近年来,工效设计已成为民用飞机维修性设计的重要内容之一,受到飞机设计人员和工程技术人员的高度重视。本文结合维修性工程和工效学理论,将维修性设计与人机工效设计进行综合与集成,提出了“维修性工效设计”的概念,以实现民用飞机维修性与人机工效同步设计的目标,主要内容包括如下几个方面:多要素同步设计的系统工程过程建模、维修性工效设计指标体系、维修性工效指标模拟技术与方法。本文建立了民用飞机维修性工效设计的系统工程过程模型,使其与传统的维修性设计流程相匹配。针对霍尔三维结构模型在专业维操作性不强的问题进行了改进——将专业维拓展为“支持维、组织维、技术维和管理维”,建立了系统工程多维结构模型SEMDM及其各维度的活动矩阵。利用IDEF0过程建模工具,完成了民用飞机维修性工效设计的系统工程过程建模与输入输出信息流分析。本文针对大型复杂系统多要素同步设计的特点,提出了一种构建民用飞机维修性工效设计指标体系的新思路。综合分析国内外工效设计标准,以众多的设计约束为输入,研究了民用飞机维修性工效设计要求的一般生成过程;统一了实数、区间数和模糊数的距离计算公式,以不同设计状态下的维修性工效数据为依据,采用灰色关联分析方法,研究了维修性工效设计要求之间的促进关系;并基于“人–机–环境”系统工程理论,建立并优化了民用飞机维修性工效设计指标体系。依据虚拟现实的维修性工效分析与仿真流程,本文提出了基于Huffman编码的碰撞检测算法、基于维修动素时间标准的时间预计模型和基于虚拟维修仿真的工作负荷预计模型等维修性工效仿真模型。解决了刚体模型和变形体模型在虚拟维修环境及其作业空间布局仿真中的碰撞检测精确性问题;在对比分析维修动素与MODAPTS的时间换算关系的基础上制定了维修动素时间标准,解决了确定维修作业时间标准的难题;通过动态提取虚拟人在维修仿真过程中的动作数据并计算其能量代谢,直接预计人体的工作负荷,解决了虚拟仿真环境下无法对虚拟人生理变化进行响应的难题。