工程機(jī)械駕駛室人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)研究

鄭洪權(quán) 許鐵巧 陳雷彬 梁龍遠(yuǎn)

摘 要：工程機(jī)械產(chǎn)品人性化水平的提升對(duì)于提高用戶操作舒適度、安全性以及產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面都有重要的作用。人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)是驗(yàn)證人性化水平是否提升及發(fā)現(xiàn)人性化不足點(diǎn)的重要手段。本文以駕駛室人機(jī)工程的綜合評(píng)價(jià)為研究對(duì)象，綜合考慮工程機(jī)械產(chǎn)品人性化水平的影響因素，建立完善的主客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以駕駛室的人性化水平作為目標(biāo)函數(shù)，建立人機(jī)工程評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)產(chǎn)品的人性化水平給出量化的結(jié)果。然后基于VC#軟件開發(fā)環(huán)境，將人機(jī)工程系統(tǒng)評(píng)價(jià)的相關(guān)方法及數(shù)據(jù)集成到軟件中，開發(fā)出針對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)品的人性化水平評(píng)價(jià)軟件，并做相關(guān)仿真計(jì)算。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械;駕駛室;人機(jī)工程;評(píng)價(jià)

人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)是指通過相關(guān)理論和方法對(duì)工程機(jī)械駕駛室的人性化水平給出一個(gè)綜合的評(píng)估過程。為了對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)，本文將產(chǎn)品人性化水平的影響因素有效的集成到一起搭建針對(duì)駕駛室的主客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)影響因素的重要程度確定指標(biāo)權(quán)重系數(shù)進(jìn)而建立評(píng)價(jià)駕駛室人性化水平的數(shù)學(xué)模型，并在軟件中進(jìn)行仿真計(jì)算，以參數(shù)化的方式給出產(chǎn)品評(píng)價(jià)的最終結(jié)果。為產(chǎn)品下一步的人性化提升給出一個(gè)量化的參照。

1 駕駛室人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)模型

1.1 基于層次分析法的人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建設(shè)

本文采用層次分析法來構(gòu)建工程機(jī)械產(chǎn)品駕駛室的人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)而獲得進(jìn)行人性化評(píng)價(jià)的底層單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。所謂層次分析法就是根據(jù)最終的總體評(píng)估目標(biāo)將評(píng)估系統(tǒng)劃分為多層次結(jié)構(gòu)，依次將評(píng)估問題分解成若干子系統(tǒng)、部件直至最終的底層單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，形成了有序的層次結(jié)構(gòu)分析模型。底層單項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)造應(yīng)遵循科學(xué)性、全面性、代表性、主客觀結(jié)合、簡(jiǎn)易、實(shí)用等構(gòu)造原則[1]采用層次分析法來分解構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)的基本原理。

根據(jù)層次分析法的指標(biāo)體系創(chuàng)建原理，我們將駕駛室人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的指標(biāo)體系創(chuàng)建完畢。

人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)的底層指標(biāo)根據(jù)其屬性不同，分為客觀指標(biāo)和主觀指標(biāo)。 客觀指標(biāo)評(píng)價(jià)是將通過測(cè)量、觀察等方式能在產(chǎn)品上得到的可用具體數(shù)值來描述的客觀的物理量與國(guó)家相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及人機(jī)工程的相關(guān)要求進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而得出評(píng)價(jià)結(jié)果的過程。這里我們采用兩級(jí)指標(biāo)量化，即針對(duì)客觀指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果只有兩種：①符合要求②不符合要求，結(jié)果量化數(shù)值分別為1和0。主觀指標(biāo)評(píng)價(jià)是指其指標(biāo)內(nèi)容無法用具體數(shù)值描述的、只能通過評(píng)價(jià)者的閱歷、經(jīng)驗(yàn)和感覺才能給出評(píng)價(jià)結(jié)果的過程，該評(píng)價(jià)過程實(shí)際上是對(duì)心理現(xiàn)象的量化過程。由于主觀指標(biāo)沒有固定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這里我們采用五級(jí)劃分來對(duì)主觀指標(biāo)進(jìn)行量化，具體內(nèi)容如表1所示。

1.2 人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)權(quán)數(shù)系數(shù)

在人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)的過程中，權(quán)數(shù)的大小意味著各評(píng)價(jià)對(duì)象在評(píng)價(jià)過程中所占地位及所起作用的相對(duì)大小關(guān)系。目前常用的權(quán)數(shù)分配方法有直接構(gòu)權(quán)法、AHP權(quán)數(shù)法、熵權(quán)法、Delphi權(quán)數(shù)法等[2]。本文采用直接構(gòu)權(quán)法，該方法要求評(píng)權(quán)人員有多年豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。具體過程是：組織若干行業(yè)專家，對(duì)其進(jìn)行專業(yè)的評(píng)價(jià)培訓(xùn)，然后讓他們根據(jù)自己的了解，對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)、部件的重要性進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，并給出具體的數(shù)值。

1.3 人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)的目標(biāo)函數(shù)

人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)是個(gè)復(fù)雜的過程，為了得到駕駛室的人性化評(píng)價(jià)水平，我們首先將利用層次分析法建立的指標(biāo)體系按前后歸屬關(guān)系分為四層。為了評(píng)價(jià)工程機(jī)械駕駛室人性化水平，我們要將評(píng)價(jià)目標(biāo)逐層細(xì)分至最底層，而評(píng)價(jià)過程是從最底層向上評(píng)價(jià)，即通過第四層五個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果來決定第三層第一項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果，以此類推來得到最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。由于第四層指標(biāo)之間在人機(jī)工程方面有重要性的差別，所以我們要將這些差別在評(píng)價(jià)的結(jié)果上體現(xiàn)出來，這里我們采用指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果與指標(biāo)權(quán)數(shù)相結(jié)合的方式。關(guān)于主外后視鏡的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)數(shù)及評(píng)價(jià)結(jié)果內(nèi)容如表2所示：

那么針對(duì)主外后視鏡的評(píng)價(jià)結(jié)果為：

該方法的主要思想是通過累加每一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性系數(shù)（即權(quán)數(shù)）與評(píng)價(jià)結(jié)果的乘積來描述該指標(biāo)相對(duì)于父項(xiàng)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果（權(quán)數(shù)已經(jīng)過歸一化處理）。如果所有指標(biāo)都滿足要求，那么最終的評(píng)價(jià)結(jié)果Sum=1，如果所有的評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果都是0的話，那么那么最終的評(píng)價(jià)結(jié)果Sum=0。

因此總結(jié)出針對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系第三層某項(xiàng)的評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)：

其中ml為主外后視鏡第l個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的權(quán)數(shù)，d為主外后視鏡的評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)，F(xiàn)為主外后視鏡第l個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果（若指標(biāo)符合要求，則F=1，若指標(biāo)不符合要求，則F=0）。

假設(shè)Sum為人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，mi為第一層第i項(xiàng)的權(quán)數(shù)，mj為第二層第j項(xiàng)的權(quán)數(shù)，mk為第三層第k項(xiàng)的權(quán)數(shù)，ml為第四層第l項(xiàng)的權(quán)數(shù)，F(xiàn)為某項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果，那么某項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)于整機(jī)人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算方法是：

因此，我們可以得到針對(duì)整機(jī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)（為了便于結(jié)果的查看，我們?cè)谀繕?biāo)函數(shù)上乘以100，即采取百分制體現(xiàn)最終結(jié)果）：

其中a，b，c，d分別為一至四層每一層所對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目個(gè)數(shù)。

2 軟件實(shí)現(xiàn)

我們基于VC#開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了針對(duì)工程機(jī)械駕駛室人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)的軟件，實(shí)施流程：開始評(píng)價(jià)→讀取評(píng)價(jià)表數(shù)值→存入數(shù)據(jù)庫→數(shù)據(jù)處理→結(jié)果輸出。

駕駛室人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)軟件仿真結(jié)果為86分。為了便于查看指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，軟件會(huì)將指標(biāo)內(nèi)容、測(cè)量結(jié)果、指標(biāo)參照標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)結(jié)果等內(nèi)容寫到電子表格中，便于查看。

3 ?結(jié)論

本文基于層次分析法建立了針對(duì)工程機(jī)械駕駛室的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，通過權(quán)數(shù)大小反映指標(biāo)的重要程度，將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為主客觀兩種并分別給出了量化方法，在此基礎(chǔ)上提出了人機(jī)工程綜合評(píng)價(jià)的目標(biāo)函數(shù)，并通過軟件仿真得到仿真結(jié)果，給工程機(jī)械的駕駛室人性化水平一個(gè)量化的結(jié)果，為后續(xù)人性化提升提供一個(gè)對(duì)比性的參照。

參考文獻(xiàn)：

[1]王武平.面向群評(píng)價(jià)的混合多屬性群決策方法研究[D].天津大學(xué)博士學(xué)位論文，2008：146-147.

[2]孫慧鈞.關(guān)于權(quán)數(shù)與賦權(quán)方法分類的探討[J].東北財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)報(bào).2009（4）：4-7.

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