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淺談人機(jī)界面分析

時(shí)間:2009-04-22 13:42:06來(lái)源:xuzh

導(dǎo)語(yǔ):?根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)分析,人的因素是影響現(xiàn)代航空安全的重要因素。
關(guān)鍵詞:人機(jī)界面 根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)分析,人的因素是影響現(xiàn)代航空安全的重要因素。全世界約有2/3以上的飛行事故的直接原因是飛行機(jī)組的失誤。在我國(guó)16年民航飛行事故中,人的因素達(dá)64%,如果再考慮到空中交通管制和機(jī)務(wù)方面原因,這個(gè)比率約為80%~90%。因此,人的因素不可替代地成為航空安全的關(guān)鍵因素。 人的因素(Human Factors),在我國(guó)民用航空界也稱人為因素。它是按照人的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的特性,設(shè)計(jì)“機(jī)”,并使之符合人的高效、健康、安全、舒適的各種要求;優(yōu)化人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng),使三者達(dá)到最佳配合,以最小的勞動(dòng)代價(jià),換取最大的經(jīng)濟(jì)效果?,F(xiàn)代飛機(jī)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高,自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的程度。 同時(shí),現(xiàn)代飛機(jī)也是應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)最充分的產(chǎn)品。人們已經(jīng)體驗(yàn)到現(xiàn)代飛機(jī)駕駛艙內(nèi)宜人的環(huán)境和自動(dòng)化帶來(lái)的高效與舒適,以及相當(dāng)高的安全可靠性。技術(shù)的重大改善,使人的因素的重要作用更顯得突出。 一、SHEL模型 人處于特定的人機(jī)界面,可以用SHEL模型來(lái)描述。人為失誤容易產(chǎn)生于以人為中心的與硬件、軟件、環(huán)境以及其他人之間的接點(diǎn)上。這些接點(diǎn)也被稱為SHEL模型的四個(gè)界面:L—S界面、L—H界面、L—E界面、L—L界面。其中S(Software)代表軟件,H(Hardware)代表硬件,E(Environment)代表環(huán)境,L(Liveware)代表人。L—S界面是指人與軟件之間的關(guān)系,研究合理的操作程序、檢查單程序以及應(yīng)急程序等問(wèn)題,以便簡(jiǎn)化作業(yè)環(huán)節(jié),減少人的勞動(dòng)負(fù)荷和勞動(dòng)強(qiáng)度。L—H界面是指人與硬件之間的關(guān)系研究人與顯示器、操縱器之間的相互適應(yīng)問(wèn)題,以及使人機(jī)界面設(shè)計(jì)更為適合人的要求。L —E界面指人與其所處的環(huán)境的關(guān)系,研究特定環(huán)境中的噪聲、振動(dòng)、高低溫、加速度、生物節(jié)律、時(shí)差等對(duì)人的影響,以及適應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)規(guī)律。L—L界面指人與人之間的關(guān)系,即工作中人與其相關(guān)的人之間的配合協(xié)調(diào)關(guān)系。如在駕駛艙環(huán)境中,它是研究機(jī)組成員之間、機(jī)組與航管人員、簽派人員之間的人際關(guān)系,個(gè)體交流、機(jī)組協(xié)作與配合,機(jī)長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)的管理心理學(xué)和社會(huì)心理學(xué)。 SHEL模型的核心問(wèn)題是人。無(wú)論機(jī)器的自動(dòng)化程度怎樣高,人始終是作業(yè)系統(tǒng)中最重要的主導(dǎo)因素,由于人類自身的局限,人也是易變化和不可靠的因素。 二、人機(jī)系統(tǒng)的功能 1.信息接受 信息來(lái)自飛機(jī)、A/P(自動(dòng)駕駛儀)、ATC(空中交通管制)、以及外界環(huán)境等方面。信息接受就是飛行員對(duì)以上各信息的監(jiān)控,它是飛行過(guò)程中判斷決策乃至操作的基礎(chǔ),判斷決策是人機(jī)系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié),人們必須通過(guò)準(zhǔn)確全面及時(shí)地信息接受,才能做出正確的判斷和有效的操作。在信息接受方面包括人-機(jī)信息鏈,人-人信息鏈,和空-地信息鏈。 (1)人-機(jī)信息鏈(P-C):人對(duì)儀表裝置的認(rèn)讀的準(zhǔn)確全面和迅速,特別是對(duì)警示裝置的反應(yīng)更強(qiáng)調(diào)其時(shí)效性。對(duì)自動(dòng)駕駛狀態(tài),飛機(jī)在自動(dòng)器的協(xié)調(diào)下從事著復(fù)雜的飛行過(guò)程,這個(gè)過(guò)程的進(jìn)行往往是看不見(jiàn)的,人的主要工作是對(duì)飛機(jī)狀態(tài)的監(jiān)控和管理的信息接受、與正常狀態(tài)的比較判斷,這種新的人機(jī)分工雖然最大限度地減輕了人的體力負(fù)荷,但在心理上帶來(lái)了新的問(wèn)題。如注意力凝滯、慌亂(Confusion)和缺乏處境意識(shí)等。一架B747飛機(jī)低于安全高度進(jìn)近,當(dāng)近地警告報(bào)警時(shí),駕駛員非但不予注意,反而要擺脫令人厭煩的聲音將它關(guān)閉,造成機(jī)毀人亡的慘痛教訓(xùn)。因此人們要求一旦GPWS(近地警告裝置)報(bào)警,應(yīng)立刻把飛機(jī)拉起來(lái)直到報(bào)警結(jié)束。 人機(jī)界面不合適的問(wèn)題也應(yīng)引起足夠的重視。目前的飛機(jī)設(shè)計(jì)必然要考慮人體工程學(xué)原理。然而由于種族差異,文化差異,習(xí)慣不同,以及地區(qū)差異,終會(huì)導(dǎo)致人機(jī)交界面的不匹配。比如,目前引進(jìn)的現(xiàn)代化運(yùn)輸機(jī),其高度用英尺為單位,而我國(guó)飛行規(guī)則要求空中交通管制采用國(guó)際單位制,即高度用米為單位:這就要求飛行員必須進(jìn)行換算,增加了發(fā)生飛錯(cuò)高度的可能性;另外,飛行甲板上均用英文標(biāo)識(shí),重要信息的英語(yǔ)提示,對(duì)我國(guó)飛行員來(lái)說(shuō),造成一個(gè)陌生的工作環(huán)境,在人機(jī)信息交換中形成屏障,烏魯木齊MD-82飛機(jī)失事就是一個(gè)說(shuō)明。因此,英語(yǔ)成了現(xiàn)代飛機(jī)駕駛的叩門磚。飛機(jī)是否考慮我國(guó)飛行員的人體尺度和人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)以及具體要求,在使用中是否方便、舒適,是否容易產(chǎn)生誤操作等問(wèn)題的分析和評(píng)價(jià),也是應(yīng)當(dāng)引起注意的問(wèn)題。 (2)人-自動(dòng)器信息鏈(A-C):指機(jī)組對(duì)A/P的監(jiān)控。要把它同P-A區(qū)別開(kāi)來(lái),A/P的狀態(tài)對(duì)飛機(jī)的影響極大,忽視A-C鏈的后果是機(jī)組在操作中的處理不當(dāng),或發(fā)生人機(jī)對(duì)抗。 (3)人-人信息鏈(C-C):指機(jī)組內(nèi)的信息交換以達(dá)到信息共享、協(xié)調(diào)配合。機(jī)組內(nèi)的信息交換并不是可有可無(wú)的,而是飛行中的必要過(guò)程。因?yàn)楝F(xiàn)代飛機(jī)的設(shè)計(jì)已超越單人作業(yè)能力,只有機(jī)組間充分的交流,彼此合理分工,協(xié)調(diào)配合,才能發(fā)揮機(jī)組整體的效能,也才能保證飛機(jī)的安全飛行。 (4)空-地信息鏈(A-G):空地信息傳遞主要靠語(yǔ)言、聽(tīng)覺(jué)為主,多在起飛和進(jìn)近階段發(fā)生,而這個(gè)階段是機(jī)組最繁忙的,也是人與A/P角色交換的時(shí)期。語(yǔ)言本身的多義性和對(duì)同一句話的不同理解,微妙的暗示會(huì)造成語(yǔ)義上的變化。如“某飛機(jī)右轉(zhuǎn)30°”,這句話本身就有雙重含義:一是向右轉(zhuǎn)為30°航向:另一含義是在現(xiàn)有航向再向右轉(zhuǎn)30°。 “take-off power”,take-off作名詞時(shí)可理解為(發(fā)動(dòng)機(jī))起飛功率;take off作動(dòng)詞,也可理解為關(guān)車(take off power),這兩種理解意義恰好相反。而航空史上最慘痛的事故發(fā)生在70年代的荷蘭,兩架B747飛機(jī)相撞造成583人死亡,其原因就是語(yǔ)義理解含糊造成的! 實(shí)現(xiàn)空地英語(yǔ)通話,對(duì)我國(guó)飛行人員和空中交通管制人員提出了更高的要求,也是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。只有在絕大多數(shù)飛行員和空管人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn),實(shí)際的英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)十分流暢,語(yǔ)義理解準(zhǔn)確無(wú)誤時(shí),才能自然過(guò)渡到英語(yǔ)通話。否則,會(huì)增大飛行員的心理壓力以及精神負(fù)擔(dān),對(duì)飛行安全造成威脅。 在信息接受方面的主要危險(xiǎn)在于:視錯(cuò)覺(jué)影響;儀表認(rèn)讀不清或不全面造成錯(cuò)誤判斷;非標(biāo)準(zhǔn)用語(yǔ)造成語(yǔ)義理解不同或模糊不清,或設(shè)備適用不當(dāng),造成語(yǔ)言信息傳遞障礙;機(jī)組溝通不夠,簡(jiǎn)令不明確或不標(biāo)準(zhǔn),使配合欠佳;喪失處境意識(shí),有時(shí)表現(xiàn)為“視而不見(jiàn)”,對(duì)信息缺乏敏感等。 (5)人-外界環(huán)境鏈(E-C):指人對(duì)外界環(huán)境監(jiān)控。機(jī)組不僅從儀器儀表來(lái)接受信息,還要來(lái)源于外界環(huán)境。對(duì)可控飛行撞地(CFIT)事故的研究表明,2/3以上的該類事故是由于缺乏對(duì)地形的高度的意識(shí),也有許多事故是由于對(duì)目視操作或儀表操作的混淆所導(dǎo)致的。 2.信息處理 信息處理的中心是判斷與決策,其優(yōu)劣體現(xiàn)在知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)是否豐富,信息是否明確、充分、及時(shí)等方面。決策能力是機(jī)長(zhǎng)專業(yè)技能的基本構(gòu)成之一。根據(jù)美國(guó)麥道公司提供的《1995年商用運(yùn)輸機(jī)事故統(tǒng)計(jì)圖冊(cè)》,1958—1995年世界商用噴氣運(yùn)輸機(jī)37年著陸/進(jìn)近事故中駕駛員錯(cuò)誤排在首位,而判斷不準(zhǔn)在飛行員失誤中高居榜首。 值得注意的是影響飛行員判斷與決策能力的五種有害態(tài)度:無(wú)視權(quán)威、過(guò)分自信、蠻干、急躁、放棄。它們對(duì)航空安全構(gòu)成極大的威脅。如“過(guò)分自信”對(duì)安全的危害在航空界早有共識(shí),國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)是拿到執(zhí)照后300~500小時(shí)的飛行員,最易產(chǎn)生“過(guò)分自信”情緒,發(fā)生事故最多。 3.操作 操作是判斷和決策的結(jié)果,也是操作規(guī)程的要求。正確的操作是飛機(jī)正常運(yùn)營(yíng)的保證,而不準(zhǔn)確或錯(cuò)誤的操作則會(huì)帶來(lái)極其危險(xiǎn)的后果。操作錯(cuò)誤主要包括二個(gè)方面:其一是機(jī)組分工與配合;其二操作技能和熟練程度。 (1)操作過(guò)程是指機(jī)組整體對(duì)飛機(jī)的作用,它要求機(jī)組成員分工明確,配合協(xié)調(diào)。我國(guó)在機(jī)組配合方面的主要問(wèn)題是:分工不規(guī)范、不嚴(yán)密,特別是有些應(yīng)急情況沒(méi)有明確預(yù)案?!八C(jī)長(zhǎng)一個(gè)人”的情況時(shí)有發(fā)生。人與人的溝通十分重要,以往即使用自動(dòng)駕駛儀完成一個(gè)飛行動(dòng)作,往往需要正、副駕駛,有時(shí)還有飛行機(jī)械員,通力合作,在這個(gè)程式化的配合中,溝通是自動(dòng)的。而今天正、副駕駛中任何一個(gè)人都可獨(dú)立給自動(dòng)器一個(gè)指令,自動(dòng)駕駛儀不動(dòng)聲色地進(jìn)行工作,動(dòng)作是那樣地簡(jiǎn)單和微小,以至對(duì)方很難查覺(jué)。在不知情的情況下,另一個(gè)人可能用另一種方式進(jìn)行另一個(gè)操作,結(jié)果又會(huì)造成前后操作矛盾。中華航空公司的A300—600飛機(jī)在名古屋失事就是一個(gè)慘痛的教訓(xùn),由于人的誤操作,激發(fā)GO Lever裝置飛機(jī)開(kāi)始復(fù)飛,機(jī)組對(duì)A-C狀態(tài)不明,導(dǎo)致人與自動(dòng)器“對(duì)抗”。 (2)人的操作技能和熟練程度。它主要反映在飛行員的手上功夫。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明因技能和經(jīng)驗(yàn)不足而引發(fā)誤操作的現(xiàn)象較為突出,它往往成為事件鏈中的一個(gè)環(huán)節(jié)。 三、解決途徑 1.嚴(yán)格按章作業(yè),杜絕違章操作 違章違紀(jì)所造成的事故已不在少數(shù)。我們按基元事件分析法對(duì)16年的事故教訓(xùn)分析證明遵章守紀(jì)是最重要的因素(如附圖所示)。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是,標(biāo)準(zhǔn)操作程序,綜合考慮安全、效益和操作方便,是精心設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)累積的結(jié)果,有些甚至是血的代價(jià)換來(lái)的。偏離標(biāo)準(zhǔn)操縱就等于偏離了航空安全的屏障。 2.結(jié)合航線運(yùn)營(yíng)飛行訓(xùn)練(LOFT) 深入開(kāi)展機(jī)組資源管理(CRM)訓(xùn)練其核心是強(qiáng)化機(jī)組的協(xié)調(diào)與配合,充分利用駕駛艙內(nèi)的各種信息資源和操縱手段,最大限度地發(fā)揮機(jī)組的整體功能,達(dá)到確保安全、有效、經(jīng)濟(jì)地飛行的目的。這種訓(xùn)練針對(duì)所飛飛機(jī)駕駛艙設(shè)備的自動(dòng)化程度,結(jié)合航線飛行實(shí)際,采用靈活多樣的方式進(jìn)行。當(dāng)前CRM已在世界各大航空公司廣泛推廣,收到了良好的效果。 3.強(qiáng)調(diào)機(jī)長(zhǎng)素質(zhì)的重要作用 機(jī)長(zhǎng)素質(zhì)是人的因素最重要的方面,首先機(jī)長(zhǎng)是航空公司安全運(yùn)行的最重要、最關(guān)鍵的前線領(lǐng)導(dǎo)者和組織者,是保證安全最后一道防線的指揮員和把關(guān)者;機(jī)長(zhǎng)的技術(shù)水平和工作能力代表了航空公司的安全運(yùn)行的整體水平;機(jī)長(zhǎng)素質(zhì)體現(xiàn)了飛行人員隊(duì)伍的整體素質(zhì),是整個(gè)航空公司安全技術(shù)的一項(xiàng)標(biāo)尺;機(jī)長(zhǎng)是組織機(jī)組分工與配合的直接組織者和重要執(zhí)行者,機(jī)長(zhǎng)在飛行運(yùn)作中和CRM訓(xùn)練中扮演著重要的角色;機(jī)長(zhǎng)的非技術(shù)因素對(duì)飛行安全也起著舉足輕重的作用。加大力度培養(yǎng)和選拔合格的機(jī)長(zhǎng),嚴(yán)格資格審查,是提高機(jī)長(zhǎng)整體素質(zhì)的良方。 4.疲勞是大敵 疲勞對(duì)飛行安全的危害常常是出乎意料和估計(jì)不到的,疲勞駕駛危害的嚴(yán)重性在于,它可能使駕駛員變得粗心大意,容易傷感和精力不集中,動(dòng)作懶惰且不規(guī)范;機(jī)組成員因疲勞會(huì)變得容易激動(dòng),感覺(jué)遲鈍和悶悶不樂(lè),進(jìn)而損害機(jī)組間的合作和協(xié)調(diào)。長(zhǎng)期缺乏睡眠造成的疲勞更為可怕,會(huì)使人不知所措和迷失方向,并可能出現(xiàn)視幻覺(jué)。疲勞者毫無(wú)例外的表現(xiàn)出工作能力的嚴(yán)重下降或完全喪失工作能力。所有這些對(duì)飛行安全都構(gòu)成極大的威脅,增大了人為失誤發(fā)生的可能性。 5.應(yīng)加強(qiáng)飛行員對(duì)復(fù)雜情況處置的訓(xùn)練 隨著自動(dòng)化程度的提高,駕駛員越來(lái)越成為管理者、決策人,因而需要掌握更多的知識(shí)。據(jù)專家估計(jì),傳統(tǒng)的以技能訓(xùn)練為主的培訓(xùn)只能覆蓋所需能力的25%;增加知識(shí)培訓(xùn)是航空發(fā)展的一個(gè)必然結(jié)果。知識(shí)課程不但要增加有關(guān)新設(shè)備、新技術(shù)的內(nèi)容,而且按照國(guó)際民航組織的要求還應(yīng)當(dāng)增加有關(guān)人的因素的內(nèi)容。例如,有關(guān)人的能力極限,如何進(jìn)行科學(xué)的判斷與決策,如何控制思想情緒,如何在高度自動(dòng)化的條件下保持處境意識(shí)等內(nèi)容。對(duì)特殊環(huán)境的處置成為非常重要的方面,如天氣原因在著陸/進(jìn)近事故原因中僅次于駕駛員失誤,其中大雨、霧、黑暗以及風(fēng)占了大多數(shù),而它們都是阻礙目視判斷的重要因素。 特殊環(huán)境的處置,要求飛行員具備臨危不懼處事不驚的心理素質(zhì)、豐富的飛行經(jīng)驗(yàn)、良好的團(tuán)隊(duì)配合和過(guò)硬的技術(shù)素質(zhì)。 6.正確對(duì)待效益與安全的關(guān)系 其實(shí)效益與安全并不是矛盾的,而是相輔相成的。安全是效益的根本,是航空運(yùn)營(yíng)的基本宗旨;信譽(yù)是航空公司的靈魂,而安全是航空公司信譽(yù)的奠基石;安全運(yùn)營(yíng)并不是不運(yùn)營(yíng),也不是減少運(yùn)營(yíng)量,而是杜絕各種不安全的因素,提高安全生產(chǎn)率。

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