船艙進水監(jiān)控系統(tǒng)生態(tài)界面設(shè)計應(yīng)用研究——基于艦船社會技術(shù)系統(tǒng)特征.pdf

1、生態(tài)界面設(shè)計(EID)作為設(shè)計復(fù)雜社會技術(shù)系統(tǒng)(STS)人機界面的理論體系已經(jīng)被證明在過程控制領(lǐng)域(核電站安全監(jiān)控、乳制品加熱殺菌監(jiān)控等)是可行而有效的。與傳統(tǒng)的人機界面相比,其最大的優(yōu)勢就是為系統(tǒng)操作人員在需要做出審慎決策的新情況下解決新問題提供有效支持?，F(xiàn)代艦船的高度復(fù)雜化和自動化，使人和機器的關(guān)系和角色發(fā)生了重大變化。艦員的工作由“操作”逐漸轉(zhuǎn)向“監(jiān)視——決策——控制”，由于把判斷和決策的任務(wù)主要交給人來完成，對艦員的認知能力以及

2、生理和心理的承受能力都提出了更高要求。 本論文在深入剖析現(xiàn)代艦船STS 特征的基礎(chǔ)上，將工程心理學(xué)、人因工程學(xué)等相關(guān)理論引入到艦船設(shè)計中，著重在艦船自動化系統(tǒng)人機界面的設(shè)計上充分考慮現(xiàn)代艦船的STS 特征，結(jié)合人的生理及心理特征，特別是人的認知能力來設(shè)計界面，首次將EID 理論引入到船艙進水監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面設(shè)計中，按照EID的基本步驟：從工作域分析到抽象層次各個級別視圖的整合，再到最后的程序?qū)崿F(xiàn)及程序改進的討論，本文基本上完整

3、地實現(xiàn)了船艙進水監(jiān)控系統(tǒng)EID的全過程。實現(xiàn)人機界面設(shè)計從傳統(tǒng)的“以設(shè)備和技術(shù)為中心”向“以人為中心”的轉(zhuǎn)變，達到“人機共生”的目標(biāo)，產(chǎn)生人機結(jié)合的最大效益。 論文主體部分共分為六章。 第一章：緒論。本章旨在為整個論文提供一個概略說明，簡要介紹本文的研究背景、目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，EID的優(yōu)勢以及論文研究思路及主要研究內(nèi)容，指出論文的創(chuàng)新點與局限性，給出論文的組織結(jié)構(gòu)。 第二章：艦船的STS 特征及其對人機

4、界面設(shè)計的影響。本章從艦船技術(shù)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的研究入手提煉出艦船STS的特征，并從這一特征中的人機關(guān)系的發(fā)展和共生關(guān)系角度概括出其對于人機界面設(shè)計的影響，為后文提取其對人機界面設(shè)計新要求提供研究基礎(chǔ)。 第三章：EID基礎(chǔ)理論研究。本章從大量分散在的國外最新的EID 應(yīng)用型文章中，理解歸納和總結(jié)出EID的基本理論、先天優(yōu)勢并給出基本創(chuàng)作過程。 第四章：基于STS 特征的船艙進水監(jiān)控系統(tǒng)EID。首先由第二章艦船STS特征對艦

5、船系統(tǒng)人機界面設(shè)計的影響提煉出其對人機界面設(shè)計的新要求，然后指出EID 由于自身優(yōu)勢相比傳統(tǒng)人機界面能更好地滿足這些要求，引入EID；進而應(yīng)用EID 理論，遵循EID 原則，以損管系統(tǒng)中的船艙進水監(jiān)控子系統(tǒng)為例設(shè)計出了一套EID 方案。 第五章：程序?qū)崿F(xiàn)。由前一章提出的設(shè)計方案選擇LabVIEW8.2 作為創(chuàng)作工具，實現(xiàn)了方案中的核心部分(功能性目的視圖和抽象功能視圖)的程序編制，給出了程序框圖和程序運行結(jié)果，同時針對運行時的一

6、些不足給出了改進方案，并做了簡要分析。 第六章：結(jié)論與展望。從方案和程序的實際運行情況來看，由于界面中加入了兩條趨勢線，同時由于各個抽象級別的視圖同步在一個界面上顯示，界面清晰直觀地反映出了系統(tǒng)內(nèi)部的運行原理及主要指標(biāo)的運行狀態(tài)，這樣操作者在未預(yù)知事件發(fā)生時，通過觀察各個級別視圖中的目標(biāo)相關(guān)約束(水位→水流率→艙室剩余體積→剩余時間)是否被打破，確定未預(yù)知事件的發(fā)生，并在實際的排水過程中通過觀察當(dāng)前狀態(tài)線和安全線是否不斷趨近以及

7、程序改進一節(jié)中我們所增加的排水效率比較信息，在特殊情況下(本文假設(shè)某一時間段內(nèi)只能控制相關(guān)設(shè)備排減其中一個艙室的進水)快速做出決策，這極大地減輕了操作者現(xiàn)場問題求解(基于知識的行為)時的心理負擔(dān)，提高了決策的準(zhǔn)確性和可靠性。近年來，我國人機交互特別是人機界面設(shè)計這一領(lǐng)域出現(xiàn)了一些對于EID的探索，然而遺憾的是，目前我國在EID 領(lǐng)域還處于剛剛起步階段，而且絕大多數(shù)都是只有對國外部分相關(guān)理論的介紹而沒有實際創(chuàng)作方案，更沒有程序?qū)崿F(xiàn)。