載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究綜述

陳登凱，張獻，葉聰，朱夢雅，王憬鸞，喬一丹

【特別策劃】

載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究綜述

陳登凱1，張獻1，葉聰2，朱夢雅1，王憬鸞1，喬一丹1

（1.西北工業(yè)大學 機電學院，西安 710072；2.中國船舶科學研究中心，江蘇 無錫 214082）

為改進載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計，提升設計可靠性與人機舒適性提供理論支撐。文中基于Scopus數(shù)據庫與中國知網數(shù)據庫下載并整理相關文獻，采用Citespace軟件對文獻作者、機構、關鍵詞等構建可視化圖譜，分析得出結論。通過精讀文獻劃分出目前載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計的3個主要研究方向，包含造型結構設計、人因可靠性分析與布局優(yōu)化設計；提取各研究方向中所采用的研究方法，涵蓋智能算法、實驗研究方法和三代人因可靠性分析方法等。對這些內容進行總結歸納，分析載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究現(xiàn)狀，為未來載人潛水器密閉艙室的工業(yè)設計提供參考和依據。

載人潛水器；工業(yè)設計；人因可靠性；布局優(yōu)化；結構設計

地球存在著豐富的海洋資源，長久以來各個國家著力聚焦于海洋科學研究。人類探索的步伐也逐漸從淺海邁向深海，深海探測技術的飛速發(fā)展推動載人深潛事業(yè)的進步。載人潛水器能夠保障作業(yè)人員在水下完成任務，進行海底勘測分析與評估，以及操控機械臂完成作業(yè)等[1]。2002年，深海載人潛水器研制被列為國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）重點專項，啟動“蛟龍”號載人潛水器集成研制工作，并于2012年創(chuàng)造了世界同類潛水器最大下潛深度7 062 m；2017年我國“深海勇士”號在南海海試成功，成功下潛4 500 m完成水下作業(yè)，從立項到交付僅用了8年時間，代表著我國潛水器自主研發(fā)技術的飛躍；2020年我國第一艘萬米級載人潛水器“奮斗者”號在馬里亞納海溝成功坐底，創(chuàng)造了我國載人深潛的新紀錄，標志著我國潛水器設計能力與集成應用等方面已躋身于世界前列[2]。

目前國內外對于載人潛水器的研究文獻角度較多[3-5]，關于載人潛水器相關研究綜述也有一定分布[6-7]。載人潛水器研究的發(fā)展呈現(xiàn)出新特點，日本海洋開發(fā)中心機構提出未來深海載人潛水器的發(fā)展不僅要突破下潛深度，還會重視改善載人密閉艙室的居住性，以延長下潛時間[8]，突出了提升作業(yè)人員在載人潛水器密閉艙室內生理與操作舒適性的重要度。載人潛水器耐壓艙密閉環(huán)境較為黑暗，空間狹窄，作業(yè)人員進行任務作業(yè)時強度較大[4]，通過優(yōu)化載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計來改善作業(yè)人員舒適度具有重要研究意義。載人潛水器的安全評估、總體布局、載人艙布局、載人艙內人因工程設計評估等是當前研究的核心關鍵問題[9]。

迄今為止，諸多學者及工程技術人員對載人潛水器密閉艙室的工業(yè)設計進行了多角度分析研究，主要集中在工程技術領域和公開文獻兩個方面，因為工程領域多涉及國內外研究院所及企業(yè)，多與國家或企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等相關，資料獲取不便。而文獻領域，研究學者對研究成果進行了充分公開，進一步探索載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計的研究方向需要對這些文獻進行閱讀整理。文中未涉及工程技術領域的研究成果，主要立足于公開文獻數(shù)據，基于Scopus數(shù)據庫與中國知網數(shù)據庫，篩選載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計相關中英文文獻，通過進一步研讀對現(xiàn)有的研究內容進行歸類，分析研究現(xiàn)狀，總結其采用的設計方法，并提出未來載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計發(fā)展趨勢。

1 研究方法

1.1 參考文獻來源

Scopus與Web of Science是當前使用范圍與覆蓋文獻范圍最廣泛的文獻計量分析數(shù)據庫，兩者相比Scopus的整體期刊覆蓋面積更廣泛[10-11]，其涵蓋了全球科學、技術、醫(yī)學等多方面研究范疇[12]，具有較高的可靠性[13]。針對載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計，文中通過在Scopus數(shù)據庫中限制標題、摘要、關鍵詞范圍，檢索相關詞組“Manned Submersible”“Design”發(fā)現(xiàn)183篇相關內容，精簡搜索范圍為Article與Review，初步檢索到123篇文獻。文中只研究中文與英文文獻，因此將其他語言文獻剔除后，共發(fā)現(xiàn)英文文獻82篇，中文文獻33篇。由于載人潛水器工業(yè)設計相關文獻數(shù)量相對較少，因此將這些文獻全部下載，進行深入研究與精確篩選。為保證文獻收集與分析較為全面，使用了其他搜索詞，例如“Closed Cabin Design”“submersible”“Layout”，將這些搜索詞所篩選出的文獻也進行下載分析，列出了不同檢索詞對應的Scopus文章數(shù)量分布，見表1。由于Scopus收錄英文文獻較為全面，但中文文獻有限，為保證研究國內外文獻的完整與準確，對中國知網數(shù)據庫相關中文文獻進行高級搜索，檢索詞設置為（載人潛水器+密閉艙室）*設計，共檢索到相關期刊論文362篇，學位論文48篇。匯總結果見表2。

對Scopus初步檢索后的文獻進行整理，通過閱讀關鍵詞和摘要對這些文獻進行內容篩選，過濾掉與載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計相關性較弱的文獻，剩余文獻共131篇，包含中文文獻63篇，英文文獻68篇。對知網的中文文獻同樣進行篩選過濾，共剩余期刊論文151篇，學位論文28篇。深入分析這些文獻的架構內容與研究方法，對載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計現(xiàn)有研究進行總結整理。

表1 Scopus相關文獻初步檢索結果

Tab.1 Preliminary search results of relevant literatures in Scopus

表2 中國知網相關文獻初步檢索結果

Tab.2 Preliminary search results of relevant literatures in CNKI

1.2 參考文獻分析

對已篩選出的文獻進行深入研究分析，在此借助陳超美教授開發(fā)的文獻計量分析軟件CiteSpace進行可視化圖譜展示。CiteSpace是基于Java語言開發(fā)的文獻分析軟件，能夠對文獻共被引情況與其作者、機構分布等有研究價值的要點進行可視化網絡構建，可以識別某一研究范圍內的前沿方向和研究熱點[14]，是目前最受歡迎的知識圖譜繪制工具[15]。文中通過CiteSpace軟件對篩選出來的載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計相關文獻進行圖譜構建，從整體宏觀與學科微觀角度進行共現(xiàn)分析。由于CiteSpace無法同時分析不同數(shù)據庫導出的文獻，因此文中分別對兩個數(shù)據庫文獻進行繪圖研究。在研究過程中發(fā)現(xiàn)，用不同詞組在Scopus中檢索出的文獻有重復概率，所以在整合時使用軟件將重復文獻刪除后再進一步分析，共篩選出文獻97篇，時間跨度為1969年至2022年。同時中國知網數(shù)據庫中文文獻不同關鍵詞搜索結果有重合，且與Scopus部分中文文獻也有重合，因此對知網導出的中文文獻進行手動除重工作，共篩選出134篇期刊論文，學位論文數(shù)量不變，仍為28篇，共計162篇，時間跨度為1995年至2022年。圖1展示了兩種數(shù)據庫近年來載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計相關文獻逐年出版數(shù)量。近10年來，與載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究相關的文獻數(shù)量整體呈上升趨勢，研究前景廣闊。

1.2.1 宏觀——學者機構共現(xiàn)分析

將文獻導入CiteSpace，選擇文獻作者進行網絡構建，通過譜聚類分析結果見圖2—3?？梢钥吹桨l(fā)表文獻較多的作者與其合作網絡圖譜。

圖1 1969—2022年發(fā)文數(shù)量趨勢

圖2 發(fā)文作者分析圖譜（Scopus）

圖3 發(fā)文作者分析圖譜（中國知網）

綜合兩數(shù)據庫中英文文獻研究，依據發(fā)文數(shù)量，該領域排序前5名學者見表3。通過譜聚類分析得知這些作者合作網絡大體分為2個模塊，崔維成與王芳等學者同屬一個類別，主要研究方向為載人潛水器力學可靠性分析，結構疲勞程度研究；陳登凱、張帥與葉聰?shù)韧瑢倭硪痪垲?，主要探究載人潛水器密閉艙室人機工效。這代表了這些學者在同一領域兩種研究方向的主導地位。國家與研究機構共現(xiàn)分析結果見圖4。

表3 領域研究學者前5

Tab.3 Top 5 research scholars in the field

表4 發(fā)文機構頻次排序前5

Tab.4 Top 5 publishing institutions by frequency

圖4 發(fā)文機構共現(xiàn)分析圖譜

根據發(fā)文機構共現(xiàn)圖譜分析可知載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計的發(fā)文機構集中于中國與美國，同一機構發(fā)表文章時所采用名稱不一，因此文中盡可能地進行歸類統(tǒng)計。發(fā)文頻次最多的機構為中國船舶科學研究中心，研究集中于海洋工程領域結構力學與振動分析等[16-17]，陜西省工業(yè)設計重點實驗室主要研究方向為載人潛水器布局優(yōu)化設計與人因可靠性分析，哈爾濱工程大學船舶工程學院針對動力學、結構振動特性研究較為深入[18]。

1.2.2 微觀—學科內容共現(xiàn)分析

通過對文獻關鍵詞的分析，繪制時間線圖，相同聚類的文獻置于同一水平線處，見圖5—6的時間線圖，可以分析不用聚類文獻的時間跨度與其興衰過程，并且將各個聚類標簽呈現(xiàn)于圖片右側。文獻越多代表聚類領域越重要，聚類標簽主要有貝葉斯網絡、多目標優(yōu)化、材料疲勞、耐壓殼、疲勞預測與結構可靠性分析等。

采用CiteSpace所提供的Burst detection功能進行關鍵詞突現(xiàn)分析，關鍵詞突現(xiàn)能進一步表現(xiàn)出一定時期內的文獻研究熱點。兩種數(shù)據庫的關鍵詞突現(xiàn)見圖7—8。設置不同的gamma值會有不同數(shù)量的關鍵詞突現(xiàn)。

通過關鍵詞突現(xiàn)圖分析可知，從2019年至2022年載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究熱點方向為可靠性分析，遺傳算法與多目標優(yōu)化設計，表現(xiàn)了近年來的主要研究方向，為未來該領域發(fā)展提供研究基礎。

為了保證載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究方向與研究方法的全面總結整理，對兩種數(shù)據庫共259篇文獻進行標題、摘要、關鍵詞精讀，確認所屬類別，如遇無法確定的文獻類型，必要時閱讀全文進行討論。整理總結完畢大致可以將文獻分為3個研究方向，包括造型結構設計、人因可靠性分析與布局優(yōu)化設計。將不同類型文獻分配進行全文閱讀，分析不同研究方向中所采用的工業(yè)設計研究方法，對其進行總結歸類，不同研究方向中所采用的方法均有所差異。論文結合文獻對載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究方向與所采用方法進行了分析，具體分析結構，見圖9。

圖5 Scopus文獻關鍵詞網絡時間線

圖6 中國知網文獻關鍵詞網絡時間線

圖7 Scopus文獻關鍵詞突現(xiàn)

圖8 中國知網文獻關鍵詞突現(xiàn)

圖9 文獻分析結構

2 載人潛水器工業(yè)設計研究方向

2.1 載人潛水器造型結構設計

2.1.1 造型設計方向

1）基于功能劃分的載人潛水器。載人潛水器基于下潛深度可分為兩類[19]，下潛深度大于1 000m，定義為重型深海載人潛水器[20-23]；下潛深度小于1 000 m，定義為輕型中淺海載人潛水器[24-25]。重型深海載人潛水器主要用途是深海科研、調查、資源勘探和軍方搜救打撈，主要的設計機構也大多為國家性質機構。國內外研發(fā)的該類潛水器有“阿爾文”號、“奮斗者”號、“蛟龍”號、“深海6 500”號、“和平”號等。從重型深海載人潛水器外觀造型來看，潛水器通過有限的幾個觀察窗與外界環(huán)境實現(xiàn)交互[20]。另一種輕型中淺海載人潛水器的主要用途是近海海洋監(jiān)測、生態(tài)保護、海底觀光。主要的設計機構由商業(yè)公司研發(fā)與運行。潛水器結構由雙體船、能源系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、特殊玻璃材質構成的載人空間及內置操控系統(tǒng)、機械抓手、探測燈等部件組成。國內外研發(fā)該類潛水器的公司有美國Triton深潛公司、荷蘭U–boat公司、美國Sea Magine公司、Ocean Gate公司等。

2）基于設計元素劃分的載人潛水器。基于設計元素對載人潛水器造型進行型譜分類，可分為休閑型、商務型、專業(yè)型、極限型四類。首先休閑型和商務型的載人潛水器區(qū)分比較模糊，具有交叉性。商務型的載人數(shù)量較大，下潛深度要求較淺，主要集中在500 m深度以內，造型、顏色等設計元素上偏硬朗科技感，例如Triton公司的660AVA型號載人潛水器[26]。休閑型載人潛水器的載人數(shù)量較少，但是下潛深度比較寬泛，通常在1 000 m深度以內，造型設計元素更加動感，表現(xiàn)大膽，例如Triton公司的Project Neptune型號。前兩種潛水器多用于海底觀光等一些休閑功能。而專業(yè)型的下潛深度通常在1 000 ～2 000 m，用于科考、探測等方面的專業(yè)需求，造型設計元素呈現(xiàn)出簡約、重工的設計風格，例如荷蘭U–Boat Worx公司的NEMO Series、Sea Magine公司的AURORA–4。極限型載人潛水器的下潛深度最深，通常應用于一些特殊需求的極端作業(yè)，因此造型設計元素偏向未來感、科技感，例如Triton公司的TRITON 13 000/2型號運用歐翼的結構造型可使?jié)撍骺焖俚厣疃认聺摗?/p>

2.1.2 結構設計方向

1）載人潛水器結構穩(wěn)定性設計。針對載人潛水器結構穩(wěn)定性的研究主要包括載體框架結構[27]、觀察窗結構[6]、耐壓殼結構[28]3個方向。載體框架是載人潛水器各分系統(tǒng)設備的安裝基礎，潛水器上的載入艙、蓄電池、可棄壓載、可調壓載水艙、高壓氣罐、浮力塊和輕外殼等都將固定在載體框架上，從而形成一艘具有良好水動力性能的載人潛水器[27]。此外，載體框架也是深海載人潛水器布放、回收和甲板系固的主要承力結構。深潛器構架常用的有兩種類型，即加筋殼體結構和立體框架結構。載體框架的安裝、拆卸和強度與剛度優(yōu)化是載人潛水器結構設計的基礎性研究。載人潛水器為了完成水下作業(yè)，在耐壓殼上會安裝用透明材料做成的觀察窗。載人潛水器觀察窗研究[29]主要集中在結構形式、安裝和密封形式，以及材料性能的理論與試驗研究方面，美國海軍土木工程實驗室在20世紀中期就開始了對觀察窗的研究，并取得了很大進展，而國內隨著“蛟龍”號載人潛水器的成功研制也逐步開展了對于觀察窗的研究，取得了長足進展。觀察窗的蠕變行為[30]、失效行為與力學強度分析[31-32]是該研究方向的重點。潛水器耐壓殼結構[33]是關系到潛水器能否承受深水高壓和保證潛水器總體性能的首要關鍵技術，是保證載人潛水器和人員安全的最重要部件，主要用于承受深水壓力，從而為內部的電子元器件裝置、儀器設備和人員提供合適的環(huán)境，并保護內部裝置、設備不會因海水壓力和腐蝕而受到損害，因此耐壓殼體的強度和密封性研究是載人潛水器結構設計的重要部分。

2）載人潛水器耐壓殼材料研究。為滿足深海開發(fā)要求，世界范圍內對于載人潛水器的研究越來越多，其中的關鍵即在于潛水器耐壓殼體的設計與建造。載人潛水器的耐壓殼材料[34]是潛水器設計中的重要研究方向之一，深海作業(yè)環(huán)境對材料有多個特殊要求，包括強度高、沖擊韌度好、耐腐蝕、壽命長等。目前潛水器耐壓殼常用的材料可分為金屬和非金屬兩類。其中金屬包括鋼、鋁合金、鈦合金等，非金屬包括混凝土、玻璃、有機玻璃和合成復合材料等。不同材質的耐壓殼會引出不同的新研究方向，比如材質為有機玻璃的全通透型載人潛水器是潛水器研究的新領域，通透性質會大幅度增加作業(yè)人員的視野，改變工作性質與工作模式，引出一系列新的研究問題。因此，載人潛水器的耐壓殼體材料研究是潛水器領域的重要技術支撐。

2.2 載人潛水器人因可靠性分析

目前，已有不少研究指出，核電[35-36]、建筑[37-39]、海洋運輸[40-42]、鐵路運輸[43]等重要領域的大多數(shù)事故都由人為失誤引起，并且人為失誤可能導致災難性的后果[44]。由于載人潛水器在深?？瓶己秃Ｑ筚Y源開發(fā)利用中具有重要作用[45-46]，因此避免潛航員人為失誤，有效提升其作業(yè)可靠性，顯得尤為重要。已有部分學者開展了載人潛水器作業(yè)過程中，潛航員人因可靠性的研究與分析工作。

縱觀現(xiàn)有潛航員人因可靠性研究，主要分為2類研究方向：一是針對載人潛水器這一特殊的作業(yè)環(huán)境和典型作業(yè)任務，結合改進或創(chuàng)新的人因可靠性分析方法，識別潛航員人因可靠性關鍵影響因素，形成潛航員人因可靠性的分析、預測與評估；二是基于潛航員人因可靠性考慮，開展載人潛水器的綜合評估、優(yōu)化設計等。

2.2.1 潛航員人因可靠性分析、預測與評估

不同的研究者針對載人潛水器不同的作業(yè)階段，開展了不同作業(yè)任務下潛航員人因可靠性分析與預測。陳登凱等[4]結合載人潛水器作業(yè)全流程，采用CREAM方法，構建了潛航員認知可靠性模型，形成了深海采樣任務中潛航員共同績效條件（Common Performance Conditions，CPC）隸屬度函數(shù)，并使用該函數(shù)獲取潛航員作業(yè)過程中4種認知功能的權重因子，最終結合改進的CREAM方法預測了深海采樣任務中潛航員總體誤差概率。著眼載人潛水器深海作業(yè)中艙室熱環(huán)境特征，分析潛航員任務過程的動態(tài)環(huán)境變化，基于CREAM方法建立潛航員認知失誤概率與工作效率的函數(shù)關系，形成熱環(huán)境舒適性評估與熱環(huán)境生產力損失歸回模型（Predicted Mean Vote–Productivity，PMV–P），明晰潛航員認知失誤概率變化規(guī)律，進而可實現(xiàn)動態(tài)熱環(huán)境下潛航員人因可靠性的有效評估[47]。張帥等[48]基于載人潛水器典型人–機–環(huán)境特征，分析了載人潛水器正浮力坐底任務和負浮力坐底任務過程及潛航員認知過程，利用認知可靠性并串混聯(lián)系統(tǒng)模型改進（Cognitive Reliability and Error Analysis Method，CREAM）方法，預測了潛航員的作業(yè)認知失效概率。除此之外，通過構建潛航員下潛作業(yè)的貝葉斯網絡模型，基于CREAM方法計算網絡模型中每個根節(jié)點誤差的先驗概率，并利用貝葉斯網絡的后向推理能力計算其各節(jié)點的后驗概率，進而可識別潛航員失誤的重要影響因素，這也是人因可靠性研究的相關內容[49]。

2.2.2 潛水器人因失效度預測、評估與優(yōu)化

在關于載人潛水器艙室評估的研究中，可以結合載人潛水器作業(yè)績效與人因失效概率預測值（Cogni-tive Failure Probability，CFP），構建數(shù)學評估模型，進而可實現(xiàn)載人潛水器駕駛艙人機工效綜合評價[50]，其中載人潛水器作業(yè)績效指數(shù)由主觀評估和客觀評估結果計算獲得，人因失效概率預測是在CREAM方法基礎上，考慮共同績效條件獲取，同時該研究者還開發(fā)了數(shù)字化評估軟件，并實現(xiàn)了某型載人潛水器駕駛艙評估的實例驗證。在載人潛水器交互界面的研究中，梁睿思等[51]以用戶為中心，研究載人潛水器交互界面設計的方法，明確指出人因參與設計測評的重要性。正是基于此，張亦馳等[52]以某型深海載人潛水器的實際任務場景為例，梳理載人潛水器航控軟件界面的設計、人因和功能需求，完成了載人潛水器的典型航行工況下航控軟件界面設計，并邀請相關領域專家對其展開評估，最終實現(xiàn)了基于人因的深海載人潛水器航控界面的優(yōu)化設計。

綜上所述，人因可靠性研究雖然在眾多領域有著廣泛應用，但目前針對載人潛水器開展的潛航員人因可靠性研究相對較少。隨著載人潛水器下潛深度的不斷增加、作業(yè)時間的不斷延長，如何確保潛航員安全、準確、高效地完成作業(yè)任務，已成為一項亟待解決的重要問題。

2.3 載人潛水器布局優(yōu)化設計

載人潛水器艙室內部空間狹小、密閉，潛航員作業(yè)任務強度大、精度高，因此如何更科學合理地對載人潛水器布局進行優(yōu)化設計是涉及人機工程學、設計學、心理學、行為學等多學科的一項工作，也是本領域研究的重點、難點、熱點問題。研究對象包括但不限于載人潛水器艙室空間三維布局設計、載人潛水器艙室主控臺布局設計、載人潛水器艙內顯示界面布局設計等。

李瀛等[53]針對載人潛水器艙室布局設計，在現(xiàn)有研究的基礎上，對潛水器艙內構造和設備布局進行分析，引入了工業(yè)設計理論，建立了載人潛水器艙室空間布局工業(yè)設計優(yōu)化設計流程，對艙內的顯示器、控制器、操作器、標識系統(tǒng)等進行系統(tǒng)的設計，并基于JACK系統(tǒng)對布局設計方案進行人機分析，給出了一套載人潛水器艙室布局設計最優(yōu)方案。王文中等[54]以減少潛航員作業(yè)失誤率為出發(fā)點，通過建立仿真模擬器對載人潛水器艙室空間布局優(yōu)化進行了系列研究。構建了基于多目標博弈下的潛航員作業(yè)姿態(tài)仿真模型，結合虛擬艙室環(huán)境，進行多目標、多任務與潛航員關節(jié)姿態(tài)、作業(yè)舒適性、平衡性之間的博弈。在MAS合作式博弈框架模型基礎上，采用梯度下降方式構建潛航員作業(yè)姿態(tài)優(yōu)化博弈算法。通過多次博弈達到滿足多利益的最佳均衡狀態(tài)，即最優(yōu)潛航員作業(yè)姿態(tài)解集，為潛水器艙內布局設計提供依據。韓端鋒等[55]針對載人潛水器艙室三維布局優(yōu)化設計問題，基于人機工程學基本思想，從坐姿舒適性、觀察舒適性、操作可及性等方面入手，建立載人潛水器艙室空間三維布局多目標優(yōu)化數(shù)學模型，采用遺傳算法求解布局最優(yōu)方案。宗立成等[56]將載人潛水器艙室布局設計過程視作基于知識的智能化過程，引入智能技術，并將全局最優(yōu)化思想融入載人潛水器艙室的布局設計中，建立基于智能算法進行艙室布局設計，提高了載人潛水器布局設計效率。張帥等[57]針對現(xiàn)有載人潛水器艙室布局設計舒適性差的問題，提出一種空間舒適性復合評估方法。通過研究艙室的空間特征、潛航員的作業(yè)特征、艙室區(qū)域劃分特征和艙室空間約束條件，構建載人潛水器艙室空間舒適性多元復合評估模型，創(chuàng)建三維虛擬仿真模型依托JACK軟件平臺進行二次開發(fā)對艙室空間舒適性進行評估，研究結果為載人潛水器艙室布局人因優(yōu)化設計提供了相應的理論與技術支撐。范文等[58]針對現(xiàn)有載人潛水器艙室主控臺人機布局優(yōu)化過程約束多的問題，提出一種基于蟻群算法的智能人機布局求解方法，通過層次分析法對載人潛水器艙室主控制臺進行人機特性的定量分析，結合蟻群算法對主控臺布局進行優(yōu)化設計，采用JACK平臺對所得優(yōu)化設計結果進行驗證，證明了所提方法的有效性及可靠性。葉聰?shù)萚59]采用虛擬技術對載人潛水器艙室工作臺布局進行研究，通過構建虛擬設計模型求解得到最終設計方案，利用JACK虛擬人技術從舒適度、視域、可達域、力矩等方面對布局方案進行了評估，使設計方案滿足工效學要求。龐永杰等[60]采用數(shù)值模擬的方法研究潛水器螺旋槳和舵翼的布局方式，計算4種不同槳舵布局方式中螺旋槳和舵翼的性能，最終選出最優(yōu)的槳舵布局設計方式。宗立成等[61]在研究中提出載人潛水器布局優(yōu)化問題就是求解組合優(yōu)化問題，將多約束條件下的載人潛水器布局優(yōu)化設計過程轉化為需要調整設計參數(shù)的組合優(yōu)化問題，即通過數(shù)學方法中的最優(yōu)編排尋找離散事件的最優(yōu)組合、次序，基于上述多目標優(yōu)化問題的求解思路進行載人潛器艙室布局優(yōu)化設計。張亦馳等[52]針對載人潛水器艙室現(xiàn)有航控界面信息復雜、操作繁瑣的問題，提出基于人因的載人潛水器航控界面優(yōu)化設計方法。以某型號載人潛水器典型工況下的航控界面為載體，分析軟件界面的輸入輸出，構建以功能架構、交互邏輯、視覺設計、應用開發(fā)、迭代評估為主要步驟的載人潛水器航控界面設計方法流程，實現(xiàn)從優(yōu)化潛水器航控界面設計流程達到改善潛航員操作體驗的目的。范文等[62]針對載人潛水器艙室作業(yè)空間狹小、作業(yè)時間長、潛航員作業(yè)舒適性差的特點，提出一種基于人體肌肉疲勞特性的潛水器艙室布局設計評估方法。利用層次分析法對載人潛水器艙內布局裝置進行重要度分層賦權，采用生理多導儀進行人體肌肉疲勞實驗獲得人體疲勞特性值，根據人體疲勞特性值對各層級裝置的潛航員疲勞特性進行評估，從而得到各個布局設計方案的評估結果，有助于設計師選擇最佳布局設計方案。王文中等[63]以提高潛航員人因可靠性、減少載人潛水器人為誤操作為出發(fā)點，基于解構·重構思維對潛水器艙室進行布局優(yōu)化設計。該研究試圖打破傳統(tǒng)載人潛水器艙室布局優(yōu)化設計模式，引入解構·重構思維的美學視角，以開放跨學科式的文化視角對載人潛水器艙室進行布局優(yōu)化設計，立足于美學角度尋求符合人機工效設計準則的潛水器艙室布局設計模型，基于多目標遺傳算法驗證了設計模型的可靠性。陳登凱等[64]在研究中指出傳統(tǒng)僅依據人體疲勞度要求進行載人潛水器艙室布局設計容易導致設備布局不合理，極易造成設備安裝、維修維護上空間不足的問題，因此提出一種艙內功能與人機工效導向的載人潛水器工作艙布局設計方法，建立艙內功能約束與人機工效約束集，形成載人潛水器艙室布局設計流程，依托“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器對所提方法流程進行案例可行性驗證，基于JACK仿真軟件平臺進行了設計方案人機綜合評價，證明了雙導向下的載人潛水器布局設計方法合理有效。韓海輝[65]在分析傳統(tǒng)載人潛水器艙室布局設計方法局限性的基礎上，提出了利用算法解決載人潛水器艙室空間布局優(yōu)化設計問題，通過對潛水器艙室設計要求分析并結合人機工程學的基本理論與思想，構建載人潛水器艙室空間布局多目標優(yōu)化模型，基于并列遺傳算法對優(yōu)化模型進行求解，研究結果表明該算法具有較好的收斂性，是一種有效的三維載人潛水器艙室布局優(yōu)化設計求解方法。Wang等[66]根據“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的設計要求，結合載人潛水器艙室布局人機工程學約束條件，建立“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器艙室布局優(yōu)化設計數(shù)學模型，從而對載人潛水器艙室進行布局優(yōu)化設計，將相同類型的活動和相同類型的設備進行結合，最終利用多目標遺傳算法更智能化地得到載人潛水器的布局設計方案。Zhu等[67]在研究中指出合理的舷窗角度設計有助于減輕潛航員的操作疲勞度，提高作業(yè)效率。因此基于表面肌電圖分析探討了3不同舷窗位置對潛航員背部肌肉的影響，獲取生理舒適表征數(shù)據，通過計算得出最佳的載人潛水器艙室舷窗布局角度。

3 載人潛水器工業(yè)設計研究方法

3.1 載人潛水器造型結構設計方法

3.1.1 基于設計思維的載人潛水器造型結構設計

造型結構研究方向的設計思維有多種，比如多學科優(yōu)化方法、逆向設計方法、模塊化設計方法等。劉蔚等[68]將多學科優(yōu)化方法入載人潛水器設計中，針對載人潛水器優(yōu)化設計中的復雜多目標問題，發(fā)展了能夠得到Pareto解集的協(xié)同優(yōu)化方法，建立載人潛水器總體多學科模型。梁耀海等[69]依據逆向設計方法運用3D掃描儀獲取“彩虹魚”號潛水器的點云數(shù)據，并通過Geomagic Design X與Rhinoceros5后期處理軟件對點云數(shù)據進行重建，最后基于重建模型對潛水器進行造型優(yōu)化設計。馬烈[24]在設計過程中通過廣義模塊化的理論設定了潛水器的綜合界面標準并結合設計劃分出潛水器的各個模塊。在此基礎上反復調整載人潛水器的主尺度和各結構的尺寸大小，進行了重量重心與浮力浮心及穩(wěn)性的計算，最終得出滿足裝配可行性和時間最短約束下的最優(yōu)裝配方案。張玉梅等[70]在現(xiàn)代工業(yè)設計思想的指導下，分析艦船造型設計與總體設計的相關性?；诠δ苷摵拖到y(tǒng)工程理論，在艦船總體設計的各個階段系統(tǒng)地開展造型設計，通過定量結構變化法和機能面關系界定法進行造型單元的變化與組合，生成既滿足功能要求又符合審美取向的造型方案。

3.1.2 基于仿真分析的載人潛水器造型結構設計

對潛水器載體框架、耐壓殼、觀察窗等潛水器重要部件和水動力進行仿真分析與優(yōu)化設計是載人造型結構設計研究方向運用較多的設計方法。余文韜等[32]用有限元計算分析預測大開口有機玻璃觀察窗的力學行為時，通過材料參數(shù)化分析來選取符合試驗環(huán)境的材料參數(shù)，并在此基礎上應用Prony級數(shù)擬合建立材料的黏彈性模型，將傳統(tǒng)上針對準靜態(tài)加載過程的有限元靜態(tài)分析轉變?yōu)閯恿W分析，考慮了時間效應的影響,有效提升了有限元結果的準確性。曲文新[33]用非線性屈曲分析方法來分析耐壓殼體穩(wěn)定性，將CCS規(guī)范、GL規(guī)范和球殼穩(wěn)定性計算中的經驗公式計算結果與有限元分析結果進行了比較分析，結果表明有限元分析結果滿足規(guī)范中屈曲計算的要求。謝云飛等[71]研究了基于支持向量回歸機的潛水器外形優(yōu)化方法，包括拉丁超立方試驗設計選取樣本點，基于ICEM的潛水器參數(shù)化建模和網格自動劃分，基于Fluent的阻力計算及SVR模型的構造。采用改進的粒子群算法求解潛器外形優(yōu)化設計問題，得到了阻力性能優(yōu)良的潛水器外形。Palaniappan等[72]對雙球殼載人潛水器進行了初步設計，利用ANSYS–APDL對結構的抗彈性屈服安全性進行了研究，并使用ANSYS CFX研究船體的外部整流罩，以估算不同運行速度下結構上產生的阻力，從而估算潛水器的有效馬力（ERP）要求。

3.1.3 基于算法評估的載人潛水器造型結構設計

算法評估是潛水器造型結構設計優(yōu)化的重要研究方法。張亦馳等[73]基于某型號深海載人潛水器的功能需求及特點分析，結合考慮水動力等性能指數(shù)，建立并梳理出多個造型設計方向。通過運用多屬性決策綜合評估的加權和法，對多個設計方案進行性能分析、權重分配、造型迭代及完善，從而評價并優(yōu)選出最佳方案，以形成深海載人潛水器總體造型的理論外形。張玉梅等[70]建立艦船造型設計評價指標體系，采用層次分析法和多元模糊評價法，實現(xiàn)各項指標的權值計算和造型多方案評價結果的量化求解。吳俊飛等[74]采用故障樹分析法得到影響外壓球殼安全因素的結構重要度，結合模糊評判理論與層次分析法確定權重，根據建立的因素集、評價集和權重集，應用加權平均法實現(xiàn)對外壓球殼的綜合安全評價，并以蛟龍?zhí)柾鈮呵驓槔M行了計算，驗證了此方法的可行性。

3.2 載人潛水器人因可靠性研究方法

3.2.1 三代人因可靠性研究方法

隨著學者們研究的深入，現(xiàn)已形成了三代人因可靠性研究方法[75-76]。第一代人因可靠性研究中指出，人無法像機器組件一樣執(zhí)行任務，需要明確人員績效影響因子，并構建人員績效模型，才能實現(xiàn)有效的人因可靠性分析。著眼于核工業(yè)領域，研究者們提出了一系列第一代人因可靠性研究方法，如人為錯誤率預測技術（Human Error Rate Prediction，THERP）[77]、成功可能性指數(shù)方法（Success Likelihood Index Method，SLIM）[78]和人為錯誤評估和減少技術（Human Error Assessment and Reduction Technique, HEART）[79]。由于第一代人因可靠性分析方法存在著缺乏對人因失誤發(fā)生的隨機性和不確定性的考慮、過于依賴專家反饋結果、對潛在失誤行為觀察有限等問題，第二代人因可靠性分析方法逐漸發(fā)展起來。

第二代人因可靠性分析方法的模型是建立在人員認知模型的基礎上，綜合考慮多種學科（認知心理學、行為科學、可靠性工程等）理論知識，強調情景環(huán)境及其對人員績效的影響作用，其典型研究方法包括認知可靠性和錯誤分析方法（Cognitive Reliability And Error Analysis Method，CREAM）[80]、人為失誤分析技術（A Technique for Human Error Analysis，ATHEANA）[81]，以及標準化工廠分析風險人類可靠性分析（Standardized Plant Analysis Risk Human Reliability Analysis，SPAR–H）[82]。其中CREAM方法強調了人員行為會受所在情景環(huán)境影響，而非隨意的或孤立的，ATHEANA方法則是基于信息處理理論，認為人員失誤是由于迫使失誤情景作用于人員失誤機理而產生的，但其情景控制模型并不夠翔實和具體[83]。

隨著計算機技術的發(fā)展，第三代人因可靠性研究逐漸發(fā)展起來。第三代人因可靠性研究是以虛擬仿真技術為基礎，模擬真實場景和作業(yè)條件下的人員績效，形成人因可靠性的動態(tài)建模與評估。其代表性研究方法包括：認知環(huán)境仿真模型（Cognitive Environment Simulation，CES）[84]、認知仿真模型（Cognitive Simulation Model，COSIMO）[85]、人機一體化設計和分析系統(tǒng)（Man–Machine Integration Design and Analysis System，MIDAS）[86]、信息、決策和行為響應模型（information, decision and action, IDA）[87]。但由于第三代人因可靠性分析研究方法缺乏認知行為分析的普適性，以及人員認知行為的模糊性和隨機性導致計算機仿真建模困難，因此第三代人因可靠性的相關研究尚不成熟[76,4]。

3.2.2 CREAM研究方法及下一步研究方向

由于載人潛水器作業(yè)任務具有復雜性、作業(yè)環(huán)境普遍惡劣的特點，且隨著下潛深度的增加，作業(yè)時間會持續(xù)延長，潛航員生理和心理都將承受巨大考驗[4,49]。因此，在潛航員的人因可靠性分析研究中應當充分考慮載人潛水器特殊的作業(yè)情景和潛航員的心理與認知特性。由于CREAM方法具有翔實的情景控制模型，以及嚴謹科學的人因失誤率量化計算模型，所以使用CREAM方法對潛航員人因可靠性展開研究具有一定的合理性。結合2.2小節(jié)提到的載人潛水器潛航員人因可靠性研究內容，可以發(fā)現(xiàn)目前針對潛航員人因可靠性的研究多以CREAM方法為基礎，充分考慮載人潛水器不同的作業(yè)任務、作業(yè)流程和情景環(huán)境特點，針對性地改進CREAM方法，預測計算潛航員在作業(yè)任務中的總體誤差概率，進而完成各種作業(yè)條件下潛航員人因可靠性分析。

CREAM方法是第二代人因可靠性研究方法中最具代表性的方法[88]。其核心思想是情景環(huán)境會對人員認知的控制模式產生影響，且該影響會決定可能發(fā)生認知失誤的概率[89]。CREAM方法將情景環(huán)境劃分為9類會對人員績效產生影響的通用影響條件（Com-mon performance Condition, CPC）包括：組織完備性（CPC1）、工作條件（CPC2）、人機界面與運行支持的完善程度（CPC3）、規(guī)程/計劃可用性（CPC4）、同時出現(xiàn)的目標數(shù)量（CPC5）、可用時間（CPC6）、值班區(qū)間（CPC7）、培訓和實驗的充分性（CPC8）和班組成員的合作質量（CPC9）[90]。并對這9類環(huán)境影響因素進行等級劃分，明確各CPC因子的不同評價水平及其對人員績效可靠性的影響。同時CREAM方法引入情景依賴認知模型（COCOM）[91]，給出了戰(zhàn)略型、戰(zhàn)術型、機會型和混亂型這4種人的控制模式[92]，提出了“觀察”“解釋”“計劃”“執(zhí)行”4種認知功能，并將人員認知活動定義為“協(xié)調”“聯(lián)絡”“對比”“診斷”“評價”“執(zhí)行”“識別”“保持”“監(jiān)視“觀察”“計劃”“記錄”“調整”“掃視”“檢驗”15個類別[93]。其中不同的認知類別分別對應一個或多個認知功能。盡管CREAM方法具有眾多優(yōu)點，但其仍具有較強的主觀依賴性、認知行為影響因子考慮有限、無法明確分析同一行為可能對應的認知差異等不足[94]，因此，探究潛航員人因可靠性的新型研究方法十分必要。

參照人因可靠性在其他領域的研究發(fā)現(xiàn)，在下一步研究中，可以對潛航員人因可靠性和人為失誤進行更加細致化的研究，考慮學習、疲勞、心理狀態(tài)等潛航員個人因素對人為失誤的影響機制，構建人員失誤概率（Human Error Probability，HEP）動態(tài)模型，厘清載人潛水器環(huán)境、顯控等系統(tǒng)隨作業(yè)時間變化的特征規(guī)律，分析人為失誤產生過程中載人潛水器環(huán)境、顯控等系統(tǒng)與潛航員認知行為的交互作用關系，形成綜合考慮載人潛水器相關因素與潛航員個人特征的人因可靠性動態(tài)分析數(shù)學模型。此外，結合第三代人因可靠性研究中的虛擬仿真方法，構建不同作業(yè)任務下潛航員認知行為仿真模型，對潛航員人因可靠性展開分析也是一種可以考慮的新方法。

3.3 布局優(yōu)化設計方法

3.3.1 基于智能算法的載人潛水器布局優(yōu)化設計

隨著智能計算的不斷發(fā)展，許多研究將智能算法引入工業(yè)設計研究中，打開新的設計研究思路。載人潛水器艙室布局設計是一項在多種設計條件約束下對多個待布物體進行規(guī)劃設計的工作，盡可能尋找滿足所有條件的最優(yōu)布局設計方案，是一類典型的多目標優(yōu)化問題（Multiple Objective Optimization Problem），常見的處理多目標優(yōu)化問題的方法是采用加權和法將多目標優(yōu)化問題轉化為單目標優(yōu)化問題，伴隨著最優(yōu)化領域的發(fā)展與創(chuàng)新，研究者們提出多種智能優(yōu)化算法對此類問題進行求解，例如遺傳算法、粒子群算法、魚群算法、模擬退火算法等，解決傳統(tǒng)方法所帶來的計算結果主觀性與不可控性。遺傳算法是最為典型的最優(yōu)化算法之一，善于處理目標函數(shù)沒有確定解析形式的優(yōu)化問題，還具有編碼形式豐富、算法原理簡潔直觀等特點。韓海輝[64]對載人潛水器艙室三維布局優(yōu)化問題進行數(shù)學建模，運用并列選擇策略的遺傳算法對布局優(yōu)化數(shù)學模型進行求解，得到載人潛水器艙室布局優(yōu)化的Pareto解集。Wang等[66]進行了一系列改進，將Pareto最優(yōu)的個體不參與個體交叉運算與變異運算直接保留至下一代子群體中，并提出可將待搜索區(qū)域作為最終獲得的搜索結果，通過與未改進的遺傳算法進行比對發(fā)現(xiàn)改進的遺傳算法搜索軌跡更加有效，所建立的用來指導搜索的適應度函數(shù)也會在一定程度上提高搜索速度、穩(wěn)定運行過程。韓端峰等[55]為了在研究中避開權重的討論，將遺傳算法與并列選擇策略相結合構建載人潛水器艙室布局優(yōu)化設計算法，對某型載人潛水器艙室進行三維布局設計，20次計算結果基本一致，算法較為穩(wěn)定。宗立成等[61]在傳統(tǒng)遺傳算法的基礎上，提出了一種基于Pareto的改進遺傳算法（PGA算法），構建載人潛水器艙室空間布局優(yōu)化數(shù)學模型，基于PGA算法對模型進行求解，獲得布局優(yōu)化解集。范文等[62]提出一種復合人機特性的蟻群算法，在布局設計中充分考慮人機約束，利用層次分析法對待布物與待布區(qū)域機型分級并賦予不同的權重，將量化權重與蟻群算法相結合，給出了新的啟發(fā)函數(shù)與信息素更新策略，以載人潛水器艙室主控臺布局設計為應用載體對所提算法進行實例驗證。人工魚群算法作為一種尋優(yōu)算法具有魯棒性強、全局收斂性好等特點。宗立成等[61]利用人工魚群算法的上述特點，將人工魚群算法引入載人潛水器艙室布局設計中，以提高潛水器艙內面積利用率以及保證潛航員操作性作為載人潛水器布局優(yōu)化設計的最終目標，確立目標函數(shù)、構建約束條件，通過計算與評價獲得最終布局方案?；谥悄軆?yōu)化算法求解載人潛水器艙室布局優(yōu)化問題通常得到不止一個Pareto最優(yōu)解，需要借助設計方案評價方法進一步對Pareto最優(yōu)解集進行評價，才能選出最終的最優(yōu)方案。

3.3.2 基于實驗研究的載人潛水器布局優(yōu)化設計

實驗方法是科學研究過程常用的研究方法，是使設計過程更加科學可靠的重要手段。工業(yè)設計講求“以人為中心”，通過展開人機實驗可以使設計結果更符合人的生理、心理特性。范文[95]為減輕潛航員肌肉疲勞，降低潛航員患肌肉骨骼疾病的風險，對潛航員上肢與頸部整體肌肉疲勞特性進行分析。通過開展正交實驗測試人體上肢及頸部多角度下的表面肌電信號（Surface Electromyography，sEMG），采用小波分析提取sEMG的平均頻率（Mean Power Frequency，MPF）值，結合主觀測量問卷，分析人體上肢與頸部肌肉的疲勞速度和肌肉活動角度間的關系，構建潛航員肌肉疲勞特性模型，支撐載人潛水器艙室控制臺布局設計。Zhu等[67]通過搭建模擬載人潛水器艙室環(huán)境獲取不同舷窗位置下的潛航員表面肌電信號，結合主觀量表獲取人體疲勞主觀感知，分析肌肉疲勞特性，為載人潛水器艙室設計提供依據。除了傳統(tǒng)通過獲取人體生理信號進行人機實驗的方式，JACK作為一款人體建模與仿真平臺，可以對設計產品進行全面的工效學仿真評估，成本低、效率高，也是載人潛水器艙室設計方案工效學評估常用的方法。

4 結語

文中通過對載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計相關文獻進行匯總分析，借助Scopus數(shù)據庫與中國知網數(shù)據庫收集文獻，并使用Citespace軟件進行可視化分析。在對大量文獻的研究方向與方法進行深入分析后，可以得出以下結論。

1）對載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計研究文獻作者與機構分析發(fā)現(xiàn)，可以劃分為結構設計與人機工效分析兩個角度。以崔維成為中心的載人潛水器結構設計，研究機構主要集中于中國艦船中心、哈爾濱工程大學船舶工程學院與江蘇科技大學船舶與海洋工程學院；針對人機工效分析角度研究學者主要以陳登凱、葉聰、張帥等為主，研究機構主要為西北工業(yè)大學工業(yè)設計系。

2）通過深入研究將259篇相關文獻內容劃分為3個方向，造型結構設計、人因可靠性分析與布局優(yōu)化設計。并分別對3個方向中所采用的研究方法進行歸類總結。造型結構設計方法包含設計思維角度、仿真分析與算法研究；針對人因可靠性方向總結出三代研究方法并進行詳細闡述；針對布局優(yōu)化設計研究方法歸納發(fā)現(xiàn)主要有智能算法與實驗探究方法。

3）整理發(fā)現(xiàn)針對于載人潛水器工業(yè)設計研究的文獻數(shù)量有限，研究深度與廣度均有待進一步提升，在未來的設計研究中可以依據文中劃分方向，多角度深入探究，采用不同的設計方法融合分析。旨在對載人潛水器密閉艙室的造型結構進行優(yōu)化；結合載人潛水器作業(yè)任務與潛航員作業(yè)特征，深入分析潛航員人因可靠性，明確其動態(tài)變化規(guī)律，進而形成有效的潛航員可靠性提升方法；并合理優(yōu)化載人潛水器布局設計。

目前載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計的綜述研究文獻主要集中于載人潛水器的發(fā)展現(xiàn)狀與國家政策支持下的發(fā)展趨勢，文中從載人潛水器密閉艙室工業(yè)設計的角度出發(fā)，對國內外相關研究進行了完整系統(tǒng)的綜述，了解現(xiàn)有的研究方向與采取的研究方法，為該領域進一步科學探究和設計工程實踐提供理論支撐。

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Review on Industrial Design of Manned Submersible Closed Cabins

CHEN Deng-kai1, ZHANG Xian1, YE Cong2, ZHU Meng-ya1, WANG Jing-luan1, QIAO Yi-dan1

(1.College of Mechanical and Electrical Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China; 2.China Ship Scientific Research Center, Jiangsu Wuxi 214082, China)

To provide theoretical support for improving the industrial design of the closed cabins of manned submersible and improving the design reliability and man-machine comfort. Relevant literature is downloaded and collated based on Scopus database and CNKI database, Citespace is used to visualize the author, institution, and keywords,and then the conclusion is obtained by analysis. Through intensive reading of literature, three main research directions are divided, including modeling structure design, human reliability analysis and layout optimization design, andthe research methods used in each research direction are extracted, including intelligent algorithms, experimental research methods, and three-generation human-factor reliability analysis methods. Summarizing these contents and analyzing the current research status of the industrial design of manned submersible closed cabins can provide reference and basis for the industrial design of manned submersible closed cabins in the future.

manned submersible; industrial design; human reliability; layout optimization; structural design

TB472

A

1001-3563(2022)12-0059-16

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.12.007

2022–01–11

國家重點研發(fā)計劃專項項目（2021YFC2800600）

陳登凱（1973—），男，博士，教授，主要研究方向為工業(yè)設計，人機工程學，產品創(chuàng)新設計。

張獻（1996—），女，博士生，主要研究方向為人機工程學，可靠性設計。

責任編輯：陳作