維修性人素工程要求評價指標體系的構建

黃德所，楊善超

(陸軍軍官學院 a.十一系; b.研究生管理大隊，合肥 230031)

【后勤保障與裝備管理】

維修性人素工程要求評價指標體系的構建

黃德所a，楊善超b

(陸軍軍官學院 a.十一系; b.研究生管理大隊，合肥 230031)

針對維修性人素工程要求評價理論體系不夠完善、難以評價和分析的問題，根據現階段我軍裝備維修特點，通過對維修性人素工程要求以及裝備維修事件進行分析，構建了基于維修事件的維修性人素工程要求評價指標體系。實踐表明：該指標體系解決了維修性人素工程要求難以評價的問題，為評價的精確性和可重復性提供了理論和技術支撐。

人素工程；評價；維修事件；指標體系

維修性人素工程要求是《GJB368B—2009產品維修性工作通用要求》[1]規定的九項定性要求之一，維修性人素工程要求評價也是維修性評價的重要組成部分。對于人素工程的研究由來已久，人素工程是基于對人、裝備、環境的綜合研究，發現并利用人的、生理特性、行為方式、工作能力、作業限制等特點，通過對于工具(用具)、機器(設施)、系統、任務和環境進行合理設計，以提高生產、維修等活動的效率、安全性、健康性、舒適性和有效性的一門工程技術學科[2-5]。

目前，在維修性評價工作中，還沒有形成完善的針對人素工程要求評價的指標體系。大多數是在綜合的維修性定性要求評價指標中將人素工程要求指標簡單定義為：維修舒適度、環境適宜度，不能很好地體現出人素工程的要求，對其進行的評價也不全面[6-7]。這導致在裝備研制早期維修性人素工程要求評價依據不足，難以對裝備維修性的人素工程設計提出改進性的建議。基于此，本文從維修性人素工程要求出發，根據裝備維修的主要流程，構建了一套科學完善的、具有可操作性的維修性人素工程要求評價指標體系。

1 維修性人素工程要求分析

評價指標體系要能全面反映維修性人素工程要求，因此先對維修性人素工程要求進行具體分析。

根據人素工程的定義，維修中的人素工程就是用科學的知識進行產品設計以實現有效地使用、維修和人機結合的人的因素領域；研究在維修中人的各種因素，包括生理因素、心理因素與裝備和環境的關系，較好地解決維修人員的安全性、舒適性、高效性，強調設備、環境更好地適應于人[8-10]。裝備維修人素工程設計是根據一系列國標、軍標(GB10000、GB/T 12985、GB/T 13547等)規定的人的體形、力量、視力、聽覺等的限制，對裝備以及裝備維修進行設計，使裝備及所提供的環境確保維修人員舒適安全完成維修任務，使降低維修人員作業效率的因素減為最少。

維修性人素工程要求便是為了達到人素工程的目標，依據人的生理、心理特征，對裝備設計、裝備維修提出要求，保證維修人員的舒適性、安全性等。根據上述分析，可將其分為對裝備的要求、對環境的要求兩類(如圖1所示)。

圖1 維修性人素工程要求分類

對裝備的要求是指裝備結構的設計要讓維修姿勢舒適，例如不用跪、趴等易疲勞姿勢，維修空間適合人體尺寸；舉、提、推拉重物時不超過人的力量限度等。對環境的要求是指維修時的光照、電磁、振動、噪音等要符合國家標準、適合于維修的范圍，不能對人的視力、聽力產生影響，也不能干擾維修人員的積極性。但是不能直接將二者作為評價指標，因為這兩類要求還是屬于定性描述，難以直接獲取指標值。本研究以上述維修性人素工程要求分析為基礎，對維修事件進行分析，構建基于維修事件的人素工程要求評價指標體系。

2 評價指標體系的構建

2.1 裝備維修事件分析

本研究所構建的指標體系以維修事件的劃分為基礎，所以先進行裝備維修事件的分析。

維修事件是指由于裝備發生故障、產生預警或者按照維修計劃進行的一種或多種維修活動[11]。現在的裝備維修主要是三級維修模式，文獻[8]給出了系統層析維修職能流程圖，它表明在裝備使用過程中，進行裝備維修主要分為3個級別，分別為基層級維修、中繼級維修、基地級維修。在三級維修體制下，維修活動主要是對可更換單元進行拆卸、更換和維修。針對不同的維修級別，可更換單元分為外場可更換單元(LRU，對應基層級)、車間可更換單元(SRU，對應中繼級)、車間可更換子單元(SSRU，對應基地級)。

圖2是裝備典型的三級維修流程圖。在基層級，對于發生故障的系統，一般是對故障LRU進行整體的拆卸、更換，對于拆卸的故障LRU，該級別一般不負責維修，而是送往中繼級。中繼級在接收到該待修LRU后，利用相關測試設備，將故障隔離到SRU一級，然后對故障SRU進行拆卸、更換，并將故障SRU送往基地。在基地級，維修人員利用檢測能力更強的設備，將SRU故障進一步隔離到SSRU級別，并對故障SSRU進行拆卸更換，再根據實際情況對更換下來的故障SSRU進行處理。圖2中反映的是不同級別的維修活動關系，在每一維修級別上完成其對應的維修活動或者維修事件，共同完成了對裝備的維修。

圖2 裝備典型三級維修流程

2.2 評價指標體系的一二級指標

依據上述維修事件分析，可將裝備的維修任務分解成獨立的維修事件，以維修事件為基礎，將每一維修事件所對應的人素工程要求評價指標作為一級指標[12]。

上文將維修性人素工程要求進行了分解，分別為對裝備的要求和對環境的要求。裝備維修性設計中，滿足這兩類要求的情況直接反映了維修性人素工程設計的好壞。針對每一維修事件，裝備和環境的滿足要求程度直接影響和反映了此維修事件維修性人素工程要求評價指標的好壞。所以將裝備滿足要求程度、環境滿足要求程度作為每一維修事件所對應的人素工程要求評價指標下的二級指標(見圖3)。同時，這些二級指標也能全面的反映維修性人素工程要求。

2.3 評價指標體系的三級指標

根據上文中對于維修性人素工程要求的分析，在某一維修事件里，不同的裝備設計會影響到維修人員的作業姿勢舒適度，包括作業姿勢是否易引起疲勞、作業空間是否合理。此外維修裝備不同的部件對于人的操作力要求程度也不同，部分部件對人體操作力的要求可能超過GJB703里規定的限度，容易對人體造成傷害。另一方面，在某一維修事件里，所要進行的維修動作是否容易造成人為差錯，出現人為差錯后是否會造成嚴重后果，相應的裝備部件在設計時有沒有進行防差錯和容錯設計以保證關鍵的維修動作錯不了、不怕錯。這些都會對人的細心謹慎性提出不同程度的要求，也會影響到整個維修任務。所以將作業姿勢舒適度、對人的操作力要求程度、對人的細心謹慎性要求程度作為裝備滿足要求程度的三級指標。

圖3 維修性人素工程要求評價一、二級指標

GJB/Z91—97《維修性設計技術手冊》里將維修環境分為自然環境和誘發環境，自然環境包括地形、氣候、生物等，誘發環境包括核、電磁輻射等。在這些環境因素里，溫度、風的強度會干擾人員的維修進程，照明、噪聲會影響人的視覺和聽覺，振動同樣也會影響人的維修動作和人的心理。將自然環境適宜度、誘發環境適宜度作為環境滿足要求程度三級指標(見圖4)。

圖4 三級評價指標

2.4 關鍵三級指標分析

作業姿勢舒適度：作業姿勢舒適度是對作業姿勢是否容易引起疲勞、作業空間是否合理等進行度量，通過虛擬維修仿真方法獲取量化值。利用虛擬維修軟件進行靜態仿真或者動態仿真，結合軟件模塊對維修姿勢、虛擬人低背受壓、虛擬人快速上肢、關節活動角度等進行分析，獲得維修舒適度的量化值。

對人的操作力要求程度：被維修部件的質量不同、對其搬運方式不同，所需操作力不同。GJB703規定了人體不同動作操作力的標準，可以據此判斷維修事件里每一維修作業對操作力的要求程度。對維修事件而言，其對人的操作力要求程度由一系列維修作業里對人的操作力要求程度最高的維修動作決定；先針對每一維修作業獲取其對人的力操作力要求程度量化值，將其中最大值視為整個維修事件的量化值。

對人的細心謹慎性要求程度：維修事件里的維修作業是否容易出現差錯，出現差錯是否易造成嚴重后果，能否做到不怕錯或者錯不了，都會影響到維修人員的心理。如果不易造成嚴重后果，或者有防差錯設計，則對人細心謹慎性要求程度就低。同時，整個維修事件對人細心謹慎性要求程度指標值，由一系列維修事件里該指標值最大的維修作業決定。

自然環境適宜度、誘發環境適宜度：自然環境是指起源是自然的環境因素，誘發環境是指由人引起的環境因素。自然環境里的氣溫、風強等，誘發環境里的照明、振動等，會對人的視覺聽覺或者維修舒適感產生影響。通過對這些環境因素進行監測，結合我國軍標里規定的相關保持人體舒適的參數界限，獲取環境適宜度的指標值。

3 結束語

從維修性人素工程要求著手，將其分解成對裝備的要求、對環境的要求兩部分。在此基礎上，對裝備三級維修活動進行分析，構建基于維修時間的維修性人素工程要求評價指標體系，對關鍵指標的含義、獲取途徑進行了闡述。指標體系能全面合理地反映人素工程要求，為維修性人素工程要求評價、維修性人素工程設計水平的提高，提供技術支撐，完善了維修性評價理論體系。

[1] GJB368B—2009,產品維修性工作通用要求[S].

[2] 趙江宏.人機工程學[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 劉剛田.產品造型設計方法[M].北京：電子工業出版社，2010.

[4] 劉剛田.人機工程學[M].北京：北京大學出版社，2012.

[5] 孫林巖,崔凱,孫林輝.人因工程[M].北京：科學出版社，2011.

[6] 祝華遠,紀云飛,史鳳隆.基于灰色系統理論的軍機維修性定性要求評價[J].裝備環境工程,2014,11(3):40-44.

[7] 徐達,李闖,李洋,王寶琦.基于TOPSIS的裝備維修性定性指標綜合評價研究[J].航天控制,2014,32(5):92-96.

[8] 呂川.維修性設計分析與驗證[M].北京：國防工業出版社，2012.

[9] GJB/Z91—97,維修性設計手冊[S].

[10]GJB451A—2005,可靠性維修性保障性術語[S].

[11]李俊,黃德所,李琴.基于維修事件的維修性定性要求驗證與評價指標體系研究[J].裝備學院學報,2016,26(5):22-25.

[12]黃德所,李琴,李俊,等.裝備維修性定性評價指標體系構建研究[J].工程設計學報,2015,22(2):101-105.

(責任編輯 唐定國)

Study on the Maintainability Human Element Engineering Requirement Evaluation Index System Based on Maintenance Event

HUANG De-suoa, YANG Shan-chaob

(a.The Eleventh Department; b.Graduate Management Team, Army Officer Academy, Hefei 230031, China)

To solve the issues that maintainability human element engineering requirement faces on evaluation and analysis, the paper built up a maintainability human element engineering requirement evaluation index system based on maintenance event, according to typical three-level equipment repair process. Practice shows that the index system can solve the difficult problem to evaluate maintainability human element engineering requirement. The paper provides theoretical and technical support for the maintainability human element engineering requirements evaluation.

human element engineering; evaluation; maintenance event; index system

2016-10-06；

2016-11-15 基金項目：部委預研基金項目:裝備維修性定性要求驗證方法研究(9140A27010213JB91 )

黃德所(1963—)，男，博士，教授，主要從事復雜系統與裝備維修性評價研究。

楊善超(1992—)，男，碩士研究生，主要從事裝備維修性評價研究。

10.11809/scbgxb2017.03.022

黃德所，楊善超.維修性人素工程要求評價指標體系的構建[J].兵器裝備工程學報，2017(3):98-100.

format:HUANG De-suo, YANG Shan-chao.Study on the Maintainability Human Element Engineering Requirement Evaluation Index System Based on Maintenance Event[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(3):98-100.

U692

A

2096-2304(2017)03-0098-03