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第五章安全人机工程设计在安全人机工程的设计中，必须遵循以下原则:需要层次理论美国心理学家马斯洛在本世纪40年代提出了他的需要层次理论。物质方面：载人宇宙飞船驾驶舱设计精神方面：人是有感情的，人对物产生感情其原因是产品自身充满了情感。人们在心理层次上的满足感不会如同物质层次上的满足感那样的直观，它往往难以言说和察觉。从个人体验我们都知道产品会引发强烈的情感反应。图5-4吸引人的产品外表5.1.2以人为中心设计的意义安全人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人—机—环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。5.1.3如何进行以人为中心设计1）明确用户需求和使用方式（1）创造用户参与设计过程的条件让用户参与设计过程。（2）明确用户需求与使用方式。人擅长察觉某些低水平的刺激；在“喧闹”的背景中检测出讯号刺激；辨认复杂的不同相关模式；察觉偶发和意外的事情；在较长的时期内记住策略与原理；回忆恰当的或相关的信息项，但其可靠性较低；在作出决策时，能利用不同的经验，并使决策时应所面临的局面，并作出应急反应；在某些模式不能取得成功时，挑选可供选择的其他操作模式；用归纳法进行推论，从观察中引出一般性结论；用某个原理以解决多变的问题；作出主观估计与评价；形成全新的解决办法；在超负荷的条件下，仍能集中全力于更重要的事情；使作出的响应在合理的范围内时应操作要求的变化。感觉超出人正常范围之外的刺激，如X射线，雷达波和超声振动；机器擅长运用推论的论据，识别属于某一类的特殊信息；监控预先设定的事情，尤其在这类事件较少发生的场合；迅速、大量地储蓄代码信息；在有特殊要求时，可以迅速、正确地取出代码信息；遵照待定的程序处理定量信息；对输入相同信号时作出迅速而稳定不变的反应；以高度可控的方式施加相当大的压力；在较长周期内持续工作；计算或测量物理量；同时执行几个程序所计划好的动作。2）人机系统优化设计①明确系统的目的与条件，将系统的目标具体化，明确系统将在怎样的约束条件下进行操作。②将功能从实际问题中分离出来，并在设计行为一开始就把功能处理的问题作为一种独立与确定的对象来处理。③把人作为系统中一个完整部分来对待。④应对设计决策作出定义与分类，并尝试将它们按一定顺序进行排列。当证明这种顺序对设计规划和控制是有效的时候，就能给予设计者一个系统的框架。⑤分别对硬件设计与制造及人员选择与培训作出计划。⑥进行系统的综合与评价。图5-9表达了系统设计的完整决策过程简化任务的结构:第一、不改变任务的结构，提供心理辅助手段第二、建立合理的反馈机制第三、自动化，但不改变任务的性质第四、改变操作的性质3）随时接受用户的反馈意见（1）用户反馈意见的作用在交互设计方法中，用户的反馈意见成为信息的评价来源。结合有效的用户意见，反复调试，是个有效的方法，它能将系统不符合用户和组织要求的风险降到最低。反馈方法允许原始的设计方案在不同于真实世界的环境中测试，再根据反馈信息进行调整，结果得到日益完善的设计方法。反馈的方法在其他其它设计方法中也都有体现。4）理解并详细说明产品使用状况用户与作业任务的特点、企业组织与物理环境的特点限定了所设计系统的使用状况。为了对早期的设计决策起指导作用并提供评估基础，充分理解和限定用户对象的具体使用状况非常重要。5）了解用户使用产品系统的环境用户使用产品系统的环境包括硬件，软件和使用材料。此外，还应该描述自然和社会环境的相关特征，这些特征包括一些环境的相关标准和属性：更广阔的技术环境(比如局城网)、物理环境(如工作场所及设备)、周边环境(如温度和湿度)、法律环境(如法律、条律和指示)和社会文化环境。6）确定设计目标（l）组织和资金目标对新系统的性能要求；（2）包括安全与健康在内的相关法律法规以及技术标准的要求；（3）用户与其他相关部分之间的协调与交流；（4）用户的工作(包括任务分配、用户的舒适、用户的动机)；（5）任务设计和组织以及操作和维护的可行性（6）人机界面与工作站设计。7）多学科领域的合作以人为中心的设计需要多种知识与技巧。为了完成设计需要一系列人员。这意味着以人为中心的设计过程还应该包括多学科领域的团队。团队可以很小和动态的，并且仅用于延续工程的生命。这支团队的组成部分应该能反映出组织者在技术发展上的责任和顾客之间的关系。5.1.4以人为中心设计的实例1)“以人为本”才是家居设计理念的根本之所在2)基于以人为本的矿山机械设计理念①改变矿山机械的形象。②降低噪声和振动。③操作与控制系统革命性设计。④安全性设计。⑤乘坐舒适性设计5.2产品设计的人性设计原则人性化设计师科学和艺术、技术的结合，科学技术给设计以坚实的结构和良好的功能，而艺术和人性使设计富于美感，充满情趣和活力。人性化很大程度上和可用性设计紧密联系在一起，或者说人性设计就是可用性设计的一个重要组成部分。5.2.1注重可视性5.2.2建立正确的匹配关系这就要求在产品的操作和所完成的任务之间建立合理的匹配关系。产品要有正确的反馈信息，通过视觉、听觉和触觉等手段，传递给用户。反馈信息应与用户的意图相符合，并且以用户可以理解的方式表现出来。自然匹配是工效学领域所谓的“反应一致性”的基础。表5-5采用人机时的优势采用机器时的优势采用人时的优势1、重复性的操作、计算，大量的情报资料存储1、由于各种干扰，需要判断信息时2、迅速施加大的物理力时2、在图形变化情况下，要求判断图形时3、大量的数据处理3、要求判断各种各样的输入时4、根据某一特定范围，多次重复作出判断4、对发生频率非常低时的事态需要进行判断5、由于环境约束，对人有危险或操作容易犯错误时5、解决问题需要归纳、判断时6、当调节、操作速度非常重要，具有决定意义时6、预测不测事件的发生时7、控制力的施加要求非常严格时8、必须长时间地施加控制力时5.2.3考虑可能出现的人为差错设计师应充分考虑用户在使用产品过程中可能出现的错误操作或失误，利用各种限制性设计来避免用户发生误操作。设计人员应当考虑用户可能出现的所有操作错误，设想用户试图要完成一项操作时由于对操作的理解不全面或是不恰当可能会出现的差错，进而采取针对性的设计。图5-20微软MicrosoftOfficeWord关闭时的操作提示5.2.4适当采用标准化5.2.5利用自然和人为的限制性因素在现实生活中，很多东西本应该设计得很好用，但却没有办到；有些东西是故意设计得很难用，但这样的设计却是合情合理。仔细想想，你就会惊奇地发现，在我们的生活中有很多这样的例子：不允许人们随便进出的门；仅供特定人士使用的安全系统；严格控制使用范围的危险设备；可能会带来生命危险的操作行为。例如某款切纸机的操作要求两只手同时按住两个按钮，这样操作起来似乎比较麻烦，但是正是由于这一设计，让切纸过程中不会出现手被切刀切伤的事件。图5-23白动切纸机人机设计(如图5-23)秘密的门和橱柜，以及保险箱。你绝对不想让一般人知道这些东西的位置，更不用说它们的操作方法。这或许需要两套不同的钥匙或密码，并由两个人合作方能打开；故意要干扰正常的操作动作。5.3绿色设计的原则绿色设计是20世纪80年代末出现的国际设计潮流。它着眼于人与自然的生态平衡关系，设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，从设计、制造、包装、运输、使用到报废回收处理的整个生命周期进行综合考虑，减少对环境的破坏。5.3.1绿色设计概述绿色设计反映了人们对现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，同时也体现了设计师职业道德和社会责任心的回归。绿色设计综合考虑环境影响和资源消耗，其目标是使得对环境的破坏最小，资源利用率最高，从而达到经济效益和社会效益协调优化的目标。5.3.2绿色产品造型设计绿色产品设计在产品造型上，不是特别注重美学的表现和狭义的设计语言，它强调的是尽量减少无谓的材料消耗，重视材料的再生性和可拆卸性。绿色产品造型设计准则就是简约设计，简约主义就是设计语言不过分注重狭义的美学形式表现，而是将产品的造型化简到极致，强调减少无谓的材料消耗。图5-24现代绿色环保简约盘子5.3.3绿色产品结构设计5-26回收的汽车零件5.3.4绿色产品材料设计(1)使用循环、再生材料，使用绿色循环材料、可生物降解塑料、可再生材料。(2)利用清洁、环保能源，使用风能、太阳能。(3)开发使用绿色材料。图5-27绿色环保儿童床5.4全生命周期设计原则设计产品不仅是设计产品的功能和结构，而且要设计产品的规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、直到回收再用处置的全寿命周期过程。全寿命周期设计意味着，在设计阶段就是考虑到产品寿命历程的所有环节，以求产品全寿命周期所有相关因素在产品设计分阶段就能得到综合规划和优化。5.4.1生命周期设计概念生命周期设计又称生态设计。它是从产品性能、环境保护、经济可行性的角度，考虑产品开发全生命周期（包括产品设计、原材料的提取、产品的制造、包装、销售和使用、用后的回收与处置全过程）的污染预防要求，多级使用资源与能源，以降低产品生产和消费过程对环境的影响，使其与地球的承载能力相一致，以确保满足产品的绿色属性要求。5.4.2生命周期设计方法1)产品设计面向生命周期全过程。2)环境需求分析应在产品设计的初期阶段进行。3)实现多学科跨专业的合作设计开发。5.4.3生命周期设计的发展趋势1)产品全生命周期设计集成体系结构的研究。2)产品的寿命预测与等寿命设计研究。3)知识库、数据库和知识共享。4)支持全生命周期设计的集成产品信息模型。5)产品生命周期多目标综合评价理论体系的研究。6)产品生命周期设计系统与CAD系统的集成。