工程机械驾驶室人机工程综合评价研究

2020-07-01郑洪权许铁巧陈雷彬梁龙远

装备维修技术 2020年29期

郑洪权许铁巧陈雷彬梁龙远

摘要：工程机械产品人性化水平的提升对于提高用户操作舒适度、安全性以及产品市场竞争力等方面都有重要的作用。人机工程综合评价是验证人性化水平是否提升及发现人性化不足点的重要手段。本文以驾驶室人机工程的综合评价为研究对象，综合考虑工程机械产品人性化水平的影响因素，建立完善的主客观评价指标体系。以驾驶室的人性化水平作为目标函数，建立人机工程评价的数学模型，对产品的人性化水平给出量化的结果。然后基于VC#软件开发环境，将人机工程系统评价的相关方法及数据集成到软件中，开发出针对工程机械产品的人性化水平评价软件，并做相关仿真计算。

关键词：工程机械;驾驶室;人机工程;评价

人机工程综合评价是指通过相关理论和方法对工程机械驾驶室的人性化水平给出一个综合的评估过程。为了对工程机械进行人机工程综合评价，本文将产品人性化水平的影响因素有效的集成到一起搭建针对驾驶室的主客观评价指标体系，根据影响因素的重要程度确定指标权重系数进而建立评价驾驶室人性化水平的数学模型，并在软件中进行仿真计算，以参数化的方式给出产品评价的最终结果。为产品下一步的人性化提升给出一个量化的参照。

1 驾驶室人机工程综合评价模型

1.1 基于层次分析法的人机工程综合评价指标体系建设

本文采用层次分析法来构建工程机械产品驾驶室的人机工程综合评价层次结构，进而获得进行人性化评价的底层单项评价指标。所谓层次分析法就是根据最终的总体评估目标将评估系统划分为多层次结构，依次将评估问题分解成若干子系统、部件直至最终的底层单项评价指标，形成了有序的层次结构分析模型。底层单项指标构造应遵循科学性、全面性、代表性、主客观结合、简易、实用等构造原则[1]采用层次分析法来分解构建评价指标的基本原理。

根据层次分析法的指标体系创建原理，我们将驾驶室人机工程综合评价系统的指标体系创建完毕。

人机工程综合评价的底层指标根据其属性不同，分为客观指标和主观指标。客观指标评价是将通过测量、观察等方式能在产品上得到的可用具体数值来描述的客观的物理量与国家相关的法规、标准以及人机工程的相关要求进行对比，进而得出评价结果的过程。这里我们采用两级指标量化，即针对客观指标的评价结果只有两种：①符合要求②不符合要求，结果量化数值分别为1和0。主观指标评价是指其指标内容无法用具体数值描述的、只能通过评价者的阅历、经验和感觉才能给出评价结果的过程，该评价过程实际上是对心理现象的量化过程。由于主观指标没有固定的评价标准，这里我们采用五级划分来对主观指标进行量化，具体内容如表1所示。

1.2 人机工程综合评价权数系数

在人机工程综合评价的过程中，权数的大小意味着各评价对象在评价过程中所占地位及所起作用的相对大小关系。目前常用的权数分配方法有直接构权法、AHP权数法、熵权法、Delphi权数法等[2]。本文采用直接构权法，该方法要求评权人员有多年丰富的行业经验。具体过程是：组织若干行业专家，对其进行专业的评价培训，然后让他们根据自己的了解，对产品系统、部件的重要性进行对比评价，并给出具体的数值。

1.3 人机工程综合评价的目标函数

人机工程综合评价是个复杂的过程，为了得到驾驶室的人性化评价水平，我们首先将利用层次分析法建立的指标体系按前后归属关系分为四层。为了评价工程机械驾驶室人性化水平，我们要将评价目标逐层细分至最底层，而评价过程是从最底层向上评价，即通过第四层五个指标的评价结果来决定第三层第一项指标的评价结果，以此类推来得到最终的综合评价结果。由于第四层指标之间在人机工程方面有重要性的差别，所以我们要将这些差别在评价的结果上体现出来，这里我们采用指标评价结果与指标权数相结合的方式。关于主外后视镜的评价指标权数及评价结果内容如表2所示：

那么针对主外后视镜的评价结果为：

该方法的主要思想是通过累加每一项评价指标的重要性系数（即权数）与评价结果的乘积来描述该指标相对于父项的综合评价结果（权数已经过归一化处理）。如果所有指标都满足要求，那么最终的评价结果Sum=1，如果所有的评价指标的评价结果都是0的话，那么那么最终的评价结果Sum=0。

因此总结出针对评价指标体系第三层某项的评价目标函数：

其中ml为主外后视镜第l个指标所对应的权数，d为主外后视镜的评价指标个数，F为主外后视镜第l个指标的评价结果（若指标符合要求，则F=1，若指标不符合要求，则F=0）。

假设Sum为人机工程综合评价结果，mi为第一层第i项的权数，mj为第二层第j项的权数，mk为第三层第k项的权数，ml为第四层第l项的权数，F为某项指标的评价结果，那么某项指标相对于整机人机工程综合评价结果的计算方法是：

因此，我们可以得到针对整机评价指标体系的人机工程综合评价目标函数（为了便于结果的查看，我们在目标函数上乘以100，即采取百分制体现最终结果）：

其中a，b，c，d分別为一至四层每一层所对应的项目个数。

2 软件实现

我们基于VC#开发环境，开发了针对工程机械驾驶室人机工程综合评价的软件，实施流程：开始评价→读取评价表数值→存入数据库→数据处理→结果输出。

驾驶室人机工程综合评价软件仿真结果为86分。为了便于查看指标评价结果，软件会将指标内容、测量结果、指标参照标准及评价结果等内容写到电子表格中，便于查看。

3 结论

本文基于层次分析法建立了针对工程机械驾驶室的指标评价体系，通过权数大小反映指标的重要程度，将评价指标分为主客观两种并分别给出了量化方法，在此基础上提出了人机工程综合评价的目标函数，并通过软件仿真得到仿真结果，给工程机械的驾驶室人性化水平一个量化的结果，为后续人性化提升提供一个对比性的参照。