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인간공학기술사 서브노트 – 02 인간-기계시스템의 개요

인간-기계시스템 (0201)

시스템이란 구성요소들이 모여서 공동의 목표를 달성하기 위해 정보를 주고 받는(상호작용을 하는) 집합체를 의미한다. 즉 인간-기계시스템(MMS: man-machine system)이란 인간과 기계가 공동의 목표를 달성하기 위해 상호작용을 하는 집합체를 의미한다. 간단하게는 목수의 망치질도 인간-기계시스템이며, 복잡하게는 비행기 조종도 인간-기계시스템이다.

인간-기계시스템의 3요소 (0202)

인간-기계시스템의 기본기능 4가지 (0203)

1) 정보의 감지 (정보의 수용)

• 인간 : 시각, 청각, 촉각과 같은 여러 종류의 감각기관이 사용된다.
• 기계 : 센서 등 기계, 전자적인 방법이 사용된다. 그 중에서는 음파탐지기와 같이 인간이 감지할 수 없는 것을 감지하기도 한다.

2) 정보의 보관

인간-기계시스템에서 정보의 보관은 인간의 기억과 유사하며, 여러 가지 방법으로 기록된다. 대부분 코드나 부호화된 형태로 저장된다.

• 인간 : 인간에 있어서 정보보관이란 기억된 학습 내용과 같은 말이다.
• 기계 : 기계에 있어서 정보는 펀치카드, 형판, 기록, 자료표 등과 같은 물리적 기구에 여러 가지 방법으로 보관할 수 있다. 필요에 따라 암호화되거나 부호화된 형태로 보관하기도 한다.

3) 정보처리 및 의사결정

정보처리 란 감지한 정보를 가지고 수행하는 여러 종류의 조작을 말한다. 인간이 정보처리를 하는 경우에는 의사결정이 뒤따르는 것이 일반적이다. 자동화된 기계장치를 사용하는 경우에는 가능한 모든 입력 정보에 대해서 미리 프로그램으로 구성된 방식에 따라 반응하게 된다.

• 인간 : 그 과정의 복잡성에 상관없이 행동에 관한 결정으로 이어 진다.
• 기계 : 정해진 절차에 의해 입력에 대한 예정된 반응으로 이루어 진다.

4) 행동 기능

시스템에서의 행동 기능이란 결정 후의 행동을 의미한다.
이는 크게 어떤 조종기의 조작이나 수정, 물질의 취급 등과 같은 물리적인 조종 행동과 신호나 기록 등과 같은 전달 행동으로 나눌 수 있다.

인간-기계 인터페이스(MMI) (0204)

1) 의미

인간-기계시스템에서 사용자가 보고 조작하는 등 인간과 기계의 상호작용이 이루어지는 정보의 접합면을 의미한다.

2) 분류

① 신체적 인터페이스

솔리드 인터페이스라고도 하며, 제품의 모양과 크기 등 물리적 특성들에 관한 설계를 할 때 신체의 역학적 특성과 인체측정학적인 특성을 고려하는 것이다.

② 인지적 인터페이스

지적 인터페이스라고도 하며, 물건을 사용하는 순서나 방법 등에 관한 설계를 할 때 사용자의 행동에 관한 특성 정보, 즉 산업심리학적 정보를 고려하는 것이다.

③ 감성적 인터페이스

좀더 참신하고 친근한 물건을 설계할 때, 즐거움이나 기쁨을 느끼게 하는 감성 특성에 관한 정보를 고려하는 것이다.

인간-기계시스템에서 인간의 기능과 기계의 기능 (0205)

작업에 대해 인간의 개입 정도에 따라 인간-기계시스템은 세 가지로 구분이 가능하다.

1)수동시스템(manual system)

수공구 및 보조물과 작업자로 구성되며, 인간이 자신의 에너지를 동력으로 사용하고 조정까지 하는 시스템이다.

2)반자동(기계)시스템(semi-automatic system)

기계 시스템(mechanical system)이라고도 하며, 기계가 동력을 담당하고, 인간은 제어장치를 이용해서 조종하는 역할을 하는 시스템이다.

3)자동 시스템(automatic system)

기계가 동력과 조정까지 모두 하며, 인간은 시스템의 설치와 유지보수, 감시 등의 역할만을 수행하는 시스템이다.

인간-기계시스템의 구분 (0206)

구분	수동 시스템	반자동 시스템	자동 시스템
구성	수공구 및 보조물	동력 기계	고도의 전자회로
동력원	인간	기계	기계
인간의 기능	동력원 및 작업 조정	표시장치를 통해 정보를 얻어 조정장치로 조정	프로그래밍, 유지관리, 감시 등
기계의 기능	동력 및 조정 보조	동력원	동력원 및 작업 조정
예	목수와 대패	프레스 기계, 밀링 머신	로봇, 무인공자, CNC

인간-기계시스템 설계절차 6단계 (0207)

개회로 시스템과 폐회로 시스템 (0208)

시스템은 정보의 피드백 여부에 따라 개회로(Open-Loop) 시스템과 폐회로(Closed-Loop) 시스템으로 구분할 수 있다.

1) 개회로(Open-Loop) 시스템

일단 작동되면 더는 제어가 안 되거나 제어할 필요가 없는 미리 정해진 절차에 의해 작업이 진행되는 시스템이다. 그 예로 세탁기와 같이 한번 작동하면 끝날 때까지 별도의 피드백이 필요없는 시스템이다.

2) 폐회로(Closed-Loop) 시스템

현재 출력과 시스템 목표와의 오차를 연속적으로 또는 주기적으로 피드백 받아 시스템의 목적을 달성할 때까지 제어하는 시스템이다. 그 예로 자동차 운전은 창밖과 속도계 등으로 표시되는 피드백을 계속해서 조정하는 작업을 거쳐 완성되는 시스템이다.

인간요소 자료의 원천 (0209)

1) 감지 (sensing: 정보의 수용)

시각, 청각, 촉각, 후각, 미각과 같은 여러 종류의 감각기관으로 자료를 얻을 수 있다.

2) 행동(action function)

결정 후의 행동을 뜻하며, 이는 크게 어떤 조종기기의 조작이나, 수정, 물질의 취급 등과 같은 물리적인 조종행동과 신호나 기록 등과 같은 전달행동으로 나눌 수 있다.

인간공학기술사 서브노트 – 01 인간공학적 접근

인간공학의 초점, 목표 및 접근방법의 세 관점에서의 정의 (0101)

1) 정의

인간이 사용하는 제품, 설비, 환경 등을 설계할 때 인간의 특성에 관한 정보를 고함으로써, 편리성, 안정성, 효율성, 쾌적성을 높이고자 하는 학문이다.

2) 초점

이러한 제품, 기계, 설비, 환경, 즉 시스템을 설계할 때, 인간과의 상호작용을 고려해서 설계하는 것이 인간공학의 초점이다.

일반 공학이 이러한 시스템을 설계할 때 기능적인 효율성에만 중점을 두고 있는 데 비해, 인간공학은 인간과의 상호작용을 고려해서 설계한다.

3) 인간공학의 목표

• 작업을 할 때 사용자의 편리성을 증대시킨다.
• 사고나 오류를 감소시킴으로서 안정성을 향상시킨다.
• 인간의 특성이나 행동을 고려한 설계로 인간-기계시스템과 작업의 효율성을 향상시킨다.
• 피로와 스트레스 감소, 작업만족도 증대, 생활의 질 개선 등 쾌적감을 증대해서, 궁극적으로 인간 가치의 향상시킨다.

4) 접근방법

인간이 만들어 사용하는 제품, 기계, 설비, 환경 등을 설계하는 데 인간의 특성이나 행동에 관한 적절한 정보를 체계적으로 적용하는 것이다.

인간공학의 필요성과 철학적 배경 (0102)

1) 인간공학의 필요성

제품, 환경 등 시스템의 설계 단계부터 인적 요소를 체계적으로 고려하지 않으면 사용자의 실수를 유발하거나 쾌적함이 떨어질 수 있고, 심각하면 재산이나 인명 피해까지 발생할 수 있다.

이러한 피해가 발생하고나서 사후에 잘못을 수정하려면 많은 시간과 비용을 감수해야 한다.

또한 사고가 발생하지 않더라도 작업의 능률과 효율성, 쾌적함 등이 저하되므로 생산 능률도 감소한다.

이에 따라 제품, 환경 등을 조성할 때 시스템의 설계 단계부터 인적 요소를 고려하면 물질적 비용을 감소시키고, 생산성을 늘릴 수 있다.

2) 비용 측면과 생산성 측면 기대효과

제품, 기계, 설비, 환경 등에 인간공학적 설계를 적용하면 아래와 같이 생산 비용 절감과 생산성 향상으로 이어질 수 있다.

비용 측면	생산성 측면
산재손실 비용의 감소 기업 이미지 향상 국제 경쟁력 확보 판매량 증가 훈련비용 감소 고객지원비용 감소 개발비용 감소 유지비용 감소	직무 만족도의 향상 제품과 직업의 질 향상 이직률 감소 작업손실 시간의 감소 노사 간의 신뢰 구축 사용자 에러 감소 서비스 질 향상 고객 이탈 감소

3) 인간공학의 철학적 배경

인간공학이 대두되게 시작된 것은 1940년대부터이며, 아래와 같은 역사를 걸쳐 발전해 왔다.

기계 위주의 설계철학 : 기계가 존재하고 여기에 맞는 사람을 선발하거나 훈련

인간 위주의 설계철학 : 기계를 인간에게 맞춤(fitting the task to the man)

인간-기계 시스템 관점 : 인간과 기계를 적절히 결합시킨 최적 통합체계의 설계를 강조

시스템, 설비, 환경의 창조 과정에서 기본적인 인생의 가치(human values)에 초점을 두어 개인을 중시

인간공학의 연구영역 (0103)

인간공학은 그 적용대상이 인간이 사용하는 제품이나 소속된 시스템 전체에 걸쳐 있으므로 그 접근방법이 융합적인 성격을 가진다.

인간공학에서 활용하는 주요 학문 분야는 인체계측학, 생체역학, 작업생리학, 산업심리학, 인지공학, 감성공학, 환경공학, 산업디자인, HCI(인간-컴퓨터 인터페이스), 작업관리, 제어공학 등을 들 수 있다.