随着我国空间站的逐步建成，未来载人航天任务中，航天员在轨时间延长，将长期面对微重力、隔离密闭、昼夜节律变化等环境压力，这将对航天员的生理、心理带来更加难以预测的影响。同时，舱外活动和登月任务中航天员将处在新的作业环境中，可能面对更多潜在风险，特别是长期空间飞行后进行作业任务风险会更大。因此，航天员作业能力是将来空间站任务、载人登月任务中开展任务设计、人系统整合设计与评估的关键。目前，在航天领域中，人系统整合设计的工效评估与验证主要通过地面模拟实验完成(如悬吊和水下模拟等)。然而，这类实验成本高、准备时间长，甚至难以实现，探索一种新的分析验证手段已经成为一个迫切需求。随着建模仿真技术在航天领域逐步推广，利用建模仿真技术在产品和任务的概念设计阶段进行工效学分析已逐步成为开展工效学设计评价的新模式。通过建模仿真技术，将航天员和产品数字化呈现，结合相应的操作任务，开展仿真分析。通过仿真分析获得可视域、可达域、操作空间等基本工效学指标。并且利用建立的作业负荷模型，对虚拟航天员作业负荷、疲劳、舒适性的进行预测。仿真分析结果可以作为设计优化的重要依据。在973项目"面向长期空间飞行的航天员作业能力变化规律及机制研究"中，研究了基于建模仿真技术的航天员作业能力分析预测方法。该项目瞄准长期空间飞行环境下航天员作业能力的变化规律及机制这一关键科学问题，针对长期空间飞行特有环境因素(失重、昼夜时长变化等)，基于地基模拟和天基飞行两个研究平台，结合分子生物学研究、动物模型和人体实验，从认知、决策能力、运动操作能力的变化规律及机制方面开展深入研究，探索生物节律对航天员作业能力的影响及生物钟基因调节的分子机制，并应用数学及建模仿真技术创建航天员作业能力变化规律的评估模型体系，实现对长期空间飞行环境下航天员作业能力的评估与预测。本文将重点介绍模型体系的创建过程及验证方法。