第1章人机工程学概论

人机工程学上海海洋大学工程学院李俊工程学院202电话：61900811E-mail:[e-mail]进化OR退化Somethingwrong？Whatwecando?How?篇章总汇总论第1章人机工程学概述基础篇第2章人体测量与数据应用第3章人体感知与运动特征第4章人的心理与行为特征应用篇第5章人的信息界面设计第6章工作台椅与工具设计第7章作业姿势与动作设计第8章作业岗位与空间设计第9章人与环境的界面设计第10章事故分析与安全设计第11章人机系统总体设计展望篇第12章人机工程发展新趋势第1章人机工程学概论1.1人机工程学的命名及定义1.2人机工程学的起源和发展1.3人机工程学的研究内容与方法1.4人机工程学体系及其应用领域1.5人机工程学与工业设计1.1人机工程学的命名与定义人机工程学（Man-MachineEngineering)：研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。1.1.1学科的命名1.美国：HumanFactors;HumanFactorsEngineering人类因素学或人类因素工程学。人类工程学HumanEngineering2.欧洲：Ergonomics＝ergon（工作、劳动）＋nomos（规律、规则）——工效学3.其他：工程心理学（前苏联）；人间工学（日本）；人体工程学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学等。人体工程学的命名已经充分体现了该学科是“人体科学”与“工程技术”的结合，是环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物。英国1950年成立英国人机学研究会，1957年创办会刊《Ergonomics》。美国1957年成立人因工程学会，发行会刊《HumanFactors》。日本于1963年成立日本人间工学研究会。1960年成立国际人机学协会。（InternationalErgonomicsAssociation，IEA）1980年4月，全国人类工效学标准化技术委员会成立，1984年，国家军用人－机－环境系统工程标准化技术委员会成立。1989年，中国人类工效学学会成立，1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。美国人机工程学专家查尔斯.C.伍德：设备设计必须适合人的各方面因素，以便在操作上付出最小的代价而求得最高效率美国人机工程学专家W.B.伍德森：人与机器相互关系的合理方案，亦即对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其部署和作业系统的组合等进行有效研究，从而提高人的工作效率，同时创造舒适和安全的劳动环境，保障劳动者的健康，使人从生理上和心理上得到全面发展的科学1.1.2学科的定义研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。1.国际人类工效学学会（InternationalErgonomicsAssociation）——国际人机工程学会（IEA）该定义被认为是目前为止最权威和最全面的在研究目标上：两个目标即提高工作效率和质量；满足人们的价值需要在研究内容上：着重于研究人类以及在工作和日常生活中所用到的产品、设备、设施、程序与环境之间的相互关系。在研究方法上：对人的能力、行为、限制和特点等相关信息进行系统研究，并将之用于产品、操作程序及使用环境的设计和制造中。学科的特点：学科的目标是以人为中心的必须意识到个体在能力和限制上的差异强调设计过程中经验数据和评价的重要性用系统观点考虑问题2.《中国企业管理百科全书》研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。上述两定义本质上是相同的。即研究人—机—环境系统中三大要素的关系，目的是解决人的效能、健康问题人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机器、人与环境以及机器与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。因此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。3.综上所述可以认为：IEA对工效学的定义：研究人与系统中其他因素的相互作用及应用相关的理论、原理、数据和方法来设计，以使人健康和舒适及整体性能最优的一门科学。4人－机－环境系统人环境机人－机－环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及他们周围的环境所构成的系统，简称人－机系统.在人－机系统中，人－机－环境相互依存、相互作用、相互制约完成某一特定的生产或生活过程。1.2人机工程学的起源与发展自从有人类社会以来，人类的生活就离不开器具，因此，从一开始有了人类，也就有了人和器具最原始的人机关系。这些工具由于人的使用和改进，由简单到复杂逐步科学化。在我国的古典家具中，如太师椅、茶几等可以很明显地看到人机理念的影子。又如我国指南车，它的传动机构，运用了力学知识和反馈原理，与现代人机工程学的原理相吻合。这种实际存在的人机关系及其发展，我们把它称为经验人机工程学1.2人机工程学的起源与发展1.2.1经验人机工程学（20世纪初~二次大战）在经历工业革命之后，人们所从事的劳动在复杂程度上和负荷量上都有了很大变化。改革工具以改善劳动条件和提高劳动效率已经成为一个迫切问题。因此人们开始对经验人机工程学所提出的问题进行研究。下面我们就列举几项比较著名的研究工作。肌肉疲劳试验1884年，德国学者莫索（A·Mosso）对人体劳动疲劳进行了试验研究。对作业的人体通以微电流，随着人体疲劳程度的变化，电流也随之变化，这样用不同的电信号来反映人的疲劳程度。这一试验研究为以后的“劳动科学”打下了基础。铁锹作业试验1898年美国学者泰勒（F·W·Taylor）从人机学角度出发，对铁锹的使用效率进行了研究。他用形状相同而铲量分别为5kg、10kg、17kg、和30kg四种铁锹去铲同一堆煤，虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大，但实验结果表明，铲煤量为10kg的铁锹作业效率最高。他做了许多实验，终于找出了铁锹的最佳设计和搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当的重量。这就是人机工程学过程中著名的“铁锹作业实验”。砌砖作业试验1911年吉尔布雷斯（F·B·Gilreth）对美国建筑工人砌砖作业进行了试验研究。他用快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄下来，然后对动作进行分析，去掉多余无效动作，最终提高了工作效率，使工人砌砖速度由当时的每小时120块提高到每小时350块。泰勒和吉尔布雷斯的这些重要试验影响很大，而且成为后来人机工程学的重要分支，即所谓“时间与动作的研究”（TimeandMotionStudy）的主要内容。特别是泰勒的研究成果，在20世纪初成了美国和欧洲一些国家为了提高劳动生产率而推行的“泰勒制”。特点：机械设计的的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术的原理设计上；在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。1.2.2科学人机工程学（二次大战~50年代末）由于设计不当和缺乏训练，导致了较多意外事故的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性，意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。这一阶段的发展特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。1.2.3现代人机工程学（60年代以来）现代人机工程学有三个特点：1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，进行具体的机械装备设计。3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。研究方向：把人-机-环境作为一个整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。美国亨利·德累夫斯（HenryDeryfuss）事务所的人机学实验1.3人机工程学的研究内容与方法1.3.1学科的研究内容各国人机工程研究的基本状况—由于各国学科和工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点也有所不同，例如:美国侧重工程和人际关系；法国侧重劳动生理学；前苏联注重工程心理学；保加利亚偏重人体测量；捷克、印度等注重劳动卫生学。研究内容具有多样性、应用性和灵活性。主要包括以下几个方面：1）人体特性的研究：主要研究在工业设计中与人体有关的问题。如本书2、3、4章的内容。2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发，如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健康不受影响，事故危险性最小。如本书9、10章的内容。4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题可使二者取长补短，各尽所长。如本书第11章的内容。5）人机工程学发展动向的研究，如本书12章内容1.3.2研究方法研究方法观察法分析法实测法实验法计算机数值仿真法模拟和模型试验法1.4.1学科的体系人机工程学人体科学工程科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环境卫生学环境医学环境心理学环境保护学环境检测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人体工程学的命名已经充分体现了该学科是“人体科学”与“工程技术”的结合，是环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物。它是以人体科学中的人类学、生物学、心理学、卫生学、解剖学、生物力学、人体测量学等为“一肢”。以环境科学中的环境保护学、环境医学、环境卫生学、环境心理学、环境监测技术等学科为“另一肢”。而以技术科学中的工业设计、工业经济、系统工程、交通工程、企业管理等学科为“躯干”。构成了本学科的体系，从人机工程学的构成体系来看就是一门综合性的边缘学科，其研究的领域是多方面，可以说与国民经济的各个部门都有密切关系。1.4.2人因工程在中国1、主要发展背景1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会1984年国防科学工业技术委员会成立了国家军用人-机-环境系统工程标准化技术委员会1989年成立全国人类工效学学会，1995年创刊Humanfactors、ergonomics什么意思？？2、国内人因工程的主要研究领域及门类脑力工作与认知工程航空航天人因交通与驾驶人因产品设计与可用性工程职业安全与健康核电人因人力资源管理3、我国的专业人因工程科研机构简介西安交通大学工业工程系脑力负荷与认知工程、安全工程、产品设计与可用性工程、人力资源管理等清华大学工业工程系人机交互学、用户界面设计、可用性工程、驾驶人因、工业安全等天津大学工业工程系人力资源管理、产品研发等上海交通大学工业工程系知识工程、人机界面、人工智能、虚拟设计、产品设计、汽车设计重庆大学工业工程系人因仿真、产品研发与设计、汽车设计湖南工学院安全与环境工程系安全人因可靠性、核电安全等东北大学管理科学与工程系产品设计大连海事大学中国欧盟可用性研究中心可用性工程、人机交互和信息无障碍化等1.4.3人因工程的应用主要有以下一些方面：（1）基础研究（2）生产、生活应用（3）安全管理与可用性（4）其他方面（1）基础研究人体工作行为、解剖学和人体测量生理学方面和医学人机工程环境人机工程手工操作负荷显示与控制布局设计控制室设计认知工效学和复杂任务（2）生产、生活应用工作空间设计工业设计应用办公室人机工程设计产品设计与顾客车辆与交通人机工程计算机软件人机工程计算机终端人机界面设计与评价（3）安全管理与可用性事故健康与安全人的可靠性风险评估可用性评估用户需求与用户指导（4）其他方面管理与人机工程多工作环境系统分析任务分析管理培训与人员培训特殊的人机工程应用1.5人机工程学与工业设计1.人机工程学与工业设计的共性与区别人机工程学和工业设计在基本思想与工作内容上有