某型客機(jī)駕駛艙人為因素試飛評(píng)估

劉瀟+曹煜國(guó)

摘 要：針對(duì)某型客機(jī)駕駛艙建立了人為因素評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方式收集飛行員意見(jiàn)，并運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了綜合計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了該型客機(jī)駕駛艙人為因素試飛評(píng)估。

關(guān)鍵詞：駕駛艙；人為因素；評(píng)估

中圖分類號(hào)：R857.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）33-0013-02

人為因素是通過(guò)研究人與裝備的相互作用，使裝備設(shè)計(jì)適合人的習(xí)慣，以提高作業(yè)效能、安全性和舒適性。飛機(jī)駕駛是一個(gè)對(duì)飛行員要求極高的作業(yè)過(guò)程，因?yàn)槿藶槭д`導(dǎo)致的飛行事故在所有飛行事故中的比例高達(dá)三分之二?？蜋C(jī)以市場(chǎng)為導(dǎo)向，對(duì)于安全性有著極為嚴(yán)格的要求，良好的駕駛艙人機(jī)交互能顯著降低飛行員的工作負(fù)荷，提高交互效率，減少失誤概率，進(jìn)而促進(jìn)飛行安全。人為因素的考慮應(yīng)當(dāng)貫穿飛機(jī)的整個(gè)設(shè)計(jì)、制造和試飛階段。由于技術(shù)局限，缺乏基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很多設(shè)計(jì)缺陷往往很難在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)。通過(guò)人為因素試飛評(píng)估，獲取飛行員的實(shí)際飛行感受，對(duì)駕駛艙人為因素進(jìn)行量化分析，可以最大限度地發(fā)現(xiàn)不足并做出改進(jìn)，具有重要的價(jià)值和意義。

1 綜合評(píng)價(jià)方法

駕駛艙人為因素試飛評(píng)估的突出特點(diǎn)是重視飛行員的主觀感受，以飛行員主觀評(píng)價(jià)為手段。在人為因素問(wèn)題中，人這一環(huán)節(jié)存在個(gè)體差異，每個(gè)人的人體尺寸、操作習(xí)慣都不同，對(duì)于同樣的設(shè)計(jì)，不同個(gè)體的感受可能是截然不同的。以調(diào)查問(wèn)卷的形式收集一定數(shù)量飛行員的意見(jiàn)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能夠得到他們對(duì)駕駛艙最直接的評(píng)價(jià)。

駕駛艙人機(jī)交互界面十分復(fù)雜，涉及多個(gè)方面，如空間、布局、顯示、控制、告警、照明、噪聲、振動(dòng)等，因此駕駛艙人為因素評(píng)價(jià)具有層級(jí)化、結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)。而飛行員的主觀意見(jiàn)往往是非量化和不精確的，例如“暖和”、“涼快”、“燈光較暗”、“坐墊較硬”等。運(yùn)用模糊評(píng)價(jià)方法，可以將飛行員的主觀定性描述轉(zhuǎn)化為定量表達(dá)，并給出綜合評(píng)價(jià)結(jié)論[1]。

2 調(diào)查問(wèn)卷

調(diào)查問(wèn)卷包括標(biāo)題、引導(dǎo)詞、飛行員信息、答卷規(guī)則說(shuō)明和主體內(nèi)容幾部分。問(wèn)卷標(biāo)題是概括說(shuō)明調(diào)查的主題。引導(dǎo)詞簡(jiǎn)要說(shuō)明調(diào)查的意圖和要求，使參與調(diào)查的飛行員心中有數(shù)。飛行員信息涉及年齡、級(jí)別、人體尺寸數(shù)據(jù)等。答卷規(guī)則說(shuō)明是告訴研究對(duì)象如何填寫(xiě)調(diào)查問(wèn)卷中的問(wèn)題，首先要對(duì)問(wèn)卷中一些容易產(chǎn)生歧義的部分進(jìn)行解釋，同時(shí)說(shuō)明作答的要求，對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的填寫(xiě)做出示例。問(wèn)卷主體由需要調(diào)查的問(wèn)題組成。通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)[2]、同類問(wèn)卷以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合飛行員意見(jiàn)，擬定了駕駛艙人為因素評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，包含86項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。該指標(biāo)系統(tǒng)由4個(gè)層級(jí)組成：總評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)方面、屬性、指標(biāo)，如圖1所示。為每一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)問(wèn)題，由飛行員根據(jù)飛行體驗(yàn)，在優(yōu)秀、良好、中等、可接受和不可接受中選擇恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。共22名飛行員參與了試飛評(píng)估，平均年齡36歲，該機(jī)型平均飛行時(shí)間322小時(shí)。

3 模糊評(píng)價(jià)計(jì)算

3.1 權(quán)重系數(shù)

不同指標(biāo)對(duì)于所屬屬性、不同屬性對(duì)于所屬方面、不同方面對(duì)于總體評(píng)價(jià)的重要程度是不等的，這種差別要用權(quán)重系數(shù)來(lái)度量和體現(xiàn)。本次調(diào)查使用G1法來(lái)確定權(quán)重系數(shù)[3]。評(píng)價(jià)項(xiàng)目集{I1，I2，…，In}，將項(xiàng)目的絕對(duì)重要程度劃分為1～9九個(gè)分值，9分對(duì)應(yīng)非常重要，1分對(duì)應(yīng)不重要，由飛行員打分計(jì)算分為以下幾個(gè)步驟：

（1）根據(jù)重要度的得分進(jìn)行排序，得到關(guān)系式I≥I≥…≥I；將相鄰兩項(xiàng)目的得分相除，得到相對(duì)重要度rk。

（2）根據(jù)計(jì)算出的相對(duì)重要度rk，利用式（1）、式（2）計(jì)算出排序后項(xiàng)目I的權(quán)重值w（i=1，2，…，n）。

式中，k=n-1，n-2，…，2，1。

（3）將w組合成權(quán)重矩陣 。

（4）按排序前的項(xiàng)目順序調(diào)整權(quán)重矩陣W*的元素順序，

得到權(quán)重矩陣 。

經(jīng)計(jì)算，分別得到評(píng)價(jià)方面Ii{顯示裝置、控制裝置、顯控一體布局、告警信息、座艙空間、座艙環(huán)境、座椅肩帶、通訊導(dǎo)航}權(quán)重矩陣W，顯示器屬性I1i{符號(hào)統(tǒng)一性、內(nèi)容易讀性、布局合理性、信息準(zhǔn)確性、防誤讀、安裝位置}權(quán)重矩陣W1，控制器屬性I2i{位置布局、外形間距、操縱行程、操縱力、安全防護(hù)}權(quán)重矩陣W2，座艙環(huán)境屬性I6i{溫度、振動(dòng)和噪聲、視覺(jué)和照明}權(quán)重矩陣W6如下：

W={0.1344，0.1297，0.1281，0.1304，0.1110，0.1194，0.1168，0.13

02}

W1={0.1685，0.1677，0.1675，0.1690，0.1680，0.1592}

W2={0.2096，0.1875，0.1978，0.1958，0.2094}

W6={0.3166，0.3306，0.3528}

3.2 隸屬度

隸屬度是指對(duì)指定對(duì)象的評(píng)價(jià)處于某一級(jí)的程度。

假設(shè)共有n名飛行員對(duì)某型機(jī)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)某一個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，有n1名飛行員選擇優(yōu)秀，n2名飛行員選擇良好，n3名飛行員選擇中等，n4名飛行員選擇可接受，n5名飛行員選擇不可接受。那么，這一指標(biāo)的隸屬度向量為：

將某一屬性所包含的隸屬度向量按行組合到一起，就構(gòu)成了該屬性的模糊評(píng)價(jià)矩陣：

其中aijkm=，n指問(wèn)卷的總份數(shù)，nm指對(duì)于指標(biāo)Iijk，選擇第m個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的問(wèn)卷份數(shù)（m=1，2，3，4，5分別表示“優(yōu)秀、良好、中等、可接受、不可接受”）；k=1，2，…，p，p指該屬性包含的指標(biāo)個(gè)數(shù)。Aij的每一行都是某評(píng)價(jià)項(xiàng)的隸屬度向量。

例如：顯示器屬性符號(hào)統(tǒng)一性I11包括I111，I112，I113三項(xiàng)指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)收集的27份調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果見(jiàn)表1。

則I11的模糊評(píng)價(jià)矩陣A11為：

3.3 加權(quán)計(jì)算

將某屬性Iij對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)矩陣Aij與相應(yīng)權(quán)重向量Wij相乘，得到該屬性的隸屬度向量：

將某方面Ii所含所有屬性下的隸屬度向量按順序整合，形成該方面的模糊評(píng)價(jià)矩陣Ai。Ii的隸屬度向量為：

將總目標(biāo)所含所有方面的隸屬度向量按順序整合，組成總目標(biāo)S的評(píng)價(jià)矩陣A?？偰繕?biāo)的隸屬度向量為：

找出S中最大的元素：

如果i=1，評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)秀；i=2，評(píng)價(jià)結(jié)果為良好；i=3，評(píng)價(jià)結(jié)果為中等；i=4，評(píng)價(jià)結(jié)果為可接受；i=5，評(píng)價(jià)結(jié)果為不可接受。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，該型客機(jī)的總評(píng)價(jià)隸屬度向量為：

因此該型客機(jī)的駕駛艙人為因素試飛評(píng)估結(jié)果為良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

該型客機(jī)駕駛艙人為因素試飛評(píng)估建立的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法達(dá)到了預(yù)期效果。這一方法具備一定的通用性，對(duì)指標(biāo)系統(tǒng)稍作修改，同樣適用于裝甲車(chē)輛、艦船、潛艇、飛船和無(wú)人機(jī)地面戰(zhàn)等軍事裝備的人為因素評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

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