不规范、不统一；不适当的控制器的位置和编码；令人讨厌的假报警。●报警系统设计中的人机工程应用规范:应将音响报警、视觉

报警指示和信息显示规范反映在系统说明书中。报警系统设计●操作员响应系统--报警控制系统▲功能：当一个报警出现时，操作员识别和回应异常状态，并按4种操作程序（消音；认可；复位；检验）操纵控制器，直至系统恢复正常。▲紧急操纵装置要求——报警控

制器重复组的布置和相对位置应相同——编码应有别于一般控制器，一个系统内的编码应一致。——控制器应非常可靠，防止失效。——应采取结构措施，防止误操作。——报警控制器的冗余设置：可在多处平行设置多套影响系统安全的主要报警控制器。——意外起动的预

防：可能是由于其他人的误操作，也可能是由于碰撞和振动造成。报警系统设计●险情信号系统▲险情听觉信号：包括警告听觉信号(标示需予以控制、消除)；紧急撤离听觉信号（标示有可能造成伤害的紧急情况，命令人们立即离开危险区）。信号应易于识别。▲险情视觉信

号：用于工作场所，特别是高噪声环境下配合听觉信号传递险情。包括警告视觉信号；紧急视觉信号。信号应易于察觉。●应急声系统：能在被保护区域内进行广播的声系统。当有危险时，可以迅速有序地疏散危险区域内(室内或室外)的人员。在无险的情况下，可将该系统

用于一般的扩声。险情广播优先。●应急照明系统：正常照明供电故障时使用的照明。可分为：安全照明和备用照明（使正常活动继续进行或安全地终止）。报警系统设计第三篇工作场所设计3.1控制室的布局设计3.2受限空间尺寸3.3安全空间和安全距离控制室的布局设计●控制室系统的新概念：控制室

与控制中心关系见图10－2；控制室主要设备布置见图10－4。▲构成：人机界面、控制室工作人员、操作规程、培训大纲和有关的设备与设施的总体▲先进控制室的特征：信息的最优化；人机功能分配的最佳化；建立基于计算机的操作员支持系统；考虑人机工

程学原则的人机接口。●工作站外共享显示屏的布置▲共享显示屏的类型：主要用于显示概貌图。包括大型屏幕显示器；闭路电视监视屏；模拟屏（显示生产流程、工艺流程、生产信息等要素）。▲设置位置：能从操作员正常工作位置观察到显示信息；次要信息的共享显示屏，可安置在

一侧；窗户和出入口不应位于共享显示屏的相邻位置或处于同一视野之内。●工作站的布置▲值长工作站：据职责确定位置和外形。布局应考虑处理主要事件的功能和外来人员的流动及临时来访者。▲平面布置——控制室操作员之间的联系，如语言、视线或声音的直接交流等。——位于不同地区的多个控

制室应采用类似的布局。——布置工作站时，应考虑正常和非正常两种运行模式，例如采用非电子手段进行的信息传递。——工作站位置应避开风口、避免眩光。——工作站应能储存所需的参考文件和有关物品。——应考虑共享设备、共同使用的区域或噪声干扰问题。——要考虑人员培训、

维修要求和移动设备所需的空间。——应考虑人员流动通道；维修通道和保洁的需要。控制室的布局设计●控制室的总体布局▲控制室的典型布局类型：根据视觉显示装置与操作者(工作站)之间的空间配置关系，典典型的控制室布局有五种类型，如图10-25所示。▲控制室总体

布局图要求：——立面布局图：表达操作者、工作站及共享显示屏之间的关系。包括设备立面布局图；视线、视距分析图。——平面布局图：表达各种设施及辅助设施的位置及人的活动范围和通道、人对模拟屏的观察范围。包括设备平面布局图；通道图；共享模拟屏视觉分析图；照明分析图等。▲监控装置形状的选择和典型

组合方式（从略）▲操作区的分组：按功能和作业的需要，划分为或干操作区，各区所需的全部控制和显示设备。控制室的布局设计工作站的布局和尺寸●工作站设计▲坐姿工作站的主要尺寸：坐姿工作站的主要尺寸涉及下列方面(如图11-1所示)：——膝与足

在工作面下，腿的垂直、水平和侧向的间隙；——工作面高度与肘同高或略低于肘；——座位高度；——位于正常手功能可及范围内的控制器(见图11-3)；▲坐姿操作的姿势：前倾(精确的监视)、正直(打字、操作控制器)、后倾(监视)和放松(监视)。如图11-

2所示。●工作站设计原则：布局设计应以操作者为中心展开。▲优先安排监控作业：a)布置主要的VDT(视觉显示终端)；b)布置重要的控制器(键盘、输入装置)；c)布置其它手动作业空间(如书写)；d)布置控制器和显示器的维修点；e)布置其它仪器、装置应考虑使用的优先顺序和频繁程度。▲设计控

制台不同位置、不同方向的几个截面图a)观察主要显示器(面向主要控制器和显示器)；b)观察次要显示器；c)面向频繁使用的和(或)偶然使用的通信装置等；d)在次要的工作位置中，如与同事商议问题或进行管理工作。工作站的布局和尺寸工作站的布局和尺寸▲控制器和显示装置的选择，对工作站布局有一

定影响。a)对安装显示器的立式屏，需附加视觉要求。b)根据视觉作业的需要，确定工作站上VDT的数量(主要显示器、次要显示器)。通常，考虑到清晰度，在一般识别空间中，一排最多配置3台VDT(21“显视器，眼动或头部微动)。通过头

和身体的转动，可监视4～5台VDT。如果显示器超过3台，最好布置成两排。关于所需的显示器数量，应考虑最差的情况(例如异常过程状态)。c)控制器：应考虑工作任务之间的差别，例如,分别选用键盘、鼠标器、跟踪球、触摸屏等。▲坐姿工作站设计——坐姿作业

的要求：可变动作业姿势，能在台前站立。——显示器清晰度的范围可按下列要求近似地估出：a)采用平面显示屏；建议最小视距取500mm；b)首先校验最大视距：(200～250)×字符高度。例如,4mm字符高度的最大视距为800mm～1000mm。——作业空间要

求：提供足够的空间，包括书写工作空间。——显示器的设置：显示器应置于台面上，显示屏允许成嵌入式。——维修要求：可接近性、空间利用率以及电缆的布置。——工作站调整要求：可予以调整，以保持一个良好的工作姿势。——单个显示器的布置：

屏幕应与后倾姿势的视线垂直。较高操作者的视线应落在的上部。如图所示。工作站的布局和尺寸▲工作站的其它要求——工作站的可接近性。——工作站的稳定性和安全性。——工作面的表面要求：结构边缘的圆角半径应不小于于2mm，表面不产生镜面反射，接触时不感到寒冷。——显示器的调节：可调节角度、倾斜或旋转，使

之不出现反光和眩光干扰；必要时还应可以调节显示器的高度。——文件托架：有助于操作者使用文件进行工作。——工作台面可用作书写、监视和休息时喝饮料等。——电缆：在工作站的方案中应考虑规划电缆的管理。布置应考虑安全性；电缆的长度应能有效适应使用者实际的和

预期的需要。工作站的布局和尺寸●工作座椅▲座椅设计的一般原则——其结构应使脊柱尽量接近正常的自然弯曲状态。——能方便地变换坐姿,使肢体各部分轮流得到休息。——座椅应牢固稳定,在使用中不致倾翻、滑倒。——在长时间工作情况

下，应考虑在座椅上休息的可能性。▲座椅设计：座椅由座面、靠背、扶手和椅脚组成。——座面：座面高度应可以调节。座面宽度宜宽松，以方便变换坐姿；座面应稍向后倾。——靠背分为低靠背（工作座椅）、中靠背（通用椅）、高靠背（休息椅）和全靠背（长时间使用的休息座椅）。——扶手：工作座椅一

般不设扶手，如设扶手必须保证操作人员作业活动的安全性。工作站的布局和尺寸2.9受限空间尺寸2.9.1受限空间设计总则2.9.2受限活动空间和作业空间2.9.3安全空间和安全距离2.9.4个人的社会心理空间受限空间尺寸●

受限空间设计总则▲受限空间：——人自由活动需受到限制或制约的空间。是为保证人进行必要的活动所必需提供的最低限度(有限)的空间。——在进行系统(如控制室)布局或设备中各零部件布局设计时，除充分考虑作业空间外，还应考虑与主要的作业空间无直接关系的受限空间问题。▲受限空间设计应考

虑的主要因素：——作业及活动的特点：考虑体位、姿势及肢体的各个方向活动范围，考虑使用工具的空间，并留有适当裕量。受限空间尺寸——人体尺寸：受限空间尺寸，以男子第95百分位数(对安全空间应按第99百分位数)尺寸作为设计依据，并应考虑着装的裕量。——受限空间

尺寸的实际应用：给出的是指最低限度的要求在实际应用中应留出充分裕量。●受限作业空间：其典型运用是维修空间，作业须在限定的空间中进行。▲人体作业的最小空间尺寸，见图12-1。▲双臂作业出入口的最小尺寸：包括双臂作业出入口、单臂作业出入口、单手作业出入口、手指作业出入口的最小尺寸。▲几种作业姿势

所需工作区的最小尺寸：包括直立、仰卧、俯卧工作区域。●受限活动空间▲纵向活动间距：如图12-8所示。▲横向活动间距：如图12-9所示。▲通道尺寸：——出入口通道：全身出入通道口不小于图12-10所示尺寸。——人行通道(简称通道)

：图12-11所示为几种典型通道和走廊的最小值。a)按第95百分位数、紧急通道按第99百分位数尺寸进行设计；b)通道尺寸还应考虑单位时间内的人流密度和维修、保洁工作的需要；c)为所携带的工具及搬运工具留出适当的裕量。d)门、楼梯也是一种人行通道。

受限空间尺寸受限空间尺寸▲工作岗位的活动面积——最小自由活动面积：每个作业人员在工作岗位处的自由活动面积不得小于1.5m2，场地的宽度不得小于1m。——最小工作面的面积：如图12－13所示。——工作岗位的地

面面积：应考虑人员和设施所占有的面积，活动动的需要，离开桌子时移动椅子，围绕办公桌所进行的有关工作，以及与其它人的工作联系等。见图12-14。▲人体及肢体的自由活动空间：是作业空间和活动空间、安全空间设计的基础。自由活动空间受工作方式、在各种姿势下工作的持续

时间、工作过程、工作设备和工作用具、工作服和防护等因素的影响。常采用的作业姿势有立姿（图12-15）、坐姿、跪(单腿跪)姿和卧(仰卧)姿等。上、下肢的自由活动范围，如图12－19所示安全空间与安全距离●安全空间：可保障人体或其局部不致受到伤害的必要空间或距离。●防止上肢触及危险区的安

全距离▲上伸可及(见图12-21)▲越过防护结构可及(见图12-22)。▲弧形可及（见图12-23）。▲通过开口触及（见图12-24）。●避免人体各部位挤压的最小间距：包括身体、头部、腿、脚、脚趾、臂、手腕拳、手指等8个部位免受

挤压的最小间距。如图12－27所示。●防止下肢触及危险区的安全距离：见表12-6和图12-29●防止烧伤的安全距离：未超过烧伤阈值（与表面材料和接触的时间有关），无烧伤风险，出现疼痛。防止烧伤的安全距离可参照采用“防止触及危险区的安全距离”。●防止有害物质和有害因素的安全距离▲有害物质

和有害因素:——有害物质：危及人健康的物理、化学、生物的物质。——有害因素：影响人体健康的因素，如高温、强噪声等。▲有害物质和有害因素对人的影响要素——暴露时间：作用于身体的持续时间。有一个暴露限度。——安全距离：当参数达到安全限值处的距离。▲

对有害物质和有害因素的基本防护措施：有隔离、屏蔽、安全距离、个人防护等。▲这种安全距离的基本特点：——专业性很强，没有确定安全距离的统一的模式和数据；安全空间和安全距离●触电防护▲基本触电防护措施：通过布局及结构设计实现防护。——a)利用遮栏或外壳的防护；设置

阻挡物的防护；b)c)d)使用漏电电流动作保护器的附加防护。——a)自动切断供电的防护；采用电气隔离的防护；使用相当的绝缘防护；b)采用不接地的局部等电位联结的防护。安全空间和安全距离安全空间和安全距离●防电击的安全距离▲确定防止触电安全距离的一般原则：按电压高低可有——低压电(对地250

V以下)：防止人触及裸露的带电体，同防止触及危险区的安全距离。——高压电(对地250V以上)：须与带电体保持一定的间距，其要求随电压增高而增大。▲带电部分置于伸臂范围之外的防护：严禁在伸臂范围以内存在

具有不同电位的、同时能被人触及的部分。图12-32给出了极限伸臂范围。●个人心理空间▲人心理感受所期望的空间，是围绕人体的无形区域，。受到侵扰时，会产生不愉快感、不安感和紧张感。▲个人心理空间的划分：分为四个区域，其

中每一区又可分成近区和远区。a)紧身区：距离人体约45cm以内的区域，是亲密接触区。此区不允许外人侵入，陌生人出现，会使人不知所措。b)近身区：距离人体约45cm～120cm的区域。是友好接触区，是同人进行友

好交谈的空间区域。c)社交区：距离人体约1.2m～3.5m的区域。是一般社交活动的心理空间范围，进行没有人身接触的工作联系。不影响人之间的交谈，也不会使人产生疏远感。d)公共区：社交区以外为公共区，指在公共场合所保持的距离，已超出个人之间直接接触交往的空间范围。安全空间和

安全距离●个人领域设计：是人为生活或工作的需要，对社会空间的要求。解决在公共领域中建立“半私有”领域，并提供避免或减少他人的活动、侵扰个人领域的条件。▲提供足够大的个人可用空间：避免或减少对个人工作或生活

的侵扰。▲对公用场所的空间，设置有形的固定边界。▲设置无形的固定边界：在布局中,以公用通道和办公用具进行分割，形成明确的个人领域。▲设置可变动的边界：用活动式的屏板、栅栏、屏风、或几个立柱之间的牵绳等，形成可变动的或临时的

领域分割。可随时附加或撤除。▲设置标志：附加标志，以表明领域间的区别或特征。标志可分布式，也可集中表示在一张平面图上。安全空间和安全距离第四篇人机系统总体设计4.1人机系统概念设计4.2运行和管理系统设计4.3人的可靠性和防

止人的失误的措施4.4维修性设计4.5安全性设计人机系统概念设计●人机工程设计基本原则：▲人机工程设计方法：与工程系统设计的不同之处，在于设计需以人为核心。考虑人的特性、与“设计对象”的交互作用，以及心理需求。▲容错设计：人的失误和认知的局限无法避免，有必

要进行容错设计。容错设计是以适当方式给使用者提供信息，使他们了解自己所面临的情况；或提供冗余、互锁、自动操作和操作员支持系统。▲迭代修正过程：设计有其固有的迭代过程，需要进行重复核准，直至操作员与设计对象之间通过交互作用实现预定的目标要求。来自运行经验（即运行反馈）的信息在迭代过程中特别

重要。▲任务分析：对设计程序的各个阶段进行任务分析，确定设计输入以及核准设计方案。●人机工程设计过程▲第一阶段——阐明问题：阐明运行目标和限制条件。——步骤1：阐明目的和基本要求。提出技术条件等文件。▲第二阶段——功能设计——步骤2：确定系统性能要求，进行功能分析。——

步骤3：确定任务要求。进行任务分析，详细说明所需执行的任务，满足步骤2中确定的性能和功能要求。——步骤4：人机功能分配。确定人、机之间的功能分配，确定分配给操作员支持系统的任务。——步骤5：作业设计。确定分配给每个操作员的作业，以及工作组织、通信要求；操作程序要求；培训要

求。——步骤6：功能设计的验证和确认：应制定一套确认准则，应使用核查表来检查这些准则是否得到满足。人机系统概念设计▲第三阶段——概要设计：——步骤7：控制中心的概要设计。基于前述步骤的结果，制定出一套初步设计方案。——步骤8：概

要设计的验证和确认。应制定一套确认准则使用核查表来检查这些准则是否得到满足。▲第四阶段——详细设计：使用适当的人机工程数据，为控制中心制定详尽的设计文件。——步骤9：进行控制中心总体布局；控制室布局；工作站布局和尺寸；显示器和控制器等的设计。制定系统的运行和管理要求。——步骤10：控制中心(详细

设计)的验证和确认。应制定一套确认准则使用核查表来检查这些准则是否得到满足▲第五阶段-运行反馈：发现设计中不符合要求之处。人机系统概念设计●系统功能设计：包括系统功能分析、任务分析、人机功能分配和作业分析与设计等环节。●功能分析▲基本功能目标(或

最终目的)：使用性目标和安全目标。分解为各层次的若干子目标，确定每项子目标的基本功能▲信息流与处理功能：对上述每项功能进行静态分析(监视参数、控制动作、性能度量和安全等级)和动态分析(典型事件的信息链和时间

要求)，即确定每项功能的信息和信息处理要求。●任务分析▲确定各任务的详细内容和它的特性要素。▲详细描述操作员的工作(为实现某个功能目标，由人或机器所执行的一系列动作)。人机系统概念设计●人机功能分配：确定哪些功能分配给人，哪些功能分配给机器。▲人机功能

分配的基本原则：——人与机器的性能、负荷能力、应对异常情况的能力及局限性；——人进行规定操作所需的训练时间和精力限度；——使用者群体的特点；机械代替人的效果和成本。●作业分析与设计▲作业设计应明确下述问题：工

作组织；通信要求；操作员的技能要求；操作员的操作职责、操作员之间的操作配合、及操作程序要求；操作员的非操作任务。▲作业分析包括：操作员工作分析；主要工作分析；工作站作业分析；操作顺序分析；工作负荷分析；人的失误分析；工作站的联系

分析；规程和大纲要求等。人机系统概念设计运行和管理系统设计●运行和管理系统设计中的人机工程问题▲运行管理系统中人机工程问题的实质：解决人在系统中如何发挥作用问题。如人员的配备、工作组织、工作安排和协同作业，保证人对系统运行的有效监控等。▲工作

岗位和工作组织方面的人机工程问题：考虑人员配备、工作安排等方面：如人的能力限度；工作量的均衡；工作环境的制约；工作的协调；工作安排；人际关系等问题。▲操作规程设计中的人机工程问题：文本的易认读性和易理解性；陈述的正确、完整和一致性；

规程与人机接口和预期的系统响应要求的适应性。▲人员选择和培训大纲方面的人机工程问题：人员素质对职务适应性；培训大纲与操作规程和人机接口的符合性；系统安全、可靠运行所需的技能与知识。●运行和管理设计的主要内容▲系统的验证和确认：系统的设

计和评价“应包括技术方面以及人因工程方面”。▲控制室系统运行和管理系统设计的主要内容：a)作业和工作岗位设计；b)组织与人员配备；c)操作规程设计；d)工时制度的安排；e)人员选拨与培训；f)保洁和有计划的维护；g)安全和保安的

安排；h)文件管理。运行和管理系统设计人的可靠性和防止人的失误的措施●提高人可靠度的主要环节▲防止人的失误：在电子设备和飞机系统中，由人的失误引起的失效约为50%～70%，在核电站和大型化工企业约占70%-80%。影响人可靠性的主要环

节如下所述。▲人机特性的分析和人机功能分配▲人—机界面：是人、机之间的实际监控界面，从人的可靠性出发，就是“机器”的显示控制系统设计应符合人的生理、心理特点，以减少人的失误。▲人—环境界面：环境因素会影响到人的安全、健康、舒适、效率，从而影响到系统运行的可靠性。▲人—人界面：提高人员素质的同时，

建立合理的工作组织和管理机制,形成一个协调的人—人界面，使人处于一种良好的心理状态之中，是减少人因失误的一种措施。●人因失误及类型▲人因失误：又叫人的失误或人的差错(不应叫人为失误)，是指人员未能实现规定的任务(或实现了禁止的动

作)，可能导致中断计划运行或引起人员伤亡和财产损坏。包含：——未执行分配给他的职能；——错误地执行了分配给他的职能；——执行了未赋予的份外职能；——按错误的程序或错误的时间执行了职能；——执行职能不全面；——执行时间不对。▲人因失误的分类：大

多数人因失误发生的原因，是由于人可以用各种不同方式去做各种不同的事情。对人因失误进行分类，有助于判明失误原因及采取防止的对策。人的可靠性和防止人的失误的措施人的可靠性和防止人的失误的措施▲信息处理过程的人

因失误：——未正确提供、传递信息：如果发现提供的信息有误，那就不能认为是操作员的差错。——识别、确认错误：如果正确地提供了操作信息，则要查明眼、耳等感觉器官是否正确接收到这一信息，进而是否正确识别到了。

如果肯定其过程中某处有误的话，就判定为识别、确认错误。——记忆、判断错误：进行记忆、判断或者意志决定的中枢处理过程中产生的差错或错误属于此类。——操作、动作错误：中枢神经虽然正确发出指令，但未能转化为正确的操作动作。包括姿势、动作的紊乱所引起的错误，或者拿错了操作工具及

弄错了操作方向等错误，遗漏了动作等。▲执行任务过程中的人因失误——设计错误：设计不当造成错误。可分为三种情况：a)所设计的系统或设备，不能满足人机工程的要求，违背了人机相互关系的原则；b)设计时过于草率，设计人员偏爱某一局部设计，导c)设计过程中，对系统的

可靠性和安全性分析不够、或没有进行分析。——操作错误：这是操作人员在现场环境下，执行各种功能时所产生的错误，a)b)任务复杂，c)人的可靠性和防止人的失误的措施人的可靠性和防止人的失误的措施d)操作人员对工作缺乏兴趣，e)f)违反操作规程，等等。—

—装配错误。——检验错误：由于检验过程中的疏忽而没有把缺陷或毛病完全检测出来，从而产生检验错误，这是允许的。检验不可能有100%的正确性。一般认为检验的有效度只有85%。——安装错误：没有按照设计说明书、图纸或安全手册进行设备安装造成的错误。——维修错误：

维修保养中发生的错误。如设备调试不正确，校核疏忽，检修前和检修后忘记关闭或打开阀门等。●防止人的失误的措施：大部分人的失误是可以避免的。▲注意力不集中和疲劳是操作员出现差错的重要原因。——注意力不集中的预防：安装能引起注

意的装置，提供舒适的工作环境，在各工序之间消除多余的间歇。——疲劳的预防：消除不合理的工作位置和不合理的操作方式，缩短精力集中的时间。消除环境造成的应力和疲劳的心理条件等。▲没有注意一些重要的显示，控制不精确和接通顺序不正确：——仅凭指针显示危险情况，易造成人的差错。可采用发声和发光手段引起操

作员对问题的注意。——对需精确控制的装置：要求机构灵活且用力较小；用“咔哒咔哒”发声来控制装置，则能避免由操作员引起的控制不精确问题。人的可靠性和防止人的失误的措施人的可靠性和防止人的失误的措施——为避免不按顺序接通控制器，可设置连锁装置，控制器以一定的顺序排列。

——避免采用外形相似或控制标记难以理解的控制器。▲读取错误：从仪表上读数可能由指针与表盘间距造成视差，可移动身体读取；采用竖直排列方式。配合合理的照明，并避免眩光。▲振动和噪声：不规则振动和高噪声的环境下，操作易发生差错。噪声会影响操作员交谈

和对指令的正确理解。可采取隔振和消声措施。▲不遵守规定的程序：是操作员产生差错的一个重要原因。措施是避免太长、太慢或太快的操作程序、和设置符合人的群体习惯的操作方式等。▲生理和心理上的应力：消除和减轻应力，是减少

人的差错的重要方面。除了加强教育与培训外，改善环境条件及创造和谐的氛围。●维修性设计▲维修性设计中的人机工程要求：——应考虑人的生理、心理和人体几何尺寸等因素。——维修作业尽可能容易、简单，考虑到维修环境和人员的技能水平。——设备应有容错功能。▲维修性人机工程设计的一

般原则：——提供适当的操作空间，采用比较合理的姿态。——振动和噪声不允许超过规定标准。——维修部位有适度的自然或人工的照明。——应考虑维修操作中举起、推拉、提起及转动时人的体力限度。——维修人员的工作负荷和难度适当。维修性设计●良好的可达性：接近维修部位的难易程度。▲维修部位能“看得见、够得

着”，而不需拆卸、搬动其他机件。包括：视觉可达（看得见）；实体可达(可接触到)；足够的操作空间。▲可达性的类型及设计原则：——安装场所的可达性，应考虑各种作业姿势的需要。——机器外部的可达性：a)机器的维修点，都应布局在便于接近的位置上。b)壳体开口应考虑开口部分的尺寸；开口部分的位置及对人的维

修姿势及维修空间的适应性。c)开口部分结构：可拆卸箱盖；装铰链面板；拉出式底盘。d)门和盖的固定方法：开闭时间最少的连接件，考虑密封、耐振要求。采用各种快卸螺钉和快锁机构。维修性设计维修性设计——机器的

内部可达性：a)部件底盘的形状：①整体底盘型：结构简单，但不便于维修操作，且必须停机修理；②单一底盘型：可拆卸底盘进行维修；③小底盘型：将零部件装在可更换的小底盘上，再装到机器的底盘上。具有模块化的优点。模块常作为更换单元，不在现场维修。b)零部件的布局：①零部件

间应有容纳手和工具的空间；②故障率高的、更换时间长的、需进行诊断或测试的、需进行调整的零部件，宜布置在可达性好的部位；③应便于目视检查维修情况；④尽量减少拆装零部件的●检测诊断准确、快速、简便：有自我故障诊断、定位、追踪功能，并提供足够的输

出信息供判断；检测点配置合理，便于接近。●具有完善的防差错措施及识别标记▲防组装差错要求：只有装对了才装得上；装错或装反就装不上；发生差错能立即发觉。▲防止差错和识别标志的设计准则——外形相近而功能不同的零部件，应从结构上加以区别或有明显的识别标记。如采取加定位销，防止插错。——产

品上应有必要的防止差错、提高维修效率的标记：如在相关部位设置刻线、箭头等●便于现场抢修的设计特性：时间紧迫；环境恶劣。▲便于人工替代和置代。▲便于截断、切换或跨接：保持电气、电子、燃油和液压系统的局部功能畅通。▲便于临时配用：采用粘接、矫正、捆绑等办法或利用在现场找到的物品来代替损坏

的产品，维持装备功能。维修性设计安全性设计●采取安全措施的优先顺序：满足安全要求，纠正已判定危险。▲进行最小风险设计：消除危险，或将风险降低到可接受水平▲采用安全装置：若未达目标，则应采用安全装置。▲采用告警装置

：若仍未达目标，则应采用告警装置▲制定专用规程和进行培训。●安全性设计思路和方法▲消除和控制危险：——通过设计消除危险：a)消除粗糙的棱边、锐角、尖端、和出现缺口、破裂表面的可能性，以防止皮肤损伤。b)使用不

易燃的材料，以防止着火；c)可燃物体及材料燃烧时不产生有毒气体。——控制危险严重性：如难以消除危险，可控制潜在危险严重性，使不致伤及人或设备。——降低危险严重性的其他方法：如限制静电荷的积累；电源切断后的泄放电路；防溢流

装置等。▲控制能量：通过控制能量来确保安全。分析可能发生能量的失控释放处和危险程度；考虑防止能量失控方法。▲概率设计和损伤容限——概率设计：采用安全系数法来减少结构或材料的故障。例如，压力容器设计的安全系数为3～5。——损伤容限设计：结构在规定的无维修使用期内，能够耐受由缺陷、裂纹或其它损伤

引起的破坏，而不损害使用安全的能力。安全性设计安全性设计▲隔离：采用物理分离、护板和栅栏等将已确定的危险同人员和设备隔开。▲闭锁、锁定和联锁：防止不相容事件接连在不正确的时间上发生或以错误的顺序发生。——闭锁和

锁定：闭锁是防止某事件发生或防止人、物等进入危险区域；反之，锁定是保持某事件或状态，或避免人、物等脱离安全的限制区域。例如，将开关锁在开路位置，防止电路接通是闭锁；将开关锁在闭路位置，防止电路被切断称为锁定。——联

锁：是电气设备最常用的安全措施之一。a)联锁可降低出现意外事件的可能。例如，在扳动某个开关之前，必须先打开保护罩。b)避免人接近危险状态，如打开高压舱门即切断电路。c)如果错误的操作顺序将导致事故，则要求采用联锁。▲降额：

使元器件以承受低于其额定值的应力方式使用。▲冗余：采用多个部件或多个通道来实现同一功能，以提高系统安全性及可靠性。冗余可大致分为两大类：工作冗余；备用冗余。▲状态监控：持续地对诸如温度、压力等所选择的参数进行监控，以避免意外事件。▲告警：用于向有关人员通告危险、设

备问题和其它值得注意的状态，以便采取纠正措施，避免事故发生。按人的感觉有：视觉、听觉、触觉和味觉等许多种告警。▲标志：是目视告警和说明手段。一般标在设备的特定位置上。▲损伤抑制：事故发生具有不确定性，设计时需考虑对人的物理

隔离或采用各种人身防护措施。安全性设计▲逃逸、救生和营救：逃逸和救生是指，人们使用本身携带的资源、自身救护所作的努力；营救是指其他人员救护在紧急情况下受到危险的人员所作的努力。——逃逸、救生和营救设备必须确保极低的故障概率。必须根据各种事故分析来确定和选择这类设备

。——逃逸和救生设备：逃逸设备用于使人逃出危险区；救生设备确保逃出危险区的操作人员仍处于安全状态。——营救设备：应考虑到是由不同类型的营救人员来操作。设计应简单、可靠、操作方便且省力，在紧急情况下不会发生差错、误用和设备故障。安全

性设计▲薄弱环节：系统中易出故障的部分(设备、或零部件)。——利用薄弱环节来限制故障、偶然事件或事故所造成的损伤。如电路中的保险丝；热系统的易溶塞；主动联轴节中的剪切销等。——无损的安全装置：如自动保护开关(或断路器)和热敏开关。薄弱环节可与无损的安全装置联用，作为辅助的和最后的

安全措施。●危险及其控制▲危险控制的技术原则与要求：——通过设计减少或避免某些危险；如危险不能充分避免或减少，则应减少操作者介入危险区的需要。——采用安全防护装置，防止危及人身。——通过使用的信息，将遗留风险通知和警告使用者。——通过附加预防措施，提高安全性。安全性设计▲危险控制的基

本途径：——分析危险源及危险产生的原因和影响。——研究分析人的耐受能力(即容限)和安全暴露极限。——采用适当的危险控制技术及措施。●防护装置和安全装置▲————————其位置离危险区应有足够的距离；——不增加任何附加危险。▲安全装置的技术特征：安全装置必须与控制系统一起操作并

与其相联系，使它们不会轻易损坏。安全性设计▲防护装置需具备的功能：--防止进入被防护装置包围的空间；--容纳或接收可能由机器抛出、掉下或发射出的材料、工件、切屑、液体、放射物、灰尘、烟雾、噪声等。--能对电、温度、火、爆炸物、振动等具有特别防护作用。▲

防护装置的类型：——固定防护装置：永久固定(通过焊接等)；借助紧固件固定。——活动防护装置：活动防护装置应与危险的运动件连锁，防止人触及运动件。——可调防护装置：对危险区不能完全封闭的地方，可采用可调防护装置。——可控防护装置。安

全性设计