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任务流程驱动的综合舰桥系统人机仿真与交互设计研究
| 论文题名： | 任务流程驱动的综合舰桥系统人机仿真与交互设计研究 |
| 关键词： | 舰艇;综合舰桥系统;人机工效布局;显示交互界面;任务流程驱动 |
| 摘要： | 舰桥是舰艇上层建筑中航行控制、作战指挥的主要部位，随着新兴技术的提升与普及，集成度更高、功能更丰富的综合舰桥系统（IBS，Integrated Bridge System）得以取代传统的、彼此独立的导航和助航设备，从而实现精简人员和舰桥空间面积，提高控制效率的目的。但这同样会导致单人所承担的工作任务量增加，承受的认知负荷加重，对综合舰桥系统的人机工效布局和显示交互界面提出更高的要求。合理的综合舰桥系统人机工效布局和显示交互界面设计对航行操作效率和驾驶安全有着重要意义和广泛的应用前景。 船员主要根据航行任务流程获取所需要的信息并进行操作作业，因此本文以任务流程为导向，采用人机仿真技术对综合舰桥系统的布局和显示交互界面进行优化。本文的研究对象是某型气垫船的综合舰桥系统。首先，本文对研究对象的航行任务进行模拟实验，从而获取每位船员具体的操作步骤与执行所占用的认知资源，然后采用Petri 网方法构建航行任务模型。根据任务模型分析每个船员在每个任务阶段的认知负荷，并提出降低高认知负荷任务序列的解决办法。其次，采用 Jack 软件搭建综合舰桥系统三维仿真环境，根据任务模型设置数字人体仿真操作动作。借助相关仿真评估工具分析任务流程中不同尺寸的数字人体存在的操作不可达、关节不舒适等问题。根据分析结果提出综合舰桥系统人机工效优化策略。最后，结合认知任务流程优化和人机工效仿真结果优化了综合舰桥系统显示交互界面和人机工效布局。评估结果表明优化后的综合舰桥系统能够满足不同身体尺寸船员的操作使用，极大地提升了操作舒适度。 本文主要的创新点在于：在理论层面，探索了构建舰船航行任务模型的方法，对船员认知过程和生理动作同时进行分析并提出优化策略，为复杂信息系统界面优化提供新的方法和思路。在执行层面，提出了综合舰桥系统优化设计策略并进行实践，拓展了舰船综合舰桥系统设计的思路，推动人机工效学在舰船中的运用与发展。 |
| 作者： | 李孟牛 |
| 专业： | 工业设计工程 |
| 导师： | 李亚军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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