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指挥操作台的人机工程学设计与操作人员体验

2025-03-19 14:41

引言

在各类指挥场景中,从应急救援指挥中心到交通管控枢纽,再到大型企业的调度室,指挥操作台作为核心工作平台,其设计直接关乎操作人员的工作效率、舒适度以及决策准确性。人机工程学作为一门研究人、机器及其工作环境之间相互关系的学科,在指挥操作台设计中的应用愈发关键。通过遵循人机工程学原理,优化指挥操作台的设计,能够显著提升操作人员体验,进而增强指挥系统的整体效能。

人机工程学在指挥操作台设计中的重要性

提升操作效率

合理的布局设计:基于人机工程学的指挥操作台布局,充分考虑操作人员的操作流程和习惯。例如,在应急指挥中心,常用的通信设备、监控显示屏以及操作按钮等会被放置在易于触及的区域。根据对大量应急指挥操作流程的研究,将紧急呼叫按钮设置在操作手可直接触及且醒目的位置,相比传统随意布局,可使操作人员在紧急情况下的响应时间缩短约 15 - 20 秒。合理布局避免了操作人员在操作过程中的不必要动作,减少了操作失误的可能性,从而大幅提升操作效率。在交通指挥中心,将不同交通线路的监控画面按照交通流量和重要程度进行分区布局,操作人员能够快速定位并获取关键信息,对交通状况的判断和处理速度明显加快。

便捷的操作界面设计:操作界面的设计遵循人机工程学中的视觉认知原理。显示屏的尺寸、分辨率以及色彩对比度等都经过精心设计。例如,在大型电力调度指挥中心,操作界面的显示屏采用高分辨率、大尺寸屏幕,且色彩对比度经过优化,能够清晰显示复杂的电力数据和线路图。同时,操作按钮的形状、大小和触感也符合人体手部的生理特征。采用符合人体工程学设计的按键,其操作力在合适范围内,既不会因操作力过小导致误操作,也不会因操作力过大使操作人员疲劳。这样的操作界面设计使得操作人员能够快速准确地识别信息并进行操作,有效提高了操作效率。

提高舒适度

座椅与工作台的适配设计:指挥操作台的座椅设计充分考虑人体坐姿和舒适度。座椅的高度、靠背角度、坐垫深度等都可调节,以适应不同身材的操作人员。例如,在一些现代化的指挥中心,采用的人体工学座椅能够根据操作人员的体重和坐姿自动调整支撑力度,保持脊柱的自然曲线,减少长时间坐姿对腰部和背部的压力。同时,工作台的高度与座椅相适配,使操作人员在操作时手臂能够自然放置在工作台上,避免手臂悬空或过度弯曲,减少手臂和肩部的疲劳。这种座椅与工作台的适配设计,让操作人员在长时间工作过程中保持舒适状态,降低疲劳感。

良好的工作环境设计:人机工程学还关注指挥中心的整体工作环境。照明设计采用无频闪、无眩光的灯具,且亮度可根据不同工作区域和时间进行调节。在监控区域,适当提高照明亮度,便于操作人员清晰观察屏幕;在休息区域,降低照明亮度,营造舒适的休息氛围。此外,通过合理的通风系统设计,保持室内空气清新,温度和湿度适宜。例如,在炎热的夏季,将室内温度控制在 24 - 26℃,相对湿度控制在 40% - 60%,能够有效提高操作人员的舒适度,减少因环境因素导致的疲劳和烦躁情绪。

降低错误率与疲劳度

减少视觉与身体疲劳的设计:长时间面对显示屏和进行重复性操作容易导致操作人员视觉疲劳和身体疲劳,进而增加错误率。基于人机工程学的设计通过多种方式减少疲劳。显示屏采用防蓝光、低辐射技术,减少对眼睛的伤害。同时,合理安排显示屏的位置和角度,避免反射眩光对视线的干扰。例如,在指挥中心,通过调整显示屏的倾斜角度和位置,使操作人员在正常坐姿下无需过度抬头或低头即可清晰观看屏幕,减少颈部疲劳。此外,操作流程的优化设计减少了重复性动作,如采用自动化操作功能,代替部分人工重复性操作,降低身体疲劳,从而有效降低错误率。

提高操作准确性的设计:人机工程学设计注重操作的准确性。操作按钮和控制装置的设计具有明确的触感反馈和视觉提示。例如,在一些重要操作按钮上采用凸起或特殊纹理设计,使操作人员在触摸时能够清晰感知按钮位置和功能。同时,按钮的颜色和形状也具有区分度,避免误操作。在飞机塔台指挥操作台中,不同功能的按钮采用不同颜色标识,且形状独特,如紧急制动按钮采用红色蘑菇头形状,易于识别和操作。这种设计能够有效提高操作人员的操作准确性,减少因操作失误导致的严重后果。

指挥操作台人机工程学设计的关键要素

人体测量学要素

身高与坐姿相关设计:根据大量人体测量数据,指挥操作台的高度设计要适应不同身高操作人员的坐姿需求。一般来说,以第 5 百分位到第 95 百分位的人体身高数据为参考,工作台面高度可调节范围通常在 700 - 850 毫米之间。这样能够保证大部分操作人员在坐姿状态下,手臂自然下垂时,肘部能够舒适地放置在工作台上,进行操作。同时,座椅的座高调节范围一般在 400 - 500 毫米之间,以适应不同身高人员的腿部长度,使双脚能够平稳着地,保持舒适的坐姿。例如,在某大型企业的生产调度指挥中心,采用电动调节的座椅和工作台,操作人员可根据自身身高一键调节到合适高度,提高了工作舒适度和操作效率。

手臂与手部操作范围设计:考虑到操作人员手臂的伸展范围和手部操作的灵活性,操作按钮、控制器等的布置要在合理的操作范围内。通过人体测量学研究,确定了人体坐姿下手臂的最大可及范围和舒适可及范围。在指挥操作台设计中,常用的操作按钮和控制器会布置在舒适可及范围内,以减少手臂的过度伸展和疲劳。例如,在汽车制造工厂的生产指挥中心,操作台上的设备启动、停止按钮以及常用的调节旋钮等都布置在以操作人员肩部为中心,半径约 400 毫米的扇形区域内,方便操作人员快速准确地进行操作。

视觉与认知要素

信息显示与视觉认知:显示屏上的信息显示要符合人类视觉认知规律。文字和图形的大小、颜色、对比度以及布局都经过精心设计。文字大小一般根据观看距离确定,在指挥中心常见的观看距离(约 600 - 800 毫米)下,最小文字高度不小于 3 毫米,以确保操作人员能够清晰读取信息。颜色搭配上,采用易于区分且不刺眼的颜色组合,如蓝白搭配用于显示重要信息,黄黑搭配用于警示信息。信息布局遵循重要信息优先显示、同类信息集中显示的原则。例如,在城市交通拥堵预警系统的指挥操作台中,将拥堵路段信息以红色醒目标识在屏幕中央,相关的交通流量、预计疏通时间等信息在周边以清晰的表格形式呈现,便于操作人员快速获取关键信息。

操作流程与认知负荷:操作流程的设计要尽量简化,降低操作人员的认知负荷。避免复杂的操作步骤和逻辑关系,使操作人员能够快速理解和执行。例如,在消防指挥中心的灭火救援指挥操作流程中,采用模块化设计,将报警接收、人员调度、车辆派遣等操作步骤进行整合,每个模块有明确的操作提示和流程引导。操作人员只需按照提示进行简单操作,即可完成复杂的灭火救援指挥任务,减少了因操作流程复杂导致的认知负担和错误率。

环境要素

照明环境设计:良好的照明环境对于操作人员的视觉舒适度和操作准确性至关重要。在指挥中心,采用混合照明方式,即一般照明与局部照明相结合。一般照明提供均匀的基础亮度,满足整体空间的照明需求,亮度一般在 300 - 500 勒克斯之间。局部照明针对操作区域和显示屏进行补充照明,确保操作区域光线充足且无眩光。例如,在监控屏幕周围设置低角度、无眩光的局部照明灯具,避免光线反射影响屏幕观看效果。同时,照明系统可根据环境光线变化和工作时间进行智能调节,如在夜间自动降低整体照明亮度,避免眼睛疲劳。

声学环境设计:指挥中心往往存在多种声音,如设备运行声音、人员交流声音等。声学环境设计旨在减少噪音干扰,创造舒适的工作环境。通过采用吸音材料对墙壁、天花板进行处理,降低声音反射和混响。同时,对设备进行降噪处理,如在空调、服务器等设备上安装隔音罩。此外,合理规划指挥中心的空间布局,将噪音较大的设备放置在远离操作人员的区域。例如,在某航空指挥中心,通过声学环境设计,将室内噪音控制在 40 - 50 分贝之间,有效减少了噪音对操作人员的干扰,提高了工作效率。

结论

人机工程学在指挥操作台设计中起着举足轻重的作用,从提升操作效率、提高舒适度到降低错误率与疲劳度,全方位影响着操作人员体验。通过对人体测量学、视觉与认知以及环境等关键要素的合理运用,能够打造出符合操作人员需求的指挥操作台。实际案例表明,基于人机工程学设计的指挥操作台能够显著提升指挥系统的效能,缩短应急响应时间,提高交通管控等各类指挥工作的效率,同时降低操作人员的疲劳和错误率。在未来,随着科技的不断进步和对人机工程学研究的深入,指挥操作台的设计将更加注重人性化和智能化,进一步优化操作人员体验,为各类指挥工作提供更强大、高效的支持。

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