劉瀟+曹煜國

摘 要：針對某型客機駕駛艙建立了人為因素評價指標系統(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行了綜合計算，實現(xiàn)了該型客機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 文獻標志碼：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)計適合人的習慣，以提高作業(yè)效能、安全性和舒適性。飛機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三分之二?？蜋C以市場為導(dǎo)向，對于安全性有著極為嚴格的要求，良好的駕駛艙人機交互能顯著降低飛行員的工作負荷，提高交互效率，減少失誤概率，進而促進飛行安全。人為因素的考慮應(yīng)當貫穿飛機的整個設(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行量化分析，可以最大限度地發(fā)現(xiàn)不足并做出改進，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，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[2]、同類問卷以及相關(guān)標準并結(jié)合飛行員意見，擬定了駕駛艙人為因素評價指標系統(tǒng)，包含86項評價指標。該指標系統(tǒng)由4個層級組成：總評價、評價方面、屬性、指標，如圖1所示。為每一項評價指標設(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?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}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名飛行員對某型機進行了評價，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，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：

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

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，該型客機的總評價隸屬度向量為：

因此該型客機的駕駛艙人為因素試飛評估結(jié)果為良好。

4 結(jié)束語

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

參考文獻：

[1]李銀霞，袁修干，楊鋒.飛機座艙工效多級模糊評價研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，2003，13（3）：50-53.

[2]李銀霞，袁修干，楊春信，等.殲擊機座艙工效學(xué)綜合評價指標體系的建立[J].航空學(xué)報，2005，26（2）：148-152.

[3]郭亞軍.綜合評價理論、方法及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[4]李煥武.飛機駕駛艙人機工程設(shè)計分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（02）：90.endprint