第一章_人因工程学概述

1HumanFactorsEngineering人因工程学黄向明[e-mail]2课程目的（1）从工程的角度掌握人的生理、心理的特点，作业环境、人机界面、场所人因工程设计等知识中的基本概念和基本理论，对人、机、环境相互关系有比较全面了解和认识，树立以“人”为核心的思想。（2）掌握人的行为方式、工作能力、作业限制等特点，能够对工程设计、工作安排、环境布置等提出科学的建议和要求，为人-机-环境系统建立合理可行的方案，以达到提高作业者的作业能力、系统生产率、安全性和舒适性的目的。3教材及参考教材《人因工程学》郭伏编，北京：机械工业出版社，2005；《产品设计中的人机工程学》王继成主编，北京：化学工业出版社，1994；《工业设计人机工程》阮宝湘，北京：机械工业出版社，2005；《人机工程学》赵江宏、谭浩编.高等教育出版社，2007。4第一章人因工程学概述1、学科概述2、人因工程学研究内容和方法3、人因工程学与其它学科的关系51、学科命名的由来欧洲：Ergonomics人类工程学或工效学。美国：HumanFactors;HumanFactorsEngineering人类因素学或人因工程学。其他：工程心理学（前苏联）；人类工学（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。1.1学科概述62、人因工程学的定义国际人类工效学会：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因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、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。《中国企业管理百科全书》将人机工程学定义为：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。1.1学科概述7综上所述可以认为：人因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，分析研究人与机械、人与环境以及机械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，人因工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。1.1学科概述8人——指操作者或使用者；机——泛指人操作或使用的物，可以是机器，也可以是用具、工具或设施、设备等；环境——是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等；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它们所处的周围环境所构成的系统，简称人—机系统。3、具体含义说明1.1学科概述94、人因工程学的发展史发展史萌芽时期（20世纪初期）人因工程学的兴起时期（1910—1940年）人因工程学的成长时期（1940—1960年）人因工程学的发展时期（1960年以后）1.1学科概述10早期历史—萌芽阶段20世纪前期（以机器为中心）这一阶段主要研究人如何适应机器（包括环境等因素）以提高工作效率、减少工作事故。Taylor,LillianGilbreth（人机学研究的先躯）：动作研究和车间管理研究。熟练操作与作业疲劳；工作间的设计和残疾人使用设备的设计。德国心理学家闵斯托伯格倡导将心理学应用实践，其代表作《心理学与工业效率》，提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。1.1学科概述11学科兴起阶段1910—1940年这一阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器适应问题（包括环境等因素）以提高工作效率。1914年第一次世界大战为工作研究提供了重要背景；1924年美国芝加哥西方电气公司进行了长达8年的霍桑实验，研究影响人的工作效率的因素；人的生理、心理因素、工作条件（照明、噪音等）、组织因素、工作气氛和人际关系等。（使人适应机器）1.1学科概述12学科成长阶段1940—1960年这一阶段主要研究如何设计机器使其适应人的生理、心理特征和人的能力限度，从人适应机器到机器适应人的新阶段，为人因工程学奠定基础。1945年人因工程职业诞生，第一本有关人机的书《应用实验心理学：工程设计中的人因学》出版；1957年9月美国建立人因工程协会，由工效学协会出版《工效学》杂志；1960年国际人类工效学会（IEA）成立。（使机器适应人）1.1学科概述13发展阶段1960—1979年ThreeMile岛上的核电站事故；1984年12月4日印度博帕尔杀虫剂工厂有毒物质泄漏，4000人死亡，20万人受伤；1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故,300人死亡；根据美国学者研究，这几起灾难重要原因是不恰当的人因设计。这阶段发展趋势：（1）研究领域不断扩大；（2）应用范围越来越广；（3）在高科技领域中发挥特殊作用。1.1学科概述14我国人因发展进程1930年清华大学开了工业心理学课程。1935年陈立出版了《工业心理学概况》，是我国最早介绍工业心理学的著作。1980年我国成立中国人类工效学标准技术委员会。1984年我国成立军用人－机－环境系统工程标准化技术委员会。1989年成立中国人类工效学学会。1991年成为《国际人类工效学协会》正式成员。15由于各国学科和工业基础不同，各国人因工程的研究方向和侧重点也有所不同。根本研究方向是：通过揭示人－机－环境之间的关系的规律，以确保系统的总体最优化。其主要内容：1.2人因工程学研究的内容一、研究内容（1）研究人的生理与心理特性（2）研究人机系统总体设计（3）研究人机界面设计（4）研究工作场所设计和改善16（5）工作环境及其改善研究工作环境下人的生理、心理的反应，环境对工作生活的影响，研究控制、改善和预防不良环境的措施。1.2人因工程学研究的内容（6）研究作业方法及其改善研究人从事体力作业、技能作业和脑力作业时的生理和心理反应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷和能量消耗，作业条件、作业程序和工作制度等。（7）研究系统的安全性和可靠性研究人为失误的特征和规律，人的可靠性和安全性，找出人为失误的各种因素，以改进人－机－环境系统。（8）研究组织与管理的效率研究人的决策行为模式，研究如何改进生产或服务流程，研究使复杂的管理综合化、系统化；研究人才的选拔、训练和能力开发，改进绩效，研究组织形式，提高员工参与管理和决策。17二、人因工程学应用领域（1）机具设计与改进机器（机床、汽车、电器等各种机械设备）的设计。器具（工具、软件、办公用具、标志、说明书等）设计。设施规划（工厂、车间、军事系统、机场、城市设施等）。（2）作业改善作业条件、作业方法、作业姿势和工具的选择与放置等。（3）环境各种作业场所的环境（照明、颜色、噪声、微气候）改进，如工厂、车间、医院、办公室等各种场馆及公共场所等。（4）管理业务流程再造、管理运作模式、决策模式、安全管理、人事制度、激励机制、人员选拔与培训、技术创新等。1.2人因工程学研究的内容18研究方法观测法心理测量法实验法图示模型法调查法心理测验法一、主要研究方法1.3人因工程学研究的方法和步骤19（1）调查法调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。它具体包括访谈法、考察法和问卷法。1.3人因工程学研究的方法和步骤（1）访谈法。是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。（2）考察法。通过实地考察，发现现实的人一机一环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。（3）问卷法。是研究者根据研究目的编制一系列问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。20（2）实验法实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果推论和变化预测的一种研究方法。1.3人因工程学研究的方法和步骤实验法分为两种，实验室实验和自然实验。21（3）心理测量法（感觉评价法）运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量作出的主观评价。其目的是按一定标准分级，评定对象的大小、优劣等。1.3人因工程学研究的方法和步骤心理测量的对象：对产品或系统的特定质量、性质进行评价，如对声压、照度、重量和表面状况等进行评价，可以借助仪器测量。对产品或系统的整体进行综合评价，如舒适性、使用性、满意度、感觉、购物动机等进行评价。主要由人来评价。22（4）心理测验法是以心理学中的有关个体差异理论为基础，将操作者个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理素质特点。应用于人员素质测试、选拔和培训。1.3人因工程学研究的方法和步骤心理测量的分类：能力测试。智力测试。个性测试。测验必须满足以下两个条件:第一，必须建立常模。常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。第二，测验必须具备一定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。23（5）图示模型法图示模型法是采用图形对系统进行描述，直观地反应各要素之间的关系。主要应用于工具、作业与环境设计改进。1.3人因工程学研究的方法和步骤在图示模型法中，应用较多的是三要素图示模型。人的三要素是中枢神经系统、感觉器官和运动器官；机具的三要素是机器本体、显示器和控制器。24图1.1基本模型1.3人因工程学研究的方法和步骤1.2驾驶员－汽车模型25二、研究方法的效度与信度1、效度效度是指研究结果能真实的反映所评价的内容。效度的分类：内部效度指研究中各变量间确实存在着一定的因果关系。外部效度指某一研究成果的结论能够在多大程度上推广和普及到其他人和背景中。1.3人因工程学研究的方法和步骤262、信度信度是指研究方法和研究结果的可靠性，即多次测量的结果保持一致性。3、提高信度的方法研究样本的选择（抽样方法）统计方法的正确性1.3人因工程学研究的方法和步骤271、机具的研究步骤（1）确定目的及功能；（2）人与机具的功能分配；（3）模型的描述；（4）分析（人的特性、机器特性、系统的特性）；（5）模型的实验；（6）机具的设计与改进。三、人因工程学研究步骤1.3人因工程学研究的方法和步骤282、作业的研究步骤（1）确定作业的目的和实现该目的的功能；（2）确定作业中人与机具的功能分配；（3）作业模型的描述；（4）对作业人员的特性进行测量、数据分析；（5）提出作业各种方案并进行评价；（6）对作业进行设计与改进和评价。3、环境的研究步骤（1）确定目的，明确研究环境的重点因素；（2）分析环境对人的影响（图示模型方法）；（3）提出多种方案并进行评价；（4）对环境进行设计与改进和评价。1.3人因工程学研究的方法和步骤291.4人因工程学的相关学科人因工程学管理科学医学人体测量生理学人体解剖劳动医学环境医学生物力学生物学系统工程人机系统工程技术动作研究时间研究社会学信息科学认知工效劳动科学心理学工作研究30一、人因工程学与人体学科的关系人体生理学、心理学、人体测量学、解剖学、生物力学、医学等，是人因工程的重要基础学科。其中心理学、人体测量学、生理学与人因工程学的关系更为密切。医学与生理学对人因工程的作用是很明显的。许多人因工程学的问题，若要深入探究其原理与机制，就需要从人体解剖特点和人体生理过程进行分析。1.4人因工程学的相关学科31一、人因工程学与人体学科的关系1.4人因工程学的相关学科心理学与人因工程的研究对象、内容和方法存在着很多共通性。心理学关于人的信息加工研究的成果，可为人因工程学提供科学原理和设计参数。人的任何工作和行为都离不开心理活动。人体测量学主要研究静态结构性人体测量尺寸数据和动态功能性人体测量数据。生物力学主要研究人体运动及受力情况，人与机器、工具间受力关系。32二、人因工程学与工程学科的关系1.4人因工程学的相关学科人因工程学的研究目的体现了本学科是人体科学和环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物。工程科学包括工程设计、安全工程、系统工程以及管理工程等学科。工程设计是人因工程研究的主要目的，它与人因工程学科之间自然存在着密切的关系。例如，研究机械人因工程学问题，应具有一定的工程机械方面的知识。35