人体工程学二.

人机工程学Ergonomics设计以人为本探讨如何以工程技术的手段实现以人为本的设计理念，使之能以完整、系统、可行、实用的学科形式被应用到设计中去。1、设计所要面对的“人”是什么样的？2、设计对象与“人”的合理关系应是什么样的？3、协调“人”与设计对象之间的关系可以遵循怎样的方法和程序？一、人机工程学概论1、人机工程学概念2、人机工程学简史3、人机工程学研究的内容、方法及应用领域欧洲Ergonomics工效学美国HumanFactors人类因素学HumanEngineering人类工程学EngineeringPsychology工程心理学日本人间工程学中国人机工程学、功效学、人机学、人体工程学、人因工程学Ergonomics由希腊文ergon和nomos构成，本意为工作的自然法则1、人机工程学概念美国的查理斯.C.伍德设备的设计必须适合人的各方面因素，以便在操作中付出最小的代价而获得最高的效率W.E.伍德森人体工程学是寻求人和机械的相互合理的科学A.查帕尼斯人体工程学是让人能简单而正确的使用的科学日本的校园二郎研究了日常生活的人体工程学，并将其定义为“使用方便、宜人的科学”前苏联学者研究人在生产过程中的可能性、劳动活动的方式、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，使人在生理上和心理上都得到全面发展的一门学科国际人体工程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、生活和休假时怎样统一考虑工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科《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、使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的人机工程学是一门研究人（man)、人与机器（machine)、人与环境(environment)之间相互关系相互作用的科学。它是以人的生理、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，以人的操作简便省力、安全、舒适，以创造舒适的环境条件，提高环境的合理性和有效性为目的，使人—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。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。2、人机工程学简史(1)原始时期------原始的人机关系(2)19世纪末至第一次世界大战------萌芽时期(3)两次世界大战时期------初兴时期(4)二战至20世纪60年代-----迅猛发展(5)20世纪70年代以后------两大特点(6)人机工程学在我国(1)原始时期------原始的人机关系早在石器时代，人类就学会选择石块打制成可供敲、砸、刮、割的各种工具，从而产生了原始的人机关系。(2)19世纪末至第一次世界大战------萌芽时期从19世纪末到20世纪30年代，人们开始采用科学的方法研究人的能力与其所使用的工具之间的关系，从而进入了有意识地研究人体关系的新阶段：F•W•Taylor——铁铣研究F•B•Gilbreth&L•M•Gilbreth——砌砖研究H•Munsterberg——《心理学与工作效率》F•W•Taylor——铁铣研究1898年，现代管理学的先驱泰勒（F•W•Taylor）进入伯里恒钢铁公司后，对铲煤和矿石的工具——铁铣进行了研究，他用装煤重量分别为5kg、10kg、17kg、20kg的四种铁铣作实验，找到了铁铣的最佳设计和每次铲煤或矿石的最适重量，即10kg。同时，泰勒还进行操作方法的研究，剔除多余的不合理动作，指定最省力高效的操作方法和相应的工时定额，大大提高了工作效率。1911年，吉尔布雷斯夫妇（F•B•Gilbreth&L•M•Gilbreth）通过快速拍摄影片，详细记录工人的操作动作后，对其进行分析研究，将工人的砌砖动作进行简化，将全过程中的17个动作减少为4.5个，使砌砖的速度由原来的120块/h提高到350块/h。F•B•Gilbreth&L•M•Gilbreth——砌砖研究1912年，现代心理学家闵斯托伯格（H•Munsterberg）出版了《心理学与工作效率》等书，将当时心理技术学的研究成果与泰勒的科学管理学从理论上有机的结合起来，运用心理学的原理和方法，通过选拔和培训，使工人适应于机器。H•Munsterberg——《心理学与工作效率》两次世界大战期间，由于战争的需要，军事工业得到了飞速发展，武器装备变得空前庞大和复杂。此时，完全依靠选拔和训练人员，已无法使人适应不断发展的新武器的性能要求，事故率大为增多。人们在屡屡失败中逐渐认识到，只有当武器装备符合使用者的生理、心理特性和能力限度时，才能发挥其高效能，避免事故的发生.(3)两次世界大战时期------初兴时期1949年，在默雷尔（Murrell）的倡导下，英国成立了第一个人机工程学科研究组，翌年2月16日在英国海军军部召开的会议上通过了人机工程学（Ergonomics）这一名称，正式宣告人机工程学作为一门独立学科的诞生。1949年，查帕尼斯（A•Chapanis）等人出版了《应用实验心理学—工程设计中人的因素》一书，总结了二战时期的研究成果，系统论述了人机工程学的基本理论和方法，为人机工程学奠定了理论基础。1954年，伍德森发表了《设备设计中的人类工程学导论》。1957年，麦克考米克（E•J•McCormick）出版了《人类工程学》一书，该书相继被美国、欧洲和日本等国广泛采用作为大学教科书。德国的马克思—普朗克协会人类工程学研究所、英国的劳勃路技术学院、美国的哈佛大学等机构或组织开展了不少有关人机工程学的研究。(4)二战至20世纪60年代-----迅猛发展20世纪60年代以后，科学技术飞速发展，电子计算机应用的普及，工程系统的进一步复杂及其自动化程度的不断提高，宇航事业的空前发展，一系列新科学的迅速崛起，不仅为人机工程学注入了新的研究理论、方法和手段，而且也为人机工程学提出了一系列新的研究课题。如核电站等重要系统的可靠性问题、计算机的人机界面设计问题、宇航系统的设计问题等等，拓宽了人机工程学的研究领域和应用范围，促进了人机工程学的发展和进步。(5)20世纪70年代以后------两大特点在20世纪70年代，人机工程学形成了两大特点：一是人机工程学渗透到人们工作和生活的各个领域；二是人机工程学在高科技领域中得到了应用，自动化系统中人的监控作用、人机信息交互、人工智能等都与人机工程学有着密切的关系。(6)人机工程学在我国1935年，中国心理学家陈立出版了《工业心理学概观》，这是我国最早介绍工业心理学的专著。1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我国第一次派人参加。1984年，国家科工委成立了军用人—机—环境系统工程标准化技术委员会。1985年建立中国人类工效学标准化技术委员会，至1988年已制订有关国家标准22个。1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。1989年成立中国人类工效学学会。1991年1月成为《国际人类工效学协会》正式成员。3、人机工程学研究的内容及应用领域（1）研究内容（2）应用领域（1）人机工程学的研究内容在一百多年的发展中，人机工程学的研究范围不断的发展扩大。作为一门研究人—机—环境三者之间关系的学科，人机工程学的研究重点自始至终都是围绕人本身的。由于各学科的研究领域不同，人机工程学的研究内容也有所差异，但总体来说，主要有以下几个方面：1、生理学：研究人的信息传递系统、能量传递系统、运动系统等基本知识。（对人类肌体生理特征的研究）2、心理学：研究感觉、知觉、注意、警觉、拥挤、领域、私密性、向光性等概念。（对人类认知特征的研究）3、环境心理学：研究人和环境的交互作用、刺激与效应、人对环境的知觉、环境行为特征和规律等知识。（对人类行为特征的研究）4、人体测量学：研究人体特征，人体结构尺寸和功能尺寸及其在环境艺术设计的应用等知识。••影响空间大小、形状的因素相当多，但是，最主要的因素还是人的活动范围以及家具设备的数量和尺寸。•作为研究问题的基础，首先要准确测定出不同性别的成年人与儿童在立、坐、卧时的平均尺寸。还要测定出人们在使用各种家具、设备和从事各种活动时所需空间的体积与高度，这样一旦确定了空间内的总人数，就能定出空间的合理面积与高度。A.为确定空间范围提供依据•家具的主要功能是实用，因此，无论是人体家具还是贮存家具都要满足使用要求。属于人体家具的椅、床等，要让人坐着舒适，书写方便，睡得香甜，安全可靠，减少疲劳感。属于贮藏家具的柜、橱、架等，要有适合贮存各种衣物的空间，并且便于人们存取。为满足上述要求，设计家具时必须以人体工学作为指导，使家具符合人体的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸。B.为设计家具提供依据•C.为确定感觉器官的适应能力提供依据以视觉为例，人体工程学要研究人的视野范围（包括静视野和动视野）、视觉适应及视错觉等生理现象。在听觉方面，人体工程学首先要研究人的听觉极限，即什么样的声音能够被人听到。其次，要研究音量大小会给人带来怎样的心理反应以及声音的反射、回音等现象。以音量为例，110dB的声音即可使人产生不快感，l30dB的声音可以给人以刺痒感，140dB的声音可以给人以压痛感，150dB的声音则有破坏听觉的可能性。•触觉、嗅觉等方面的问题也很多。不难想象，研究这些问题，找出其中的规律，对于确定室内环境的各种条件（如色彩配置、景物布局、温度、湿度、声学要求等）都是绝对必需的。（2）人机工程学的应用领域二、人机工程学基础1、人体生理学知识2、人体心理学知识1.人的生理学知识人的感觉系统人类能认识世界、改造世界，首先是依靠人的感觉系统，由此才实现人—机—环境间的交互作用。人的感觉系统由神经系统和感觉器官组成。了解神经系统，才能知道心理活动发生的过程；了解感觉器官，才能懂得刺激和效应发生的生理基础。•与环境直接作用的主要感官是眼、耳、鼻、口、皮肤以及由此产生的视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉，即“五觉”，另外还有平衡系统产生的运动觉。神经系统是人体生命活动的调节中枢，通过条件反射的形式参与人与机与环境间的互动。视觉机能及其特征1视觉刺激视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为380~780nm。•2视觉系统•视觉是由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动完成的。•眼睛是视觉的感受器官，是人体最精密，灵敏的感觉器官，外部环境的80%的信息都是通过眼睛来参与的。是眼睛让人对物体由形态、大小、色彩、明暗和运动的影响。人眼是直径为21~25mm的球体，其基本构造与照相机类似。•1.视角：确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度。2.视力：眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界视角的倒数来表示。3.视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野。与视觉相关的概念•4.视距：指人在操作系统中正常的观察距离•5.中央视觉—视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物体）。•6.周围视觉—视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物体）。从视觉生理的角度分析，眼睛在头部的位置及其有限的运动能力，使人眼的视野受到限制。人眼睛的水平扫视区域约为180°，每只跟睛的范围各约150°，而双眼的最佳水平视野只在60°左右。人眼在垂直方向的扫视范围约为120°，上面以眉为界，下面以脸颊为界。最佳视角一般不大于55°。暗适应和明适应当视觉环境内亮度有较大幅度变化时，视觉对环境亮度变化的顺应性就称为适应。当人从黑暗处进入明亮环境时，最初会刺眼，而且无法看清周围景物，但一会儿就可以恢复正常视力，这种适应叫明适应。人从明亮的环境进入暗处时，最初阶段什么也看不清，逐渐适应了黑暗后，才能区分周围物体的轮廓，这种适应叫暗适应。视觉特征：1.疲劳程度：水平优于垂直。2.视线变化习惯：左—右，上—下，顺时针。3.准确性：水平