裝備設計中應考慮的人機因素及主要措施探討

■ 楊小良 董安華

裝備設計中應考慮的人機因素及主要措施探討

■ 楊小良 董安華

針對影響人—機系統可靠性的因素，提出了提高人的可靠性的一些措施，并對當前人—機系統可靠性急需解決的難點問題進行了討論，供參考。

引言

裝備的使用和保障總是要直接或間接地通過人在一定的環境條件下完成的，這就構成了人—裝備—環境之間的關系，即人—機—環系統。研究人、機、環之間的關系 ，使之相互協調，充分發揮產品或裝備的效能，這也是可靠性工程的任務。在裝備研制中就要把人的能力數據和特性，以及環境對人、機的影響等方面的因素考慮到裝備及保障系統的規劃和設計中去，開展人素工程工作。

人素工程活動的結果可作為保障性分析（LSA）及制定培訓要求和技術手冊的輸入。所有的人機工程活動必須與系統工程過程中其它各專業工程或學科一起協調、綜合權衡，以期獲得最大的效益。

人的可靠性概念是從研究產品可靠性時引出的，這個概念認為人的行為存在著有效性，在預先規定的范圍外發生的失誤行為叫做差錯。因此，可將人的行為不發生差錯的可能性叫做人的可靠性。

隨著裝備復雜程度和自動化程度的提高，必須使系統的設計同操作者的能力相匹配。

然而，由于人的能力達到極限仍不能滿足系統任務需要，以致問題經常發生，迫使人們開始研究通過改進系統設計便于發揮人的效能，在工程設計中通常采用有關設計措施人—機系統可靠性。

1.提高人—機系統可靠性的主要措施

除了按照人素工程要求對裝備及保障設備進行設計外，減少人為差錯的主要措施有：

1.1 要進行系統防差錯設計

著名的墨菲定律告訴我們：“人們做某一件事情，如果存在著發生差錯的可能性,那么差錯遲早總要發生”。這個規律在指導人們消除差錯、保證安全具有重要意義。因為它明確告訴我們，要想避免差錯，必須消除差錯的可能性。

機件產生差錯的可能性，是機件本身具有的一種屬性，它存在于機件之中，按一定的統計規律表現出來，機件不同產生差錯的統計規律也不同。要想改變這種屬性只有從設計入手，采用“防差錯設計”，以防止在連接、裝配、安裝和其他使用維修操作中發生差錯，即使發生差錯也能立即發現，不致損壞機件、設備，而危及安全。在具體設計中應考慮以下幾點：

1.1.1 謹防對稱性。幾年前曾有一家汽車公司設計了一個在美學上令人喜愛的對稱性儀表操縱盤，不久就發現區別儀表顯示的位置很困難，導致駕駛員眼睛注意操縱盤而離開道路的時間比希望的長。因此，從功能觀點看，對稱性設計并不好。

1.1.2 作為監視器使用的人是薄弱單元。人是一個不可靠的監視器，他在系統中的作用比較消極，因為人的注意力不容易集中，因此傾向于人與系統分離。人知道系統將出現什么現象，應該如何處理，應該把操縱員當作應急的備用單元，以便在必要時介入工作。

1.1.3 誘發執行任務的興趣。沒有必要拙笨地執行枯燥的重復而單調的操作任務。但是，總有使操作率增加的傾向，當超過一定水平時就會促使差錯發生。例如，一架B—36飛機的電子設備使用了2700個電子管，在12個小時的飛行任務期間可能有12個失效。某導彈大約有5000個焊點，在常規條件下焊接時，若每5000個焊點有1個失效，工作12小時將有63%的導彈發生故障。因此，操作員應知道這些事實，并在可能的條件下擬定作業規范。

1.1.4 進行維修性設計。在系統中，尤其是在復雜系統的裝配中連接錯誤或維修錯誤是很重要的問題，必須引起特別注意。例如，底特律愛迪生公司的用戶服務部報告過維修量很大，在典型的一年里修理了600000個小型裝置，主要的批評意見是設備的維修性太差。在某些實例中，甚至像更換不重要的工作燈那樣的東西，也必須完全離位維修。因此，設備應設計成容易維修（例如，可達性、可見性、以及可更換性等）；標注彩色代號；用不同類型的插銷和插座等，以便減少人為差錯。

1.2 應重視操作人員素質與能力的培訓

操作人員素質包括責任心和心理素質；操作能力是技術水平、知識水平和能力的綜合反映。有些人認為，現代自動化的裝備對操作能力的要求降低了，因此放松操作能力的訓練，這是一種誤解。在復雜緊張而迅速變化的戰斗條件下，裝備使用的成功，很大程度上取決于操作人員的心理訓練和專業訓練，以及對所維護使用的裝備特點的了解程度。

所以，人員的訓練十分重要，應按專業分類進行培養。培訓精通專業知識、適應戰爭的心理狀態、善于利用先進裝備的人，是防止差錯事故，克敵制勝的重要因素。

1.3 加強裝備使用和維修中的管理

為防止人為差錯，要加強裝備使用維修工作的管理。要完善有關的規章制度，加強防差錯、防事故教育，養成使用和維修人員嚴格遵守操作規程的良好作風；要注意把握使用和維修人員的心理因素，如避免情緒波動或思想負擔過大的人員上關鍵崗位操作等。

2.人—機系統可靠性研究急需解決的問題

以上討論了人—機系統可靠性的一些概念。顯然鑒定和預測人的可靠性是一項值得研究的問題。然而，需要的技術尚處于開發階段。迄今，對人為差錯的估計方法還不成熟，因此很難客觀地預測人的可靠性。美國研究協會最近做了嘗試，利用心理學試驗，獲得164項控制和顯示的數據，并變為用之預測人為差錯率的數據。

尋求測量操作可靠性的方法存在的困難包括：

現有技術的復雜性和主觀性；

在滿足要求的前提下，使用這些技術有困難；

缺少關于需要改進人的操作數據庫。

此外，人本身也是一個復雜系統，如習慣的思維方法、判斷能力、主觀性等抽象因素，對人—機系統的可靠性也有影響，這就使鑒定和分析很困難。盡管這些問題與預測設計、生產和操作中的可靠性還有差距，但如上所述，仍然有許多識別人為差錯的方法，在人—機系統中通過減少這些差錯可使系統的可靠性達到較高的水平。

3.結束語

影響人的可靠性因素固然很多，例如，操作錯誤、設計錯誤、檢驗錯誤、安裝錯誤、維修錯誤，以及環境因素等，然而，現有的技術復雜性以及影響因素的隨機性，要使用一些技術排除其影響有較大的困難，為此，在裝備系統設計中應盡量采用風險分析、規避風險措施，并加強對裝備系統使用維修的管理，是一項可以實現的措施。

1.秦英孝.可靠性維修性保障性概論[M].北京：國防工業出版社.2003.

2.趙東元，秦英孝.可靠性工程與應用[M].北京：國防工業出版社.2004.

（作者單位：駐中國空空導彈研究院軍代室）