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        大型水面艦船適居性綜合評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用

        2022-10-19 13:52:58楊超陳子昂陳芊菲王紅瑀黃天成
        人類(lèi)工效學(xué) 2022年4期
        關(guān)鍵詞:評(píng)價(jià)

        楊超,陳子昂,陳芊菲,王紅瑀,黃天成

        (中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院,北京 100081)

        1 引言

        水面艦船適居性是衡量水面艦船配置的生活環(huán)境和設(shè)施滿(mǎn)足艦員艦上生活需求程度的艦船特性,是水面艦船重要的人機(jī)工效考核指標(biāo)之一。其根本目的是對(duì)水面艦船生活資源進(jìn)行以人為本的科學(xué)配置與優(yōu)化,提升水面艦船生活保障水平,改善艦員物質(zhì)文化生活條件,進(jìn)而增強(qiáng)水面艦船戰(zhàn)斗力。

        目前國(guó)內(nèi)關(guān)于艙室適居性評(píng)價(jià)研究已在艦船、潛艇、空間站等多種平臺(tái)上開(kāi)展,江奧[1]提出了基于情緒適居性的色彩設(shè)計(jì),優(yōu)化了空間站衛(wèi)生區(qū)人-機(jī)-環(huán)系統(tǒng)的色彩環(huán)境;王慶敏[2]等人通過(guò)開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)、足尺空間建模以及使用語(yǔ)義解析法對(duì)半封閉居室布局及其設(shè)備設(shè)施進(jìn)行了適居性評(píng)價(jià);呂琳琳[3]對(duì)國(guó)內(nèi)外典型大型豪華游艇的適居性設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)估與優(yōu)化;張麗妹[4]應(yīng)用模糊-灰關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)方法對(duì)水下航行體居住艙室進(jìn)行了適居性評(píng)價(jià);周前祥[5]歸納了長(zhǎng)期載人航天器適居性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。綜上所述,國(guó)內(nèi)適居性研究大多按照待評(píng)估對(duì)象層級(jí)進(jìn)行 劃分,缺乏以人為中心的維度考慮。

        本文在既往研究基礎(chǔ)上提出一套以人為中心從環(huán)境適應(yīng)性、功能保障性、操作合理性評(píng)價(jià)維度構(gòu)建適居性性評(píng)估指標(biāo)體系,擬建立一套適用于大型水面艦船適居性綜合評(píng)價(jià)方法,旨在對(duì)大型水面艦船開(kāi)展適居性綜合評(píng)價(jià)。

        2 方法

        大型水面艦船適居性評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題,在于合理解決居住資源與生活需求的矛盾,即合理解決結(jié)構(gòu)約束、技術(shù)約束、空間約束與環(huán)境需求、功能需求、操作需求間的矛盾,進(jìn)而達(dá)到適居性和艦船生命力的高度統(tǒng)一。

        大型水面艦船適居性評(píng)價(jià)對(duì)象層級(jí)較多,評(píng)價(jià)維度較廣,使用層次分析法[6]可對(duì)大型水面艦船適居性做出全面、科學(xué)、客觀(guān)的判斷。層次分析法可根據(jù)目標(biāo)的層次對(duì)總目標(biāo)進(jìn)行分解,根據(jù)分解的因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系按照不同層次進(jìn)行聚集組合,構(gòu)建一個(gè)多層次的分析模型,把目標(biāo)評(píng)價(jià)歸結(jié)為最底層相對(duì)與最高層的相對(duì)重要性權(quán)值的確定。因此,本文采用層次分析法提取影響艙室適居性水平的關(guān)鍵指標(biāo),構(gòu)建關(guān)鍵指標(biāo)間的邏輯關(guān)系,完成關(guān)鍵指標(biāo)的權(quán)重分配,進(jìn)而形成各關(guān)鍵指標(biāo)的權(quán)重排序,輔助解決設(shè)計(jì)約束和生活需求下的居住資源合理分配。

        3 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

        3.1 評(píng)估指標(biāo)的遴選

        大型水面艦船適居性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是由一系列指標(biāo)構(gòu)成的整體,能全面真實(shí)地綜合反映艦船適居性各方面的情況。而建立一套完善、科學(xué)、合理的適居性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系需遵循以下原則:

        (1)通用性原則:指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)基于大型水面艦船適居性的共性特征,具有通用性;

        (2)完整性原則:指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)涵蓋大型水面艦船配置的與適居性相關(guān)的生活環(huán)境、居住設(shè)施、膳食設(shè)施和服務(wù)設(shè)施等內(nèi)容,具有完整性;

        (3)層次性原則:指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)客觀(guān)反映大型水面艦船適居性評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的隸屬與層級(jí)關(guān)系,包括空間環(huán)境適宜、設(shè)施配置合理、使用方便順暢等,具有層次性;

        (4)獨(dú)立性原則:指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)避免大型水面艦船適居性評(píng)價(jià)指標(biāo)的交叉與重復(fù),指標(biāo)之間具有相對(duì)獨(dú)立性;

        (5)代表性原則:指標(biāo)體系的構(gòu)建應(yīng)選取能真實(shí)反映大型水面艦船適居性的評(píng)價(jià)指標(biāo),評(píng)價(jià)指標(biāo)具有代表性;

        (6)定量和定性相結(jié)合原則:評(píng)價(jià)指標(biāo)盡可能量化,難以量化的指標(biāo)可采用定量指標(biāo)和定性指標(biāo)相結(jié)合的方式,通過(guò)量表將定性指標(biāo)進(jìn)行量化,將兩類(lèi)指標(biāo)進(jìn)行歸一,可彌補(bǔ)單純定量指標(biāo)的不足及定性指標(biāo)無(wú)法度量等缺陷。

        3.2 功能評(píng)估

        大型水面艦船適居性評(píng)估維度主要從環(huán)境適應(yīng)性、功能保障性、操作合理性三方面考慮,結(jié)合評(píng)估對(duì)象和評(píng)估維度分析影響因素,最終得到適居性評(píng)估指標(biāo)。

        (1)環(huán)境適應(yīng)性

        生活艙室環(huán)境主要包含熱環(huán)境、空氣品質(zhì)、光環(huán)境、聲環(huán)境等方面。生活艙室環(huán)境應(yīng)該空氣溫度、濕度、風(fēng)速適宜,使人體易于保持熱均衡;有健康的空氣品質(zhì),使人體生理機(jī)能保持穩(wěn)定;有溫和的燈光和安靜的環(huán)境,使人保持心情舒暢。

        (2)功能保障性

        生活艙室按功能大致分為人員居住艙、膳食保障艙(含貯藏艙)、醫(yī)療衛(wèi)生艙、娛樂(lè)健身艙室、公共服務(wù)艙室等。生活區(qū)艙室各功能艙室存在著不同的作業(yè)流程和標(biāo)準(zhǔn),并具有設(shè)備離散化和對(duì)象多變化的特點(diǎn),因此應(yīng)盡可能全面的評(píng)估生活區(qū)艙室室內(nèi)不同的作業(yè)能力,更好地保障艦員日常起居。

        (3)操作合理性

        布局評(píng)估是生活艙室在日常使用過(guò)程中是否合理高效的主要因素,在功能分區(qū)上,應(yīng)盡量保證功能相同或功能需求協(xié)調(diào)的艙室或設(shè)施集中布置,同時(shí)避免相互之間的干擾;在流通路線(xiàn)上,應(yīng)盡量保證流通路線(xiàn)短捷、順暢;在使用方式上,應(yīng)盡量保證大多數(shù)人的使用習(xí)慣或提供可調(diào)節(jié)的控制參數(shù)。

        3.3 綜合評(píng)估

        開(kāi)展大型水面艦船適居性評(píng)估,首先明確評(píng)估對(duì)象,即對(duì)生活區(qū)域進(jìn)行分解,建立區(qū)域、艙室和設(shè)施三級(jí)評(píng)估對(duì)象集;然后確定適居性評(píng)估維度,即從環(huán)境適應(yīng)性、功能保障性和操作合理性三個(gè)維度上對(duì)評(píng)估對(duì)象集進(jìn)行分析,確定影響適居性的各因素及因素間的關(guān)系,即對(duì)適居性進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析分解,構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)全集;最終形成分對(duì)象、多維度、動(dòng)態(tài)可選的大型水面艦船適居性性評(píng)估體系。

        圖1 大型水面艦船適居性性評(píng)估體系

        采用層次分析法對(duì)適居性的各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行獲取。評(píng)價(jià)小組由評(píng)價(jià)所需要的技術(shù)專(zhuān)家,管理專(zhuān)家和評(píng)價(jià)專(zhuān)家組成,比例維持在1:1:1左右,同時(shí)要注意專(zhuān)家的規(guī)模、知識(shí)結(jié)構(gòu)、年齡與性別的構(gòu)成。專(zhuān)家的數(shù)量可根據(jù)評(píng)價(jià)內(nèi)容的規(guī)模和重要度進(jìn)行確定。參加評(píng)價(jià)工作的專(zhuān)家資格、組成以及工作方式等都應(yīng)滿(mǎn)足評(píng)價(jià)目標(biāo)的要求,以保證評(píng)價(jià)結(jié)論的有效性和權(quán)威性。

        根據(jù)文獻(xiàn)資料和大型水面艦船適居性評(píng)估經(jīng)驗(yàn),適居性指標(biāo)從所處階段和評(píng)價(jià)維度出發(fā),對(duì)環(huán)境適應(yīng)性類(lèi)指標(biāo),采用核查法對(duì)計(jì)算機(jī)仿真或物理測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)估,并根據(jù)得到的結(jié)果與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、補(bǔ)充要求、設(shè)計(jì)要求[7-11]的量化指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比;對(duì)功能保障性類(lèi)指標(biāo)和操作合理性類(lèi)指標(biāo),均采用核查法和問(wèn)卷法進(jìn)行評(píng)估,其中使用核查法進(jìn)行評(píng)估的指標(biāo)通過(guò)對(duì)圖紙數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、測(cè)量,并根據(jù)得到的結(jié)果與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、補(bǔ)充要求、設(shè)計(jì)要求的量化指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,而使用問(wèn)卷法進(jìn)行評(píng)估的指標(biāo)通過(guò)專(zhuān)家根據(jù)自身對(duì)艙室適居性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)待評(píng)估的設(shè)計(jì)方案給出主觀(guān)評(píng)價(jià)打分結(jié)果。

        通過(guò)對(duì)適居性的各項(xiàng)指標(biāo)開(kāi)展評(píng)估,可以得到各指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果無(wú)法直接代入評(píng)估模型,需要評(píng)價(jià)其優(yōu)劣程度并進(jìn)行無(wú)量綱處理。因此,基于指標(biāo)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行整理分析,可得到各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。依據(jù)各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果與評(píng)價(jià)結(jié)果的對(duì)應(yīng)關(guān)系,可將指標(biāo)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)分為主觀(guān)評(píng)估與客觀(guān)評(píng)估兩大類(lèi),對(duì)于指標(biāo)的客觀(guān)評(píng)估,通過(guò)將采用計(jì)算機(jī)仿真法和圖紙復(fù)核法得到的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行比對(duì),滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)記100分,反之0分;對(duì)于指標(biāo)的主觀(guān)評(píng)估,通過(guò)模糊綜合評(píng)判法設(shè)置評(píng)語(yǔ)級(jí),每一評(píng)語(yǔ)指定得分,共設(shè)5檔,平均間隔25分,最后由專(zhuān)家對(duì)各項(xiàng)主觀(guān)指標(biāo)進(jìn)行打分。適居性指標(biāo)評(píng)分計(jì)算方法見(jiàn)表1。

        表1 居住性指標(biāo)評(píng)分計(jì)算方法

        將單項(xiàng)評(píng)價(jià)值合成總評(píng)價(jià)值,要選擇科學(xué)合理的合成模型,對(duì)于大型水面艦船適居性評(píng)價(jià)來(lái)說(shuō),從不同評(píng)價(jià)角度來(lái)對(duì)評(píng)估對(duì)象進(jìn)行評(píng)估,評(píng)估體系結(jié)果表明了評(píng)估的全面性,在各級(jí)指標(biāo)獨(dú)立的基礎(chǔ)上,可采用加法合成,將單項(xiàng)評(píng)價(jià)值帶入該模型,即可得到大型水面艦船適居性評(píng)估結(jié)果。當(dāng)結(jié)果在90~100分時(shí),綜合評(píng)估結(jié)果為優(yōu);80~90分時(shí),綜合評(píng)估結(jié)果為良;70~80分時(shí),綜合評(píng)估結(jié)果為中;小于70分時(shí),綜合評(píng)估結(jié)果為差。[12]

        4 實(shí)證分析

        軍士及士兵住艙包括相對(duì)低級(jí)別的軍士長(zhǎng)、士官、列兵以及搭載部隊(duì),其住艙位置距離各種噪聲源、振動(dòng)源相對(duì)較近,并且人員密度大,自然光線(xiàn)較弱,通風(fēng)較差,適居性矛盾表現(xiàn)最為突出。因此,士兵住艙的居住性改善一直是提高全船居住性重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。這里以某一典型士兵住艙為例開(kāi)展適居性綜合評(píng)價(jià)。

        根據(jù)前面提出的大型水面艦船適居性評(píng)估指標(biāo)體系,結(jié)合待評(píng)案例區(qū)域和所處設(shè)計(jì)階段,所以對(duì)現(xiàn)有指標(biāo)體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩減,得到適用于本案例的居住性評(píng)估指標(biāo)體系,如圖2所示。

        圖2 某一典型士兵住艙區(qū)域適居性評(píng)估指標(biāo)體系

        根據(jù)生活艙室居住性評(píng)估內(nèi)容以及所處圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段,確定評(píng)估專(zhuān)家由兩類(lèi)人員組成:第一類(lèi)為型號(hào)研制專(zhuān)家,第二類(lèi)為人因測(cè)評(píng)專(zhuān)家。評(píng)估小組共有專(zhuān)家10名,其中型號(hào)研制專(zhuān)家6名,人因測(cè)評(píng)專(zhuān)家4名。在評(píng)估過(guò)程中,專(zhuān)家應(yīng)根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)指標(biāo)內(nèi)容做出評(píng)估,同時(shí)專(zhuān)家之間應(yīng)互不干擾。各專(zhuān)家打分結(jié)果按照等權(quán)重處理。

        通過(guò)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配和評(píng)估計(jì)算,得到該區(qū)域適居性評(píng)估結(jié)果如表2所示:

        表2 某一典型士兵住艙區(qū)域適居性評(píng)估結(jié)果

        計(jì)算可得本文某一典型士兵住艙適居性評(píng)分為89分,綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為良,分析可得如下問(wèn)題及建議:

        (1)住艙區(qū)域未設(shè)置足夠數(shù)量的衣物柜,建議在不影響通行前提下就近設(shè)置衣物柜,滿(mǎn)足每人一柜要求。

        (2)臉盆間設(shè)置在衛(wèi)生區(qū)域一側(cè),且只設(shè)置單一入口,在艦員取用進(jìn)出過(guò)程中,易發(fā)生人群擁堵,建議更改衛(wèi)生區(qū)域布局。

        (3)個(gè)人物品儲(chǔ)藏艙兩端置物架處通道較窄,不滿(mǎn)足通道要求,在不改變艙室結(jié)構(gòu)且滿(mǎn)足艦員使用容積需求下建議更改個(gè)人物品儲(chǔ)藏艙布置。

        (4)淋浴間更衣區(qū)域未設(shè)置更衣座位,建議增加更衣座位。

        5 討論

        適居性是水面艦船重要的人機(jī)工效考核指標(biāo)之一,存在對(duì)象繁雜、維度廣泛和標(biāo)準(zhǔn)不一等典型特征。目前國(guó)內(nèi)大型水面艦船的適居性相關(guān)評(píng)價(jià)方法多以對(duì)象層級(jí)進(jìn)行劃分,缺乏站在人員使用的角度劃分評(píng)價(jià)維度。

        基于上述問(wèn)題的分析,本文根據(jù)大型水面艦船生活區(qū)域結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分,逐級(jí)分解,形成區(qū)域、艙室和設(shè)施三級(jí)評(píng)估對(duì)象集,以人為中心從環(huán)境適應(yīng)性、功能保障性、操作合理性評(píng)價(jià)維度對(duì)系統(tǒng)要素分解,構(gòu)建適居性性評(píng)估指標(biāo)體系,確定層次分析法計(jì)算居住性評(píng)估體系中各指標(biāo)的權(quán)重分配,根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),形成一套適用于大型水面艦船的適居性綜合評(píng)價(jià)方法。該方法不僅關(guān)注了對(duì)象層級(jí)(區(qū)域、艙室、設(shè)施),還站在人員使用的角度劃分了評(píng)價(jià)維度,可對(duì)大型水面艦船適居性做出更加科學(xué)客觀(guān)的綜合評(píng)價(jià)。

        6 小結(jié)

        大型水面艦船適居性的好壞直接關(guān)系著整艘艦船戰(zhàn)斗力的生成。本文分析了大型水面艦船居住設(shè)施、膳食設(shè)施和服務(wù)設(shè)施的環(huán)境特點(diǎn),提出了一套大型水面艦船適居性綜合評(píng)價(jià)方法,經(jīng)過(guò)應(yīng)用驗(yàn)證了評(píng)價(jià)方法的可行性。該評(píng)價(jià)方法可用于大型水面艦船的適居性綜合評(píng)價(jià)工作,為大型水面艦船適居性設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐。

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