安全工程技术课程设计(论文)-基于安全人机工程学的ATM机设计

吉林化工学院安全工程技术课程设计1前言ATM(AutomaticTellerMachine)即自动柜员机,又叫自动取款机,它是计算机控制的持卡人自我服务型的一种现代化金融专用设备,是银行电子化的一个重要组成部分；它的推广使用,打破了银行营业时间的界限(ATM24小时运行),突破了银行营业地点的限制,是银行业务的扩展和延伸大大降低了银行人力投入,有效提高了金融行业的效率和服务质量。据中国银联总裁2005年5月透露,我国已成为世界上银行卡数量最多的国家,全国银行卡总量已达8.27亿张,有ATM机10万多台,银行卡年交易额已达18万亿元；随着我国社会主义市场经济的建立、银行电子化建设迅速发展、ATM自动取款机的数量不断增加和使用，ATM机在方便百姓生活，活跃金融市场等方面起到积极的作用。但正因为ATM机具有的自动取款功能和无人值守这一使用环境，使得利用ATM机犯罪的案件和纠纷不断增加。如何保证ATM机的安全运行，防范和降低银行与储户的风险，打击利用ATM机的犯罪保护银行与储户的利益是一个亟待解决的问题。本设计就本人对ATM的认识并结合安全人机工程学的原理与相关知识对ATM的设计原则、要求及一般方法进行简要的分析，对我校现有的ATM进行初步分析评价与设计，并应用人的视觉特性、安全色的使用原则等知识，对安全标志的设计进行进一步的研究与分析探讨，希以此造福人类，促进真正实现人类舒适、安全、高效、健康地生活。吉林化工学院安全工程技术课程设计2第一章ATM机简介1.1ATM的定义ATM是AutomaticTellerMachine的缩写，意为自动柜员机。它是一种高度精密的机电一体化设备，利用磁卡或智能IC卡储存用户信息并通过加密键盘【EPP】输入密码然后通过银行内部网络验证并进行各种交易的金融自助设备。ATM的出现减轻了银行柜面人员的工作压力，更为人类提供了安全方便的金融服务体验。1.2ATM的构成1.2.1ATM的硬件系统硬件系统由下半部分的保险箱和上半部分的电子柜构成主体框架，保险柜中包含现金处理模板—机芯，电子柜中包含PC、读卡器、流水打印机、凭条打印机、通信控制板或者输入输出【IO】控制板;机器外部为面板部分，面板部分都是按照人体工程原理设计，考虑了读卡口位置、键盘位置、闸门位置、显示器位置及其角度等。ATM的结构一般为如下所示1.2.2ATM的软件系统软件系统：软件系统一般分3级，第一级为介质程序，是各个模板的底层驱动，第二级为动态库级，负责封装介质层程序并且向上给ATMC(ATM控制软件)提供接口，第三就是ATMC，它向下负责调度各个模块，向上负责和英航系统通信，完成整个服务控制过程。吉林化工学院安全工程技术课程设计31.3ATM的主要功能ATM的功能主要包括，现金取款、现金存款、余额查询、本行或异行转账、密码修改等基本功能，有些多功能ATM还提供诸如存折打印、对账单打印、支票存款、信封存款、缴费等一系列便捷式服务。1.4ATM机工作原理1.4.1ATM机的数据传输见下图：1.4.2ATM机交易操作流程客户将银行卡插入ATM机，磁卡读写器检查是该卡是否为合法的银行卡;核对后进入选择语言界面，选择自己所熟悉的语言;输入密码界面，客户输入密码，ATM机对密码进行验证，密码输入错误需从新输入;密码验证通过则进入功能选择界面，选择所需的服务，图2.7介绍了查询和取款的流程。选择项目进行相应操作时，ATM机都会将这些请求信息发送到主处理机上进行校验，以确定其可执行性，若主处理机对请求信息校验无误，则进行相应的账务处理并向ATM机发出响应信息，ATM机则根据主机的响应信息进行吐钞、转账、打印凭单、吐卡等处理吉林化工学院安全工程技术课程设计4ATM交易流程1.5ATM的发展情况：国外银行非常重视ATM，在美国平均100万人就拥有1100台，2500张银行卡就有1台ATM。ATM在银行支付方式中所占比例也越来越大，1998年，占交易比重的31﹪。每年不断上升。国内1987年引进首台ATM，是为了树立银行高科技、现代化的崭新形象，基本上处于闲置状态。上世纪90年代，银行竞争加剧，ATM开始快速发展，我国各大银行纷纷开始大规模投入使用自动取款机，据统计：2005年北京市有ATM约3200台，平均6000人拥有1台；广州市2500台，平均2900人拥有1台。到目前为止，我国自动取款机的总数将近20万台。大部分银行都建立了自己的自动取款机系统，而规模最大的是工商银行和建设银行。使用人数也呈逐年递增趋势，但由于我国人口总量大，平均使用的自动取款机数量仍大大低于世界水平。自动取款机的生产厂商目前仍以外商为主，主要有西门子、NCR、IBM等，国内生产和运营商所占的市场份额偏小。当前ATM设计也存在很多不足，其中ATM的外观设计不符合用户的消费心理，首先要有吸引力，其次要有尽可能简捷的操作和指示，要符合人体工程学。吉林化工学院安全工程技术课程设计5第二章ATM人机设计现有的人机工程学理论主要包括系统、人机界面以及人的作业效能。系统是人机工程学中最重要的概念和思想。人机工程学的特点：它不是孤立地研究人、机、和环境，而是从系统的高度，将人、机、和环境看成一个相互作用的、相互依存的具有特定目标的系统[3]。人机工程学研究的内容包括以下三方面内容:（1）人因：主要包括人体生理心理人体测量及生物力学、人的可靠性。（2）机因：主要包括显示器和控制器等物的设计。（3）环境因素：主要包括采光、照明、尘土、噪声等对人身心产生的影响因素。2.1认知心理学与人机界面设计认知心理学与界面设计通常在进行人机界面设计时，设计者更多的是上来就考虑如何编程实现界面功能，而忽略了对用户认知特性的分析。事实上，了解并遵循人类认知规律是进行应用系统人机界面设计的基础，它对人机界面的设计有很强的指导意义。基于此,我们在现代展示方式的主题检索系统设计中，将从人类认知规律特性的角度出发，探讨如何运用人机工程学原理来指导应用系统的人机界面设计。以认知心理学为基础理论体系，人机界面衍生出如下一些指导界面交互设计的基本原则。（1）界面操作的一致性，界面操作的一致性通常表现在以下几个方面：a.风格的一致性：例如色彩搭配、系统术语、图标与符号等；b.控件的一致性：将控件根据操作习惯和交互需要进行分类组合；c.操作的一致性：对于那些常用或重要功能，要保持操作方式的一致性，同时还要注意要符合用户的使用习惯。（2）界面的总体布局，一个人机界面的屏幕布局要做到以用户为主，力求呈现给用户一个“简洁、友好、一致”的人机界面。（3）界面色彩的使用，经过长时间的科学研究后发现，不同的色彩具有不同的感情特征，会对人造成不一样的影响。我们界面设计的色调应该是统一的，协凋的。但是统一并不代表只能用一种颜色，我们可以通过调整明度、饱和度，小面积的使用对比色的方法丰富画面效果。有认知心理学的指导，人机界面会在任务、信息的表达界面控制操作方面与用户熟悉的模式达到一致。2.2ATM人体尺度的确定人体尺寸数据在设计中的应用关系到所设计产品的适用性，使用的舒适性，操作的准确性以及显示装置的可辨性、易读性和结构的宜人性，是一个非常重要而复杂的问题。ATM界吉林化工学院安全工程技术课程设计6面设计涉及人体尺寸，所以其各装置尺寸的确定要依据是人体尺寸百分位数。GB/T12985一91标准中，依据产品使用者人体尺寸的设计上限值(最大值)和下限值(最小值)对产品尺寸设计进行了分类。产品尺寸设计的类型、等级与人体尺寸百分位数的关系下表。表：人体尺寸百分位数的选择ATM是为不具有专业知识的社会大众服务的自助服务设备，根据上表可知其属于I型产品尺寸设计的成年男女通用的一般工业产品。所以可选用男性的P95作为尺寸上限值的依据;女性的P5作为尺寸下限值的依据。此外不管是穿墙式ATM还是大堂式ATM都采用立姿操作，一般的测量数据是根据棵体或穿单薄内衣的条件下测得的，测量时不穿鞋或穿着纸拖鞋。而设计中所涉及的人体尺度应该是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。因此：(1)考虑有关人体尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量，也就是在人体尺寸上增加适当的“着装修正量”，如由于鞋子高度站姿眼高应加36mm。(2)在人体测量时要求躯干为挺直姿势，而人在正常作业时，躯干则为自然放松姿势，为此应考虑由于姿势不同而引起的变化量，即“操作姿势修正量”，如放松立姿下眼高应减10mm。(3)还需考虑实现ATM不同操作功能所需的修正量，即“操作功能修正量”，如按键设计时上肢前展长要减12mm。(4)另外，若要达到最佳功能尺寸还需考虑用户的“心理修正量”。以下为用户ATM功能尺寸的计算公式:最小功能尺寸二人体尺寸的分位数+功能修正量；最佳功能尺寸=人体尺寸的分位数+功能修正量+自理修正量；功能修正量=着装修正量+操作姿势修正量十操作功能修正量。吉林化工学院安全工程技术课程设计72.2.1所用人体尺度的数据及处理全国男女身高数据表（单位：mm）全国男女站立姿势尺寸（单位：mm）年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数151050909599151050909599上臂长279289294313333338349252262267284303302319前臂长206216220237237253268185193198213230234242大腿长413428436465469505523387402410438467476494小腿长324338344369403419300313319344370375390眼高14631474149515681643164417051337137113881454152215411579肩高12441281129913671435145514941166119512111271133313501385肘高9259549681024107910961128873899913960100910231050手功能高656680693741787801828630650662704746757778胫骨点高349409417444472481498363377384410437444459男（18—25岁）女（18—25岁）P1P5P10P50P90P95P99P1P5P10P50P90P95P9915541591161116861764178918301457149415121580164716671709吉林化工学院安全工程技术课程设计8运用人体测量学对用户进行统计分析,用其身体尺寸百分位数来表示身材;一般以第95百分位数(错误!未找到引用源。)作为大身材,以第5百分位数(错误!未找到引用源。)作为小身材,第50百分位数(错误!未找到引用源。)则为平均身高。根据全国人体的测量数据下表：选取其中四个变量（眼高、肩高、肘高、手功能高）进行数据处理：①、均值②、方差③、标准差④、第a百分位对应的人体测量尺寸错误!未找到引用源。其中K值如下表：百分比k百分比k0.52.576700.52412.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.674992.326300.52499.52.576niixnx11niiniixnxnxxns12221211112/112211niiDxnxns吉林化工学院安全工程技术课程设计9求各个百分数下的数据，如下表所示：功能尺寸眼高136415541744肩高125413751496肘高90410531200手功能高6817508192.2.2人体立姿活动范围的确定ATM界面设计必须要符合用户的视觉特性和立姿人体立姿尺度，下边着重分析立姿状态下操作时手的活动空间范围对ATM界面布局的影响。用户站立操作ATM时，应有舒适的操作状态，各种操作装置应设置在人手的功能可及范围内，因此ATM界面设计时要考虑到在躯干不