2人因工程实验指导书

人因工程实验指导书第1页共35页人因工程实验室实验指导书人因工程实验指导书第2页共35页前言人因工程学是一门新兴的正在迅速发展的交叉学科，涉及多种学科，如：生理学、心理学、解剖学、管理学、工程学、系统科学、劳动科学、安全科学、环境科学等，应用领域十分广阔。因此，在本学科的形成和发展过程中，各学科、各领域、各国家的学者从不同角度给该学科下定义、定名称，反映不同的研究重点和应用范围，至今仍未统一。常见的名称有下列几种：(1)人类工效学，或简称为工效学，英文是“Ergonomics”。这个名称在国际上用得最多，世界各国把它翻译或音译为本国文字，目前我国国家一级学会的正式名称也是“中国人类工效学学会”，相应出版的学术刊物命名为《人类工效学》。(2)人因工程学(HumanFactorsEngineering)或人的因素学(HumanFactors)。在美国和一些西方国家用得最多，常在核电工业、一般生活领域或生活用品设计中使用，我国用这个名称的也比较多。(3)人机工程学(Ergonomics或Man-MachineEngineering)或人机学。这是我国对Ergonomics的最早翻译名称，至今工程技术方面大多数人还喜欢用这个名称。(4)人—机器—环境系统工程学(Man-Machine-EnvironmentSystemsEngineering)。我国航空航天领域首先采用人—机器—环境系统工程学这个名称，它涵盖的学科内容更为广泛。其他类似名称，如“工程心理学”是本学科的早期名称，也是本学科的基础知识；“人素工程学”在我国一些军标中使用，是HumanFactorsEngineering的另一种译名；“人机工程设计”、“人因工程设计”、“宜人性设计”，在我国工程设计人员中也较为常用。学科的名称没有统一，定义也没有统一。得到各国大多数学者所认同的是国际人类工效学学会(InternationalErgonomicsAssociation)的定义：“人类工效学(Ergonomics)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、家庭生活中和闲暇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。”我国朱祖祥教授主编的《人类工效学》一书中所下的定义是：“它是一门以心理学、生理学、解剖学、人体测量学等学科为基础，研究如何使人—机—环境系统的设计符合人的身体结构和生理心理特点，以实现人、机、环境之间的最佳匹配，使处于不同条件下的人能有效地、安全地、健康和舒适地进行工作与生活的科学。因此，人类工效学主要研究人的工作优化问题。”不论如何命名和定义，笔者认为，这门学科是以人为核心因素，运用心理学、生理学、解剖学、人体测量学等人体科学知识于工程技术设计和作业管理，特别是安全设计和安全管理。以人为本，着眼于提高人的工作绩效(Humanperformance)，防止人的失误(Humanerror)，在尽可能使系统中人员安全、舒适的条件下，统一考虑人—机器—环境系统总体性能的优化。正是因为强调在工程技术设计和作业管理中考虑人的因素是本学科的特点，所以，我们使用人因工程学作为本学科的名称，以突出人的因素在工程上的应用。从文字上考虑，“人因工程学”，顾名思义，很容易使人想到与人的因素有关，容易被理解和接受。人因工程实验指导书第3页共35页“统一考虑人—机器—环境系统总体性能的优化”意味着，既要使机器的设计符合人的生理、心理特点，有利于人“安全、高效、舒适”，即“机宜人”，也要考虑通过培训和管理使人适应机器，即“人适机”。片面强调某一方面都不符合人因工程学原则。在神舟6号宇宙飞船轨道仓和生活仓的设计中，充分运用人因工程学原则，既尽可能使航天员“安全、高效、舒适”，又必须考虑在宇宙中飞行，毕竟限制条件太多，包括经济实力和工艺水平的限制，所以还必须通过对航天员进行严格的培训，使他们适应航天飞行的环境。这是比较典型的例子，其他系统也类似，只是有些情况下侧重考虑“机宜人”，有时则侧重“人适机”。我们了解、学习人因工程学，就是要在我们的工作和生活中充分运用人因工程学知识，使我们工作得更好，生活得更好。人因工程实验指导书第4页共35页目录实验一微气候测定与评价实验......................................................................................5实验二环境照明与生产效率关系测定..........................................................................9实验三环境噪声测定与评价........................................................................................13实验四劳动强度测定与评价实验................................................................................15实验五人体生理反应测定............................................................................................23实验六人体形体测量实验............................................................................................29人因工程实验指导书第5页共35页实验一微气候测定与评价实验一、实验任务1.实验环境调节。2.测定不同环境下的气温、相对湿度、气流速度。二、实验目的及实验要点1.掌握微气候条件的测量方法。2.了解微气候条件对人体的影响及相互关系。3.实验要点:根据测量结果以PMV及PPD作为评价方法来综合评价微气候条件。三、实验原理微气候又称生产环境的气候条件，是指生产环境局部的气温、湿度、气流速度以及工作现场设备、产品零件和原材料的热辐射条件。各种微气候条件对人体的影响可以相互替代，某一件的变化对人体的影响可以由另一条件相应变化来补偿。人体的体温控制是一个完善的温度调节系统，尽管外界环境温度千变万化，人体的体温波动却很小，这对于保证生命活动的正常进行十分重要。为了生命延续或从事劳动，人体要进行能量代谢，低温、高温使人体散热量增加。人体具有一定的冷适应能力，通过冷应激效应以保持体温恒定,，严重低温条件可致冻伤。高温、高湿作业环境条件下，人体通过热应激效应以保持体温恒定，严重时将导致热衰竭。安全舒适的微气候不仅对于提高工作效率、劳动安全十分重要，而且还是人因工程重要的工作条件之一。四、实验设备、仪器及使用方法1.环境调节设备冷热空调加湿器风扇2.环境测量仪器温湿度计风速计气压计人因工程实验指导书第6页共35页3.仪器使用方法3.1温湿度计的使用1）将电源开关推至“ON”位置。2）温度单位选择℃或℉。3）将LCD显示方式切换至主要显示温度“TEMP”、湿度“%RH”或露点温度值“DEW”。4）LCD显示屏将立刻显示出当时环境温度（℃或℉）及湿度（%RH）或露点温度值（DEW）。5）当改变测试环境湿度时，其值会改变，需等待数分钟，就能读取稳定的湿度（%RH值）。6）、如将电源开关推至“HOLD”位置，它将锁住目前所显示的数值。3.2风速计的使用1）打开电源开关。2）将风扇上依风向顺风扇上之箭头方向，使风扇依风速大小转动。3）按下UNIT/3按键选取风速单位为m/s。4）读取液晶显示器上的风速值。5）按下HOLD/RS-232/1按键即可锁住目前所显示的数值。3.3大气压力计的使用1）按下“ON”按键打开电源开关。系统进入检测状态，显示系统默认大气压1013.0hPa。2）数秒后，系统自动进入工作状态，显示大气压力。开机需预热5分钟后正常工作。五、实验内容及实验过程1．实验流程仪器操作认知仪器及软件设置不同环境下数据采集PMV和PPD计算实验结果比较与体会人因工程实验指导书第7页共35页2．仪器及软件设置1）将温湿度计、风速计和大气压力计通过串口接到安装有“微气候环境测定”软件的计算机上。2）运行“微气候环境测定”软件。点击“系统设置”按钮，弹出登录对话框，键入密码（初始为888888）。进入系统设置界面。根据第一步接线方式选择每个设备所连接的端口，以及该设备使用的波特率。（温湿度计、风速计和气压计的波特率均为9600）。还可以根据实验需求设置采集的参数。也可以使用默认参数。点击“保存设置”保存系统设置。人因工程实验指导书第8页共35页3）关闭并重新运行程序。4）将温湿度计、风速计和气压计电源打开（风速计需按住“HOLD/RS-232/1”按钮的同时按“ON/OFF”按钮打开才能使用串口传输数据）。5）不同环境下采集数据6）保存数据文件。7）设置服装热阻值及不同活动代谢率，计算PMV及PPD值。8）根据PMV及PPD值进行舒服性比较9）实验完成后关闭软件及各种仪器。3．实验环境设置与选择实验物理量单位参数1参数2参数3参数4参数5温度°1820232630湿度%40%50%65%75%85%风速m/s0.50.81.21.52.0衣服热阻clo0.30.70.81.01.25活动方式坐姿放松坐姿轻度活动坐姿中度活动步行2km/h步行5km/h注明：老师根据实际情况选择数据。六、实验报告要求1）实验报告应写明实验目的和所用仪器与设备。2）实验报告应写明实验原理、实验步骤以及采集的数据。3）根据PMV及PPD值比较与实际体会。人因工程实验指导书第9页共35页实验二环境照明与生产效率关系测定一、实验任务1）简单方法测定和计算反射率。2）数据采集并绘制等照度曲线。3）绘制照明——工作效率曲线。二、实验目的及实验要点1）学习照度计的使用方法。2）掌握照明的测量方法。3）实验要点是测量作业照明与工作效率曲线。4）理解照明条件对工作效率的影响。三、实验原理照明对作业的影响，表现为能否使视觉系统功能得到充分发挥。明视觉好是中心视力好，暗视觉好是周边视力好。人的眼睛能够适应从10~-3～10~5lx的照度范围。为了看清物体，使物体成像集结在视网膜的中心窝处，就得通过眼球外部6根眼肌（内、外、上、下直肌、上、下斜肌）的收缩使瞳孔的睫状肌的收缩或舒张是晶状体变厚，增加眼睛的折光能力；通过虹膜使晶状体变薄，减弱折光能力，来调节眼睛看近物和远物的能力。通过瞳孔扩约肌的收缩和瞳孔开大肌的收缩，使瞳孔缩小，减少强光进入眼内；使瞳孔开大，增加弱光进入眼内。眼肌的经常反复收缩，极易造成眼睛的疲劳，其中睫状肌对疲劳的影响尤为严重。据实验表明：照度自10lx增加到1kxl时，视力可提高70％。视力不仅受注视物体亮度的影响，还与周围亮度有关。当周围亮度与中心亮度相等，或周围稍暗时，视力最好；若周围比中心亮，则视力会明显下降。在照明条件差的情况下，作业者长时间反复辨认对象物，使明视觉持续下降，引起眼睛疲劳，严重时会导致作业者全身疲劳。眼睛疲劳的自觉症状有：眼球干涩、怕光眼痛、视力模糊、眼球充血、产生眼屎和流泪等。改善照明条件不仅可以减轻视觉疲劳，而且也会提高工作效率。因为提高照度值可以提高识别速度和主体视觉，从而提高工作效率和准确度，达到增加产量、减少差错、提高产品质量的目的。总之，创造舒适的照明条件，不仅对从事手工作业，而且对从事紧张记忆、逻辑思维的脑力劳动，也有利于提高作业效率。有人研究了不同年龄组的人在不同照度下注意力的集中情况。结构表明，由于照度条件的改善，各年龄组劳动生产率提高的幅度都一样。如果从事的是要求视觉特别紧张的作业，年纪大的人，其工作效率比年轻人更有赖于照明条件。作业性质越是依赖于视觉，对照明条件的要求越高。照度值增加并非总是与劳动生产率的增长相关的。一般认为，随着照度增加到临界水平，作业效率迅速提高；在临界值以上，作业效率平稳；再增加