什么是人机工程学

什么是人机工程学
什么是人机工程学

什么是人机工程学
人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关科学知识,研究组成人机系统的机器和人的相互关系,以提高整个系统工效的新兴边缘科学.
人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力,以及人受机器、作业和环境条件的限制.人机工程学 还研究人的训练,人机系统设计和开发,以及同人机系统有关的生物学或医学问题.对于这些研究,在北美称为人因工程学或人机工程学,苏联称为工程心理学,欧洲,日本和其他国家称为工效学.
人开始使用机器就构成了人机系统.第二次世界大战期间,人们认识到对制造出来的各种高效能的新式机器和机器系统(生产、运输、通信、武器和航空飞行器等)进行操纵和控制时,整体系统的工作效率在很多情况下是由其中人的活动来决定的.如雷达运行时,要求操纵人员接收和分辨出显示器上显示的各种信息,根据这些信息在很短时间内作出决策和进行操作.若雷达设备的全部潜力没有发挥出来,至少部分原因是操纵人员不能掌握这个电子设备的复杂操作.
经验和教训提醒人们,有时飞机弄错方向坠毁,炸弹误中友船,就是因为设计时没有考虑人的各种长处和短处.电子计算机发展的初期,计算机运算速度很快,输入数据、编制程序和打印结果很慢,机器经常处于空闲状态,也是因为没有考虑和研究人机接口系统和人机功能分配等因素引起的.
人的能力和机器的潜力很好地配合,能提高管理和控制效率.随着机械化、自动化和电子化的高度发展,人的因素在生产中的影响越来越大,人机协调问题也就越来越显得重要,人机工程学就是在这样的背景下创立和发展起来的.
在人机系统中操纵人员被看作系统中的一个元件.操作人员通过感觉器官(视、听、触、嗅、味)接收来自机器的信息,了解其意义并予以解释,或先进行计算,再把结果与过去的经验和策略进行比较,然后作出决策.
作出决策后,人通过控制器官(手、脚等)去操纵机器的操纵器,如开关、按钮、操纵杆、操纵盘、光笔或呼口令等,来改变机器的运转情况.机器随即发出新的信息,如此重复不断.人机系统不是孤立存在的,而是存在于某种环境之中.环境特性影响人的效率和行为.环境因素包括温度、湿度、噪声、照明、加速、振动、污染和失重等.
设计人机系统时,要把人和机器作为一个整体来考虑,合理地或最优地分配人和机器的功能,保证系统在环境变动下达到要求的目标.有些人机系统能用定量的系统分析和系统综合的方法进行设计.一个简单系统,如一位操纵人员和一台机器构成的单参数跟踪系统,操纵人员被看作是系统中一个元件,可用定量方法,即用传递函数或其他数学方法近似表达操纵人员的动态特性,建立操纵人员的准线性数学模型；用控制理论方法对操纵人员的传递函数,和机器的传递函数进行综合,便可得到调节品质合乎要求的稳定的人机跟踪系统.
建立人机系统,必须考虑以下五个方面：人员选择训练(包括训练设备)、设备设计、操作程序和环境.建立复杂的人机系统,除了这五个方面外,还要考虑人机系统的系统性能、人和机器的特性等,采用系统科学或信息科学的方法来设计和分析,然后进行系统试验,检查系统性能和操纵人员操纵的难易程度.
一般说来,人机系统要反复试验和使用才能逐渐完善.人机系统中,操纵人员是人机系统中的主体,设计和运用人机系统时应当充分发挥人在人机系统中的能动和主导作用.设计人员要和操纵人员密切配合,使人机系统达到要求的性能和指标,同时保证操纵人员操纵简便.安全舒适和提高系统工效.
人机工程学是一门年轻的科学.人机系统中人的特性、能力和限制已经有大量测试数据可查.从系统分析角度研究人机系统,在原有设备基本不变的情况下,由于考虑了人的动态特性而进行系统分析,再适当改动设备,就能显著提高工效.如手动控制系统,即操纵人员直接参与的用手连续控制的系统,在飞机、火炮、雷达、汽车、舰船和航天飞机等方面已广泛应用,在工业生产中也得到广泛应用.
人机接口系统,即人和计算机之间相互作用的系统,已是电子计算机发展的必不可少的重要组成部分.人机接口系统不仅在硬件上,而且在软件上也取得了进展-特别是在人机对话(或人机通信)方面,已研究出许多高级语言,正在研究采用自然语言进行人机对话,加快人机对话的速度,提高通信效果,发挥计算机的潜力.
人机接口系统中人承担越来越多的功能,操纵人员执行许多操作,进行人机对话,处理大量信息,作出各种决策.指挥控制通信系统是一种多操纵人员、多台机器的复杂的人机系统.即使是一个非常简单的设备,在操纵人员的问题上也会产生常规工程实践无法解决的问题.因此人机工程学具有重要的应用价值.
人机工程学的应用领域有电话、电传、计算机控制台、数据处理系统、高速公路信号、汽车、航空、航海 、现代化医院、环境保护、教育等,人机工程学甚至可用于大规模社会系统.