【正文】 示我們要尋求一個目標(biāo)，仔細(xì)分析它，明白實現(xiàn)這個目標(biāo)需要什么。我們要設(shè)計系統(tǒng)的各個部分去滿足這些要求，建立一個組織合理的系統(tǒng)，有效的滿足我們的目標(biāo)?！毕旅嫖覀冇懻撊藱C(jī)系統(tǒng)的有關(guān)內(nèi)容，然后給出它的一般特點，最后介紹一下系統(tǒng)可靠性的概念。1. 人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)系統(tǒng)是指一個或多個人員和實體設(shè)備的結(jié)合，向系統(tǒng)輸入給定的數(shù)據(jù)，就會產(chǎn)生期望的輸出。這里面，機(jī)器的概念太嚴(yán)格了，我們不應(yīng)該只認(rèn)為“機(jī)器就是一種物體、設(shè)備、事物或任何人們在使用的東西。簡單的說，人機(jī)系統(tǒng)可以簡單到只是人和一把錘子或一個卷發(fā)器的系統(tǒng)。復(fù)雜一些，可以是一個家用電器、辦公設(shè)備、割草機(jī)，當(dāng)然還包括操作者。更復(fù)雜的系統(tǒng)有飛行器、電話系統(tǒng)、自動化的煉油設(shè)備等等。還有一些系統(tǒng)更加難以描述，比如像一些服務(wù)系統(tǒng)：加油站、醫(yī)院、健康中心、游樂園、高速公路、海邊的機(jī)場等等。系統(tǒng)中人是最活躍的因素,和系統(tǒng)相互作用,實現(xiàn)設(shè)計的功能。人機(jī)交互作用的一個典型的例子人操作儀器。機(jī)器的顯示器對操作者產(chǎn)生相應(yīng)的刺激，操作者對接受到的信息進(jìn)行加工，然后做出反應(yīng),。雖然用這樣的方法區(qū)分系統(tǒng)邊界并不是很明確，但還是可以分為三個大類：人工的、機(jī)械的、自動的。* 人工系統(tǒng) 人工系統(tǒng)由手動工具和其他輔助工具組成，依靠操作者自身的力量去完成操作。* 機(jī)械化系統(tǒng) 這種系統(tǒng)又稱為半自動化系統(tǒng)。由各種不同類型的機(jī)器組成。這些機(jī)器通常執(zhí)行比較固定的功能。動力主要由機(jī)器提供，操作者通常使用控制設(shè)備完成基本的控制功能。* 自動系統(tǒng) 一個全自動的系統(tǒng)，所有的操作功能幾乎不會涉及多少的人力。機(jī)器人的應(yīng)用就是一個很好的例子。有些人認(rèn)為，自動化系統(tǒng)不需要人力，因此不是人機(jī)系統(tǒng)，沒有涉及到人因工程學(xué)。這是一種誤解。 事實勝于雄辯。所有的自動化系統(tǒng)都需要人去安裝、編程、更新和維護(hù)，因此必須如其他系統(tǒng)一樣考慮人因。2. 系統(tǒng)特征* 系統(tǒng)是有目的的 前面我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)，每個系統(tǒng)都必須有一個目的，否則它將是一盤散沙。系統(tǒng)的目的即就是系統(tǒng)的目標(biāo)。一個系統(tǒng)可以有多個目標(biāo)。* 系統(tǒng)是有層次的 有些系統(tǒng)可以認(rèn)為是較大的系統(tǒng)的子系統(tǒng)。當(dāng)描述或分析一個復(fù)雜系統(tǒng)時，我們往往會不知從哪里開始，到哪里結(jié)束。要解決這樣的問題，首先要做出兩個決定。首先要確定系統(tǒng)的邊界，即分清哪些是處于系統(tǒng)內(nèi)部，哪些在外部。這沒有對錯之分，但是必須合理，而且能夠使系統(tǒng)完成它的功能。其次是系統(tǒng)劃分到哪里，也就是子系統(tǒng)的大小問題。最基本的劃分稱為元素。一個元素可以是一個子系統(tǒng)，在另一種分析中，它又可以是一個更低的層次。根據(jù)描述或分析環(huán)境的原因進(jìn)行恰當(dāng)?shù)膭澐帧? 系統(tǒng)處在特定的環(huán)境中 處于系統(tǒng)邊界之外的事物稱為環(huán)境。 根據(jù)系統(tǒng)邊界的劃分，環(huán)境分為直接環(huán)境、中間媒介和一般環(huán)境幾個階段。特別值得注意的是，我們生活工作的環(huán)境是自然環(huán)境的一部分，不能被修改。人們基本上是被動的與環(huán)境打交道，環(huán)境還往往強(qiáng)加一些約束或者預(yù)先就決定行為的某些方面。* 元素具有各自的功能 系統(tǒng)中的每個元素都至少有一個功能，用于實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)。人因工程學(xué)專家的任務(wù)之一就是決定是否人或機(jī)器需要執(zhí)行一項特定的任務(wù)。 元素具有不同的功能，但均可被分為四個最基本的類型：信息的接收、存儲、處理和決策以及執(zhí)行功能。如圖13所示。信息存儲與其他功能均有關(guān)系，因而處于上面，其他三個順序放置。信息接受信息輸入信 息 存 儲信息處理和決 策執(zhí)行功能輸出結(jié)果 圖13 元素功能圖（1） 信息接受：進(jìn)入系統(tǒng)的有些信息來自外部,比如,飛機(jī)進(jìn)入監(jiān)控塔的范圍、產(chǎn)品訂單、熱源引發(fā)自動報警裝置。有些信息可能來源于系統(tǒng)本身。這樣的信息可以反饋或存儲在系統(tǒng)中。（2） 信息存儲：對人類而言，信息的存儲就相當(dāng)于對學(xué)習(xí)材料的記憶。信息能夠以多種方式存儲，例如磁帶、磁盤、模板、記錄、數(shù)據(jù)表等等。大多數(shù)信息是以代碼或符號的形式存儲起來。（3） 信息處理和決策：信息處理包含幾種類型的操作。無論是簡單的還是復(fù)雜的過程，只要有人員的參與，必然會涉及到?jīng)Q策。當(dāng)使用機(jī)械化或自動化的機(jī)器時，信息處理過程必須以某種形式編程。當(dāng)然，如果使用計算機(jī)的話，這樣的程序是比較容易理解的。其他的編程方法還包括使用不同類型的圖表來表示，如齒輪、凸輪、電路和杠桿。（4） 執(zhí)行功能：系統(tǒng)的執(zhí)行功能，我們一般稱之為制定一系列決定的過程。這些功能大致被分為兩類。一種是具體的控制動作或過程，如搬運、移動、修改、更換材料。另一種是交流行為，是指比較抽象的形式，聲音、信號、記錄等等。這些功能也涉及到一些具體行為，但它們只是伴隨抽象行為而發(fā)生的。元素的相互作用簡單的說，元素的相互作用其實就是它們協(xié)同作用，以實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)。每一元素對其他元素都有一定的影響，不過這種影響比較小。系統(tǒng)分析的結(jié)果就是對這些元素和子系統(tǒng)的關(guān)系的描述和理解。系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組成部分的輸入輸出 一個復(fù)雜系統(tǒng)的各個層次都有輸入輸出。一個子系統(tǒng)的輸出，就是另一個子系統(tǒng)的輸入。系統(tǒng)從外部環(huán)境得到輸入來源，最終又向其輸出。通過輸入輸出，所有的元素相互交流，相互作用。輸入可以是物質(zhì)實體、電子脈沖、機(jī)械力或者信息。現(xiàn)在我們來講一下什么是開環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)用于完成一些要求連續(xù)控制的過程，需要對操作過程進(jìn)行不斷的反饋。反饋會給出過程中需要考慮的任何有關(guān)錯誤的信息，從而做出調(diào)整。開環(huán)系統(tǒng)不能進(jìn)行進(jìn)一步的控制。這樣的系統(tǒng)一旦執(zhí)行操作就固定死了，不能再采取任何深層控制。比如沒有引導(dǎo)系統(tǒng)的火箭點火過程。雖然這樣的系統(tǒng)反饋不能用于持續(xù)控制，但能夠改進(jìn)并行操作。 在系統(tǒng)分析當(dāng)中，每個子系統(tǒng)執(zhí)行功能時所要求的輸入、輸出都是要被指定好。人因工程學(xué)專家就是專門制定人員執(zhí)行任務(wù)時所需的必要的輸入、輸出的。系統(tǒng)的可靠性 任何事物都不可能永遠(yuǎn)完好無損。往往在最緊急的時刻，產(chǎn)品發(fā)生毀壞，不能工作。我們設(shè)計一個系統(tǒng)，當(dāng)然希望它能一直工作。工程師這樣描述系統(tǒng)的可靠性：指在執(zhí)行預(yù)期功能時與執(zhí)行過程的相關(guān)程度。通?？煽啃杂谜?zhí)行任務(wù)的概率來表示。舉個例子，如果一臺自動點鈔機(jī)工作一萬次，其中9999次記錄都是正確的。 另一種對可靠性的描述是平均停工時間（簡稱為MTF）。還有幾個變量用來描述可靠性，這些均是與系統(tǒng)或個人正常執(zhí)行時間的比值，即從開始直到失敗或兩次失誤之間的時間。這個指標(biāo)是應(yīng)用最多的，其他的只是提一下。目前先把正常執(zhí)行的概率作為可靠性的表示。 如果系統(tǒng)有多個元素，那么復(fù)合系統(tǒng)的可靠性將視個體元素的可靠性以及它們的結(jié)合形式而定。系統(tǒng)中的元素結(jié)合形式有串聯(lián)、并聯(lián)和混合形式三種。216。 串聯(lián)形式：在許多系統(tǒng)中，元素都是串連的，每一個元素都正常運行，系統(tǒng)才能正常運行。我們假設(shè)元素排成一列，同時地、相互依賴地執(zhí)行功能，就如操作者在使用一種設(shè)備。分析可靠性數(shù)據(jù)時，必須注意兩個特點：（1）任何一個元素的失效都會造成系統(tǒng)的失效。（2）元素彼此之間是獨立的。當(dāng)滿足這幾個條件時，系統(tǒng)的可靠性就可以從它的元素的可靠性導(dǎo)出。序列中的元素越多，系統(tǒng)的可靠性就越低。如果一個系統(tǒng)有100個元素組成。也就是說，1000次中，系統(tǒng)可能只有365次完成了任務(wù)。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性最大不會超過其中元素的最小的可靠性，而且往往要低的多。通常這一最低環(huán)節(jié)都是人員的可靠性造成的。216。 并聯(lián)形式：并行系統(tǒng)的可靠性和串聯(lián)完全不同。并行系統(tǒng)中，兩個或更多的元素執(zhí)行相同的功能。有時也可視為是一種替補(bǔ)、冗余、排列。如果一個元素失效了，另一個可以作為它的替代，繼續(xù)完成任務(wù)。只有系統(tǒng)中的所有元素都失效了，整個系統(tǒng)才完全失效。添加并行元素可以增加系統(tǒng)的可靠性。舉個例子，系統(tǒng)有四個并行元素。因為人員通常是系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，所以人機(jī)系統(tǒng)中常在由人員執(zhí)行任務(wù)的地方設(shè)立并行機(jī)構(gòu)。216。 討論：上面討論的可靠性都是假設(shè)它是靜止的，不變化的。然而，經(jīng)驗表明，可靠性會隨著時間而變化。用了十年的舊車一次啟動的概率就比只用了一年的車低得多。時間同樣對人的可靠性也有影響，而且只經(jīng)過很短的時間。人員成功完成任務(wù)的概率通常只在幾個小時內(nèi)是可靠的。主要參考書目：1， and , Human Factors in Engineering and Design,8th Edition, McGrawHill, New York, 19932， 馬江彬主編，人機(jī)工程學(xué)及其應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，19933， 丁玉蘭主編，人機(jī)工程學(xué)（修訂版），北京理工大學(xué)出版社，2000.孫林巖16 / 1