人机环境系统
“人-机-环-管”系统任务安全性分析与评价研究
“人-机-环-管”系统任务安全性分析与评价研究摘要：本文分别从人、机、环境、管理的角度，定性分析了在装备保障过程中影响任务安全性的主要机理及其对整个系统任务安全性的影响，并分别建立了四者的安全性数学模型，最后以这些模型为依据，以实际保障所测数据为基础，对人-机-环境-管理系统工程进行了定量的分析，为装备保障的安全分析、评价和管理工作提供了依据。
关键词：人-机-环境-管理系统；任务安全性分析；安全评价1 人-机-环境-管理系统任务整体安全性分析与计算人-机-环境-管理系统工程是一门与装备维护、保障效率、维修管理及工作者身心健康相关的学科，是运用系统科学理论和系统工程方法，以人-机-环境-管理系统为研究对象，正确处理4大要素的关系，深入研究系统最优组合，提出系统任务安全分析与评价的研究方法，从而实现系统的本质安全化，为安全可靠的装备保障过程提供理论支持和管理依据。
[1]利用理论计算和实验测试的方式，确定了整个系统的安全度，即包含人、机、环境、管理4个子系统的函数，并作为功能串联整体系统。
为整个系统的安全度; 、、、分别为人、机、环境、管理的安全度。
通用表达式如下：(1)2人的安全性分析2.1人不安全行为产生的机理、原因及分类从工作者的角度看，人的不安全行为主要是由于人感知环境信息的失误，人大脑处理信息时作出错误的决策，动作器官没能完成指定动作3方面原因引起的。
从系统的角度看，主要是由于人的心理、生理、管理决策、社会环境以及人机界面设计不协调等多方面原因所导致。
[2]其中人的生理方面的原因主要指人的各种能力的限度，包括人的知觉、感觉、反应速度、体力、生物节律等；人的心理方面的原因主要指人的气质、性格、情绪、意识等；管理决策方面的原因主要指不合理的作业时间，作业计划，操作规程的不合理等；环境的原因包括物理环境和人际环境，即作业场所和人际关系的好坏；人机界面设计方面的原因主要指人机功能分配不当，工程设计上的不合理使人易失误等。
人机工程学1
人机工程学人机工程学：按照人的特性去设计和改善人——机——环境系统的科学一般定义：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据。
应用系统工程的观点。
分析研究人与产品、人与环境以及产品与环境之间的相互作用。
为设计操作（简便、省力、安全、舒适人——机——环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的学科。
人机环境系统：人——机——环境系统是指有共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及他们周围的环境所构成的系统。
在人机环境系统中，人、机、环境相互依存相互作用、相互制约完成某一特定的工作或生活过程。
人机工程学的研究范围：人、机、环境三者之间的协调关系。
以人为中心设计，必须要正确对待人。
面向人、适应人、支持人的行为，通过设计正确分配人机系统功能，是行为适应社会。
促进社会道德和人际关系，减少和避免对劳动者的过分要求，尊重人的能力限度，达到技术经济合理，着眼于长远利益。
是劳动者满意。
感觉定义：感觉是人脑对直接作用与感觉器官的事物个别属性的反映，感觉是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。
感觉的类型：视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、皮肤感觉、本体感觉知觉定义：知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主管状况的反映。
感觉和知觉的关系和区别：1，知觉以感觉为基础刺激物一旦从感觉所涉及的范围消失。
感觉和知觉就都会停止。
2。
，知觉是对感觉材料的加工和解释。
3，知觉要借助过去的经验。
知觉过程还有记忆、思维等参与。
因而知觉对事物的反映比感觉要深入完整。
知觉得特征:：（整体性、选择性、理解性、恒常性）1，知觉的整体性：把知觉对象的各种高属性、各个部分认识成为一个具有一定结构的有机整体。
知觉的整体性可使人们在感知自己熟悉的事物时，只根据去主要的特征可将其作为一个整体知觉。
影响知觉整体性的因素：1，接近2，封闭3，相似4，连续5，美得形态。
知觉的选择性：作用于感官的事物很多。
但人不能同时感知作用于感官的所有事物或清楚的认识事物的全部。
人机环境综合系统的基本内容
人机环境综合系统的基本内容
人机环境综合系统（Human-Machine-Environment Integrated System，简称HMEIS）是指由人、机器和环境三
个部分组成的系统，旨在实现人与机器、机器与环境、人
与环境之间的协同工作和信息交流，以提高系统的整体效
能和安全性。
HMEIS的基本内容包括以下几个方面：
1. 人机交互设计：人机交互设计是HMEIS的核心内容之一，旨在优化人与机器之间的交互方式和界面设计，提高系统的易用性和用户体验。
人机交互设计需要考虑人类认知、感知、行为等方面的因素，以确保系统的界面和交互方式符合人类习惯和心理需求。
2. 机器智能：机器智能是HMEIS的另一重要内容，旨在提高机器的智能化水平，使其能够自主地感知环境、学习知识、推理决策，并与人类进行有效的交互。
机器智能需要涉及机器学习、人工智能等技术，以实现机器的智能化和自主化。
3. 环境感知与适应：环境感知与适应是HMEIS的重要组成部分，旨在使机器能够感知和理解周围环境，并根据环境变化进行自适应调整。
环境感知与适应需要涉及传感器、数据采集、数据处理等技术，以实现机器对环境的感知和自
适应。
4. 人机协作与协同：人机协作与协同是HMEIS的另一重要内容，旨在实现机器和人类之间的协同工作和信息交流。
人机协作与协同需要考虑人类的认知、感知和行为等方面，以实现机器和人类之间的高效协作和信息交流。
HMEIS的基本内容包括人机交互设计、机器智能、环境感知与适应、人机协作与协同等方面，旨在实现人与机器、机器与环境、人与环境之间的协同工作和信息交流，以提高系统的整体效能和安全性。
人机环系统
方案决策阶段 方案决策属于理论分析 范畴，也是最关键步骤。
研制生产阶段
在实际使用阶段，人-机环系统工程的任务是通过 实际使用的验证，提出充 分发挥现存系统性能的意 见，全面做到物尽其用、 人尽其才，并为进一步改 善和提高系统性能提出新 的建议。
贰
叁
研究思路与方法 人-机-环系统工程的
The research ideas and methods
研究内容与方法
研究内容
1
2
人的特性研究
机器特性的研究
环境特性的研究 人-机关系的研究
65% 55% 45% 90%
3
4
研究内容
5 6
人-环关系的研究
机-环关系的研究
人-机-环系统总体
7
性能的研究
实现三个目标
为了用系统工程方法来使所就人-机-环系统实现安全、高效、 经济这三个目标，首先需假设几种设计方案，然后针对每种方案用全 数学模拟、半物理模拟或全物理模拟方法，获得人、机、环境各种参 数对系统性能影响的关系曲线
感谢您的聆听
65%
55%
45%
90%
•
系统界面
系统界面还包括人与硬件、 软件、环境以及其他人之 间的关系。
系统界面是人与机、环境 以及其他人之间的信息或
系统界面也包括人 - 机 界面、人 - 环境界面、
能量的交换空间。
人-人界面。
SHEL模型是用 来研究安全工作 中“人”所处的 特定系统界面。
SHEL模型
模型论 优化论
分析三个要素
分析三个要素，是指研究 如何运用人、机、环境这 三个要素来构成所需要的、 具有特定功能的人-机-环 系统。
人体工程学第一章 概论
人体工程学
Human Engineering
第一章 概 论Βιβλιοθήκη 1.1人体工程学简介
1.1.1 定义及命名由来 概述：人体工程学是一门研究人与机械 及环境的关系的学说。是第二次世界大战后 发展起来的一门新学科。它以人—机关系为 研究的对象，以实测、统计、分析为基本的 研究方法。
（4）人体工程学研究的重点是系统中的“人”：
在解决系统中的人的问题上，主要有两条途径： A .使机器、环境适合人； B .通过最佳的训练方法，使人适应于机器和环境。
1.1.4 人体工程学研究的主要内容
1. 工作系统中的人：
人体尺寸；信息的感受和处理能力；运动的能力；学习 的能力；生理及心理需求；对物理环境的感受性；对社会环 境的感受性；知觉与感觉的能力；个人之差；环境对人体能 的影响；人的长期、短期能力的限度及快适点；人的反射及 反应状态；人之习惯与差异（民族、性别等）；
（2）“人的效能”：
指人的作业效能，即人按照一定要求完成某项作业时 所表现出来的效率和成绩。
（3）“人的健康”：
包括身心健康和安全。人体工程学不仅要研究某些因 素对人的生理的损害，例如强噪音对听觉系统的直接损伤， 而且要研究这些因素对人心理的损害。安全是指避免事故， 人体工程学主要研究造成事故的人为因素。
1.1.2 人体工程学发展的历史
上古时代 19世纪末至一战（萌芽时期）
两次世界大战时期（初兴时期）
两次世界大战后（迅猛发展 ） 我国人体工程学的发展
“人-机-环-管”系统任务安全性分析与评价研究
“人-机-环-管”系统任务安全性分析与评价研究发布时间：2022-08-12T10:05:31.752Z 来源：《工程管理前沿》2022年4月第7期作者：吴文君徐吉辉[导读] 本文分别从人、机、环境、管理的角度吴文君徐吉辉空军工程大学装备管理与无人机工程学院摘要：本文分别从人、机、环境、管理的角度，定性分析了在装备保障过程中影响任务安全性的主要机理及其对整个系统任务安全性的影响，并分别建立了四者的安全性数学模型，最后以这些模型为依据，以实际保障所测数据为基础，对人-机-环境-管理系统工程进行了定量的分析，为装备保障的安全分析、评价和管理工作提供了依据。
关键词：人-机-环境-管理系统；任务安全性分析；安全评价 1 人-机-环境-管理系统任务整体安全性分析与计算7 结论人-机-环境-管理系统的任务安全性不只取决于工作人员的安全性，还与保障设备、作业地点、管理水平的安全性密切相关。
要想提高工作人员的安全性，就必须强化对人的优选、培训和教育。
[7]保障设备子系统操作控制和安全保障的有效性，因此，提高维修装备子系统的安全性在于加强设备的检修和维护。
工作地点作业环境直接影响到人的作业安全性，必须根据工作地点具体条件，采取切实可行的措施，改善作业环境，加强劳动保护，减少环境对作业人员的不利影响，从而提高人的作业安全性。
本文提出的人-机-环境-管理系统任务安全性综合评价方法，较一般普通方法更为全面、系统、科学、合理。
参考文献:[1]王武宏,张殿业,曹琦.人机系统中人的失误机理辨识的可靠性分析方法[J].系统工程与电子技术,2017(3):76-79.[2]张炜,李文钊.人-机-环境系统的可靠性设计[J].南华大学学报（理工版）,2012,16(1):78-80.[3]王遥,高平校,沈祖培,等.人的认知可靠性模型分类及实验研究[J]．核动力工程,2004,25(6):542-545.[4]朱川曲,王卫军.综采工作面人-机-环境系统可靠性.[J]系统工程理论与实践,2019,19(4):10-114.[5]付现伟,人-机-环境系统安全评价[D].辽宁工程技术大学.2016,(12):8-55.[6]杨玉中,吴立云,张强.人-机-环境系统工程在运输安全中的应用[J].工业安全与环保.2015,10(5):12-19.[7]尹长松,韦哲.人机工程技术的概念、应用及发展[J].医疗装备.医疗装备.2015,10(09):69-79.。
矿井人-机-环境系统安全评价
矿 井 人 环 境系 统 机。
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总 第４ ４期 ６ ２０ 年 １ 第 １ ０７ ２月 ２期
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行 了权 重的 可靠性分 析 。
关键 词 ： 一 一 人 机 环境 系统 ； 集值 统 计 ； 矿 煤 中图分类 号 ：Ｄ ６ Ｔ ７ 文献标 识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ９５ ８ （０ ７ １ －０ ９０ １０ ．６ ３ ２ ０ ）２０ ３ － ４
Ｓａ ｅ ｙ Ａｐｐｒ ｉａ ｆＭ ａ ｍ ａ ｈｉ ・ｎｖ ｒ ｎｍ ｅ ｙｓｅ ｆＭ ｉ ｆｔ ａ ｓ ｌｏ ｎ・ ｃ ｎｅ ｅ ｉｏ ｎｔＳ ｔ ｍ ｏ ｎｅ
隧道施工风险人机环境系统综合评估
3 隧道施工风险人 − 机 − 环境评价指 标体系
评价指标体系的选择和确定是评价研究内容的基 础和关键，不但要遵循科学性、可行性和可比性原则, 而且要具有动态性原则。隧道施工风险评价是一个动 态过程, 在不同情况下, 影响施工安全的因素会随之 变化。因此, 在建立评价指标体系时要注意该体系的 开放性、动态性[2−4] 。 根据 《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》 、 相关 文献和对隧道施工的安全风险状况调查、分析的基础 上[2−4] ，建立隧道施工风险的评价指标体系(见表 1 所 示)。 若在实际施工时发现情况发生变化或应用到别的 具体隧道工程中，可以对该指标体系的底层评价指标 进行增加或减少，从而可实现开放式指标评价体系的 建立，方便其推广应用。
是，在隧道工程领域却鲜见报道。本文主要从人−机− 环境这个大系统对隧道施工风险进行研究，建立相应 的评价指标体系，通过采用熵权技术确定各评价指标 权重，并结合专家法和层次分析法，从而实现对隧道 施工风险的客观评价。
1 隧道施工风险人机环境系统评价 流程
在隧道施工的人−机−环境系统中[11−12] ，人即是指 施工队伍，是系统的主体，是机的操作者；而人本身 是一个有意识活动极其复杂、开放的巨系统，随时随 地要与外界进行物质交换、能量交换和信息交换；机 是指爆破开挖设备、支护衬砌设备、出碴运输设备等 凡和隧道施工活动有关的机械和物质；环境是人机所 处的周围条件，包括作业空间、地质环境等硬环境和 管理背景等软环境。 评价流程(如图 1 所示)具体是先根据专家的职称、 学术背景等方面，在一定程度上定量化专家自身的权 重，然后，对评价系统的底层单因素指标进行专家打 分法风险评估，根据专家的权重则可确定单个底层指 标的风险值；其次，基于熵度原理确定底层指标的权 重，进一步可以得到相应上一层指标的风险的综合评 估值， 而在其余各层中利用 AHP 即层次分析法确定指
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阅读器的人机工程学研究
（以kindle为例）
XXX
（计算机与电子信息学院，电子1xxx1班）
摘要:本文通过对人机工程学的介绍，以一款阅读器kindle为例子，分析了用户群的总体研究和阅读器色彩分析以及阅读器硬件和软件的系统。
本文深入分析研究阅读器的硬件界面与软件界面，硬件界面主要研究外形和触摸屏，软件界面主要研究字符以及背景色。
阐述了产品设计应根据人机工程学理论，对不同用户群的不同需求进行分析，找到设计路径与方法的必要性。
阐明了人机工程学和阅读器界面设计相结合的必要性，得出设计界面应充分考虑人的因素。
探索和展望阅读器软件产品界面设计如何有效结合功能体验和细节设计。
关键词：人机工程学；kindle；硬件软件设计；设计路径与方法；
0绪论
人机工程学是使技术人性化的科学。
人机工程学研究的对象是产品设计中与人有关的问题，将人的需求和能力置于设计技术体系的核心位置，目的为产品、系统和环境的设计提供与人相关的科学数据，使技术人性化的科学追求实现人类和技术完美和谐融合的目标。
而阅读作为一种精神食粮,从它产生开始就一直伴随着人类的生活,构成了人类娱乐生活的重要元素。
随着电子书逐渐融入人们阅读生活,人们对阅读器的愉悦享受和满足感越来越关注。
以人机工程学指导阅读器的设计，研究对阅读者的舒适性，便捷性，以及阅读的效果的提高有着重大意义,，塑造“以人为本”的形象，促进人们生活质量的提高。
1研究内容
结合多方面的理论如技术科学、人体科学、环境科学，建立设计方法、程序以及设计原则，研究人在使用kindle 进行阅读时的舒适性、视野范围、外形大小的合理性、操作空间等方面，对kindle进行设计分析、人一机一环境因素分析，实践成果的分析。
2设计的基本理论及应用
①硬件界面
1）触觉
设计硬件界面时对硬件的触觉感受很很重要的方面。
触觉也称压觉或触压觉，是皮肤表面承受物体压力或触及物体时，所产生的一种感觉，属于静态感官体验的信息设计时应注意触觉的敏感性，触觉的定位能力及两点阈限，电子书阅读器背面是磨砂橡胶表面,，提高摩擦系数与无污性，防止滑落，贴合手指纹路，手感舒适。
纤薄设计减轻了重量，携带方便。
2）操作
采用6寸E-ink触摸屏，通过热感应传递信息，用户可以直接用手指操作信息。
操作过程主要运用指力，属于较低强度的工作,易于取得平衡，操作也能持续较长时间而不易疲劳。
具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点，给人以书本般的感受。
②软件界面
1）色彩环境
人们对色彩的感觉是一种复杂的现象，人们之所以会对色彩产生感觉，是由于可见光波段的电磁波作用于视觉器官的视网膜从而产生特有的响应，当这些响应投射到大脑枕叶横纹区后，就在那里形成色彩感觉。
色彩对人的影响，是客观存在的，色彩的辨别力、视认性、明视性，色彩的象征和情感等都是色彩心理学上的重要问题。
色彩的轻重感是物体色与人的视觉经验共同形成的重量感作用于人的心理结果。
深浅不同的色彩会使人联想起轻重不同的物体。
色彩的轻重感还会受到色彩样态的影响。
因此，舒适的阅读界面需要有温和的颜色刺激与轻重感变化，产品软件界面的总体色彩应该接近和类似硬件界面的总体色调，Kindle采用冷色及亮度较低的黑色作为字体颜色，界面分明，在视觉上给人以稳定安全感，可使人精力集中、情绪安定，超高分辨率的电子墨水屏，屏幕对比度高。
2）照明环境
明适应指人由暗环境转入明亮的环境，最初不能辨认物体，感到刺眼，经过约1分钟后，恢复功能，便能看清物体（如白天从电影院出来）。
暗适应指人由明亮的环境转入暗环境，使视觉感受性逐步提高的过程称为暗适应。
暗适应过程的时间较长，35～50分钟（如晚上关灯睡觉）。
频繁的明暗适应会增加眼睛的疲劳，视力下降，故设计阅读器界面时应注意照明力均匀稳定。
同时，阅读器应注意改善照明条件。
改善照明条件不仅可以减少视觉疲劳，而且也可以提高识别速度和主体视觉，从而提高工作效率和准确度，研究表明：
在临界照度值以下，随着照度的增加，阅读效率迅速提高；
在临界照度值以上，增加照度对阅读效率的提高影响很小，或根本无所改善；
当照度提高到使人生产眩光时，会降低阅读效率。
设计时应尽量防止眩光，增加照度的稳定性和分布的均匀性。
此时，照度均匀性，不宜过高或过低，给予适当的明亮感。
而且，应注意光源的均匀分布，良好的光源均匀分布具有较好的显色性，利于保护视觉和人们的心理健康。
一个良好的光源分布需要如下条件：
最大、最小照度分别与平均照度之差
小于等于平均照度的1/3。
照度的均匀主要是在于灯具的布置解决。
Kindle采用保护视力的电子墨水屏，在强光下也毫无反光，明暗视觉稳定，内置阅读灯，照明条件足够且光线均匀柔和；可根据外界光线随意调节屏幕亮度，在任何光线下都可享受舒适悦目的阅读体验。
3）视野范围
视野指眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围,常以角度来表示。
其中视野又分为静视野，注视野，动视野和观察视野。
静视野为头部固定，眼球静止不动的状态下自然可见的范围。
注视野为头部固定，眼球转动注视某中心点时所见的范围。
动视野为头部固定，眼球自由转动的状态下可见的范围. 观察视野为躯干固定，转动头部眼球所可见的范围。
为保证在使用阅读器的过程中能有舒适愉快的阅读享受，应保证界面能最大程度带来最好的视野范围。
其中，水平视野最好保证在在1.5º-10º以内，垂直视野水平视线上下1.5º-10º以内。
而kindle能调整字体大小，保证了最大范围地达到良好视野，缓解了视觉疲劳，能长时间舒适阅读。
4）匹配原则
匹配是指两种事物之间的关系，在设计中特指控制器、控制器操作及其产生的结果之间的关系。
自然匹配是指利用物理环境和文化标准理念设计出让用户一看就明白如何使用的产品。
在阅读器中运用自然匹配可以减轻用户的记忆负担。
设计时利用自然匹配，确保用户能看出下列关系：
操作意图与可能操作行为之间的关系。
操作行为与操作效果之间的关系。
系统实际状态与用户通过视觉和触觉所感知的关系系统状态这两者间的关系。
所感知到的系统状态与用户的需求、意图和期望之间的关系。
Kindle附带的一些功能便有这样的特点：
a,书签和标注功能:在阅读过程中随时输入文字记录所思所想，与在读纸书时进行批注一样。
还可以随意编辑、删除或者导出笔记。
对于精彩的段落或者章节，可以加以标注、添加书签。
b.笔记和分享:对于精彩的章节、笔记或者是觉得非常有意义的格言警句，可以在阅读的同时轻松分享到新浪微博而无需离开正在阅读的页面。
也可以通过了解其他Kindle读者经常标注的章节来了解书里面最有趣、最有意义的部分。
c.快速、简易的翻页:点击阅读器反应灵敏的触摸式〖EasyReach〗区域就可以快速翻页，无需滑动。
d.内置字典，生字生词随时查:阅读器内置了免费的《现代汉语词典》、《现代英汉词典》等多本词典工具书，在阅读中遇到任何不解的字词，都可以随时查阅释义，无需中断阅读。
5)操控主从协调
人机工程与行为科学有密切的关系，产品设计中的操控主从协调关系问题，也与行为科学有关。
操控主从协调的几条原则，多来自人们的习惯、来自人的自然行为倾向，而习惯和自然行为倾向比较复杂，影响因素很多，还具有国家、民族、地域、时代的差异性和不稳定性。
因此，阅读器应具有多数人惯用的界面与服务选择。
kindle支持显示全球多种语言，可自由设置用户惯用的语言，也能完美显示多种文字，如中文、英文、韩文、德文、法文和日文等。
3结束语
产品的界面关系反映的是人与硬件界面、人与软件系统、人与环境、以及人与社会之间的关系。
人不断的与周围的一切事物进行信息交换。
在界面交流中，建立在人机关系基础上的界面设计是众多不确定操作行为产生的根源。
随着数字技术的应用，虚拟技术、多媒体技术等众多交互手段介入到数字产品设计中。
研究阅读器界面的发展趋势和设计规律，以人机界面设计来指导阅读器的设计，进行深入设计与开发工作，有利于阅读器在使用时候的人机系统和谐化，塑造真正的“以人为本”的形象。
分析阅读器界面的设计因素，把握界面设计的规律，并通过不断的演练、比较与洞察，在实际的操作中，学习交流其他的信息与经验，才能有创造美和价值的能力。
感悟生活、享受美好，在知觉中创造生命的绿洲。
参考文献：
[1] 1992年《视觉工效学原则室内工作系统照明》。