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　　人-機-環(huán)境系統工程的研究?jì)热菘捎脠D1來(lái)形象描述，它包括七個(gè)方面，也即：人的特性研究、機的特性的研究、環(huán)境特性的研究、人-機關(guān)系的研究、機-環(huán)關(guān)系的研究、人-機-環(huán)境系統總體性能的研究�，F將這七個(gè)方面的部分研究要點(diǎn)簡(jiǎn)述如下：

　�。�1）人的特性研究 例如，人的工作能力研究；人的基本素質(zhì)的測試與評價(jià)；人的體力負荷、腦力負荷和心理負荷研究；人的可靠性研究；人的數學(xué)模型（控制模型和決策模型）研究；人體測量技術(shù)研究；人員的選拔和訓練研究。

　�。�2）機的特性的研究 例如，被控對象動(dòng)力學(xué)的建模技術(shù)；機器的防錯設計研究。

　�。�3）環(huán)境特性的研究  例如，環(huán)境檢測技術(shù)的研究；環(huán)境控制技術(shù)的研究；環(huán)境建模技術(shù)的研究。

　�。�4）人-機關(guān)系的研究 主要包括靜態(tài)人-機關(guān)系研究、動(dòng)態(tài)人-機關(guān)系研究和多媒體技術(shù)在人-機關(guān)系研究中的應用等三個(gè)方面。靜態(tài)人-機關(guān)系研究主要有

　　   作業(yè)域的布局與設計；動(dòng)態(tài)人-機關(guān)系研究主要有人、

　　    機功能分配研究（人、機功能比較研究；人-機界面設計及評價(jià)技術(shù)研究）。

　�。�5）人-環(huán)關(guān)系的研究 例如，環(huán)境因素對人的影響；個(gè)體防護措施的研究。

　�。�6）機-環(huán)關(guān)系的研究 例如，環(huán)境因素對機器性能的影響；機器對環(huán)境的影響。

　�。�7）人-機-環(huán)境系統總體性能的研究 例如，人-機-環(huán)境系統總體數學(xué)模型的研究；人-機-環(huán)境系統全數學(xué)模擬、半物理模擬和全物理模擬技術(shù)的研究；人-機-環(huán)境系統總體性能（安全、高效、經(jīng)濟）的分析、設計和評價(jià)。

　　2.實(shí)施方法

　　人-機-環(huán)境系統工程的實(shí)施方法可以概括為四句話(huà)、24個(gè)字，也即：基于三個(gè)理論（控制論、模型論、優(yōu)化論）、分析三個(gè)要素（人、機、環(huán)境）、歷經(jīng)三個(gè)步驟（方案決策、研制生產(chǎn)、實(shí)際使用）、實(shí)現三個(gè)目標（安全、高效、經(jīng)濟）。

　�。�1） 基于三個(gè)理論 人-機-環(huán)境系統工程是一門(mén)綜合性邊緣技術(shù)科學(xué)，為了形成其理論體系，它從一系列基礎學(xué)科中吸取了豐富營(yíng)養，并奠定了自身的基礎理論。人-機-環(huán)境系統工程的基礎理論可以概括為控制論、模型論和優(yōu)化論

　�、� 控制論 控制論的根本貢獻在于，它用系統、信息、反饋等一般概念和術(shù)語(yǔ)，打破了有生命與無(wú)生命的界限，使人們能用統一的觀(guān)點(diǎn)和尺度來(lái)研究人、機、環(huán)境這三個(gè)物質(zhì)屬性本是截然不同、互不相關(guān)的對象，并使其成為一個(gè)密不可分的有機整體。

　�、� 模型論 模型論能為人-機-環(huán)境系統工程研究提供一套完整的數學(xué)分析工具。很顯然，人-機-環(huán)境系統工程不僅要求定性，而且要求定量地刻劃全系統的運動(dòng)規律。為此，就必須針對不同客觀(guān)對象，引入適當數學(xué)模型，并通過(guò)建模、參數辨識、模擬和檢驗等步驟，用數學(xué)語(yǔ)言來(lái)闡明真實(shí)世界的客觀(guān)規律。

　�、� 優(yōu)化論 優(yōu)化論的基本出發(fā)點(diǎn)是，在人-機-環(huán)境系統的最優(yōu)組合中，一般總有多種互不相同的方法和途徑，而其中必有一種或幾種最好或較好的，這樣一種尋求最優(yōu)途徑的觀(guān)點(diǎn)和思路，正是人-機-環(huán)境系統工程的精髓。優(yōu)化論正是體現這一精髓的數學(xué)手段。

　�。�2）分析三個(gè)要素 我們對人、機、環(huán)境三個(gè)要素進(jìn)行分析，主要是研究如何運用這三個(gè)要素來(lái)構成我們所需的、具有特性功能的人-機-環(huán)境系統。通常，根據各種系統的性能特點(diǎn)及復雜程度，我們將人-機-環(huán)境系統分為三種類(lèi)型：

　�、� 簡(jiǎn)單（或單人、單機）人-機-環(huán)境系統 在這種系統中，一名操作人員只使用一臺機器在特定環(huán)境中工作，其情況如圖2所示�，F行的汽車(chē)、火車(chē)、飛機……等都屬于這類(lèi)系統。

　�、� 復雜（或多人、多機）人-機-環(huán)境系統 這類(lèi)系統的特點(diǎn)是，一名操作人員可以操作兩臺以上的機器，或者是一臺或多臺機器同時(shí)可以被幾名操作人員使用，其情況如圖3所示。目前許多工業(yè)生產(chǎn)機器的操作，都類(lèi)似于此。

　�、� 廣義（或大規模）人-機-環(huán)境系統 這類(lèi)系統廣泛存在于各種生產(chǎn)部門(mén)。各生產(chǎn)部門(mén)的最高決策者通過(guò)一套指揮/控制系統，對下屬各基層單位的生產(chǎn)狀況實(shí)施統一的管理和調度，這是一種典型的廣義人-機-環(huán)境系統，其情況如圖4所示。

　　很顯然，無(wú)論是簡(jiǎn)單的、復雜的，還是廣義的人-機-環(huán)境系統，都是一個(gè)復雜的巨系統。這是因為，人體本身是一個(gè)巨系統，機器（或計算機）也是巨系統，再加上各種環(huán)境因素的作用和影響，因而形成人-機-環(huán)境這個(gè)復雜巨系統。實(shí)踐證明，對任何一個(gè)系統來(lái)說(shuō)，系統的總體性能不僅取決于各組成要素的單獨性能，更重要的是取決于各要素的關(guān)聯(lián)形式，也即信息的傳遞、加工和控制方式。因此，要實(shí)現人、機、環(huán)境的最優(yōu)組合，其難度是相當大。而且，人們對人-機-環(huán)境這三個(gè)要素的研究，原先都是隸屬于不同的學(xué)科領(lǐng)域，其研究方法和研究思想也大不相同�，F在，為了將它們組合成一個(gè)復雜巨系統，首先就必須有一個(gè)能夠統一描述人、機、環(huán)境各自能力及相互關(guān)系的理論，沒(méi)有這樣一個(gè)理論作指導，就根本談不上對整個(gè)系統作深入研究，也就更談不上實(shí)現全系統的最優(yōu)化組合設計。所以，人-機-環(huán)境系統工程正是針對這種現實(shí)應運而生。

　�。�3）歷經(jīng)三個(gè)步驟 為了將人-機-環(huán)境系統工程理論應用于各個(gè)領(lǐng)域，一般都應經(jīng)歷方案決策、研制生產(chǎn)和實(shí)際使用三個(gè)階段。圖5表明了這三個(gè)階段的工作步驟和流程。由于圖5已

　　將各個(gè)步驟列舉得比較詳細，現僅就各有關(guān)階段的研究重點(diǎn)做些說(shuō)明，其余細節可相應參閱文獻3-9。

　�、� 方案決策階段 方案決策是屬于理論分析范疇，也是最關(guān)鍵步驟。在這個(gè)階段，人-機-環(huán)境系統工程能為人-機-環(huán)境系統的總體方案設計提供一套完整的決策理論，其中最主要的任務(wù)是建立人、機、環(huán)境的各自數學(xué)模型和系統的總體模型，并借助計算機進(jìn)行全系統的數學(xué)模擬和優(yōu)化計算，以確定人、機、環(huán)境的最優(yōu)參數和系統的最優(yōu)組合方案。

　�、� 研制生產(chǎn)階段 在研制生產(chǎn)階段，人-機-環(huán)境系統工程的任務(wù)是確定實(shí)現最優(yōu)方案的最佳途徑。在這個(gè)階段，始終強調把作為工作主體的人參與到系統中去，并通過(guò)半物理模擬或全物理模擬，不斷分析和檢驗人-機-環(huán)境系統的整體性能和局部性能，并協(xié)調各分系統的技術(shù)指標，使總體性能達最佳狀態(tài)。

　�、� 實(shí)際使用階段 在實(shí)際使用階段，人-機-環(huán)境系統工程的任務(wù)是通過(guò)實(shí)際使用的驗證，提出充分發(fā)揮現存系統性能的意見(jiàn)（如選拔操作人員的標準和訓練操作人員的方案和計劃），全面做到物盡其用，人盡其才，并為進(jìn)一步改善和提高系統性能提出新的建議。

　�。�4）實(shí)現三個(gè)目標 一般而論，要同時(shí)滿(mǎn)足安全、高效、經(jīng)濟這三個(gè)指標是困難的，而且有時(shí)是矛盾的。因此，為了用系統工程方法來(lái)使我們所建造的人-機-環(huán)境系統實(shí)現安全、高效、經(jīng)濟這三個(gè)目標，首先我們必需假設幾種設計方案，然后針對每種方案用全數學(xué)模擬、半物理模擬或全物理模擬方法，獲得圖6所示的關(guān)系曲線(xiàn)。

　　為了將安全、高效、經(jīng)濟這三個(gè)效能指標合并為一個(gè)綜合效能指標，我們可以定義一個(gè)綜合評定值Q：

　　Q=W1×安全+W2×高效+W3×經(jīng)濟

　　式中W1、w2、W3分別為對各指標的加權系數，并有

　　W1+w2+W3=1

　　這三個(gè)加權系數的選擇取決于三種因素：①?lài)�家的技術(shù)水平和經(jīng)濟實(shí)力。例如，當國家經(jīng)濟實(shí)力較強時(shí)，W3取值較小，反之應取較大值；②人-機-環(huán)境系統的種類(lèi)。例如，飛機與船舶相比，飛機的安全性要求更高，故飛機的W1可取較大值，而船舶可取較小值；③人-機-環(huán)境系統的工作狀態(tài)。例如，戰斗機的一般飛行狀態(tài)與兩機格斗狀態(tài)相比，一般飛行狀態(tài)的W2可取較小值，而兩機格斗狀態(tài)應取較大值。獲得Q值后，可將圖6曲線(xiàn)轉換成圖7。

　　根據圖7就能預測人、機、環(huán)境的最有參數�；�于這些參數，又能建立圖8所示的關(guān)系曲線(xiàn)，根據該曲線(xiàn)，就可確定最優(yōu)方案。在進(jìn)行系統方案可行性（或可實(shí)現性）研究之后，最后可對最優(yōu)方案進(jìn)行決策。據此選擇的方案，就是比較理想的方案。

　　總之，運用人-機-環(huán)境系統工程的研究方法，能為人們在設計和建立任何人-機-環(huán)境系統時(shí)，從定性走向定量、從不精確走向精確、從經(jīng)驗走向科學(xué)。這不僅可以實(shí)現人-機-環(huán)境系統的最優(yōu)組合，而且可以避免工程技術(shù)的大量返工和經(jīng)濟上的巨大損失，并可加速人-機-環(huán)境系統的研制進(jìn)程。

　　三、人-機-環(huán)境系統工程理論在生產(chǎn)力發(fā)展中的意義

　　從哲學(xué)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，生產(chǎn)力是這樣來(lái)定義的：“人們?yōu)榱诉M(jìn)行物質(zhì)資料的生產(chǎn)，必須使用一定的生產(chǎn)工具。從事生產(chǎn)物質(zhì)資料生產(chǎn)的人同以生產(chǎn)工具為主的被用于生產(chǎn)的勞動(dòng)資料相結合，就構成社會(huì )生產(chǎn)力。”[10]很顯然，在任何生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)機器（或生產(chǎn)工具）是進(jìn)行各種物質(zhì)資料生產(chǎn)的物質(zhì)基礎，是提高生產(chǎn)力的基本條件。但是，任何機器都必須靠人去掌握和操縱，而且人和機器又都處于各種特定環(huán)境下工作。所以，生產(chǎn)機器只是一種可能的生產(chǎn)力，它只有與人和工作環(huán)境有機結合才能成為現實(shí)的生產(chǎn)力。因此，為了極大提高社會(huì )生產(chǎn)力，就必須根據馬克思主義的辯證唯物論原理，并充分運用現代科學(xué)技術(shù)的精華，把精神與物質(zhì)、主觀(guān)與客觀(guān)、人與機器的關(guān)系從哲學(xué)高度的一般定性描述逐步過(guò)渡到定量描述，既要有科學(xué)理論的依據，也要有科學(xué)記錄的方法，更要有發(fā)揮人積極作用的措施。人-機-環(huán)境系統工程理論的積極應用及蓬勃發(fā)展，就能使人對生產(chǎn)機器有意識活動(dòng)的研究，在人體科學(xué)、生理學(xué)、工效學(xué)、人的因素、工程技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等研究的基礎上，有了一個(gè)新的有定性到定量、由感性認識朝著(zhù)科學(xué)實(shí)驗研究發(fā)展的飛躍，為生產(chǎn)力的發(fā)展提供可靠的科學(xué)技術(shù)手段。

　　眾所周知，馬克思的《資本論》是從解剖資本主義的最基本細胞——商品開(kāi)始，從而揭露了資本主義的發(fā)展規律�？藙谫惥S茨在《戰爭論》中也是從解剖戰爭中的最簡(jiǎn)單、最抽象、最基本的要素——搏斗開(kāi)始，從而實(shí)現對戰爭規律的描述。同樣，當我們對社會(huì )生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行描述時(shí)，也必須從生產(chǎn)的最普通、最常見(jiàn)、最基本的要素——簡(jiǎn)單（也即單人、單機）人-機-環(huán)境系統開(kāi)始，情況如圖9所示，圖9是圖4的另一種表達方式。圖9的最下層就是最典型的簡(jiǎn)單人-機-環(huán)境系統。

　　因此，當我們研究任何一個(gè)生產(chǎn)群體時(shí)，都必須從最簡(jiǎn)單、一對一的生產(chǎn)實(shí)體開(kāi)始，隨后再對一對多、多對一、多對多的生產(chǎn)實(shí)體（也即復雜人-機-環(huán)境系統），最后乃至大規模的生產(chǎn)群體（也即廣義人-機-環(huán)境系統）進(jìn)行研究。為了進(jìn)行這些研究，人-機-環(huán)境系統工程就是一種有效的科學(xué)技術(shù)手段。所以，只要我們積極運用人-機-環(huán)境系統工程理論，將能全面揭示生產(chǎn)力發(fā)展的各種規律，從而為生產(chǎn)力的提高提供科學(xué)依據和實(shí)施途徑。

　　事實(shí)也已表明，只要我們認真按照人-機-環(huán)境系統工程原理來(lái)從事生產(chǎn)活動(dòng)，就能取得較好效果。例如，懷化鐵路分局，運用人-機-環(huán)境系統工程理論來(lái)分析鐵路職工工傷事故的原因，并采取相應的改進(jìn)措施，使725名調車(chē)作業(yè)人員，取得了連續90個(gè)月無(wú)責任因工死亡的好成績(jì)[11]。

　　綜上所述，可以深信，人-機-環(huán)境系統工程理論的積極應用，必將對國民經(jīng)濟的發(fā)展作出應有貢獻。

　　                                    參考文獻

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　　4.       陳信，龍升照. 人-機-環(huán)境系統工程學(xué)在軍事武器裝備研制中的地位.自然雜志,1985,8(5)

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　　6.       陳信，龍升照. 杜文俠,錢(qián)學(xué)森.加強人-機-環(huán)境系統工程學(xué)研究促進(jìn)武器裝備研制的發(fā)展.國防科技發(fā)展戰略討論會(huì )資料,1985

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　　8.       Long shengzhao,et al.Study of Overall Analisis of the Man-Manchine-Environment Systems.18th Congress of the International Council of the Aeronautical Science,1992

　　9.       Chen Hsin, Long shengzhao.Application of Man-Manchine-Environment System Enginerring Theory to Aerospace Research.32nd International Congress of Aviation and Space Medicine,1984

　　10.     艾思奇主編.辯證唯物主義歷史唯物主義(第三版)北京:人民出版社,1978

　　11.     文成.運用人機環(huán)系統理論提高鐵路運輸職工的安全可靠性,鐵道勞動(dòng)安全衛生與環(huán)保,1991(3)

　　(文獻來(lái)源:《人-機-環(huán)境系統工程研究進(jìn)展（第一卷）》，北京科學(xué)技術(shù)出版社，1993)