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《人-系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程》制定的目的是提供人-系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程，包括方法和*實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以指導(dǎo)和規(guī)范NASA載人航天器的研制滿足人-系統(tǒng)整合和適人性要求。HIDP采用以人為中心設(shè)計(jì)方法和流程為框架，支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人-系統(tǒng)整合要求與適人性。

美國國家航空航天局(NASA)自1958年成立以來,先后成功實(shí)施了水星計(jì)劃、雙
子星計(jì)劃、阿波羅計(jì)劃、天空實(shí)驗(yàn)室、航天飛機(jī)、國際空間站(與俄羅斯、歐洲、日本等
國聯(lián)合)等重大載人航天項(xiàng)目,取得了舉世矚目的輝煌成就,為美國保持在國際航天領(lǐng)域
的領(lǐng)先地位做出了重大貢獻(xiàn)。此輝煌成就不僅反映出NASA 技術(shù)創(chuàng)新的不斷進(jìn)步,也凝
聚著NASA 在項(xiàng)目科學(xué)管理上的成功經(jīng)驗(yàn)。其中,有三個(gè)方面特別突出:一是NASA 不
斷總結(jié)項(xiàng)目管理的經(jīng)驗(yàn)做法,形成了一整套項(xiàng)目管理的組織架構(gòu)以及科學(xué)化程序和方法,
特別是系統(tǒng)工程思想的發(fā)展、方法和過程的完善,極大提高了NASA 項(xiàng)目研發(fā)的效率和
實(shí)施效益;二是NASA 高度重視技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)體系建設(shè),發(fā)展形成了規(guī)范工程/項(xiàng)目研
發(fā)技術(shù)與管理活動的一系列標(biāo)準(zhǔn)、程序、要求等,并根據(jù)實(shí)施中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和技術(shù)發(fā)
展適時(shí)修訂形成新的版本;三是在載人航天任務(wù)中,NASA 自始至終倡導(dǎo)并不斷發(fā)展以
人為中心設(shè)計(jì)(HumanCenteredDesign)的理念和方法,把人因工程(HFE,Human
FactorsEngineering)學(xué)科納入系統(tǒng)工程體系,先后推出NASA3000系列人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
(Human SystemsStandard)、人系統(tǒng)整合(HSI HumanSystemsIntegration)設(shè)計(jì)流
程以及適人性評價(jià)(HumanRating)要求等規(guī)范,并竭力推動這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在項(xiàng)目/產(chǎn)品
研發(fā)過程中的實(shí)施。航天人因工程及人系統(tǒng)整合方法在保障載人航天任務(wù)策劃的科學(xué)合
理性、提升人信息加工和決策可靠性、減少操作失誤、優(yōu)化人機(jī)功能分配和人機(jī)界面設(shè)
計(jì)、實(shí)現(xiàn)人系統(tǒng)整合協(xié)同高效工作以及提高系統(tǒng)安全性等方面發(fā)揮了重要作用。
載人航天任務(wù)涉及航天器、測控通信、發(fā)射回收等多個(gè)方面,特別是由于航天員的參
與使系統(tǒng)變得更為復(fù)雜,對人的安全性和操作的可靠性要求更高,是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)
工程。從美俄早期的太空飛行來看,不管是聯(lián)盟號飛船還是阿波羅計(jì)劃,事故發(fā)生率很
高,而后來的航天飛機(jī)任務(wù)還發(fā)生過兩次機(jī)毀人亡的惡性事故。即便是最近幾年,航天發(fā)
射失利如天鵝座貨運(yùn)飛船爆炸、太空船2號失敗等和國際空間站上出艙活動任務(wù)取消和推
遲等事故依然不斷。通過分析,絕大多數(shù)事故均可以追溯到對人的問題考慮不周造成的。
因此,在載人航天領(lǐng)域,人因工程也是在不斷總結(jié)失敗教訓(xùn)中提高認(rèn)識和逐步發(fā)展起來
的。美國在初期的水星計(jì)劃、天空實(shí)驗(yàn)室、阿波羅登月等任務(wù)中,重點(diǎn)分析解決人在太空
中能否生存和工作的問題。航天飛機(jī)時(shí)期,NASA 更加關(guān)注人因問題,不斷總結(jié)以前任務(wù)
工程實(shí)施中出現(xiàn)的問題教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)并植入到相關(guān)技術(shù)文件和要求中。人系統(tǒng)整合的思想
和方法開始形成,即在載人的系統(tǒng)/項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)過程中要突出以人為中心的設(shè)計(jì)理念、
充分考慮人的能力和局限性,以期提高系統(tǒng)安全和性能、降低研發(fā)成本。NASA 于1985
年就建立了人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)NASA STD 3000,1987年在約翰遜航天中心成立適居性和人
因部門,作為航天人因工程的主要牽頭單位。1991年為國際空間站(ISS)任務(wù)制定了航
天人因工程發(fā)展計(jì)劃(SHFE)。2005年推出人的研究計(jì)劃(HRP),全面深入研究未來深
空探測、登火星任務(wù)中的人因工程問題,引領(lǐng)國際航天人因工程領(lǐng)域的發(fā)展。與此同時(shí),
NASA 在不同階段先后推出了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并適時(shí)進(jìn)行版本更新,如:NASA
STD 3001《航天飛行人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》第2卷《人因、適居性與環(huán)境健康》, 《人系統(tǒng)整合
設(shè)計(jì)流程》(HIDP)和《航天系統(tǒng)適人性要求》(NPR8705.2B)最新分別于2011年和
2012年進(jìn)行了版本升級或修訂。這些人系統(tǒng)整合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范大多借鑒了美國國防部
(DoD)的做法,但DoD多數(shù)與人相關(guān)的裝備研發(fā)規(guī)范是強(qiáng)制的。NASA 直至目前還不像
DoD那樣嚴(yán)格要求,只有《航天系統(tǒng)適人性要求》是強(qiáng)制的。不過很顯然,要貫徹適人性
評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),遵循其他相關(guān)規(guī)范是最基本的。在NASA 最近幾年的載人項(xiàng)目管理中,HSI
的系列標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范得到了很好的貫徹,星座計(jì)劃(ConstellationProgram)便是其中的典
范,星座計(jì)劃中的獵戶座飛船、月面著陸器和EVA 系統(tǒng)等在研發(fā)全周期中,均根據(jù)項(xiàng)目
自身的實(shí)際采用或建立HSI規(guī)范化要求,并將HSI納入到項(xiàng)目系統(tǒng)工程管理中。HSI以
人因工程學(xué)為學(xué)科支撐,不僅逐漸成為NASA 全員的共識與理念,而且也是項(xiàng)目開發(fā)、
管理人員遵循的規(guī)范和方法。相關(guān)資料表明,NASA 開展人因研究和人系統(tǒng)整合的道路
也并非一帆風(fēng)順,也是克服了許多模糊甚至錯誤認(rèn)識才發(fā)展起來的。比如,一開始很多工
程師/設(shè)計(jì)人員認(rèn)為HSI太繁瑣束縛了自己的手腳,認(rèn)為自己能自然反映用戶的全部需
求,總憑自己經(jīng)驗(yàn)和直覺進(jìn)行設(shè)計(jì),經(jīng)常發(fā)生設(shè)計(jì)者與使用者(操作或維修人員)之間的
角色混淆,不懂得使用需求的科學(xué)規(guī)范性,導(dǎo)致設(shè)計(jì)不能系統(tǒng)全面客觀正確反映最終用戶
需求。有的認(rèn)為產(chǎn)品有缺陷沒關(guān)系,下次再改進(jìn)或還可以通過訓(xùn)練彌補(bǔ)。這是人因?qū)W
發(fā)展史上最典型的人適應(yīng)機(jī)的過時(shí)觀念,很容易導(dǎo)致安全和使用風(fēng)險(xiǎn)。HSI強(qiáng)調(diào)機(jī)
適應(yīng)人,并且,要確保一次設(shè)計(jì)到位才能降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。還有的要么認(rèn)為人與機(jī)器
差不多,可以像簡單檢測機(jī)器一樣來檢測人的情景意識;要么認(rèn)為人是不可靠的,要
用技術(shù)取代人的功能,對人與機(jī)的不同特性認(rèn)識不清往往導(dǎo)致人機(jī)功能分配不合理。還
有不少人認(rèn)為,實(shí)施HSI增加了額外成本不劃算,或者很多項(xiàng)目預(yù)算中就不包括這塊經(jīng)
費(fèi),而沒有認(rèn)識到HSI在項(xiàng)目/產(chǎn)品全周期研發(fā)中避免了許多反復(fù)反而能大大降低成本。
將HSI更高效地融合到項(xiàng)目系統(tǒng)工程管理中去并顯示其在全周期研發(fā)中的高費(fèi)效比,是
NASA 進(jìn)一步努力的目標(biāo)。
我國從1968年航天醫(yī)學(xué)工程研究所成立開始就創(chuàng)立航天醫(yī)學(xué)工程學(xué)科,開展包括航
天工效在內(nèi)的有關(guān)人的問題研究。1981年,在錢學(xué)森系統(tǒng)工程思想指導(dǎo)下創(chuàng)立了人機(jī)環(huán)
境系統(tǒng)工程理論,這一理論與方法在理念與目標(biāo)上與HSI很相似,其體現(xiàn)的系統(tǒng)工程思
想與方法在我國載人航天任務(wù)中得到了有效的應(yīng)用。1992年我國載人航天工程啟動時(shí),
設(shè)立了航天員系統(tǒng)并下設(shè)醫(yī)學(xué)、工效學(xué)評價(jià)分系統(tǒng),確立了載人航天,以人為本理
念。經(jīng)過20多年的實(shí)踐發(fā)展,航天工效在研究內(nèi)容、方法和工程應(yīng)用上逐步走向成熟,
形成了包括載人飛船、貨運(yùn)飛船、空間站艙內(nèi)、艙外以及艙外航天服等一系列工效學(xué)設(shè)計(jì)
要求與規(guī)范。目前為我國空間站工程研究制定了工效學(xué)要求和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),而且成為工程大
總體下發(fā)的要求。2011年在中國航天員科研訓(xùn)練中心設(shè)立人因工程國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,
·Ⅱ· 航天系統(tǒng)適人性要求與人因工程活動
標(biāo)志我國航天人因工程進(jìn)入新的發(fā)展階段。航天工效和人因工程的發(fā)展為我國載人航天工
程成功實(shí)施發(fā)揮了重要作用。
雖然我國對人因問題研究也很早,且自載人航天工程實(shí)施以來,從項(xiàng)目的頂層管理者
到具體的工程設(shè)計(jì)人員對人的問題認(rèn)識也在不斷提高,但與NASA 相比,我們還存在不
少差距和問題,比如,從工程總體到各項(xiàng)目/產(chǎn)品層面對人因工程涉及的理念和方法理解
不深,組織機(jī)構(gòu)不健全、自上而下的推力不足,人系統(tǒng)整合標(biāo)準(zhǔn)制度、技術(shù)體系不完善,
在人因方向的技術(shù)基礎(chǔ)較弱、投入保障不夠,等等。他山之石,可以攻玉,基于此,我
們組織編譯了NASA 人系統(tǒng)整合與人因方面的相關(guān)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn),這些文獻(xiàn)反映了NASA
在載人航天任務(wù)研發(fā)實(shí)施中多年來形成的思想、思維方法以及技術(shù)規(guī)范的最新成果。目前
空間站工程研制在即,后續(xù)任務(wù)也在論證過程中,充分借鑒國際上成熟做法與成功經(jīng)驗(yàn),
建立完善適合我國實(shí)際的人系統(tǒng)整合相關(guān)技術(shù)體系,不僅十分迫切,同時(shí)對于推動我國
載人航天事業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展意義重大。
感謝參加本譯叢編譯的全體人員,他們大多數(shù)是在工作之余擠出寶貴時(shí)間完成翻譯編
校工作的。
感謝載人航天工程辦公室和航天員科研訓(xùn)練中心的領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)關(guān)的大力支持! 感謝中國
宇航出版社為本譯叢出版所做出的努力!
由于本譯叢所涉及專業(yè)面寬、信息量大、標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語較多,翻譯難免有不一致或疏漏失
誤之處,敬請讀者批評指正。

為了跟蹤國外在航天器人系統(tǒng)整合領(lǐng)域的最新研究與應(yīng)用動態(tài),以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、要
求、方法等技術(shù)理論,人因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與航天員科研訓(xùn)練中心第一研究室、第十七研
究室一同完成了NASA 相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研、翻譯和校對等工作,形成了NASA 人系統(tǒng)整合
標(biāo)準(zhǔn)與指南譯叢,供我國載人航天工程和其他工程任務(wù)參考。
譯叢共分為5冊,包括:
第1冊:《航天系統(tǒng)適人性要求與人因工程活動》
第2冊:《人系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程》
第3冊:《航天飛行人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》
第4冊:《人整合設(shè)計(jì)手冊(上)》
第5冊:《人整合設(shè)計(jì)手冊(下)》
各分冊內(nèi)容概述如下。
(一)第1冊《航天系統(tǒng)適人性要求與人因工程活動》
該冊內(nèi)容包括NPR8705.2B 《航天系統(tǒng)適人性要求》和NASA/TM 2006 214535
《人因工程設(shè)計(jì)、研發(fā)、測試與評價(jià)》。
(1)《航天系統(tǒng)適人性要求》
該文件是一個(gè)程序性要求文件,目的是定義和實(shí)施載人航天系統(tǒng)研制中必要的過程、
程序和要求,旨在確保執(zhí)行太空任務(wù)的乘組和乘客安全。該文件適用于星座載人航天系
統(tǒng),為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及其團(tuán)隊(duì)提供了適人性(Human Rating)認(rèn)證路線。本文首版發(fā)布于
2008年5月,更新于2012年8月,有效期至2016年5月。
前言給出了航天系統(tǒng)適人性要求的目的、適用性、權(quán)威性文件、適用文件、測量/驗(yàn)
證和失效文件等,指出適人性系統(tǒng)應(yīng)滿足人的需要,利用人的能力,控制系統(tǒng)與人的風(fēng)
險(xiǎn),并明確其不是特殊要求,而是載人航天所必須的。
第1章詳細(xì)闡述了適人性的定義、適人性認(rèn)證過程、角色和職責(zé)、適人性認(rèn)證主要
時(shí)間表,指出適人性認(rèn)證是項(xiàng)目與三個(gè)技術(shù)部門(工程、健康和醫(yī)療、安全與任務(wù)保
證)之間的平衡和檢查機(jī)制,以幫助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(program manager)和技術(shù)部門將整個(gè)
開發(fā)和操作團(tuán)隊(duì)持續(xù)聚焦在乘員安全性上。明確指出適人性不僅是一套要求、一個(gè)過程
或一個(gè)認(rèn)證,它關(guān)乎理念,由領(lǐng)導(dǎo)慢慢灌輸,要使每個(gè)人都感覺自己的設(shè)計(jì)與乘員安全
密切相關(guān)。
第2章詳細(xì)介紹了適人性認(rèn)證的流程和標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和確認(rèn)系統(tǒng)能力與效
能、系統(tǒng)飛行試驗(yàn)、認(rèn)證和運(yùn)行適人性系統(tǒng),指出適人性認(rèn)證要求用于指導(dǎo)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人完
成認(rèn)證過程,并規(guī)定適人性認(rèn)證包(HRCP)的內(nèi)容。
第3章詳細(xì)闡述了系統(tǒng)安全要求、系統(tǒng)控制的通用要求、系統(tǒng)控制要求適人性航天
器、系統(tǒng)控制要求適人性航天器的接近操作、乘員生存/逃逸要求,指出適人性技術(shù)要求
確定系統(tǒng)安全、系統(tǒng)的乘員/人控制、乘員的生存/逃逸等三個(gè)主要領(lǐng)域的能力,并強(qiáng)調(diào)適
人性技術(shù)要求并不意味著包容全部的適人性,其只是為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提供能力基礎(chǔ)的判斷,
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人據(jù)此為每個(gè)相關(guān)任務(wù)建立識別和增加獨(dú)特能力。
附錄D的HRCP適人性認(rèn)證包,用于引導(dǎo)評審人員的評審活動,指出最終提交適人
性認(rèn)證批準(zhǔn)和認(rèn)可的HRCP,將按照項(xiàng)目管理委員會(Program ManagementCouncil,
PMC)制定的方式提供給有關(guān)各方。
(2)《人因工程設(shè)計(jì)、研發(fā)、測試與評價(jià)》
《人因工程設(shè)計(jì)、研發(fā)、測試與評價(jià)》制定的目的是突顯人因工程應(yīng)用的重要性,指
出HFE是NASA 開展系統(tǒng)研發(fā)、采購和評價(jià)的關(guān)鍵因素,文中明確要求:在航天器系統(tǒng)
的整個(gè)研發(fā)生命周期中,要應(yīng)用HFE并說明HFE承擔(dān)的典型角色。本文發(fā)布于2006年
12月,作為大型項(xiàng)目解決方案,指導(dǎo)人因工程在項(xiàng)目研制全周期的設(shè)計(jì)與實(shí)施。
第1章描述了人因在工程設(shè)計(jì)、研發(fā)、測試與評價(jià)中的角色定位、人因的范圍和與其
他學(xué)科的關(guān)聯(lián),明確了HFE是復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要素,也是總體設(shè)計(jì)和評價(jià)過程
的關(guān)鍵組成部分。
第2章描述了人因產(chǎn)品特性、過程特點(diǎn)和人誤風(fēng)險(xiǎn)管理,指出確保系統(tǒng)魯棒性(健壯
性)和可靠性的關(guān)鍵特征可以分為以下兩種:用于研發(fā)和操作產(chǎn)品的產(chǎn)品特性以及過程特
性,文中還強(qiáng)調(diào)在研發(fā)過程的早期,識別出來自于人誤的潛在風(fēng)險(xiǎn)非常重要。
第3章描述了為了支持人可靠性而進(jìn)行的HFE活動,這些活動包括功能分析與分配,
任務(wù)分析,人員配置,資質(zhì)和整合工作設(shè)計(jì),人失誤,可靠性分析和風(fēng)險(xiǎn)評估,人系統(tǒng)
界面和程序設(shè)計(jì),訓(xùn)練計(jì)劃設(shè)計(jì),HFE驗(yàn)證和確認(rèn),運(yùn)行監(jiān)測,測試與評估,指出了開
展11項(xiàng)活動的時(shí)間表和具體方法,并明確活動可以并行開展。在DDTE計(jì)劃過程中每種
活動的工作強(qiáng)度都會增加或減少。
第4章描述了人因工程的發(fā)展歷程以及過往的成功和失敗案例,案例主要包括聯(lián)盟11
減壓(運(yùn)行需求和人的能力不匹配的例子)、起源號航天器G 開關(guān)(缺乏檢測人差異的測
試程序的案例)、軌道器的FOD (在非日常維護(hù)條件下利用人的能力示例魚躍接
球)、阿波羅13 (非常規(guī)操作環(huán)境中使用人的能力示例)。
第5章描述了系統(tǒng)特征、計(jì)劃特征和核心HFE活動,指出人系統(tǒng)交互發(fā)生在系統(tǒng)研
發(fā)和航天器系統(tǒng)運(yùn)行的所有階段,明確HFE計(jì)劃包括需要設(shè)計(jì)和評估過程中涉及的組織
(NASA,主承包商,子承包商)完成的11項(xiàng)核心活動。
(二)第2冊《人系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程》
該冊內(nèi)容為NASA/TP 2014 218556 《人系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程》。
《人系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程》制定的目的是提供人系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程,包括方法和最
佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),以指導(dǎo)和規(guī)范NASA 載人航天器的研制滿足人系統(tǒng)整合和適人性要求。
HIDP采用以人為中心設(shè)計(jì)方法和流程為框架,支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人系統(tǒng)整合要求與適
·Ⅵ· 航天系統(tǒng)適人性要求與人因工程活動
人性。
本文于2014年9月首次發(fā)布,適用于載人航天系統(tǒng)工程的研制與實(shí)施,用于指導(dǎo)
人系統(tǒng)整合活動流程的研制和發(fā)展�！度讼到y(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程》和《人整合設(shè)計(jì)手冊》
是互補(bǔ)的參考文檔。后者依據(jù)人系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供背景信息,而前者描述流程的操
作方法,兩者涵蓋了NASA 已經(jīng)在載人航天系統(tǒng)研制與實(shí)施期間使用的方法和最佳
實(shí)踐。
HIDP按各章節(jié)組織,相對獨(dú)立,可根據(jù)需要直接引用。
前2章為引言和文件,介紹了制定HIDP的目的、適用性和使用方法,以及適用文件
和參考文件等。
第3章提供了人系統(tǒng)整合的總體信息,主要涵蓋NASA 的人系統(tǒng)整合,以人為中心
的設(shè)計(jì)(HCD),在航天系統(tǒng)研發(fā)過程中的應(yīng)用,以及技術(shù)文件概要等4部分內(nèi)容。首先,
描述了人系統(tǒng)整合的概念、目的和關(guān)鍵因素;其次,描述了以人為中心設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)、
原則和設(shè)計(jì)過程中的三項(xiàng)主要活動;再次,描述了人系統(tǒng)整合(HSI)團(tuán)隊(duì)的概念,及
其在載人航天器的研制和以人為中心設(shè)計(jì)過程中的作用;最后,總結(jié)了以人為中心的設(shè)計(jì)
活動典型的產(chǎn)出所形成的通用技術(shù)成果,及其相關(guān)聯(lián)的里程碑。
第4章中相對獨(dú)立的各節(jié)用來描述不同航天器的設(shè)計(jì)項(xiàng)目與方法,這些內(nèi)容需符合
NASA STD 3001和/或NPR8705.2B的要求。每個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目與方法都明確針對NASA
STD 3001和/或NPR8705.2B的相關(guān)要求,目的是用于航天系統(tǒng)研制和認(rèn)證,且每個(gè)
方面均包含足夠的背景信息、知識和指向作為重要補(bǔ)充的其他文檔(如HIDH),以獲取
詳細(xì)內(nèi)容信息。為成功實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)滿足最佳要求和適人性認(rèn)證,每項(xiàng)內(nèi)容還給出了在整個(gè)工
程研發(fā)的生命周期應(yīng)給予評估的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)文件。這些設(shè)計(jì)項(xiàng)目主要包括用戶任務(wù)分
析、可用性評估、工作負(fù)荷評估、人因失誤分析、乘員物理特性和能力設(shè)計(jì)、操作品質(zhì)評
價(jià)、噪聲控制設(shè)計(jì)、輻射屏蔽設(shè)計(jì)、功能性空間設(shè)計(jì)、乘員生存能力評估、代謝負(fù)荷和環(huán)
境控制生命保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)、顯示樣式設(shè)計(jì)、用戶界面標(biāo)識設(shè)計(jì)、乘員防護(hù)設(shè)計(jì)、為生理功
能減弱的乘員進(jìn)行的設(shè)計(jì)、緩解減壓病設(shè)計(jì)、航天食品系統(tǒng)設(shè)計(jì)、易讀性評價(jià)等18個(gè)方
面內(nèi)容。
(三)第3冊《航天飛行人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》
該冊內(nèi)容為NASA STD 3001 《航天飛行人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》,包括第1卷《乘員健康》
和第2卷《人因、適居性與環(huán)境健康》。
《航天飛行人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》是為NASA 制定的一套人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),用于軌道飛行
器、月球登陸車、火星漫游器、艙外航天服等航天器人系統(tǒng)交互界面的工程研制,
旨在滿足當(dāng)前和未來載人航天器工程設(shè)計(jì)需要,確保航天員健康并提高醫(yī)學(xué)保障
能力。
本標(biāo)準(zhǔn)于2007年首次發(fā)布,并于2014年7月發(fā)布了NASA STD 3001第1卷《乘
員健康》的第1版修訂本。本標(biāo)準(zhǔn)為NASA 頂級標(biāo)準(zhǔn),由首席健康與醫(yī)學(xué)官辦公室設(shè)立,
旨在降低載人航天飛行項(xiàng)目中飛行乘組的健康和工效風(fēng)險(xiǎn),共分為兩卷。
前言·Ⅶ·
(1)第1卷《乘員健康》
該卷對任務(wù)身體素質(zhì)、航天飛行容許暴露限值、容許輸出限值、保健等級、醫(yī)療診
斷、干預(yù)、治療和護(hù)理以及對抗措施設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)。
前3章介紹了該卷標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、適用的范圍、剪裁的要求、適用文件,以及縮略詞語
及相關(guān)定義等。
第4章描述了醫(yī)療護(hù)理等級,人效能標(biāo)準(zhǔn),健康和醫(yī)學(xué)審查、評估和鑒定,醫(yī)學(xué)診
斷、干預(yù)、治療和護(hù)理等。首先,介紹了護(hù)理級別制定的影響因素,以及零級護(hù)理、一級
護(hù)理、二級護(hù)理、三級護(hù)理、四級護(hù)理、五級護(hù)理和護(hù)理中止的定義和要求;其次,介紹
了航天飛行中人的效能健康標(biāo)準(zhǔn),明確了航天飛行中對乘員健康和效能有害的醫(yī)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的
可接受程度,提供了乘員在軌健康維護(hù)和保障產(chǎn)品的目標(biāo)參數(shù);再次,介紹了乘員醫(yī)學(xué)初
次選拔要求和醫(yī)學(xué)鑒定與評估要求;最后,明確了在訓(xùn)練和飛行前、中、后等各個(gè)階段醫(yī)
學(xué)診斷、干預(yù)、治療和護(hù)理的基本要求。
(2)第2卷《人因、適居性與環(huán)境健康》
該卷著重于人身體和認(rèn)知的能力與局限性,并為航天器、內(nèi)部環(huán)境、設(shè)施、有效載荷
以及太空運(yùn)行期間的乘員界面相關(guān)設(shè)備、硬件和軟件系統(tǒng)確定了標(biāo)準(zhǔn)。
前3章介紹了該卷標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、適用的范圍、剪裁的要求、適用文件和項(xiàng)目執(zhí)行的標(biāo)
準(zhǔn)等。
第 4章介紹了人體特性與能力的相關(guān)要求,包括人體數(shù)據(jù)庫建立的要求與特征,以及
身高、移動范圍、可達(dá)域、人體表面積、人體體積、人體質(zhì)量、力量和有氧能力等多方面
人體特性項(xiàng)目的闡釋與要求。
第5章從工作效能的角度敘述了人的知覺和認(rèn)知特性,包括視覺、聽覺感知、感覺運(yùn)
動和認(rèn)知等知覺認(rèn)知的特性與能力,以及時(shí)間與工作效率、情景意識和認(rèn)知工作負(fù)荷等人
整合操作能力等多方面特性的闡釋與要求。
第6章介紹了自然及誘導(dǎo)環(huán)境因素的分類及其相關(guān)要求,包括艙內(nèi)大氣、水、污染
物、加速度、聲學(xué)、振動和輻射等方面的相關(guān)參數(shù)的闡釋與要求。
第7章描述了系統(tǒng)滿足人居住需具備的特性。每項(xiàng)特性的具體需求因任務(wù)不同而不
同,包括食品和營養(yǎng)、個(gè)人衛(wèi)生、身體廢棄物管理、生理對抗措施、醫(yī)療、存儲、庫存管
理系統(tǒng)、垃圾管理系統(tǒng)和睡眠等方面的相關(guān)參數(shù)的闡釋與要求。
第8章介紹了系統(tǒng)滿足乘組工作與生活需具備的特性,包括空間、功能劃分與配置、
轉(zhuǎn)移路徑、艙門、束縛和活動輔助設(shè)施、窗和照明等方面的相關(guān)參數(shù)的闡釋與要求。
第9章介紹了所有類型的硬件與設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素與相關(guān)要求,包括標(biāo)準(zhǔn)
化、訓(xùn)練最少化、風(fēng)險(xiǎn)最小化、耐受力、裝配和拆卸、電纜管理、維修性設(shè)計(jì)、防護(hù)和應(yīng)
急設(shè)備等方面的闡釋與要求。
第10章介紹了乘員界面設(shè)計(jì)的共性要素,以及各類乘員界面設(shè)計(jì)的特征要素與要求,
包括顯示器、控制器、顯示器與控制器布局、通信系統(tǒng)、自動化與機(jī)器人系統(tǒng)、信息管理
等方面的闡釋與要求。
·Ⅷ· 航天系統(tǒng)適人性要求與人因工程活動
第11章介紹了為了滿足著服航天員的健康、安全與工作效率,航天服設(shè)計(jì)時(shí)需要考
慮的因素,包括服裝設(shè)計(jì)與操作和著裝功能等方面的相關(guān)參數(shù)的闡釋與要求。
(四)第4冊《人整合設(shè)計(jì)手冊(上)》
該冊內(nèi)容為NASA/SP 2010 3407/REV1 《人整合設(shè)計(jì)手冊》的第1章至第7章。
為實(shí)現(xiàn)NASA STD 3001 《航天飛行人系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的要求提供資源,且
為獲得并實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的具體項(xiàng)目要求提供必要的數(shù)據(jù)和指導(dǎo),NASA 配套制定
了NASA/SP 2010 3407 《人整合設(shè)計(jì)手冊》,與NASA STD 3001配套,共同為
NASA 的所有人類航天飛行項(xiàng)目和計(jì)劃提供載人航天器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)范性指導(dǎo)。
本手冊適用于在太空、月球以及其他行星表面環(huán)境中乘員在航天器內(nèi)、外部所進(jìn)行的
所有操作。
本手冊于2007首次發(fā)布,并于2014年6月發(fā)布了NASA/SP 2010 3407的第1版
修訂本,對全篇內(nèi)容進(jìn)行了修訂更新。本手冊的編寫順序與NASA STD 3001第2卷
相同。
前 2章介紹了該卷標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、適用的范圍、使用的方法、內(nèi)容概述和適用的文
件等。
第 3章概述了具體項(xiàng)目要求產(chǎn)生的過程,以及該手冊將人的健康、適居性和工效方面
的信息整合進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程與相關(guān)要求等。
第4章涵蓋乘員的人體尺寸、外形、可達(dá)域、活動范圍、力量以及質(zhì)量等相關(guān)信息,
闡釋了如何針對一個(gè)項(xiàng)目確定正確的數(shù)據(jù),以及如何使用這些信息來創(chuàng)建適合乘員的
設(shè)計(jì)。
第 5章介紹了人在太空飛行中體能、認(rèn)知、感知能力及其局限性,所涵蓋的主題包括
體力工作負(fù)荷、視覺和聽覺感知以及認(rèn)知工作負(fù)荷,并重點(diǎn)講述了人的效能的諸多要素在
航天飛行過程中的變化機(jī)制等。
第6章闡述了為保證航天飛行任務(wù)中乘組的健康和安全,保護(hù)其不受航天飛行自然環(huán)
境以及誘導(dǎo)環(huán)境的影響,在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素及其具體要求,包括艙內(nèi)大氣、水、污
染、加速度、聲學(xué)、振動、電離輻射、非電離輻射等方面的參數(shù)要求。
第7章介紹了乘員在航天器內(nèi)日常活動的設(shè)計(jì)考慮因素,包括就餐、睡眠、個(gè)人衛(wèi)
生、廢棄物管理、庫存管理和其他活動等,以確保環(huán)境的適居性。
(五)第5冊《人整合設(shè)計(jì)手冊(下)》
該冊內(nèi)容為NASA/SP 2010 3407/REV1 《人整合設(shè)計(jì)手冊》的第8章至附錄D。
第8章為概述性與指南性內(nèi)容,主要介紹了航天器整體結(jié)構(gòu)布局與空間、功能配置與
區(qū)域劃分、位置和定向輔助設(shè)施、交通流和轉(zhuǎn)移路徑、艙口與門窗以及照明燈等方面的參
數(shù)要求。
第9章介紹了硬件與設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循的要求與指南,包括工具、抽屜和貨架、封
閉物、硬件安裝、手柄和抓握區(qū)域、限制器、機(jī)動輔助器、緊固件、連接器、視覺獲取、
包裝、服裝以及乘員個(gè)人用品等。
前言·Ⅸ·
第10章介紹了用于乘員與系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的人機(jī)界面的設(shè)計(jì)要求,包括視覺
顯示器、聽覺顯示器、控制器和標(biāo)簽等多種類型界面的設(shè)計(jì)要求與指南等。
第11章介紹了為了保證著艙外航天服的航天員在艙外作業(yè)時(shí)的安全與效率需要考慮
的因素及其要求,包括生命保障功能、艙外活動績效和艙外活動安全性等。
附錄A至附錄D給出了手冊中涉及到的縮略詞及其定義,人體測量參數(shù)、生物力
學(xué)和力量參數(shù)數(shù)據(jù),視窗的基本光學(xué)理論,以及載人飛行器視窗中光學(xué)性能的應(yīng)用需
求等。

第1章引言…………………………………………………………………………………… 1
1.1 目的…………………………………………………………………………………… 1
1.2 適用性………………………………………………………………………………… 1
1.3 如何使用HIDP ……………………………………………………………………… 1
第2章文件…………………………………………………………………………………… 4
2.1 適用文件……………………………………………………………………………… 4
2.2 參考文件……………………………………………………………………………… 4
第3章人系統(tǒng)整合流程…………………………………………………………………… 5
3.1 人系統(tǒng)整合(HSI) ………………………………………………………………… 5
3.2 以人為中心的設(shè)計(jì)(HCD) ………………………………………………………… 5
3.2.1 以人為中心設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)…………………………………………………… 5
3.2.2 以人為中心設(shè)計(jì)的原則………………………………………………………… 6
3.2.3 以人為中心的設(shè)計(jì)活動………………………………………………………… 7
3.3 角色和職責(zé)…………………………………………………………………………… 12
3.3.1 人系統(tǒng)整合(HSI)團(tuán)隊(duì)…………………………………………………… 12
3.3.2 NASA有關(guān)HSI團(tuán)隊(duì)的基本要求…………………………………………… 12
3.3.3 HSI團(tuán)隊(duì)的技術(shù)范圍…………………………………………………………… 12
3.3.4 HSI團(tuán)隊(duì)的作用………………………………………………………………… 13
3.3.5 HSI團(tuán)隊(duì)對項(xiàng)目的評審………………………………………………………… 13
3.4 HIDP技術(shù)文件概要………………………………………………………………… 14
3.4.1 通用技術(shù)文件…………………………………………………………………… 14
3.4.2 通用技術(shù)文件定義……………………………………………………………… 15
第4章 HIDP流程………………………………………………………………………… 16
4.1 用戶任務(wù)分析………………………………………………………………………… 16
4.1.1 簡介……………………………………………………………………………… 16
4.1.2 任務(wù)分析過程概述……………………………………………………………… 17
4.1.3 任務(wù)分析技術(shù)文件……………………………………………………………… 20
4.1.4 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 20
4.2 可用性評估…………………………………………………………………………… 21
4.2.1 簡介……………………………………………………………………………… 21
4.2.2 進(jìn)行可用性研究………………………………………………………………… 22
4.2.3 可用性評價(jià)方法………………………………………………………………… 23
4.2.4 可用性指標(biāo)……………………………………………………………………… 25
4.2.5 解釋和使用結(jié)果………………………………………………………………… 26
4.2.6 可用性評價(jià)技術(shù)文件…………………………………………………………… 26
4.2.7 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 27
4.3 工作負(fù)荷評估………………………………………………………………………… 28
4.3.1 簡介……………………………………………………………………………… 28
4.3.2 工作負(fù)荷評價(jià)流程……………………………………………………………… 29
4.3.3 工作負(fù)荷評估的技術(shù)文件……………………………………………………… 34
4.3.4 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 36
4.4 人因失誤分析………………………………………………………………………… 36
4.4.1 概述……………………………………………………………………………… 36
4.4.2 適用要求………………………………………………………………………… 36
4.4.3 人因失誤分析方法……………………………………………………………… 37
4.5 乘員物理特性和能力設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 37
4.5.1 簡介……………………………………………………………………………… 37
4.5.2 基于人體測量學(xué)的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 38
4.5.3 活動范圍設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 52
4.5.4 操作力設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 61
4.5.5 質(zhì)量特性、體積和表面積設(shè)計(jì)………………………………………………… 68
4.5.6 商業(yè)載人航天人系統(tǒng)整合要求(CHSIR) ………………………………… 76
4.5.7 采用整合方法的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 78
4.6 操作品質(zhì)評價(jià)………………………………………………………………………… 79
4.6.1 引言……………………………………………………………………………… 79
4.6.2 操作品質(zhì)設(shè)計(jì)過程……………………………………………………………… 81
4.6.3 操作品質(zhì)評價(jià)方法……………………………………………………………… 82
4.6.4 操作品質(zhì)評價(jià)技術(shù)文件………………………………………………………… 90
4.6.5 結(jié)論……………………………………………………………………………… 91
4.6.6 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 92
4.7 噪聲控制設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 92
4.7.1 簡介……………………………………………………………………………… 92
4.7.2 適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)要求………………………………………………………………… 92
4.7.3 噪聲控制設(shè)計(jì)步驟……………………………………………………………… 93
4.7.4 噪聲控制設(shè)計(jì)技術(shù)文件………………………………………………………… 97
4.8 輻射屏蔽設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 99
·Ⅻ· 人系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)流程
4.8.1 簡介……………………………………………………………………………… 99
4.8.2 輻射屏蔽設(shè)計(jì)過程…………………………………………………………… 100
4.8.3 輻射屏蔽設(shè)計(jì)技術(shù)文件……………………………………………………… 102
4.9 功能性空間設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 106
4.9.1 簡介…………………………………………………………………………… 106
4.9.2 功能性空間設(shè)計(jì)過程………………………………………………………… 108
4.9.3 設(shè)計(jì)驅(qū)動……………………………………………………………………… 113
4.9.4 NASA計(jì)劃和項(xiàng)目中的具體實(shí)例…………………………………………… 114
4.9.5 功能性空間設(shè)計(jì)技術(shù)文件…………………………………………………… 122
4.9.6 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 123
4.10 乘員生存能力評估………………………………………………………………… 124
4.10.1 簡介…………………………………………………………………………… 124
4.10.2 乘員生命安全評估技術(shù)文件………………………………………………… 124
4.11 代謝負(fù)荷和環(huán)境控制生命保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………… 125
4.11.1 簡介…………………………………………………………………………… 125
4.11.2 代謝負(fù)荷設(shè)計(jì)過程…………………………………………………………… 126
4.11.3 代謝負(fù)荷設(shè)計(jì)技術(shù)文件……………………………………………………… 129
4.12 顯示樣式設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 130
4.12.1 簡介…………………………………………………………………………… 130
4.12.2 建立顯示樣式設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)隊(duì)……………………………………………… 130
4.12.3 支持顯示樣式設(shè)計(jì)的文件…………………………………………………… 131
4.12.4 顯示樣式設(shè)計(jì)的以人為中心的設(shè)計(jì)活動…………………………………… 131
4.12.5 顯示樣式標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………………………… 135
4.12.6 顯示樣式設(shè)計(jì)技術(shù)文件……………………………………………………… 139
4.12.7 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 141
4.13 用戶界面標(biāo)識設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 141
4.13.1 簡介…………………………………………………………………………… 141
4.13.2 用戶界面標(biāo)識過程…………………………………………………………… 142
4.13.3 用戶界面標(biāo)識設(shè)計(jì)技術(shù)文件………………………………………………… 152
4.14 乘員防護(hù)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………… 153
4.14.1 簡介…………………………………………………………………………… 153
4.14.2 乘員防護(hù)設(shè)計(jì)過程…………………………………………………………… 153
4.14.3 乘員防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)文件……………………………………………………… 160
4.14.4 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 162
4.15 為生理功能減弱的乘員進(jìn)行的設(shè)計(jì)……………………………………………… 164
4.15.1 簡介…………………………………………………………………………… 164
目錄·?·
4.15.2 適用要求……………………………………………………………………… 165
4.15.3 背景…………………………………………………………………………… 165
4.15.4 感覺運(yùn)動適應(yīng)………………………………………………………………… 166
4.15.5 立位耐力不良………………………………………………………………… 168
4.15.6 肌肉、骨骼和有氧能力的生理功能減弱…………………………………… 169
4.15.7 結(jié)論…………………………………………………………………………… 174
4.15.8 技術(shù)文件……………………………………………………………………… 176
4.15.9 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 177
4.16 緩解減壓病設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 181
4.16.1 簡介…………………………………………………………………………… 181
4.16.2 DCS癥狀和體征……………………………………………………………… 181
4.16.3 背景…………………………………………………………………………… 182
4.16.4 適用要求……………………………………………………………………… 183
4.16.5 開發(fā)DCS緩解流程………………………………………………………… 183
4.16.6 當(dāng)前DCS緩解流程………………………………………………………… 192
4.16.7 總結(jié)…………………………………………………………………………… 195
4.16.8 技術(shù)文件……………………………………………………………………… 195
4.16.9 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 196
4.17 航天食品系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 204
4.17.1 簡介…………………………………………………………………………… 204
4.17.2 適用條件……………………………………………………………………… 204
4.17.3 食品研制……………………………………………………………………… 204
4.17.4 食譜研制……………………………………………………………………… 207
4.17.5 評價(jià)、設(shè)施與設(shè)備…………………………………………………………… 208
4.17.6 技術(shù)文件……………………………………………………………………… 209
4.17.7 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 209
4.18 易讀性評價(jià)………………………………………………………………………… 210
4.18.1 簡介…………………………………………………………………………… 210
4.18.2 背景…………………………………………………………………………… 210
4.18.3 使用RSVP進(jìn)行易讀性評價(jià)和驗(yàn)證過程…………………………………… 212
4.18.4 易讀性技術(shù)文件……………………………………………………………… 214
4.18.5 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 215
附錄A 縮略詞與含義……………………………………………………………………… 217
附錄B 術(shù)語表……………………………………………………………………………… 221
附錄C 參考文件…………………………………………………………………………… 227
附錄D 后續(xù)HIDP可能的章節(jié)列表……………………………………………………… 235

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