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重要文獻(xiàn)

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人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論及其在生產(chǎn)力發(fā)展中的意義

2018-10-30   總瀏覽:3827

人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論及其在

生產(chǎn)力發(fā)展中的意義

   

  龍升照

 。ū本┖教灬t(yī)學(xué)工程研究所)

   

  眾所周知,在任何生產(chǎn)過(guò)程中,生產(chǎn)機(jī)器是進(jìn)行各種生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ),是提高生產(chǎn)力的基本條件。但是,任何機(jī)器都必須靠人去掌握和操縱,而且人和機(jī)器又都處于各種特定環(huán)境下工作。所以,生產(chǎn)機(jī)器只是一種可能的生產(chǎn)力,它只有與人和工作環(huán)境有機(jī)結(jié)合才能成為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。因此,為了極大提高社會(huì)生產(chǎn)力,就必須根據(jù)馬克思主義的辯證唯物論原理,并充分運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精華,把精神與物質(zhì)、主觀與客觀、人與機(jī)器的關(guān)系從哲學(xué)高度的一般定性描述逐步過(guò)渡到定量描述,既要有科學(xué)理論的依據(jù),也要有科學(xué)記錄的方法,更要有發(fā)揮人積極作用的措施。人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論的積極應(yīng)用及蓬勃發(fā)展,就能使人對(duì)生產(chǎn)機(jī)器有意識(shí)活動(dòng)的研究,在人體科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、工效學(xué)、人的因素、工程技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等研究的基礎(chǔ)上,有了一個(gè)新的由定性到定量、由感性認(rèn)識(shí)朝著科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)展的飛躍,為生產(chǎn)力的發(fā)展提供可靠的科學(xué)技術(shù)手段。

  本文扼要闡述人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論的的形成和發(fā)展、研究?jī)?nèi)容和方法,并對(duì)其在生產(chǎn)力發(fā)展中的意義進(jìn)行初步分析。

   

  一、人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論的形成和發(fā)展

   

  嚴(yán)格地講,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程作為一種理論,作為一門(mén)科學(xué)的出現(xiàn),是八十年代初的事。

  但是,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的古老根源可以追溯到人類(lèi)的早期活動(dòng)。所以,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的形成和發(fā)展是經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歷史階段。

  從遠(yuǎn)古時(shí)代起,人類(lèi)一代一代地不斷改善勞動(dòng)工具,直至大規(guī)模使用機(jī)器,以提高人戰(zhàn)勝自然、改造世界的能力。當(dāng)人類(lèi)最初使用簡(jiǎn)單工具進(jìn)行大量和笨重的體力勞動(dòng)時(shí),客觀上就提出了人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的最優(yōu)化組合問(wèn)題。十八、十九世紀(jì)的第一次工業(yè)革命及其隨后的能源革命,使人類(lèi)進(jìn)入了機(jī)器時(shí)代,人們所從事的勞動(dòng)在復(fù)雜程度和負(fù)荷量上都有了很大變化,開(kāi)始形成人、機(jī)、環(huán)境的復(fù)雜關(guān)系。二十世紀(jì)初,英國(guó)的泰羅(F.w.Taylor)提出要研究人的操作方法,并從管理的角度制定了相應(yīng)的操作制度,人們把它稱(chēng)之為“泰羅制”。

  后來(lái),人們開(kāi)始有組織地對(duì)人、機(jī)、環(huán)境三者之間的關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,并積累了大量有關(guān)數(shù)據(jù)。40年代,特別是第二次世界大戰(zhàn)期間,各種新式武器不斷出現(xiàn),性能也日趨復(fù)雜;50年代,電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用迅速發(fā)展;60年代,載人航天活動(dòng)取得了突破性的進(jìn)展。這一切,使人、機(jī)、環(huán)境相互關(guān)系問(wèn)題的研究就顯得更為突出。因此,先后出現(xiàn)了人的因素(Human Factors)、

  人體工程學(xué)(Human Engineering)、工程心理學(xué)(Engineering Psychology)、工效學(xué)(Ergonomics)、人的因素工程(Human Factor Engineering)、人-機(jī)系統(tǒng)(Man-Machine System)……等眾多的學(xué)科名稱(chēng),并從不同側(cè)面、不同角度積累了人、機(jī)、環(huán)境的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn),為人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論的形成創(chuàng)造了條件。但是,在這個(gè)時(shí)期,研究工作的重點(diǎn)是讓人如何適應(yīng)機(jī)器、適應(yīng)環(huán)境。而對(duì)于機(jī)器設(shè)計(jì)如何適應(yīng)人的特點(diǎn)和需要,以及如何改造和控制環(huán)境等問(wèn)題雖然有所認(rèn)識(shí),但是缺乏用系統(tǒng)的整體觀點(diǎn)來(lái)全面解決人、機(jī)、環(huán)境的相互關(guān)系問(wèn)題、雖然有了關(guān)于人、機(jī)、環(huán)境的各種數(shù)據(jù),但如何運(yùn)用這些數(shù)據(jù),仍然是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行,因而難以取得最佳效果。

  1980年末,美國(guó)科學(xué)院應(yīng)陸、海、空三軍的要求,組成一個(gè)專(zhuān)門(mén)委員會(huì),著重分析和研究該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,并于1983年1月提出了題為《人的因素研究需求》的專(zhuān)門(mén)報(bào)告[2]。該報(bào)告承認(rèn),70年代由于單純依靠過(guò)去二十年的數(shù)據(jù)而放松基礎(chǔ)研究,因而導(dǎo)致若干設(shè)計(jì)和研制的重大失誤。于是,對(duì)科研部署作了一些調(diào)整。但是,由于缺乏先進(jìn)的科學(xué)理論作指導(dǎo),故仍未擺脫傳統(tǒng)框框的束縛。

  1981年,我們根據(jù)載人航天預(yù)先研究的實(shí)踐,同時(shí)也對(duì)國(guó)內(nèi)外情況進(jìn)行了人認(rèn)真分析,在錢(qián)學(xué)森同志系統(tǒng)科學(xué)思想的啟發(fā)和親自指導(dǎo)下,概括提出了人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的科學(xué)概念,標(biāo)志著這門(mén)新興科學(xué)的形成[1]。

  人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程是運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)理論和系統(tǒng)工程方法,正確處理人、機(jī)、環(huán)境三大要素的關(guān)系,深入研究人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)最優(yōu)組合的一門(mén)科學(xué),其研究對(duì)象為人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng),系統(tǒng)中的“人”,是指作為工作主體的人(如操作人員或決策人員);“機(jī)”,是指人所控制的一切對(duì)象(如汽車(chē)、飛機(jī)、輪船、生產(chǎn)過(guò)程……等)的總稱(chēng);“環(huán)境”,是指人、機(jī)共處的特定工作條件(如溫度、噪聲、震動(dòng)、有害氣體……等)。

  人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的最大特點(diǎn)是,它把人、機(jī)、環(huán)境看作是一個(gè)系統(tǒng)的三大要素,在深入研究三者各自性能的基礎(chǔ)上,著重強(qiáng)調(diào)從全系統(tǒng)的總體性能出發(fā),通過(guò)三者之間的信息傳遞、加工和控制,形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜巨系統(tǒng),并運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法,使使系統(tǒng)具有“安全,高效、經(jīng)濟(jì)”等綜合效能[3]。所謂“安全”,是指不出現(xiàn)人體的生理危害和傷害,并盡量減少事故的發(fā)生;所謂“高效”,是指全系統(tǒng)具有最好的工作性能或最高的工作效率;所謂“經(jīng)濟(jì)”,就是在滿(mǎn)足系統(tǒng)技術(shù)要求的前提下,系統(tǒng)的建立要花錢(qián)最少,也即保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。此外,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程還拋棄以往把環(huán)境作為干擾因素的消極觀點(diǎn),積極主張把環(huán)境作為系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié),并按系統(tǒng)的總體要求對(duì)其進(jìn)行全面的規(guī)劃和控制。這樣一來(lái),人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程不僅把人的因素、人體工程學(xué)、工程心理學(xué)、工效學(xué)、人的因素工程、人-機(jī)系統(tǒng)……等學(xué)科納入一個(gè)統(tǒng)一的科學(xué)框架,避免概念和術(shù)語(yǔ)的混亂,而且從系統(tǒng)的總體高度研究人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)各種組合方案的優(yōu)劣,改變以往分散、孤立的研究局面,把人們?cè)O(shè)計(jì)和研制人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的實(shí)踐活動(dòng)推向一個(gè)嶄新階段。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的提出,并不是對(duì)上述各學(xué)科的否定或取代,而是把這些大致相似或相輔相成的研究范疇提到一個(gè)更高的層次、更廣的視野去分析和綜合,從而把該領(lǐng)域的研究水平推進(jìn)到一個(gè)新水平。

  人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程提出后,我國(guó)先后在軍工及其他有關(guān)部門(mén)得到了應(yīng)用和發(fā)展[4-8]。國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)刊物如《自然雜志》和《國(guó)際航空》等也發(fā)表了本科學(xué)的有關(guān)論文。在有影響的報(bào)刊上,如《解放軍報(bào)》、《中國(guó)科技報(bào)》、《北京科技報(bào)》、《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》和《國(guó)防科技要聞》上也有這門(mén)科學(xué)的內(nèi)容簡(jiǎn)介和科技短文,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程已逐漸被廣大科技界所熟悉。

  1984年10月,國(guó)防科工委成立了人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì);

  1986年5月,國(guó)防科工委將《武器裝備的人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程研究》列為國(guó)防科技應(yīng)用、基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目;

  1987年4月,國(guó)防科工委成立了人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)組;

  1988年4月,北京航空航天大學(xué)成立了人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程研究所;

  1993年10月,中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)成立,并于北京召開(kāi)了第一屆全國(guó)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議。

  人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程問(wèn)世后,在國(guó)際上也引起了很好反響。1984年10月,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論在第三十二屆國(guó)際航空、航天醫(yī)學(xué)會(huì)議上發(fā)表后[9],得到了各國(guó)學(xué)者的熱情關(guān)注和好評(píng)。學(xué)者們認(rèn)為,用人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論來(lái)指導(dǎo)研究工作,很有創(chuàng)造性;同時(shí)還認(rèn)為,把人、機(jī)、環(huán)境作一個(gè)系統(tǒng)整體來(lái)研究,的確是一個(gè)創(chuàng)舉,它為實(shí)踐提供了新的模式。葡萄牙國(guó)還把它編入當(dāng)年的軍事醫(yī)學(xué)年鑒;美日學(xué)者也很重視這一科學(xué)理論,他們說(shuō)這是中國(guó)人的創(chuàng)造,表示愿意與我國(guó)在此領(lǐng)域進(jìn)行宏觀上的學(xué)術(shù)交流;墨西哥一學(xué)者將本學(xué)科內(nèi)容向他的學(xué)生講授,引起大學(xué)上們極大的興趣;日本學(xué)者齋藤一郎來(lái)華訪(fǎng)問(wèn)時(shí),與我國(guó)學(xué)者進(jìn)行了這方面的學(xué)術(shù)交流及參觀活動(dòng),回國(guó)后在日本“宇宙航空環(huán)境醫(yī)學(xué)”雜志上發(fā)表文章,贊揚(yáng)本學(xué)科在中國(guó)的發(fā)展。

  綜上所述,本世紀(jì)40年代之前,是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的萌芽期;40年代至70年代,是準(zhǔn)備期;80年代初,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程開(kāi)始進(jìn)入真正發(fā)展期。目前,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程雖處于初期階段,但其蹤跡卻已深入到人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域。它的不斷發(fā)展和日趨完善,必將在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮其積極作用。

   

  二、人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方法

   

  1.研究?jī)?nèi)容

  人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的研究?jī)?nèi)容可用圖1來(lái)形象描述,它包括七個(gè)方面,也即:人的特性研究、機(jī)的特性的研究、環(huán)境特性的研究、人-機(jī)關(guān)系的研究、機(jī)-環(huán)關(guān)系的研究、人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究,F(xiàn)將這七個(gè)方面的部分研究要點(diǎn)簡(jiǎn)述如下:

 。1)人的特性研究 例如,人的工作能力研究;人的基本素質(zhì)的測(cè)試與評(píng)價(jià);人的體力負(fù)荷、腦力負(fù)荷和心理負(fù)荷研究;人的可靠性研究;人的數(shù)學(xué)模型(控制模型和決策模型)研究;人體測(cè)量技術(shù)研究;人員的選拔和訓(xùn)練研究。

 。2)機(jī)的特性的研究 例如,被控對(duì)象動(dòng)力學(xué)的建模技術(shù);機(jī)器的防錯(cuò)設(shè)計(jì)研究。

 。3)環(huán)境特性的研究  例如,環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的研究;環(huán)境控制技術(shù)的研究;環(huán)境建模技術(shù)的研究。

 。4)人-機(jī)關(guān)系的研究 主要包括靜態(tài)人-機(jī)關(guān)系研究、動(dòng)態(tài)人-機(jī)關(guān)系研究和多媒體技術(shù)在人-機(jī)關(guān)系研究中的應(yīng)用等三個(gè)方面。靜態(tài)人-機(jī)關(guān)系研究主要有

     作業(yè)域的布局與設(shè)計(jì);動(dòng)態(tài)人-機(jī)關(guān)系研究主要有人、

      機(jī)功能分配研究(人、機(jī)功能比較研究;人-機(jī)界面設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)技術(shù)研究)。

  (5)人-環(huán)關(guān)系的研究 例如,環(huán)境因素對(duì)人的影響;個(gè)體防護(hù)措施的研究。

 。6)機(jī)-環(huán)關(guān)系的研究 例如,環(huán)境因素對(duì)機(jī)器性能的影響;機(jī)器對(duì)環(huán)境的影響。

 。7)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究 例如,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體數(shù)學(xué)模型的研究;人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)全數(shù)學(xué)模擬、半物理模擬和全物理模擬技術(shù)的研究;人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能(安全、高效、經(jīng)濟(jì))的分析、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。

  2.實(shí)施方法

  人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的實(shí)施方法可以概括為四句話(huà)、24個(gè)字,也即:基于三個(gè)理論(控制論、模型論、優(yōu)化論)、分析三個(gè)要素(人、機(jī)、環(huán)境)、歷經(jīng)三個(gè)步驟(方案決策、研制生產(chǎn)、實(shí)際使用)、實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)(安全、高效、經(jīng)濟(jì))。

 。1) 基于三個(gè)理論 人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程是一門(mén)綜合性邊緣技術(shù)科學(xué),為了形成其理論體系,它從一系列基礎(chǔ)學(xué)科中吸取了豐富營(yíng)養(yǎng),并奠定了自身的基礎(chǔ)理論。人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)理論可以概括為控制論、模型論和優(yōu)化論

  ① 控制論 控制論的根本貢獻(xiàn)在于,它用系統(tǒng)、信息、反饋等一般概念和術(shù)語(yǔ),打破了有生命與無(wú)生命的界限,使人們能用統(tǒng)一的觀點(diǎn)和尺度來(lái)研究人、機(jī)、環(huán)境這三個(gè)物質(zhì)屬性本是截然不同、互不相關(guān)的對(duì)象,并使其成為一個(gè)密不可分的有機(jī)整體。

 、 模型論 模型論能為人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程研究提供一套完整的數(shù)學(xué)分析工具。很顯然,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程不僅要求定性,而且要求定量地刻劃全系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為此,就必須針對(duì)不同客觀對(duì)象,引入適當(dāng)數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)建模、參數(shù)辨識(shí)、模擬和檢驗(yàn)等步驟,用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)闡明真實(shí)世界的客觀規(guī)律。

 、 優(yōu)化論 優(yōu)化論的基本出發(fā)點(diǎn)是,在人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的最優(yōu)組合中,一般總有多種互不相同的方法和途徑,而其中必有一種或幾種最好或較好的,這樣一種尋求最優(yōu)途徑的觀點(diǎn)和思路,正是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的精髓。優(yōu)化論正是體現(xiàn)這一精髓的數(shù)學(xué)手段。

  (2)分析三個(gè)要素 我們對(duì)人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素進(jìn)行分析,主要是研究如何運(yùn)用這三個(gè)要素來(lái)構(gòu)成我們所需的、具有特性功能的人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)。通常,根據(jù)各種系統(tǒng)的性能特點(diǎn)及復(fù)雜程度,我們將人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)分為三種類(lèi)型:

 、 簡(jiǎn)單(或單人、單機(jī))人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng) 在這種系統(tǒng)中,一名操作人員只使用一臺(tái)機(jī)器在特定環(huán)境中工作,其情況如圖2所示,F(xiàn)行的汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)……等都屬于這類(lèi)系統(tǒng)。

   

  

   

  ② 復(fù)雜(或多人、多機(jī))人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng) 這類(lèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)是,一名操作人員可以操作兩臺(tái)以上的機(jī)器,或者是一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器同時(shí)可以被幾名操作人員使用,其情況如圖3所示。目前許多工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器的操作,都類(lèi)似于此。

  

   

 、 廣義(或大規(guī)模)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng) 這類(lèi)系統(tǒng)廣泛存在于各種生產(chǎn)部門(mén)。各生產(chǎn)部門(mén)的最高決策者通過(guò)一套指揮/控制系統(tǒng),對(duì)下屬各基層單位的生產(chǎn)狀況實(shí)施統(tǒng)一的管理和調(diào)度,這是一種典型的廣義人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng),其情況如圖4所示。

  

  

   

  很顯然,無(wú)論是簡(jiǎn)單的、復(fù)雜的,還是廣義的人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng),都是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)。這是因?yàn)椋梭w本身是一個(gè)巨系統(tǒng),機(jī)器(或計(jì)算機(jī))也是巨系統(tǒng),再加上各種環(huán)境因素的作用和影響,因而形成人-機(jī)-環(huán)境這個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)。實(shí)踐證明,對(duì)任何一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),系統(tǒng)的總體性能不僅取決于各組成要素的單獨(dú)性能,更重要的是取決于各要素的關(guān)聯(lián)形式,也即信息的傳遞、加工和控制方式。因此,要實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境的最優(yōu)組合,其難度是相當(dāng)大。而且,人們對(duì)人-機(jī)-環(huán)境這三個(gè)要素的研究,原先都是隸屬于不同的學(xué)科領(lǐng)域,其研究方法和研究思想也大不相同,F(xiàn)在,為了將它們組合成一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng),首先就必須有一個(gè)能夠統(tǒng)一描述人、機(jī)、環(huán)境各自能力及相互關(guān)系的理論,沒(méi)有這樣一個(gè)理論作指導(dǎo),就根本談不上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)作深入研究,也就更談不上實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的最優(yōu)化組合設(shè)計(jì)。所以,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程正是針對(duì)這種現(xiàn)實(shí)應(yīng)運(yùn)而生。

 。3)歷經(jīng)三個(gè)步驟 為了將人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,一般都應(yīng)經(jīng)歷方案決策、研制生產(chǎn)和實(shí)際使用三個(gè)階段。圖5表明了這三個(gè)階段的工作步驟和流程。由于圖5已

   

  

  

   

  將各個(gè)步驟列舉得比較詳細(xì),現(xiàn)僅就各有關(guān)階段的研究重點(diǎn)做些說(shuō)明,其余細(xì)節(jié)可相應(yīng)參閱文獻(xiàn)3-9。

 、 方案決策階段 方案決策是屬于理論分析范疇,也是最關(guān)鍵步驟。在這個(gè)階段,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程能為人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)提供一套完整的決策理論,其中最主要的任務(wù)是建立人、機(jī)、環(huán)境的各自數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)的總體模型,并借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行全系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模擬和優(yōu)化計(jì)算,以確定人、機(jī)、環(huán)境的最優(yōu)參數(shù)和系統(tǒng)的最優(yōu)組合方案。

 、 研制生產(chǎn)階段 在研制生產(chǎn)階段,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的任務(wù)是確定實(shí)現(xiàn)最優(yōu)方案的最佳途徑。在這個(gè)階段,始終強(qiáng)調(diào)把作為工作主體的人參與到系統(tǒng)中去,并通過(guò)半物理模擬或全物理模擬,不斷分析和檢驗(yàn)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的整體性能和局部性能,并協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),使總體性能達(dá)最佳狀態(tài)。

 、 實(shí)際使用階段 在實(shí)際使用階段,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的任務(wù)是通過(guò)實(shí)際使用的驗(yàn)證,提出充分發(fā)揮現(xiàn)存系統(tǒng)性能的意見(jiàn)(如選拔操作人員的標(biāo)準(zhǔn)和訓(xùn)練操作人員的方案和計(jì)劃),全面做到物盡其用,人盡其才,并為進(jìn)一步改善和提高系統(tǒng)性能提出新的建議。

 。4)實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo) 一般而論,要同時(shí)滿(mǎn)足安全、高效、經(jīng)濟(jì)這三個(gè)指標(biāo)是困難的,而且有時(shí)是矛盾的。因此,為了用系統(tǒng)工程方法來(lái)使我們所建造的人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全、高效、經(jīng)濟(jì)這三個(gè)目標(biāo),首先我們必需假設(shè)幾種設(shè)計(jì)方案,然后針對(duì)每種方案用全數(shù)學(xué)模擬、半物理模擬或全物理模擬方法,獲得圖6所示的關(guān)系曲線(xiàn)。

   

   

  為了將安全、高效、經(jīng)濟(jì)這三個(gè)效能指標(biāo)合并為一個(gè)綜合效能指標(biāo),我們可以定義一個(gè)綜合評(píng)定值Q:

  Q=W1×安全+W2×高效+W3×經(jīng)濟(jì)

  式中W1、w2、W3分別為對(duì)各指標(biāo)的加權(quán)系數(shù),并有

  W1+w2+W3=1

  這三個(gè)加權(quán)系數(shù)的選擇取決于三種因素:①?lài)?guó)家的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力。例如,當(dāng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)時(shí),W3取值較小,反之應(yīng)取較大值;②人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的種類(lèi)。例如,飛機(jī)與船舶相比,飛機(jī)的安全性要求更高,故飛機(jī)的W1可取較大值,而船舶可取較小值;③人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的工作狀態(tài)。例如,戰(zhàn)斗機(jī)的一般飛行狀態(tài)與兩機(jī)格斗狀態(tài)相比,一般飛行狀態(tài)的W2可取較小值,而兩機(jī)格斗狀態(tài)應(yīng)取較大值。獲得Q值后,可將圖6曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換成圖7。

  

  

  根據(jù)圖7就能預(yù)測(cè)人、機(jī)、環(huán)境的最有參數(shù);谶@些參數(shù),又能建立圖8所示的關(guān)系曲線(xiàn),根據(jù)該曲線(xiàn),就可確定最優(yōu)方案。在進(jìn)行系統(tǒng)方案可行性(或可實(shí)現(xiàn)性)研究之后,最后可對(duì)最優(yōu)方案進(jìn)行決策。據(jù)此選擇的方案,就是比較理想的方案。

   

  

   

  總之,運(yùn)用人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程的研究方法,能為人們?cè)谠O(shè)計(jì)和建立任何人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)時(shí),從定性走向定量、從不精確走向精確、從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)。這不僅可以實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的最優(yōu)組合,而且可以避免工程技術(shù)的大量返工和經(jīng)濟(jì)上的巨大損失,并可加速人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的研制進(jìn)程。

   

  三、人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論在生產(chǎn)力發(fā)展中的意義

   

  從哲學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看,生產(chǎn)力是這樣來(lái)定義的:“人們?yōu)榱诉M(jìn)行物質(zhì)資料的生產(chǎn),必須使用一定的生產(chǎn)工具。從事生產(chǎn)物質(zhì)資料生產(chǎn)的人同以生產(chǎn)工具為主的被用于生產(chǎn)的勞動(dòng)資料相結(jié)合,就構(gòu)成社會(huì)生產(chǎn)力。”[10]很顯然,在任何生產(chǎn)過(guò)程中,生產(chǎn)機(jī)器(或生產(chǎn)工具)是進(jìn)行各種物質(zhì)資料生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ),是提高生產(chǎn)力的基本條件。但是,任何機(jī)器都必須靠人去掌握和操縱,而且人和機(jī)器又都處于各種特定環(huán)境下工作。所以,生產(chǎn)機(jī)器只是一種可能的生產(chǎn)力,它只有與人和工作環(huán)境有機(jī)結(jié)合才能成為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。因此,為了極大提高社會(huì)生產(chǎn)力,就必須根據(jù)馬克思主義的辯證唯物論原理,并充分運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的精華,把精神與物質(zhì)、主觀與客觀、人與機(jī)器的關(guān)系從哲學(xué)高度的一般定性描述逐步過(guò)渡到定量描述,既要有科學(xué)理論的依據(jù),也要有科學(xué)記錄的方法,更要有發(fā)揮人積極作用的措施。人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論的積極應(yīng)用及蓬勃發(fā)展,就能使人對(duì)生產(chǎn)機(jī)器有意識(shí)活動(dòng)的研究,在人體科學(xué)、生理學(xué)、工效學(xué)、人的因素、工程技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等研究的基礎(chǔ)上,有了一個(gè)新的有定性到定量、由感性認(rèn)識(shí)朝著科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)展的飛躍,為生產(chǎn)力的發(fā)展提供可靠的科學(xué)技術(shù)手段。

  眾所周知,馬克思的《資本論》是從解剖資本主義的最基本細(xì)胞——商品開(kāi)始,從而揭露了資本主義的發(fā)展規(guī)律?藙谫惥S茨在《戰(zhàn)爭(zhēng)論》中也是從解剖戰(zhàn)爭(zhēng)中的最簡(jiǎn)單、最抽象、最基本的要素——搏斗開(kāi)始,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)律的描述。同樣,當(dāng)我們對(duì)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行描述時(shí),也必須從生產(chǎn)的最普通、最常見(jiàn)、最基本的要素——簡(jiǎn)單(也即單人、單機(jī))人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)開(kāi)始,情況如圖9所示,圖9是圖4的另一種表達(dá)方式。圖9的最下層就是最典型的簡(jiǎn)單人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)。

   

  

  因此,當(dāng)我們研究任何一個(gè)生產(chǎn)群體時(shí),都必須從最簡(jiǎn)單、一對(duì)一的生產(chǎn)實(shí)體開(kāi)始,隨后再對(duì)一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多的生產(chǎn)實(shí)體(也即復(fù)雜人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)),最后乃至大規(guī)模的生產(chǎn)群體(也即廣義人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng))進(jìn)行研究。為了進(jìn)行這些研究,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程就是一種有效的科學(xué)技術(shù)手段。所以,只要我們積極運(yùn)用人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論,將能全面揭示生產(chǎn)力發(fā)展的各種規(guī)律,從而為生產(chǎn)力的提高提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)施途徑。

  事實(shí)也已表明,只要我們認(rèn)真按照人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程原理來(lái)從事生產(chǎn)活動(dòng),就能取得較好效果。例如,懷化鐵路分局,運(yùn)用人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論來(lái)分析鐵路職工工傷事故的原因,并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施,使725名調(diào)車(chē)作業(yè)人員,取得了連續(xù)90個(gè)月無(wú)責(zé)任因工死亡的好成績(jī)[11]。

  綜上所述,可以深信,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程理論的積極應(yīng)用,必將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

   

                                      參考文獻(xiàn)

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  2.       Research Needs for Human Factors,U.S.National Academy press,Washington,D.C.,1983

  3.       陳信, 龍升照. 人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體分析方法,自然雜志,1985,8(3)

  4.       陳信,龍升照. 人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)在軍事武器裝備研制中的地位.自然雜志,1985,8(5)

  5.       陳信,龍升照,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)理論及其在航空研究中的應(yīng)用.國(guó)際航空,1985(1)

  6.       陳信,龍升照. 杜文俠,錢(qián)學(xué)森.加強(qiáng)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)研究促進(jìn)武器裝備研制的發(fā)展.國(guó)防科技發(fā)展戰(zhàn)略討論會(huì)資料,1985

  7.       陳信,龍升照. 人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程及其應(yīng)用展望,第一屆人機(jī)系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)會(huì)議,1988

  8.       Long shengzhao,et al.Study of Overall Analisis of the Man-Manchine-Environment Systems.18th Congress of the International Council of the Aeronautical Science,1992

  9.       Chen Hsin, Long shengzhao.Application of Man-Manchine-Environment System Enginerring Theory to Aerospace Research.32nd International Congress of Aviation and Space Medicine,1984

  10.     艾思奇主編.辯證唯物主義歷史唯物主義(第三版)北京:人民出版社,1978

  11.     文成.運(yùn)用人機(jī)環(huán)系統(tǒng)理論提高鐵路運(yùn)輸職工的安全可靠性,鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保,1991(3)

   

   

  (文獻(xiàn)來(lái)源:《人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程研究進(jìn)展(第一卷)》,北京科學(xué)技術(shù)出版社,1993)

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