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第一章人体工程学概说想一想1、什么是人体工程学？2、什么是环境？3、近代的人——机关系的特征及其社会背景。4、人体工程学的源起、发展及应用。一、什么是人体工程学？1．名称的由来人体工程学也叫做“生物工程学”、“人机工程学”、“人类工程学”、“人类因素工程学”，简称“人因工程学”、“工效学”。人体工程学的历史不长，学科的这些名称是第二次世界大战期间才陆陆续续冒出来的。但因为这门学科牵涉的专业多、综合性强、应用范围广，所以在不同的国家、不同的应用领域就有了不同的名称。国际标准化组织正式采纳的是“ergonomics”一词。2．学科的定义Charles.C.Wood人体工程学的目的是使设备的设计适合于人各方面的因素，以便在操作上付出最少能耗而求得最高效率。赖维铁人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的环境条件，从而提高工效的一门学科。国际人类工效学学会人体工程学(或称人类因素学)是研究系统中人与其他因素的相互作用的学科，是为改善人的福利和优化整个系统的性能而应用理论、原理、数据和方法去设计的专业；它致力于工作、产品、环境和系统的设计与优化，使之与人类的需要、能力、极限相适。人体工程学是关于人与机器、人与环境两两之间相互关系的学科。它以人——机关系、人与环境的关系为研究对象，以测量和统计分析为基本研究方法，目的在于使机器与环境的设计更好地适用于人，提高人在生活与工作中的安全度、舒适度和效率。环境一般指的是有机体周围的状况和条件，或作用于有机体的所有外界影响与力量的总和。它可以是能影响有机体的生长与发展的外部物质条件的组合，即所谓物质环境；也可以是能影响个体或群体特性的有机体相互关系的综合，也就是社会环境。环境人体工程学语境中的“环境”指的是相对于人而言的物质存在和物理条件。人体工程学作为一门独立学科，兴起于20世纪40年代末。迄今只有不到60年的历史，但人体因素却从来伴随着人类文明发展的轨迹。二、人——机关系简史1．原始的人——机关系约500，000年前，直立人(现代人类的直系祖先)的生活中已普遍采用原始的石器，如手斧等砍砸器。旧石器时代晚期(约50000至15000年前)出现了复杂些的石制工具和武器，如刮削器、投矛器等。约15,000年前，旧石器时代开始向新石器时代过渡，出现了渔猎经济，并产生了新的工具——弓箭。2．古代的人——机关系约7，000至5，000年前，在世界各大河流域，人类进入文明时代。出现了文字，生产力也有了很大发展《礼记考工记》轮已[太]崇，则人不能登也；轮已庳[矮]，则于马终古[别扭]登弛也。故兵车之轮，六尺有六寸；田车之轮，六尺有三寸；乘车之轮，六尺有六寸。六尺有六寸之轮，轵[车轴末端]崇三尺有三寸也，加轸[车后横木]与镤[车轴与车厢间的垫木]焉，四尺也，人长八尺，登下以为节。凡兵无过三其身。过三其身，弗能用也，而无已又以害人。故攻国之兵欲短，守国之兵欲长。攻国之人众，行地远，食饮饥，且涉山林之阻，是故兵欲短。守国之人寡，食饮饱，行地不远，且不涉山林之阻，是故兵欲长。3．近代的人——机关系18世纪下半叶，英国发生了工业革命，在其后短短的两百年里，以往世代相传沿用了数千年而未曾大变的劳动工具发生了革命性的变化，从人手操纵工具或简单机械直接制造产品，变成了人手操纵复杂机械并由机械完成产品的制造。劳动的复杂程度和劳动总量大幅提升。“T型”小汽车在1908年生产了6,400辆，价格是每辆850美元，到了1917年，“T型”的生产量达到了750,000辆，价格降到了每辆350美元。1923年，福特厂生产了逾200万辆小汽车，小汽车的单价降到了300美元；到1931年，产量更是达到了2000万辆。社会上更多的人能消费得起小汽车了，但福特厂里的员工人数未见显著增长——尤其是与产量相比时。机械化导致工厂机构的改革，生产经理的任务是使工人适应于机器的工作模式。工作环境设计的着眼点是利于生产速度的提高，而不是工人的福利。亚当斯密劳动分工研究资本主义之父泰勒动作时间研究“科学管理之父”吉尔布莱特夫妇动作要素分析研究“现代管理之母”霍桑流水线（人际组织）研究“霍桑”效应马斯洛“需要层次理论“研究影响两个年代4．现代的人——机关系人体工程学作为一门独立的学科，其基础性的发展是在第二次世界大战期间。新式武器装备的设计制造空前复杂，却忽视了人的因素，即使用者的生理、心理特征以及能力限度，导致不断有事故发生。于是，机器决定战争的概念让位给了有效的人——机关系，人——机关系开始从人适应于机器转入了机器适应人的阶段。20世纪60年代，人体工程学在世界范围内普遍发展起来。1975年，国际人体工程学标准化技术委员会成立，发布《工作系统设计的人类工效学原则》标准，是人机系统设计的指导性文件。1981年中国科学院心理研究所和中国标准化综合研究所共同建立了“中国人类工效学标准化技术委员会”，并与国际人体工程标准化技术委员会建立了联系。三、人体工程学的范畴1．专业方向(1)生理人体工程学——这一专业方向涉及人体解剖学、人体测量学、人体生理学、生物力学等学科。(2)认知人体工程学——这一专业方向涉及人的智力活动，诸如感觉、记忆、推理、神经反应等。(3)组织管理工程学——这一专业方向是关于社会技术系统的优化的，包括组织结构、政策、程序三个方面。2．应用领域人体测量学、劳动生理学、环境工程、生物力学、工业心理学等3．另类目的4．人体工程学的研究方法资科研究资料研究是最基本的、最具普遍性的研究方法。只有在对有关资料的处理、分析和综合的基础上，才有可能发现系统内部的规律性。调查分析调查分析法应用非常广泛，既适用于经验性的问题，也适用于心理测量的统计。具体方法一般有：口头询问、问卷调查、跟踪观察等。实验与测试实验与测试通常用于研究人的行为或反应。一般需要借助工具、仪器设备。测试结果一般不宜直接用于生产，应用时须结合真人实验作修正和补充。模拟实验模拟实验也叫仿真实验，是运用各种技术和装置，模拟最终产品或现实环境、计算机模拟等。它用较低成本即可获取基本符合实际的结果，所以应用日广。系统分析系统分析是最能体现人体工程学基本理念，将人—机—环境系统作为一个整体来考查的研究方法。它以资料研究为起点，再结合相关学科的方法。第二章人体活动及其效率想一想1、人体肌肉的工作模式。2、人体活动的效率。3、工作负荷的评估。一、人体活动的原理人所有的肢体活动都是由人体的运动系统实现的。人体的运动系统由三种器官组成：1、骨，2、关节，3、肌肉。这里的肌肉指的是骨骼肌。骨以不同形式(不动、微动、可动)的关节联结在一起构成骨骼，形成人体体形的基础，并为肌肉提供广阔的附着点。骨骼肌附着于骨，在神经的支配下收缩，牵拉其所附着的骨，以可动关节为枢纽，产生杠杆运动。人体的运动系统有三个功能：运动、支持和保护。人体活动，从简单位移到语言、书写等高级活动，都是在神经系统的支配下，通过肌肉收缩而实现的。人的任何一个动作都会有许多肌肉参加。一些肌肉收缩，承担完成运动预期目的角色，另一些肌肉予以协同配合，还有一些肌肉处于对抗的地位，起着相辅相成的作用，它们适度放松并保持一定的紧张度，以使动作平滑、准确。人体的躯干由骨骼围合成若干体腔：颅腔、胸腔、腹腔和盆腔。颅腔保护和支持着脑髓和感觉器官；胸腔保护和支持着心、大血管、肺等脏器；腹腔、盆腔保护和支持着消化、泌尿、生殖系统的各脏器。1．骨和关节骨是以骨组织为主体构成的器官。骨以骨质为基础，表面覆以骨膜，内部充以骨髓。分布于骨的血管、神经，先进入骨膜，然后穿入骨质，再进入骨髓。成人的骨共有206块，按其部位分为头颅骨、躯干骨、上肢骨、下肢骨4部分。骨因其存在部位和功能的不同，形态也各异。按其形态特点分为长骨、短骨、扁骨、不规则骨4种。骨的间接连接就是所谓的关节。2．肌肉的生理特征3．肌肉的工作模式4．神经系统的角色二、人体活动的效率1．能量供应肌肉收缩所需的能量是由细胞中的三磷酸腺苷分解提供的。在梅的作用下，它迅速分解为二磷酸腺苷和磷酸，同时释放能量供肌肉完成机械活动。2．人体活动的效率人体活动的效率可以所做的有用功与总的能耗相比来衡量。糖、脂肪和蛋白质氧化释放的能量，大部分转化为热能而只有一小部分转化为机械能。在最有利的条件下，人体70％左右的能量转化为热能。3．能耗与工作负荷在某一限度内，人体能耗与人体做功成线性关系，所以可以把能耗作为评估工作负荷的指标。能耗的大小可以通过耗氧量求得，因为人体活动需要能量补给，而能量来自营养物质的氧化，能耗越多，人体的耗氧量也越大。第三章人体测量与人体尺寸想一想1、人体测量的方法。2、人体测量的项目。3、测量数据的处理与应用。4、常用人体尺寸。一、人体测量学概说日常生活和工作中使用的各种设施和空间的大小，除了他们本身的构造要求外，很大程度上与人身体各部分的尺寸及其活动范围相关。日常经验告诉我们，凳子的高低、桌面的大小、房间的宽窄、楼梯的缓陡等等，都会直接影响使用者的舒适、健康、效率，甚至安全。我们设计一个空间或一项设施时，必需预先了解其使用者身体各部分的尺寸和肢体活动的范围，而获取这些设计参数的途径就是测量。关于测量人体各种数据的学问就是人体测量学，狭义上，它是确定人的生理几何学、人群形态特征、人体力量值的测量科学和应用技术。广义上，人体测量还可包括人的视力、听力等感官数据和体重、血压等生理数据，乃至人的认知领域的一些因素。维特鲁威人达·芬奇15世纪末1．人体测量的历史古时候，人体尺寸往往是度量的规定性因素，足长、指宽、步距等，都曾用作尺度单位。如12世纪时，英格兰王亨利一世规定，1码是从他的鼻尖到他手臂伸直时的拇指的距离。在中国，《黄帝内经》(约公元前3世纪)中就有涉及人体测量的内容。其中从皇帝与岐伯的对话中可以判断当时得出的结论与今天人体测量的应用原理基本吻合。黄帝在谈及人体经络的时候，注意到了人个体间的差异，他问岐伯：”夫十二经水者，其有大小、深浅、广狭、远近各不同；五脏六腑之高下、大小、受谷之多少亦不等，相应奈何?”岐伯认为人个体间的差异是可以通过测量来认识的：“若夫八尺之士，皮肉在此，外可度量切循而得之，其死可解剖而视之。其藏之坚脆，腑之大小，谷之多少，脉之长短，血之清浊，气之多少，十二经之多血少气，与其少血多气，与其皆多血气，与其皆少血气，皆有大数。”黄帝对此有疑虑：”夫经脉之大小，血之多少，肤之厚薄，肉之坚脆及腘之大小，可为量度乎?”岐伯回答说：”其可为度量者，取其中度也……”20世纪以后，为适应工业发展的需要，人们才对人体测量有了新的认识，测量结果随之更多地用到了管理和设计领域。要从庞大而分散的个人和人群中采集数据，需要大量专业人员、测量设备等的投入，对于一般研究者而言这是相当困难的，1960年代，美国卫生部、教育部和福利部门在全国范围作了一次系统的数据采集，出版了《体重、身高与成人身体尺寸选》。1962年，中国建筑科学研究院发表了《人体尺度研究》，其中中国人的身高值是参考了250万人的资料、调查统计了25000人所得的数据，人体各部分的尺寸是由实际测量665个不同身高的标准成年人后所求得的平均尺寸。该研究结果的一部分被收录在《建筑设计资料集》里沿用至今。20世纪80年代末，中国人类工效学标准化技术委员会在国家技术临督局的支持下，在全国范围内开展了人体测量工作，足迹踏遍十多个省市，测量了逾万人，于1988年12月颁布《中国成年人人体尺寸》，于1991年6月颁布《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》，又于1992年6月颁布《工作空间人体尺寸》等国家标准。2．人体测量的种类人体测量有静态与动态之分。静态人体测量是被测者处于静止状态时所作的测量，动态人体测量是被测者处于运动状态时所作的测量。3．人体测量的内容(1)形态测量——人体形态测量是以采集人体各部分的尺寸为目的，它与人体解剖学密切相关。(2)生理测量——人体生理测量是以获取人体各项生理指标为目的，它与人类生理学直接相关。(3)运动测量——人体运动测量是以了解人肢体的活动范围为目的，它与劳动内容和过程相关。