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1人因工程HumanFactorsEngineering2FitthetasktothepersonUsethe“rulesofwork”Worksmarter,notharderMakethingsuser-friendlyWhatisHumanFactorsEngineering?3简介HumanFactorsEngineeringisanfrontierbranchofthesciencestudyingtheinteractionofpeople,machineandworkingenvironment.Themaincontentofitsresearchistheoperatingefficiencyofthehumanfactorssystem,soastoachievetheobjective“peoplecanfullyusehisstrength,machinecanbeusedefficiently,environmentcanbemademorebeautiful”.Atthesametimethehigherdegreeofcomfortandthefunctionthatcanguaranteethelife,thehigh-efficientofthewholesystemandthecomprehensiveefficiencycanbesatisfied.人因工程学是研究人、机器及工作环境之间相互作用的一门边缘学科。其研究的主要内容是人机系统中人的作业效能，以达到“人尽其力、机尽其用、环境尽其美”目的，给人有较高的舒适度和生命保障功能，使整个系统安全高效、综合使用效能达到最高。4§1－1人因工程的命名及定义目前，在国内还没有统一的名称，除人因工程学外，常见的还有：人机工程学、人类工效学；此外还有：人体工程学、人－机－环境系统工程等等。一、学科的命名1.美国Human(Factors)Engineering2.西欧3.日本引Ergonomics的音译，称为：人间工学Ergon人类工效学+nomosErgonomics人类工程学人的因素工程学第一章概论5二、学科的定义简单定义•人因工程学的研究目标：通过揭示人、机、环境之间的相互关系规律，从而确保人—机—环境系统总体性能的最优化。1.国际人类工效学学会（InternationalErgonomicsAssociation，IEA）将该学科定义为P1。2.《中国企业管理百科全书》定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理性，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特征，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。3.人因工程学就是运用生理学、心理学、管理学的有关理论和知识，利用系统分析的观点，处理人—机—环境所组成的系统；使三者组成的系统达到最佳状态。也就是说既能保证提高人的工作效率，同时又能使人在心理和生理感到舒适，并保证人的健康和安全。•人因工程学的研究对象：•人—机—环境系统含义：P2人—机—环境的相互作用关系。即：人—机—环境系统。6§1－2人因工程学的起源与发展一、人因工程学的萌芽时期人因工程学的发展大致经历了以下的四个阶段：2.代表人和事件：1.时间：20世纪初~第一次世界大战爆发3.特点：以机器设计为中心，通过对人的选拔和培训来适应机器。（由于机器进步很快，使人难以适应，所以大量存在着伤害人身心的问题）吉尔布雷斯砌砖作业动作研究美国学者泰勒铁锹实验时间研究闵斯托伯格《心理学与工作效率》7二、人因工程学的兴起时期3.特点：人的选拔和培训受到重视；心理学的作用普遍受到关注。1.时间：第一次世界大战初期~第二次世界大战之前三、人因工程学的成长时期3.特点：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应人。即机器的设计符合人的习惯。1.时间：第二次世界大战~60年代2.代表事件：霍桑实验2.代表事件:军事领域（新式武器和装备）1945年应用到工业等领域1960年正式成立了国际人类工效学学会（IEA），该学术组织为推动各国工效学（人因工程）的发展起了重大的作用。8五、人因工程在我国的发展3.特点：一切都以人为中心1.时间：60年代~至今1989年正式成立了本学科与IEA相应的国家一级学术组织——中国人类工效学学会（ChineseErgonomicsSociety,简称CES）。四、人因工程学的发展时期2.人因工程的发展三大基本趋向1）研究领域不断扩大2）应用范围越来越广泛3）在高技术领域中发挥特殊作用9§1－3人因工程学的研究内容与方法一、为什么要实施人因工程学101.人体特性的研究：研究人的生理、心理特性和能力限度2.人机系统的总体设计：研究人机功能的合理分配3.信息传递装置的设计：研究人机界面的设计（显示器、控制器等）7.系统的安全性和可靠性4.工作场所设计和改善：工作空间、座椅、工作台以及工作场所的总体布置等5.工作环境及其改善6.作业方法及其改善二、人因工程学的研究内容8.研究组织与管理的效率11三、学科的应用领域ApplicationsforhumanfactorsengineeringP9表1-1ManufacturingHome&Leisure12ApplicationsforhumanfactorsengineeringServiceOffice13五、人因工程学的研究方法目前常用的研究方法有：1.调查法：访谈法、考察法和问卷法。四、人因工程学研究的任务使机器、产品的设计和环境条件的设计适应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适。充分发挥人、机效，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。2.观测法3.实验法4.心理测量法（感觉评价法）和心理测验法是一种采用模拟器和模型来模拟真实人机系统的一种研究方法。5.模拟和模型实验法14五、人因工程学的研究方法六、人因工程学的研究步骤（自学）6.计算机数值仿真法数值仿真是在计算机上利用系统的数学模型进行仿真性实验研究。研究者可对尚处于设计阶段的未来系统进行仿真，并就系统中的人、机、环境三要素的功能特点及其相互间的协调性进行分析，从而预知所设计产品的性能，并进行改进设计。应用数值仿真研究，能大大缩短设计周期，并降低成本。7.分析法是在上述各种方法中获得了一定的资源和数据后采用的一种研究方法。1.机具的研究步骤2.作业的研究步骤3.环境的研究步骤15§1－4人因工程学体系人因工程学是一门综合性边缘学科，它所涉及的学科和领域很广，从学科的研究对象和目的来看，它是“人体科学”、“技术科学”和“环境科学”之间的有机融合。……人因工程技术科学工业设计工程设计安全工程系统工程机械工程管理工程环境保护学环境医学环境卫生学环境心理学环境检测学环境科学生理学心理学劳动卫生学人体测量学人体力学人体科学人因工程体系16主要参考书1《人机工程学》丁玉兰主编；北京理工大学出版社2《人因工程学》郭伏、杨学涵主编；东北大学出版社。3《人因工程》孙林岩主编；中国科学技术出版社。4《工效学》王恒毅主编；机械工业出版社。5《人机工程学》赖维铁编著；华中科技大学出版社。6《人机工程》袁修干，庄达民编著；北京航空航天大学出版社。://www.est.org.tw中华民国人因工程学17问题1、人因工程学的研究对象是（）（1）人和机器设备。（2）人、机器和环境。（3）人、机器和环境的相互作用关系。（4）人与广义环境的相互作用关系。2、人因工程学的研究目的是（）（1）使作业者获得良好的作业条件。（2）使人和机器及环境达到合理的结合。（3）使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点。（4）使作业者如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化。18第二章作业能力与作业疲劳体力劳动时的能量消耗人体作业过程的调节与适应作业能力及其影响因素合理安排作业休息制度作业疲劳及其测定脑力工作负荷19§2－1体力劳动时的能量消耗一、能量的产生ATP+H2OADP++Pi29.3KJ/mol1.产能定义：2.产能途径：1）ATP—CP系列ATP特征：提供能量速度极快，持续时间极短，不需氧参与，产生ATP的数量很少,适于短暂（10秒以下）剧烈活动。2）需氧系列（人体活动能量最大的和最主要的产能源）特征：提供能量速度中，持续时间长，需氧参与，产生ATP的数量几乎不受限制，适于中等强度作业的供能。葡萄糖（脂肪）+氧补充ATP的过程。CP+ADPATP氧化磷酸化磷酸肌酸激酶（CPK）ATP酶+Cr203）乳酸系列②产生的有限，由①补充，Cp有限当不够时，再通过③补充，这时出现假疲劳（产生乳酸）。当②产生的ATP=ATP1时①③停止，持续时间长出现真正疲。ATPATP1T例：跑步特征：提供能量速度比较快，持续时间短，提供能量大，无需氧参与，产生ATP的数量有限，仅能维持剧烈活动几十秒。葡萄糖（糖元）ATP+乳酸磷酸果糖激酶肌肉活动时能量的来源如图一、能量的产生213.三种产能过程的特性比较项目ATP—CP系列乳酸系列需氧系列能量产生方式无氧代谢无氧代谢有氧代谢能源物质CP糖元糖元、脂肪、蛋白质供能速度很快快缓慢供能数量很少少大量对人体疲劳影响容易疲劳容易疲劳不易疲劳适用场合短暂剧烈活动短时（1-2min）强度大的活动长时间的耐力活动22二、作业时的氧消耗1）氧需：人体作业时，单位时间所需要的氧量叫氧需。1.基本概念3）氧债：氧需与供氧量之间的差别叫氧债。2）氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量叫氧上限。2.氧消耗的动态变化规律1）动态作业动态作业时，人体的耗氧量是变化的，在开始的2－3min内，呼吸和循环系统的功能还不能满足氧需，肌肉所需的能量是在缺氧条件下产生的。此后呼吸和循环系统的功能逐渐加强，氧需逐渐得到满足，进入稳定状态，进入稳定状态的作业可维持较长时间。作业停止后，机体的耗氧量并不能马上降到安静状态的耗氧水平，还将继续消耗较多的氧以补偿氧债。氧需能否得到满足,主要取决于循环系统的功能,其次取决于呼吸系统的功能。23A＝氧债B＝补偿氧债氧消耗的动态变化规律时间状态作业休息休息AB氧耗稳定状态A≠B氧上限作业氧需氧需氧上限安静氧需24氧消耗的动态变化规律氧上限状态作业休息休息时间ABBA时间氧耗作业氧需氧需氧上限A＝氧债B＝补偿氧债安静氧需252）静态作业所有的肌肉运动都会导致疲劳，但程度取决于很多事情：如舒适程度、年龄和经验。静态的肌肉运动，其疲劳的恢复时间是动态运动的10倍。•概念肌肉等长收缩来保持一定姿势或本位的作业。•特点能耗水平不高，但易引起人的疲劳。•静态作业氧消耗的动态变化规律260213467895恢复安静作业消耗需要氧需要和消耗时间任何作业均含有静态作业成分。静态作业所占的比重与作业者的姿势、熟练程度有关；越熟练，不必要的静态作业就越少。可通过改进工具，改进操作方法，来减少不必要的静态作业。静态作业的氧消耗动态变化规律27三、人体的能量代谢1.定义能量代谢就是人体有关能量的产生、转移和消耗。2.种类1）基础代谢量：人在基础条件下，维持人最基本生理活动，所需消耗的能量。按机体所处的状态分为三种：基础代谢率：单位时间内，单位体表面积所消耗的基础代谢量。用B表示，单位：KJ/(m2.h)体表面积S(m2)＝0.0061×身高(cm)＋0.0128×体重(kg)－0.1529基础代谢量=基础代谢率×人体表面积×持续时间＝BSt我国正常人基础代谢率的平均值如表所示28基础代谢量安静代谢量能量代谢量维持体位所应增加的代谢量作业所增加的代谢量三种代谢量的关系3）能量代谢量：人体进行作业或运动时所需消耗的总能量。能量代谢率：用M表示能量代谢量＝MSt2）安静代谢量：机体保持某部位的平衡及某种姿势所需消耗的能量。安静代谢率：用R表示R=1.2B安静代谢量＝RSt＝1.2BSt29RMR＝(能量代谢量－安静代谢量)/基础代谢量＝(能量代谢率－安静代谢率)/基础代谢率＝(M－1.2B)/B由上式得：M＝B（RMR＋1.2）总能耗＝B（RMR＋1.