人机界面设计知识讲解.ppt
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1、人机界面设计人机界面设计人机系统概述人机系统概述 人机特征机能比较人机特征机能比较 人机系统设计人机系统设计 人机系统的分析评价人机系统的分析评价 人机系统的可靠性分析人机系统的可靠性分析 工作系统设计的人机要求工作系统设计的人机要求 1 人机系统概述人机系统概述 自然界中的许多物体都存在着相互之间的关联,正是这种千丝万缕的关系,使它们相互以一定方式相结合,构成不同的系统。无论在工作或生活中,人总是要以某种方式与一些物体发生联系,形成一个不可分割的整体,这个整体就称为人机系统。人机系统作为一个完整的概念,表达了系统设计的一种主体思想以及系统研究的对象和范围。人机环境系统不仅要研究其中单项元素,
2、而主要是用联系方法研究三者之间的互相关系。对于工业产品设计来说,人机系统的理论是设计的一种基本思想、一种分析与解决问题的方法。人机系统是由人、机器、环境等许多现象、事物的集合体,它们以系统的功能最优为目标。要设计好一个人机系统,必须对系统整体作出详细的分析,首先从分析系统总目标开始,即先要明确为什么设计这个系统。系统的目标决定系统的性能要求,系统的性能要求决定着系统所应该如何设计。产品设计要产品设计要以人为中心以人为中心展展开,任何一个产品都是以人的使开,任何一个产品都是以人的使用作为设计的前提。设计的一个用作为设计的前提。设计的一个重要方面就是重要方面就是解决人与产品之间解决人与产品之间的冲
3、突与协调的冲突与协调,使产品符合人的,使产品符合人的消费需求。从产品的使用来看,消费需求。从产品的使用来看,从一开始就与人的各项因素相联从一开始就与人的各项因素相联系。因此,产品设计不仅具有高系。因此,产品设计不仅具有高的质量,高科技含量,新的材料的质量,高科技含量,新的材料和工艺水平,同时也包含了人的和工艺水平,同时也包含了人的价值观念与消费欲求,具有很高价值观念与消费欲求,具有很高的宜人性、舒适性和安全性。的宜人性、舒适性和安全性。2 人机特征技能的比较人机特征技能的比较 人在人机系统中的作用主要有以下三个方面。a.信息输入:通过感觉器官接受环境信息。b.信息处理:人把接受到的信息和人已有
4、的知识经验进行比较分析之后作出决策。c.行为输入:依据决策采取相应的行动。2.1 人机功能分配人机功能分配 根据人机功能特征的对比分析,人机合理的分工为:强度大的、快速的、高精度的、持续时间长的、单调的、高阶运算的、操作复杂的、环境恶劣的工作,适合机器机器承担承担;方案设计、程序编制、装配、维修、创造、应付不测、故障处理等工作适合人适合人去做。同时,在人机功能分配时还应考虑经济和社会相关因素的影响。表101 产品要素与人的要素比较2.2 人机匹配人机匹配 人机匹配必须遵循的基本原则基本原则:a.要选用最有利于发挥人的能力和确保人的操作可靠的匹配方式:有利于系统能够达到最大的效率。b.使人操作起
5、来方便、省力。c.使人在工作中感到有意义。或体现人在系统中的重要地位。d.有利于人学习的信息显示和信息加工方式。3 人机系统设计人机系统设计 人机系统具有广泛意义,人与任何一个物体共处,即能构成一个人机系统,小至一个按键,大至整个自动化生产线,只要是只要是包含人和机相结合的设计,都是一个人机系统设计包含人和机相结合的设计,都是一个人机系统设计,人机系统的要求如下:a.能达到预定的目标,完成预定任务。b.在系统中人和机器都能够发挥各自的作用和协同工作。c.系统接受输入和作出输出的功能,都必须符合设计的能力。d.系统要考虑环境因素的影响。例如,在工厂里,这个环境因素包括厂房、照明、噪声、工厂内环境
6、,等等。人机系统不是孤立存在,人与机总是要与周围共处的环境相联系,人机系统实际是人机环境系统。e.系统应有完善的反馈闭环回路。输入的比率可进行调整,以补偿输出的变化或用增减设备的办法,以调整输出来适应输入的变化。人机系统设计是多学科综合设计,与其他设计是紧密相联的。因而,必须从系统科学的方法出发,综合各学科的观点,实现整体设计的优化。另外,人机系统设计是为了解决系统人的身心健康、舒适、满意程度,它不是单一的产品设计,而是整合而是整合产品、使用者以及环境产品、使用者以及环境等多方面因素的设计等多方面因素的设计。设计是发展的,不同的设计思想和方法的不断提出,又丰富了设计。表表102 人机系统的设计
7、步骤人机系统的设计步骤电子信息触摸屏电子信息触摸屏 以下以它为例说明人机系统设计的各个阶段。人机系统设计步骤:人机系统设计步骤:1 定义系统目标和使用要求定义系统目标和使用要求 2 系统规划系统规划3 系统初步设计系统初步设计 3.1 功能分配功能分配 3.2 作业研究作业研究4 人机界面设计人机界面设计5 作业辅助设计作业辅助设计6 系统检验系统检验3.1 定义系统目标和使用要求定义系统目标和使用要求 a.确定产品的目标 向使用者提供网上信息服务,电话通信服务。b.系统作业要求 使用方便适用的群体相对宽泛,对于大多数成年人使用者来说,用手在屏面点击,显示菜单即可操作。系统限制则要求使用者具有
8、一定的网络知识,了解网络信息交流和软件操作知识。c.系统设计方案 在系统目标和要求提出之后,可以提出初步的设计方案,这些方案是系统目标和使用要求的创造性的表达,这些方案是与使用者的需求直接相联系,它能使操作者可方便、舒适地使用系统,与系统形成一种愿望的适应。这也是设计过程中人的因素全面反映。系统目标相对来说是概括性的,这样可为设计提出更为广阔的思维空间和个性的发挥。3.2 系统规划系统规划 系统规划主要确定系统的功能以及功能分析,制订人机功能分配方案,这里不仅要明确系统的功能要求,而且要研究实现功能途径。电子信息触摸屏的主要功能有:a.IC卡电话通信;b.利用IP卡上网功能;c.网上电子邮件及
9、信息交流;d.内部信息查询;e.适用的使用者群体特征(知识背景,人群数量);f.使用者的个体特征(感觉、认知、习惯、反应能力等)。3.3 系统初步设计系统初步设计 这一阶段的主要任务是人机功能分配和作业研究。3.3.1 功能分配功能分配 人机功能分配是把上面已规划好的系统功能按照一定的分配原则,把这些功能按层次进行划分。在每一作业环节上,人、系统硬件、软件都要完成那些功能。电子信息触摸屏的相应数据(如电话号码、E-mail地址等)是要人去完成的,系统运行的指令也需要人控制、系统信息的传输转换则由系统软、硬件共同来完成。3.3.2 作业研究作业研究 要完成系统的作业,必须分析作业性质与人的能力相
10、适应的关系,在系统功能层次划分的基础理论上,确定每一层次上功能的输入和输出,即引起人的功能活动的刺激输入和人的功能活动的输出反应。触摸屏的作业要求如下:a.操作简单,对于电话、网络知识背景的使用者只需点击屏面即可操作。b.系统具有“下一步”的提示,操作方便快捷。c.有利于维护人员作业和系统信息修改和增减。d.使用者的操作满意程度。3.4 人机界面设计人机界面设计 人机界面设计主要内容包括:系统显示、控制以及它们之间的关系设计、使用空间设计等。对触摸屏而言,其信息显示屏也是系统的控制操作区域。此外,还有IC卡电话听筒、数字按键等其他方面的硬件操作。其人机界面设计步骤如下:a.确定人同机界面的位置
11、,界面区域划分、屏面尺寸和位置、电话按键、IC卡插孔位置确定。b.触摸屏与人的空间舒适性分析和测试。c.全比例模型制作和人机关系验证。d.声音设计。e.软件的可操作设计。f.系统整体的舒适性分析。3.5 作业辅助设计作业辅助设计 为了使系统获得较高的效能,须对作业的各层次进行辅助设计,使系统更易于操作,电子信息触摸屏的辅助设计主要有以下几方面的内容。a.确定系统使用说明。软件系统帮助模块操作提示设计。b.操作过程的声音设计,图文版式设计。c.维护人员的培训、选择。3.6 系统检验系统检验 系统设计的下一步骤就是进入生产制造转弯成一个可以实现系统,其中的每一个部件,每一个软件模块都需要经过检验,
12、然后对整个系统进行检验。检验的目的是验证系统是否达到系统规划的目标。4 人机系统的分析评价人机系统的分析评价 4.1 人机系统连接分析评价法人机系统连接分析评价法 4.1.1 连接的概念连接的概念 连接分析评价法连接分析评价法是一种对已设计好的人、机械、过程和系统进行评价的简便方法。连接的形式主要有:a.对应连接 b.逐次连接(a)运用一定的符号列出包括设备和操作人员在内的人机系统的主要要素。(b)确定连接的形态,定出“重要程度”和“频率”。(c)计算连接值。(d)检核最终情况是否达到要求,即分析各种连接的效果。4.1.2 连接分析法连接分析法 将人机系统中的操作者、机器、重要程度、频率都描绘
13、在图中,标出连接类型,然后进行连接值连接值的分析比较。根据连接关系中每一设备的重要性及其使用频率,用打分法标在连接图上。然后,根据对应连接分析图进行连接值计算 表表103 连接值连接值的计算的计算 图10-5是利用连接的概念,通过作图对系统进行分析方法的示例。它把人与人、人与机器之间的关系作为一个链链。图中圆圈表示人,方块分别是人操作的装置,在人、机器之间有直接联系的则在它们之间画上连接线。这种作图分析与修改过程可以重复多次,直到获得最简便、最合理、最宜人的配置方案为止。也就是这种作图分析的最终目的是为了获得系统的最优配置。4.2 失效树分析评价法失效树分析评价法 4.2.1 失效树分析法的基
14、本概念失效树分析法的基本概念 失效树分析法失效树分析法(Fault Tree Analysis简称FTA法)是近年来广泛应用于工程系统灾害分析和安全分析、提高系统可靠性的一种设计方法,也是对人机系统设计安全性评价的方法,也称为故障树分析法。失效树分析法是一种图形演绎方法,是对系统分析时,围绕系统不希望发生的失效事件作层层深入的分析,直至追踪到引起失效事件发生的全部最原始的原因为止。失效树中的事件一般具有下述几种概念形式:失效树中的事件一般具有下述几种概念形式:顶端事件顶端事件 中间事件中间事件 基本事件基本事件 导致系统或部件发生失效的最基本的无需再分解的事件。这是人们最不希望发生的失效事件(
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