适合人的心理特点的结构设计优化方案

对复杂机械设备，操作者要根据设备的运行状况随时对其进行调整，操作者对设备工作情况的正确判断是进行正确调整的基本条件之一。

1.减少观察错误的设计

在由人和机器组成的系统中人起着对系统的工作状况进行调节的“调节器”作用，人的正确调节来源于人对机器工作情况的正确了解和判断，所以在人—机系统设计中使操作者能够及时、正确、全面地了解机器的工作状况是非常重要的。

操作者了解机器的工作情况主要通过机器上设置的各种显示装置（显示器），其中使用最多的是作用于人的视觉的视觉显示器，其中又以显示仪表应用最为广泛。

在显示仪表的设计中应使操作者观察方便，观察后容易正确地理解仪表显示的内容，这要通过正确地选择仪表的显示形式、仪表的刻度分布、仪表的摆放位置以及多个仪表的组合实现。

选择显示器形式主要依据显示器的功能特点和人的视觉特性，试验表明：人在认读不同形式的显示器时正确认读的概率差别较大，试验结果见表4-2。

表4-2 不同形式刻度盘的误读率比较

图4-58 不同刻度方向的刻度盘组合

通常在同一应用场合应选用同一形式的仪表，同样的刻度排列方向，以减少操作者的认读障碍。曾有人为节省仪表空间设计过图4-58所示的组合，为使两个仪表共用一个刻度值“8”而使两个刻度盘的刻度方向不同，使用证明，这种组合增加了认读困难，因而增大了误读率。仪表的刻度排列方向应符合操作者的认读习惯，圆形和半圆形应以顺时针方向为刻度值增大方向，垂直秩序应该从下到上为刻度增大方向。

仪表摆放位置的选择应以方便认读为标准。试验证明，当视距为80cm时，水平方向最佳认读区在±20°范围内，超过±24°后正确认读时间显著增长；垂直方向的最佳认读区域为水平方向线以下15°范围内。重要的仪表应摆放在视区中心，相关的仪表应分组集中摆放，有固定使用顺序的仪表应按使用顺序摆放。

2.减少操作错误的设计

人在了解机器工作状况的前提下通过操作对机器的工作进行必要的调整，使其在更符合操作者意图的状态下工作。人通过控制器对机器进行调整，通过反馈信息了解调整的效果。控制器的设计应使操作者在较少视觉帮助或无视觉帮助下能够迅速准确地分辨出所需的控制器，在正确了解机器工作状况的基础上对机器做出适当的调整。

首先应使操作者分辨出所需的控制器。在机器拥有多个控制器时要使操作者迅速准确地分辨出不同的控制器就要使不同的控制器的某些属性具有明显的差别。常被用来区别不同控制器的属性有形状、尺寸、位置、质地等，控制器手柄的不同形状常被用来区别不同的控制器。由于触觉的分辨能力差，不易分辨细微差别，所以形状编码应使不同形状差别明显，各种形状不宜过分复杂。有人通过试验得出如图4-59所示的16种仅凭触觉就可以分辨的控制器手柄形状。如图4-60所示为16种（分三组）应用于不同场合的旋钮形状：其中a组应用于可做360°连续旋转的旋钮，旋钮的旋转角度不具有重要的意义；b组用于调节范围不超过360°的旋钮，旋钮的旋转角度也不具有重要的意义；c组用于调节范围不宜超过360°的旋钮，旋钮的偏转位置可向操作者提供重要信息。(www.xing528.com)

图4-59 凭触角可分辨的手柄形状

图4-60 凭触角可分辨的旋钮形状

通过控制器的大小来分辨不同的控制器也是一种常用的方法。为能准确地分辨出不同的控制器，应使不同的控制器之间的尺寸差别足够明显。试验表明旋钮直径差为12.5mm、厚度差为10mm时，人能够通过触觉准确地分辨。

通过控制器所在的位置分辨不同控制器的方法是一种非常有效的方法。试验表明人在不同方向对位置的敏感程度不同，图4-61表示了这种试验的结果，沿垂直方向布置开关当间距大于130mm时摸错概率很低，水平方向布置间距应大于200mm。

控制器的操作应有一定的阻力，操作阻力可以为操作过程提供反馈信息，提高操作过程的稳定性和准确性，并可防止因无意碰撞引起的错误操作。操作阻力的大小应根据控制器的类型、位置、施力方向及使用频率等因素合理选择。

为减少操作错误，控制器的设计还要考虑与显示器的关系。通常控制器与显示器配合使用，控制器与所对应的显示器的位置关系应使操作者容易辨认。有人进行过这样的试验，在灶台上放置4副灶具，在控制面板上并排放置4个灶具开关，当灶具与开关以不同方式摆放时使用者出现操作错误的次数有明显差别，试验方法如图4-62所示。每种方案各进行1200次试验，方案a的误操作次数为零，其余三种方案的误操作次数分别为：b方案76次，c方案116次，d方案129次。试验同时还显示了操作者的平均反应时间与错误操作次数具有同样的顺序关系。

图4-61 盲目操作开关的准确性

图4-62 控制器与控制对象位置关系对比试验

根据控制器与显示器位置一致的原则，控制器与相应的显示器应尽量靠近，并将控制器放置在显示器的下方或右方。控制器的运动方向与相对应的显示器的指针运动方向的关系应符合人的习惯模式，通常旋钮以顺时针方向调整操作应使仪表向数字增大方向变化。