某型客機(jī)駕駛艙人為因素試飛評估

劉瀟+曹煜國

摘 要：針對某型客機(jī)駕駛艙建立了人為因素評價指標(biāo)系統(tǒng)，通過調(diào)查問卷的方式收集飛行員意見，并運用模糊評價方法進(jìn)行了綜合計算，實現(xiàn)了該型客機(jī)駕駛艙人為因素試飛評估。

關(guān)鍵詞：駕駛艙；人為因素；評估

中圖分類號：R857.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0013-02

人為因素是通過研究人與裝備的相互作用，使裝備設(shè)計適合人的習(xí)慣，以提高作業(yè)效能、安全性和舒適性。飛機(jī)駕駛是一個對飛行員要求極高的作業(yè)過程，因為人為失誤導(dǎo)致的飛行事故在所有飛行事故中的比例高達(dá)三分之二。客機(jī)以市場為導(dǎo)向，對于安全性有著極為嚴(yán)格的要求，良好的駕駛艙人機(jī)交互能顯著降低飛行員的工作負(fù)荷，提高交互效率，減少失誤概率，進(jìn)而促進(jìn)飛行安全。人為因素的考慮應(yīng)當(dāng)貫穿飛機(jī)的整個設(shè)計、制造和試飛階段。由于技術(shù)局限，缺乏基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗，很多設(shè)計缺陷往往很難在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)。通過人為因素試飛評估，獲取飛行員的實際飛行感受，對駕駛艙人為因素進(jìn)行量化分析，可以最大限度地發(fā)現(xiàn)不足并做出改進(jìn)，具有重要的價值和意義。

1 綜合評價方法

駕駛艙人為因素試飛評估的突出特點是重視飛行員的主觀感受，以飛行員主觀評價為手段。在人為因素問題中，人這一環(huán)節(jié)存在個體差異，每個人的人體尺寸、操作習(xí)慣都不同，對于同樣的設(shè)計，不同個體的感受可能是截然不同的。以調(diào)查問卷的形式收集一定數(shù)量飛行員的意見，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，能夠得到他們對駕駛艙最直接的評價。

駕駛艙人機(jī)交互界面十分復(fù)雜，涉及多個方面，如空間、布局、顯示、控制、告警、照明、噪聲、振動等，因此駕駛艙人為因素評價具有層級化、結(jié)構(gòu)化的特點。而飛行員的主觀意見往往是非量化和不精確的，例如“暖和”、“涼快”、“燈光較暗”、“坐墊較硬”等。運用模糊評價方法，可以將飛行員的主觀定性描述轉(zhuǎn)化為定量表達(dá)，并給出綜合評價結(jié)論[1]。

2 調(diào)查問卷

調(diào)查問卷包括標(biāo)題、引導(dǎo)詞、飛行員信息、答卷規(guī)則說明和主體內(nèi)容幾部分。問卷標(biāo)題是概括說明調(diào)查的主題。引導(dǎo)詞簡要說明調(diào)查的意圖和要求，使參與調(diào)查的飛行員心中有數(shù)。飛行員信息涉及年齡、級別、人體尺寸數(shù)據(jù)等。答卷規(guī)則說明是告訴研究對象如何填寫調(diào)查問卷中的問題，首先要對問卷中一些容易產(chǎn)生歧義的部分進(jìn)行解釋，同時說明作答的要求，對復(fù)雜問題的填寫做出示例。問卷主體由需要調(diào)查的問題組成。通過研究國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)[2]、同類問卷以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合飛行員意見，擬定了駕駛艙人為因素評價指標(biāo)系統(tǒng)，包含86項評價指標(biāo)。該指標(biāo)系統(tǒng)由4個層級組成：總評價、評價方面、屬性、指標(biāo)，如圖1所示。為每一項評價指標(biāo)設(shè)計問題，由飛行員根據(jù)飛行體驗，在優(yōu)秀、良好、中等、可接受和不可接受中選擇恰當(dāng)?shù)脑u價。共22名飛行員參與了試飛評估，平均年齡36歲，該機(jī)型平均飛行時間322小時。

3 模糊評價計算

3.1 權(quán)重系數(shù)

不同指標(biāo)對于所屬屬性、不同屬性對于所屬方面、不同方面對于總體評價的重要程度是不等的，這種差別要用權(quán)重系數(shù)來度量和體現(xiàn)。本次調(diào)查使用G1法來確定權(quán)重系數(shù)[3]。評價項目集{I1，I2，…，In}，將項目的絕對重要程度劃分為1～9九個分值，9分對應(yīng)非常重要，1分對應(yīng)不重要，由飛行員打分計算分為以下幾個步驟：

（1）根據(jù)重要度的得分進(jìn)行排序，得到關(guān)系式I≥I≥…≥I；將相鄰兩項目的得分相除，得到相對重要度rk。

（2）根據(jù)計算出的相對重要度rk，利用式（1）、式（2）計算出排序后項目I的權(quán)重值w（i=1，2，…，n）。

式中，k=n-1，n-2，…，2，1。

（3）將w組合成權(quán)重矩陣 。

（4）按排序前的項目順序調(diào)整權(quán)重矩陣W*的元素順序，

得到權(quán)重矩陣 。

經(jīng)計算，分別得到評價方面Ii{顯示裝置、控制裝置、顯控一體布局、告警信息、座艙空間、座艙環(huán)境、座椅肩帶、通訊導(dǎo)航}權(quán)重矩陣W，顯示器屬性I1i{符號統(tǒng)一性、內(nèi)容易讀性、布局合理性、信息準(zhǔn)確性、防誤讀、安裝位置}權(quán)重矩陣W1，控制器屬性I2i{位置布局、外形間距、操縱行程、操縱力、安全防護(hù)}權(quán)重矩陣W2，座艙環(huán)境屬性I6i{溫度、振動和噪聲、視覺和照明}權(quán)重矩陣W6如下：

W={0.1344，0.1297，0.1281，0.1304，0.1110，0.1194，0.1168，0.13

02}

W1={0.1685，0.1677，0.1675，0.1690，0.1680，0.1592}

W2={0.2096，0.1875，0.1978，0.1958，0.2094}

W6={0.3166，0.3306，0.3528}

3.2 隸屬度

隸屬度是指對指定對象的評價處于某一級的程度。

假設(shè)共有n名飛行員對某型機(jī)進(jìn)行了評價，對某一個評價項目，有n1名飛行員選擇優(yōu)秀，n2名飛行員選擇良好，n3名飛行員選擇中等，n4名飛行員選擇可接受，n5名飛行員選擇不可接受。那么，這一指標(biāo)的隸屬度向量為：

將某一屬性所包含的隸屬度向量按行組合到一起，就構(gòu)成了該屬性的模糊評價矩陣：

其中aijkm=，n指問卷的總份數(shù)，nm指對于指標(biāo)Iijk，選擇第m個評價等級的問卷份數(shù)（m=1，2，3，4，5分別表示“優(yōu)秀、良好、中等、可接受、不可接受”）；k=1，2，…，p，p指該屬性包含的指標(biāo)個數(shù)。Aij的每一行都是某評價項的隸屬度向量。

例如：顯示器屬性符號統(tǒng)一性I11包括I111，I112，I113三項指標(biāo)，統(tǒng)計收集的27份調(diào)查問卷結(jié)果見表1。

則I11的模糊評價矩陣A11為：

3.3 加權(quán)計算

將某屬性Iij對應(yīng)的模糊評價矩陣Aij與相應(yīng)權(quán)重向量Wij相乘，得到該屬性的隸屬度向量：

將某方面Ii所含所有屬性下的隸屬度向量按順序整合，形成該方面的模糊評價矩陣Ai。Ii的隸屬度向量為：

將總目標(biāo)所含所有方面的隸屬度向量按順序整合，組成總目標(biāo)S的評價矩陣A。總目標(biāo)的隸屬度向量為：

找出S中最大的元素：

如果i=1，評價結(jié)果為優(yōu)秀；i=2，評價結(jié)果為良好；i=3，評價結(jié)果為中等；i=4，評價結(jié)果為可接受；i=5，評價結(jié)果為不可接受。

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，該型客機(jī)的總評價隸屬度向量為：

因此該型客機(jī)的駕駛艙人為因素試飛評估結(jié)果為良好。

4 結(jié)束語

該型客機(jī)駕駛艙人為因素試飛評估建立的評價體系和評價方法達(dá)到了預(yù)期效果。這一方法具備一定的通用性，對指標(biāo)系統(tǒng)稍作修改，同樣適用于裝甲車輛、艦船、潛艇、飛船和無人機(jī)地面戰(zhàn)等軍事裝備的人為因素評估。

參考文獻(xiàn)：

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