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人机工程学●人机工程学的命名及定义●人机工程学的起源与发展●人机工程学的研究内容与方法●人机工程学的相关学科●人机工程学在产品设计中的地位第0章概论格雷夫斯为意大利阿勒西公司设计了一系列具有后现代特色的金属餐具，这是1985年设计的水壶实用美观。1、方便、适应手提。2、往里装水，盖子可以用手打开。3、水烧开后壶会热，要有隔热手柄。4、要把水烧开的信息告诉使用壶的人。5、把烧开的水倒出来。0.1人机工程学的命名及定义“Ergonomics”一词是由希腊词根“ergon”（即工作、劳动）和“nomos”（即规律、规则）复合而成，其本义为人的劳动规律。由于该词能够较全面地反映本学科的本质，词义能保持中立性，不显露它对各组成学科的亲密和间疏。又源自希腊文，便于各国语言翻译上的统一；因此，目前较多的国家采用“Ergonomics”一词作为该学科的命名。例如，苏联和日本都引用该词的间译，苏联译为“”日本译为“”，称为人间工学。0.1.1学科的命名由于该学科研究和应用的范围及其广泛，各个领域的研究人员都试图从自身的研究角度来给本学科命名和下定义，因而世界各国对本学科的命名不尽相同，即使在同一个国家里对本学科的命名也不统一。例如，在美国本学科称为“HumanEngineering”（人类工程学）、“HumanFactorsEngineering”（人的因素工程学）。也有称为“人类工程学”、“人机工程学”的，大多数西欧国家称为“Ergonomics”（人类工效学），其他国家大多引用西欧的名称。人机工程学在70年代末才在我国兴起，学科为了同国际接轨，采用“人类工效学”这一名称进行对外交流为多。由于该学科在国内主要被用于协调产品与人之间的关系，因而，普遍采用人机工程学这一名称。此外，常见的名称还有：人机工程学、人类工效学、人类工程学、工程心理学、宜人学、人的因素等。0.1.2学科的定义著名的美国人机工程学及应用心理学家A·查帕尼斯大林(A.hapanis）说：“人机工程学是在机械设计中，考虑如何使人获得操作简便而又准确的一门学科”。美国人机工程学专家C·C·伍德（CharlesC·Wood）对人机工程学所下的定义为：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。W·B·伍德森W·B·Woodson）则认为：人机工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案，即对人的知觉显示、操作控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于获得最高的效率及作业时作业者感到安全和舒适。日本的人体工程学专家认为：人体工程学是根据人体解剖学，生理学和心理学等特性，了解并掌握人的作业能力与极限，及其工作、环境、起居条件等和人体相适应的科学。前苏联的人体工程学专家认为：人机工程学是研究人在生产过程中的可能性，劳动活动方式，劳动的组织安排从而提高人的工作效率，同时创造舒适和安全的劳动环境，保障劳动人民的健康，使人从生理上和心理上得到全面发展的一门学科。a.研究人和机器之间相互关系的边缘性学科。b.利用关于人的行为的知识，提高生产过程与机械的合理性和有效性。c.研究能提高劳动生产率、减少差错、减轻疲劳和创造舒适劳动条件的机械设计和制造问题。d.在综合各门有关人的科学成果的基础上，研究人的劳动活动规律的科学。e.研究人、机、环境系统，力求达到人的可能性和劳动活动的要求之间平衡。f.综合研究人体在劳动过程中的可能性和特点，从而创造最佳的工具、劳动环境和劳动过程。另外，在不同的研究和应用领域中，带有侧重点和倾向性的定义有以下几种：h.利用生理解剖学和工艺学的知识，改造生产过程、劳动方法、机械设备、劳动条件，使之符合人体的生理活动和人类行为的基本规律。i.研究人和环境之间相互关系的科学。此处的环境是指机器、工具、劳动组织管理以及生产的客观环境。j.运用生理学、心理学、管理学和其它有关学科的知识，使人、机器、环境相互适应，创造舒适和安全的工作条件以及休息环境，从而达到提高工效的一门学科。国际人机工程学会（InternationalErgonomicsAssociation）对本学科所下的定义为：人机工程学是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、安全和舒适等问题的学科。InternationalErgonomicsAssociation：Ergonomics(orhumanfactors)isthescientificdisciplineconcernedwiththeunderstandingofinteractionsamonghumansandotherelementsofasystem,andtheprofessionthatappliestheory,principles,dataandmethodstodesigninordertooptimizehumanwell-beingandoverallsystemperformance.Ergonomistscontributetothedesignandevaluationoftasks,jobs,products,environmentsandsystemsinordertomakethemcompatiblewiththeneeds,abilitiesandlimitationsofpeople.人机工程学是以人的生理的、感知的、社会的和自然环境的因素为依据研究人与人机系统中其他元素之间的相互关系，创造健康、安全、舒适、协调的人—机（物）—环境系统提供理论和方法的学科。0.1.3人—机—环境系统人—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。人机环境人—机—环境系统人:人是指操作者或使用者机:机泛指人可操作与可使用的物，可以是机器，也可以是用具或生活用品、设施、计算机软件等各种与人发生关系的一切事物；环境:环境是人与机共处的环境，如作业场所和作业空间，自然环境和社会环境等。0.2人机工程学的起源与发展英国是世界上开展人机工程学研究最早的国家，但学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。所以，人机工程学有“起源于欧洲，形成于美国”之说。虽然本学科的起源可以追溯到20世纪初期，但作为一门独立的学科只有五十多年历史。学科在形成与发展的过程中，大致经历了以下三个阶段：0.2.1经验人机工程学20世纪初，美国学者F·W·泰罗（Frederick·W·Taylor）在传统管理基础上，首创了新的管理方法和理论，并据此制订了一整套以提高工作效率为目的的操作方法，并考虑了人使用的机器、工具、材料及作业环境的标准化问题。A、泰罗铁锹试验：用形状相同而铲量不同的四种铁锹，它们分别是每次铲重量的：5、10、17、30KG泰罗让工人分别用这四种铁锹去铲煤。通过试验得出每次铲10KG的效率最高。B、吉尔伯勒斯的砌砖试验：动作研究：18个减少为5个效率：120块/H增加到350块/H从泰罗的科学管理方法和理论的形成到第二次世界大战之前，称为经验人机工程学的发展阶段。经验人机工程学一直延续到第二次世界大战之前，当时，人们所从事的劳动在复杂程度和负荷量上都有了很大变化。因而改革工具、改善劳动条件和提高劳动效率成为最迫切的问题，从而使研究者对经验人机工程学所提出的问题进行科学的研究，并促使经验人机工程学发展为科学人机工程学。其中突出的代表是美国哈佛大学的心理学教授H·闵斯特泼格（H·Munsterberg），在其代表作《心理学与工业效率》中，他提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。闵氏的心理学研究工作与泰罗的科学管理方法联系起来，解决了选择、培训人员与改善工作条件、减轻疲劳等实际问题。由于当时该学科的研究着眼于心理学方面，因而在这一阶段大多称本学科为“应用实验心理学”。学科发展的主要特点是：机器设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的优选上，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。例图0-1例图0-2加油机0.2.2科学人机工程学本学科发展的第二阶段是第二次世界大战期间。在这个阶段中，由于战争的需要，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备。但由于片面注重新式武器和装备的功能研究，而忽视了其中“人的因素”，因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。例如，由于战斗机中座舱及仪表位置设计不当，造成飞行员误读仪表和误用操纵器而导致意外事故；由于操作复杂、不灵活和不符合人的生理尺寸而造成战斗命中率低等现象经常发生。据统计，美国在第二次世界大战的飞机事故中，80%是由于人机工程学方面的原因造成的。失败教训引起决策者和设计者的高度重视。通过分析研究，逐步认识到，在人和武器的关系中，主要的限制因素不是武器而是人，并深深感到“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件；同时还认识到，要设计好一个高效能的装备，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。科学人机工程学一直延续到50年代末。在其发展的后一阶段，由于战争的结束，学科的综合研究从军事领域向非军事领域发展，并逐步把应用在军事领域中的研究成果来解决工业与工程设计中的问题，如飞机、汽车、机械设备、建筑设施以及生活用品等。人们还提出在设计工业机械设备时也应集中运用工程技术人员、医学家、心理学家等相关学科专家的共同智慧。因此，在这一发展阶段中，学科的研究课题已超出了心理学的研究范畴，使许多生理学家工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。工程技术专家涉及到该学科中来共同进行研究，从而使本学科的名称也有所变化，大多称“工程心理学”。本学科在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。0.2.3现代人机工程学到了60年代，经过战后的恢复阶段后，欧美各国进入了大规模的经济发展时期，在这一时期由于科学技术的进步，使人机工程学获得了更多的发展机会，许多用于战争的技术转向民用。同时，在科学领域中，由于控制论、信息论、系统论和人体科学等学科中新理论的建立，在本学科中应用新理论和新技术来进行人机系统的研究应运而生。所有这一切，不仅给人机工程学提供了新的理论和和新实验场所，同时也给该学科的研究提出了新的要求和新的课题，从而促使人机工程学进入了系统的研究阶段。从60年代至今，可以称其为现代人机工程学发展阶段。a.不同于传统人机工程学研究中着眼于选择和训练特定的人，使之适应工作要求。现代人机工程学着眼于工程设计及各类产品的设计。b.密切与实际应用相结合，通过严密计划规定的广泛的实验性研究，尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的产品设计。c.力求使实验心理学、生理学、功能解剖学、人类学等学科的专家与物理学、数学、工程技术等方面的研究人员共同努力、密切合作。现代人机工程学研究的方向是：把人—机—环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人的各种产品和作业环境，使人—机—环境系统和谐统一，从而获得系统的最优综合效能。现代人机工程学发展有以三个特点：学科在国内的发展情况本学科在国内起步虽晚，但发展迅速。人机工程学的研究在20世纪30年代开始即有少量和零星的开展，到60年代初，也只有在中科院、中国军事科学院等少数单位从事本学科中个别问题研究，而且其研究范围仅局限于国防和军事领域。但是，这些研究却为我国人机工程学的发展奠定了基础。十年动乱期间，本学科的研究曾一度停滞，直至70年代末才进入较快的发展时期。随着我国科学技术的发展和对外开放，人们逐渐认识到人机工程学研究对国民经济发展的重要性。目前，该学科的研究和应用已扩展到工农业、交通运输、空间技术、医疗卫生以及教育系统等国民经济的各个部门，由此也促进了本学科与工程技术和相关学科的交叉渗透，使人机工程学成为既有深厚理论基础又有广泛应用领域的边缘学科。例图0-3例