先进的设备对航空业的重要性（航空装备智能人因与工效发展动态浅析）
先进的设备对航空业的重要性（航空装备智能人因与工效发展动态浅析）军用飞机已经发展到包含更多自动化功能，从而提高了任务安全性和成功率，但是复杂的功能也导致了人机界面更加复杂。为克服座舱人机界面复杂的问题，减轻飞行员工作量、提升任务性能，美国DARPA 创建了机组人员驾驶舱内自动化系统 (ALIAS)计划。ALIAS设想了一种可定制的、插入式的、可拆卸的套件，促进现有飞机中自动化水平的进一步提升，从而减少机上机组人员的操作。如图所示为ALIAS项目示意图，飞行员完成认知、任务规划等任务，自动化机制负责执行监控仪表、记录飞行数据等任务，使双方发挥各自的优势。（2）座舱自动化、智能化应用问题（1）新型交互技术应用问题随着计算机、电子技术的进步，航空电子系统得到巨大发展，座舱应用了先进的交互技术而具有更强大的功能，但应用新型交互技术的过程中应当遵循人因工程的设计原则，使显控系统设计更加合理、更加人性化。超全景座舱设计的基本设计思想是强调充分利用飞行员的视觉、听觉
一、背景
随着技术发展及军事作战概念的演进，现代武器装备进入机械化、信息化、智能化融合发展的过程，三者之间互相渗透，彼此促进。曲面显示技术、语音技术等为代表的新型智能人机交互显示/控制技术逐步应用于航空领域，随之而来的更加智能化的人机交互模式对飞机人机界面和布局等方面提出了新的人因与工效要求，对飞行员也提出了新的挑战。
二、航空装备智能人因与工效新问题
人因工程是解决装备发展中与人的因素有关的系列问题的一门学科，航空装备的升级发展必然也带来了新的亟待解决的人因与工效问题，总结有如下几方面：
（1）新型交互技术应用问题
随着计算机、电子技术的进步，航空电子系统得到巨大发展，座舱应用了先进的交互技术而具有更强大的功能，但应用新型交互技术的过程中应当遵循人因工程的设计原则，使显控系统设计更加合理、更加人性化。超全景座舱设计的基本设计思想是强调充分利用飞行员的视觉、听觉和触觉，取消常规仪表，利用头盔显示器或其他大屏幕显示器、交互语音控制系统、专家系统、虚像产生器、手/眼/头跟踪电子组件、飞行员状态监测系统等，把飞行员置身于多维度的显示与控制环境中，使飞行员能够及时“了解情况”，通过目视和语音完成作战飞行任务。如图所示为V-280全景式座舱概念直升机显控系统示意图。
在新型交互技术应用方面，人因与工效学需要解决的新问题包括：曲面显示技术、虚拟/增强显示技术、全息显示技术、语音控制、眼动控制、手势控制等技术的人因设计指导与工效测试评估。
（2）座舱自动化、智能化应用问题
军用飞机已经发展到包含更多自动化功能，从而提高了任务安全性和成功率，但是复杂的功能也导致了人机界面更加复杂。为克服座舱人机界面复杂的问题，减轻飞行员工作量、提升任务性能，美国DARPA 创建了机组人员驾驶舱内自动化系统 (ALIAS)计划。ALIAS设想了一种可定制的、插入式的、可拆卸的套件，促进现有飞机中自动化水平的进一步提升，从而减少机上机组人员的操作。如图所示为ALIAS项目示意图，飞行员完成认知、任务规划等任务，自动化机制负责执行监控仪表、记录飞行数据等任务，使双方发挥各自的优势。
在座舱自动化、智能化应用方面，人因与工效学需要解决的新问题包括：座舱自动化/智能化功能的宜人性设计、管理软件界面的人因设计、工效测试评估等。
（3）无人机人机协同问题
无人机在军事作战中得到越来越广泛的应用，无人机人机协同作战模式，能够最大程度地发挥“人”、“有人机”、“无人机”的作战优势。美国空军与洛克希德·马丁公司开展的“忠诚僚机”项目中，长机座舱内的飞行员可以通过人机接口将指挥员的作战意图快速准确翻译为机器语言，并发送至僚机进行执行；针对僚机任务执行过程中的突发事件，可采用长、僚机协同决策的方式，实现对战场突发事件的自主适应。如图所示为战斗机与无人机协同攻击示意图。
在无人机人机协同方面，人因与工效学需要解决的新问题包括：人机协同态势感知技术、人机协同信息融合技术、人-机交互接口设计、人机协同效能评估等。
三、航空装备智能人因与工效技术新趋势
为解决航空装备发展中的人因新问题，智能人因与工效技术与手段也在随时代同步发展：
（1）针对技术新趋势的标准制定
为规范新技术的合理应用，使其适应人类的使用习惯，国内外标准逐渐纳入有关新型交互、智能系统方面的人因要求。SAE ARP 6049提供了对触摸交互显示系统的设计指导，ISO 9241-810系列标准则探究了机器人、智能和自主系统的人-系统综合问题等，反应了人因与工效学在标准领域的变化。
（2）多维度人因测试评估手段
为准确把握新技术应用的工效好坏程度，人因测评手段应整合更多学科的知识，更加依赖多模态、大样本数据的采集与分析。例如在测试试验中，可通过对眼动、动作捕捉、物理环境数据、近红外脑成像、生物力学、行为观察等数据的同步采集，结合深度学习、机器学习、统计分析等数据处理手段，提出更加客观、准确的判断结论。同时，主观的问卷量表方式也应当予保留，以获得人类基于智慧与感受的有价值的评估结论。
（3）数字孪生/仿真分析技术
为提供对装备人因设计的先验指导，需要在完成装备研制之前对其设计效果进行分析。利用数字孪生、离散事件仿真等技术，可在虚拟空间中塑造对实体产品的镜像，较低成本地预测装备设计的工效水平并为进一步的改进提供指导。仿真分析手段的进一步发展，则将包含工效学之外的更广阔的领域，如将个体工作负荷、团队工作负荷、人员岗位调度、外场维修保障、多军兵种联合作战等多个层次的仿真数据/机制进行联动，使仿真运行过程逼近真实复杂系统的运行过程，从为管理决策提供更具穿透性、全局性、完整性的信息输入。
