装甲车驾驶舱人机界面评价

摘 要：针对当前评价现状，提出了一种基于人机交互过程分析与人机交互作业分析的评价人机界面的方法，并依此建立了适于装甲车座椅的评价指标体系，最后运用模糊综合评价法对座椅进行了评价．关键词：人机交互；人机界面；装甲车 人机界面评价是依据相关的设计准则及操作人员自身的体会判断人机界面中操作人员与相关的显示器、制控器以及辅助部件（如座椅等）的匹配关系的设计是否符合人机工程学的要求[sup][1] [/sup]，进行人机界面评价既能帮助判断现有人机界面的总体及各构成要素的状态，也能借此发现设计中存在的问题，以便及时反馈给设计部门进行修改．常见评价方法中的因素往往根据经验或者从收集的相关资料中进行选择，这就导致评价因素的选择过程产生可信度不高、人机环三大要素很难全部列出、列出的部分因素与人机界面评价无关等问题．本文中提出在驾驶过程和人机交互作业分析的基础上选择评价因素的方法，对装甲车驾驶座椅评价进行了研究．1 人机界面评价方法 人机界面评价的最终目的是指导人机界面的设计，一方面使“机宜人”，另一方面使“人适机”.想达到这2方面的要求，就是在人机系统中，以人为中心进行设计，对影响人机界面的人机环三大要素进行分析研究，解决好人控制机器和人接受信息这2个问题[sup][2] [/sup]． 对人机界面评价进行研究，首要任务就是要明确人机界面中的人机环因素与相应的作业．评价因素的选择实质上是研究人机环因素相互作用的过程以及在此过程中表现出的人机界面性质．通过人机交互过程分析，可使确定研究对象的过程严密、合理．对人机交互作业进行分析，可使人机环因素相互作用的过程清晰明了，体现人机界面性质的过程符合人的认知习惯．本文中所提的人机界面评价方法首先对人机交互过程进行分析，确定研究对象，也即确定人机交互过程中所涉及到的人机环因素和相应的作业；其次对交互过程中所涉及到的作业进行分析，研究人机环因素各自特性在交互过程中的体现，选定评价因素；接着对评价因素进行分析，确定评价指标，建立评价指标体系；最后选择合适的评价方法，进行人机界面评价（图1）.[img=667,260]http://www.chuandong.com/uploadpic/THESIS/2009/5/20090527133929585629.jpg[/img] 由图1可以看出，人机界面评价的具体步骤： 1）进行人机交互过程分析．以典型任务为过程分析对象，研究任务内容，列出交互过程中所有相关的人机环因素和相应的作业并进行统计与分类． 2）进行人机交互作业分析．以步骤1）得到的作业为分析对象，用三维矩阵分析人的特性、设备属性和环境条件三者之间的交互过程．交互点上所体现的所有因素就是人机交互过程中需要分析的评价因素．同时这些因素能够反映人机环因素之间的相互作用和各自的特性． 3）应用取消、合并、重排和简化四大技巧，分析比较评价因素间的关系，确定评价因素和评价指标． 4）确定指标间的层次和结构，构建评价指标体系． 5）选择合适的评价方法． 6）对人机界面进行评价．2 装甲车驾驶座椅评价指标体系的建立 2.1 装甲车驾驶员驾驶过程分析 对驾驶员承担的典型任务进行过程分析，考虑的环境因素为物理环境[sup][3][/sup] ，包括噪音、温度、照明和震动环境．经统计需完成62个作业，可分为驾驶类作业、观察类作业和接收信息类作业． 2.2 人-机交互作业分析 在人-机交互作业分析中，人的特性主要考虑物理特性、生理特性和心理特性．人的物理特性从几何（包括静态几何特性和动态几何特性）、力学和热力学3方面进行研究；人的生理特性从感觉特性和生理适应性2方面进行研究；人的心理特性从人的心理过程进行研究． 用三维矩阵表示在噪音、温度、照明和震动环境条件下，人的物理特性、生理特性和心理特性作用到座椅时发生的交互．在交互点上体现出来的因素就是评价因素．考虑在噪音的条件下，人的特性作用到座椅时所体现出的评价因素为：能耗、背部姿势、腿部姿势、座高、靠背高度、靠背倾角、座面宽、座面深、座面倾角和疲劳．2.3 装甲车驾驶舱座椅的评价指标体系建立 分析比较评价因素间的关系，对其进行取消、合并、重排和简化．评价因素的选取过程就是在某环境下，人的特性作用到机的过程，结合已选定的评价因素，选定指标为：人的几何特性、人的力学特性和人的生理适应性．子指标为：靠背、座面和座高．装甲车驾驶舱座椅的评价指标体系见表1．2.4 装甲车驾驶座椅评价 模糊综合评价法是一种应用较为广泛的定量与定性相结合的适合于多层次分析的评价方法，有较高的科学合理性[sup][4] [/sup]．下面以某装甲车驾驶舱座椅的人的几何特性指标为例，其中设计参数座椅高310mm,座面长386mm,座面宽390mm,座面倾角4°，靠背高180mm,靠背倾角90°.综合评价步骤如下： 1）确定评价指标体系．本文的指标体系见表2． 2）采用Dephi法和层次分析法（AHP）确定各指标层的权重（表2）． 3）评价等级分为5级，即V＝｛“优”，“良”，“中”，“差”，“劣”｝.将装甲舱室的评价描述为五级模糊评价集域｛“优”，“良”，“中”，“差”，“劣”｝.以脚标｛5，4，3，2，1｝来对应表示，具体标准含义如下：优：各元件位置布置得当，操作动作顺畅无障碍，身体仅需小幅度移动即可完成操作，动作完成无不舒适感，操作者身体无疲劳感觉，视觉很舒适，操作力度很合适．良：各元件位置布置基本得当，操作动作有轻微障碍，身体移动幅度稍大，但动作完成无明显不舒适感．中：操作身体移动幅度较大，感觉操作有障碍，但基本能完成操作动作．差：动作完成对位置布置不合理有较明显感觉，身体各部位移动幅度较大，感觉操作吃力．劣：动作完成很吃力，操作动作受限不能到位，误操作增多，正确反应时间增长． 4）进行综合评价[sup][5] [/sup]． 第1步：把因素论域（指标）按某种属性分成s个子集． 第2步：进行一级模糊综合评价． 对每一个u进行单因素模糊综合评价．设评语等级论域为V＝（V[sub]1[/sub]，V[sub]2[/sub]，…,V[sub]p[/sub]）,u[sub]i[/sub]中各因素的模糊权向量为Wj=（W[sub]j1[/sub],W[sub]j2[/sub],…,W[sub]jt[/sub]）,且[img=62,16]http://www.chuandong.com/uploadpic/THESIS/2009/5/2009052713304874281X.jpg[/img]，u[sub]i[/sub]的单因素评价结果为（t行P列） 式中r[sub]j[/sub]表示在对第j个指标的评价中，第t个因素对第P个评价的隶属度．则单级评价模型为 第3步：进行二级模糊综合评价． 将u[sub]i[/sub]看成一个综合因素，用作为它的单因素评价结果，可得隶属关系矩阵． 如果第1步划分中ui（i＝1,2,…，s）仍较多，则可继续划分得到三级或更高级的模型． 设综合因素u[sub]i[/sub]（i＝1,2,…，s）的模糊权向量W＝（w[sub]1[/sub],w[sub]2[/sub],…,w[sub]i[/sub]），则二级模糊综合评价模型为 当座面长为386mm,则对应的｛u[sub]5[/sub]（x），u[sub]4[/sub]（x）,u[sub]3[/sub]（x）,u[sub]2[/sub]（x）,u[sub]1[/sub]（x）｝=｛0,0,0.2,0.8,0｝,于是关于座椅座面的评价矩阵R为 同理，关于座椅靠背的评价矩阵为[align=center] 座高对应的｛u[sub]5[/sub]（x），u[sub]4[/sub]（x）,u[sub]3[/sub]（x）,u[sub]2[/sub]（x）,u[sub]1[/sub]（x）｝=｛1，0，0，0，0｝B[sub]1[/sub]=A[sub]1[/sub]·B[sub]1[/sub]=｛0.312,0.3276,0.07208,0.28832,0｝B[sub]2[/sub]=A[sub]2[/sub]·R[sub]2[/sub]=｛1,0,0,0,0｝B[sub]3[/sub]=A[sub]3[/sub]·R[sub]3[/sub]=｛0.5312,0,0,0,0｝ 可得隶属关系矩阵R′,有[/align] 则座椅的综合评价为 B′=W·R′=（0.5495,0.0959,0.0211,0.2676,0） 根据“最大隶属度原则”,可以得出对座面、靠背、座高的评价是“良”、“优”，“优”，此座椅的评价为“优”.3 结束语 在驾驶过程和人机交互作业分析的基础上，选择了评价因素和评价指标，建立了适于装甲车驾驶座椅的评价指标体系，最后运用模糊综合评价法对驾驶座椅进行了评价．文中所提的基于人机交互过程分析与人机交互作业分析进行评价的方法，对于其他人机界面评价也有很好的借鉴作用．参考文献：[1]蒋涛．火力发电厂DCS系统人机界面综合评价研究[D]．哈尔滨：哈尔滨工程大学，2006．[2]孙林岩．人因工程[M]．北京：中国科学技术出版社，2001.[3]龙升照，黄端生，陈道木，等．人-机-环境系统工程理论及应用基础[M].北京：科学出版社，2004．[4]张喜征．基于信任评审的虚拟企业伙伴选择[J].中国机械工程，2005,16（2）:161-164．[5]叶义成，柯丽华，黄德育．系统综合评价技术及其应用[M].北京：冶金工业出版社，2006．详情请点击：装甲车驾驶舱人机界面评价