裝備設(shè)計中應(yīng)考慮的人機因素及主要措施探討

■ 楊小良 董安華

裝備設(shè)計中應(yīng)考慮的人機因素及主要措施探討

■ 楊小良 董安華

針對影響人—機系統(tǒng)可靠性的因素，提出了提高人的可靠性的一些措施，并對當前人—機系統(tǒng)可靠性急需解決的難點問題進行了討論，供參考。

引言

裝備的使用和保障總是要直接或間接地通過人在一定的環(huán)境條件下完成的，這就構(gòu)成了人—裝備—環(huán)境之間的關(guān)系，即人—機—環(huán)系統(tǒng)。研究人、機、環(huán)之間的關(guān)系 ，使之相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮產(chǎn)品或裝備的效能，這也是可靠性工程的任務(wù)。在裝備研制中就要把人的能力數(shù)據(jù)和特性，以及環(huán)境對人、機的影響等方面的因素考慮到裝備及保障系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計中去，開展人素工程工作。

人素工程活動的結(jié)果可作為保障性分析（LSA）及制定培訓(xùn)要求和技術(shù)手冊的輸入。所有的人機工程活動必須與系統(tǒng)工程過程中其它各專業(yè)工程或?qū)W科一起協(xié)調(diào)、綜合權(quán)衡，以期獲得最大的效益。

人的可靠性概念是從研究產(chǎn)品可靠性時引出的，這個概念認為人的行為存在著有效性，在預(yù)先規(guī)定的范圍外發(fā)生的失誤行為叫做差錯。因此，可將人的行為不發(fā)生差錯的可能性叫做人的可靠性。

隨著裝備復(fù)雜程度和自動化程度的提高，必須使系統(tǒng)的設(shè)計同操作者的能力相匹配。

然而，由于人的能力達到極限仍不能滿足系統(tǒng)任務(wù)需要，以致問題經(jīng)常發(fā)生，迫使人們開始研究通過改進系統(tǒng)設(shè)計便于發(fā)揮人的效能，在工程設(shè)計中通常采用有關(guān)設(shè)計措施人—機系統(tǒng)可靠性。

1.提高人—機系統(tǒng)可靠性的主要措施

除了按照人素工程要求對裝備及保障設(shè)備進行設(shè)計外，減少人為差錯的主要措施有：

1.1 要進行系統(tǒng)防差錯設(shè)計

著名的墨菲定律告訴我們：“人們做某一件事情，如果存在著發(fā)生差錯的可能性,那么差錯遲早總要發(fā)生”。這個規(guī)律在指導(dǎo)人們消除差錯、保證安全具有重要意義。因為它明確告訴我們，要想避免差錯，必須消除差錯的可能性。

機件產(chǎn)生差錯的可能性，是機件本身具有的一種屬性，它存在于機件之中，按一定的統(tǒng)計規(guī)律表現(xiàn)出來，機件不同產(chǎn)生差錯的統(tǒng)計規(guī)律也不同。要想改變這種屬性只有從設(shè)計入手，采用“防差錯設(shè)計”，以防止在連接、裝配、安裝和其他使用維修操作中發(fā)生差錯，即使發(fā)生差錯也能立即發(fā)現(xiàn)，不致?lián)p壞機件、設(shè)備，而危及安全。在具體設(shè)計中應(yīng)考慮以下幾點：

1.1.1 謹防對稱性。幾年前曾有一家汽車公司設(shè)計了一個在美學(xué)上令人喜愛的對稱性儀表操縱盤，不久就發(fā)現(xiàn)區(qū)別儀表顯示的位置很困難，導(dǎo)致駕駛員眼睛注意操縱盤而離開道路的時間比希望的長。因此，從功能觀點看，對稱性設(shè)計并不好。

1.1.2 作為監(jiān)視器使用的人是薄弱單元。人是一個不可靠的監(jiān)視器，他在系統(tǒng)中的作用比較消極，因為人的注意力不容易集中，因此傾向于人與系統(tǒng)分離。人知道系統(tǒng)將出現(xiàn)什么現(xiàn)象，應(yīng)該如何處理，應(yīng)該把操縱員當作應(yīng)急的備用單元，以便在必要時介入工作。

1.1.3 誘發(fā)執(zhí)行任務(wù)的興趣。沒有必要拙笨地執(zhí)行枯燥的重復(fù)而單調(diào)的操作任務(wù)。但是，總有使操作率增加的傾向，當超過一定水平時就會促使差錯發(fā)生。例如，一架B—36飛機的電子設(shè)備使用了2700個電子管，在12個小時的飛行任務(wù)期間可能有12個失效。某導(dǎo)彈大約有5000個焊點，在常規(guī)條件下焊接時，若每5000個焊點有1個失效，工作12小時將有63%的導(dǎo)彈發(fā)生故障。因此，操作員應(yīng)知道這些事實，并在可能的條件下擬定作業(yè)規(guī)范。

1.1.4 進行維修性設(shè)計。在系統(tǒng)中，尤其是在復(fù)雜系統(tǒng)的裝配中連接錯誤或維修錯誤是很重要的問題，必須引起特別注意。例如，底特律愛迪生公司的用戶服務(wù)部報告過維修量很大，在典型的一年里修理了600000個小型裝置，主要的批評意見是設(shè)備的維修性太差。在某些實例中，甚至像更換不重要的工作燈那樣的東西，也必須完全離位維修。因此，設(shè)備應(yīng)設(shè)計成容易維修（例如，可達性、可見性、以及可更換性等）；標注彩色代號；用不同類型的插銷和插座等，以便減少人為差錯。

1.2 應(yīng)重視操作人員素質(zhì)與能力的培訓(xùn)

操作人員素質(zhì)包括責任心和心理素質(zhì)；操作能力是技術(shù)水平、知識水平和能力的綜合反映。有些人認為，現(xiàn)代自動化的裝備對操作能力的要求降低了，因此放松操作能力的訓(xùn)練，這是一種誤解。在復(fù)雜緊張而迅速變化的戰(zhàn)斗條件下，裝備使用的成功，很大程度上取決于操作人員的心理訓(xùn)練和專業(yè)訓(xùn)練，以及對所維護使用的裝備特點的了解程度。

所以，人員的訓(xùn)練十分重要，應(yīng)按專業(yè)分類進行培養(yǎng)。培訓(xùn)精通專業(yè)知識、適應(yīng)戰(zhàn)爭的心理狀態(tài)、善于利用先進裝備的人，是防止差錯事故，克敵制勝的重要因素。

1.3 加強裝備使用和維修中的管理

為防止人為差錯，要加強裝備使用維修工作的管理。要完善有關(guān)的規(guī)章制度，加強防差錯、防事故教育，養(yǎng)成使用和維修人員嚴格遵守操作規(guī)程的良好作風；要注意把握使用和維修人員的心理因素，如避免情緒波動或思想負擔過大的人員上關(guān)鍵崗位操作等。

2.人—機系統(tǒng)可靠性研究急需解決的問題

以上討論了人—機系統(tǒng)可靠性的一些概念。顯然鑒定和預(yù)測人的可靠性是一項值得研究的問題。然而，需要的技術(shù)尚處于開發(fā)階段。迄今，對人為差錯的估計方法還不成熟，因此很難客觀地預(yù)測人的可靠性。美國研究協(xié)會最近做了嘗試，利用心理學(xué)試驗，獲得164項控制和顯示的數(shù)據(jù)，并變?yōu)橛弥A(yù)測人為差錯率的數(shù)據(jù)。

尋求測量操作可靠性的方法存在的困難包括：

現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)雜性和主觀性；

在滿足要求的前提下，使用這些技術(shù)有困難；

缺少關(guān)于需要改進人的操作數(shù)據(jù)庫。

此外，人本身也是一個復(fù)雜系統(tǒng)，如習(xí)慣的思維方法、判斷能力、主觀性等抽象因素，對人—機系統(tǒng)的可靠性也有影響，這就使鑒定和分析很困難。盡管這些問題與預(yù)測設(shè)計、生產(chǎn)和操作中的可靠性還有差距，但如上所述，仍然有許多識別人為差錯的方法，在人—機系統(tǒng)中通過減少這些差錯可使系統(tǒng)的可靠性達到較高的水平。

3.結(jié)束語

影響人的可靠性因素固然很多，例如，操作錯誤、設(shè)計錯誤、檢驗錯誤、安裝錯誤、維修錯誤，以及環(huán)境因素等，然而，現(xiàn)有的技術(shù)復(fù)雜性以及影響因素的隨機性，要使用一些技術(shù)排除其影響有較大的困難，為此，在裝備系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)盡量采用風險分析、規(guī)避風險措施，并加強對裝備系統(tǒng)使用維修的管理，是一項可以實現(xiàn)的措施。

1.秦英孝.可靠性維修性保障性概論[M].北京：國防工業(yè)出版社.2003.

2.趙東元，秦英孝.可靠性工程與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社.2004.

（作者單位：駐中國空空導(dǎo)彈研究院軍代室）