文献综述

一．论文研究背景与意义

设计对象和设计进程是工程设计学研究的两个重要问题。目前,,对技术系统及其设计进程纳研究已比较成熟。然而,在进行技术系统设计时,由于未能全面、系统地把人、技术过程和作业环境等考虑进去,设计的结果往往不理想。在此背景下提出了本论文的研究课题。

本论文首先讨论了设计领域及工程设计学的基本知识。然后讨论了系统化设计的思想和方法。即以系统的眼光看待设计对象,并且以系统的眼光看待设计本身。还讨论了设计过程中的逻辑步骤和进程的发展与演变。本论文的重点是尝试探讨人机系统(人#8212;#8212;技术子系统一一技术过程#8212;#8212;环境系统)并制定其设计进程。技术过程动态地把人、技术系统和作业环境联系起来,这四种因素共同决定着系统的总体性能。人机系统设计就是科学地利用这些要素之间的有机联系来寻求系统的最佳参数。人机系统的设计进程主要包括四个阶段:阐明任务书、方案设计、技术设计和细节设计。与针对技术系统的设计进程相比,它主要增加了人机功能分配、作业分析、人机界面设计、人机工程评价和作业辅助设计等内容,人机系统的思想贯穿于整个设计进程。源于人机工程学的人机系统设计理论为工程设计学开拓了新的思路。

二、人机工程学的发展与现状

尽管人类从开始制造工具,营造居所时就开始考虑人造物的尺度、效率等人机因素,但作为一门独立的学科,人机工程学是在20世纪才逐步确立的。两次世界大战是人机工程学发展的重要刺激因素,尤其是在第二次世界大战中,飞机、航空母舰、雷达设备等大量的新式武器投入使用,其操作控制的复杂程度也是空前的。由于没有很好地解决人机的适应问题,导致了大量的安全事故与效率低下的问题,引起各国政府的高度重视。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。人们开始认识到对制造出来的各种高效能的新式机器和机器系统进行操纵和控制时,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。美国空军从试验心理学的角度出发进行人类知觉分析,并将研究成果应用于防止事故的对策中,取得了很大的成果。人机工程学研究在此期间得到了很大的发展。战后,人机工程学的主要研究对象从军用装备转向民用产品,在制造业、运输业、通讯业等领域得到了相当广泛的应用。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,人类物质文明和精神文明的不断进步,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,人们对其工作环境及效率提出了越来越高的要求。比如,如何使工作环境舒适又安全,操作简便省力又准确,怎样才能更好地提高工作效率等等。人机工程学正是使人和机器、环境相互适应,创造舒适和安全环境条件,从而提高工作效率的一门学科,它就是在这样的背景下创立和发展起来的。

三、国外人机系统设计文献综述

人机工程学的发展阶段分为人适应机器的阶段。在第一次世界大战中,美国为合理使用兵力资源,动员心理学家对几百万人进行智力测验由于新装备的使用对使用者的素质提出了更高要求。选拔、训练兵员都是为了使人适应机器,在一定程度上改善了人机匹配关系。战后,人员甄别、训练工作在工业生产中进一步受到重视,当时起主要作用的是心理学。机器适应人的阶段。二战间,各交战国竞相研制复杂的高性能武器装备,即使严格选拔,并受充分训练的人员也难以适应,所以开始重视如何实现人机匹配。1949年,英国正式成立人机工程学学会,使人机工程学开始成为一门独立的学科。人机匹配的研究方向从过去由人适应机器改变为由机器适应人。1959年,国际人机工程学联合会（IEA）成立,标志着人机工程学已发展为成熟的科学。以人为中心的系统阶段。此阶段将人一一机#8212;环境作为一个整体来研究,研究领域与范围扩大渗入人类生活的各个领域,出现了研究不同行业问题的人机工程学。由此,人机工程学的研究更注重于人一机一环境关系的完整研究,并运用系统论,信息论等新兴学科来研究这个新的系统,以创造更适合于人工作的条件于环境,使人机系统的综合效能达到最高水平。

人机工程技术是21世纪信息领域需要解决的重大课题。美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为四项软件,人机交互,网络,高性能计算机。其中,人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一,并被认为”对计算机工业有着突出的重要性,对其他工业也很重要”。美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一,而且还专门增加了与软件技术并列的人机界面这项内容。日本也提出了FPIEND21计划(Future Personalized Information Environment Development),其目标就是要开发21世纪个性化的信息环境。我国973，S一863,十五计划及未来十一五计划均将人机交互列为主要内容。 四、国内人机系统设计文献综述

在中国,人机工程学的研究在20世纪30年代开始即有少量和零星的开展,但是系统深入的开展则在”文革”以后。1980年4月,国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会,统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。1984年,国防科工委成立了国家军用人#8212;机#8212;环境系统工程标准化技术委员会。这两个技术委员会的建立,有力地推动了我国人机工程学研究和发展。此后在年又成立了中国人类工效学学会,再在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。20世纪90年代初,北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点。当前,随着我国科技和经济的发展,人们对工作条件,生活品质的要求正在逐步提高,对产品的人机工程特性也会日益重视,大量厂商把”以人为本”,”人体工学”的设计作为产品的卖点,也正是出于对这种新的需求取向的意识。