人因工程概论

1、第一章人因工程概论学科的定义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、安全和舒适性等问题的学科。现代人因工程学有三个特点：1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，进行具体的机械装备设计。 3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。研究方向：把人-机-环境作为一个整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。研究内容具有多样性、应用性和灵活性。主要包括以下几个方

2、面：1）人体特性的研究：主要研究在工业与工程中与人体有关的问题。2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以舒适高效的工作。3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发，如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健康不受影响，事故危险性最小。4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。5）人因工程学发展动向的研究。a. 人的特性的研究主要包括人的工作能力研究，人的基本素质的测试与评价，人的体力负荷、智力负荷和心理负

3、荷研究，人的可靠性研究，人的数学模型（控制模型和决策模型）研究，人体测量技术研究，人员的选拔和训练研究。b. 机器特性的研究研究与人因工程相关的机器特性及其建模技术。c. 环境特性的研究研究与人因工程相关的环境特性及其建模技术。d. 人-机关系的研究主要包括静态人-机关系、动态人-机关系研究和多媒体技术在人-机关系中的应用三个方面。静态人-机关系研究主要有作业域的布局与设计；动态人-机关系研究主要有人、机功能分配研究（人、机功能比较研究，人、机功能分配法研究，人工智能研究）和人-机界面研究（显示和控制技术研究，人-机界面设计及评价技术研究）。e. 人-环关系的研究主要包括环境因素对人的影响，个

4、体防护及救援方案的研究。f. 机-环关系的研究主要包括与人机工程相关的机-环关系及特性的研究。g. 人-机-环系统总体性能的研究主要包括人-机-环境系统总体数学模型的研究，人-机-环境系统全数学模拟、半物理模拟和全物理模拟技术方面的研究，人-机-环境系统总体性能（安全、高效、经济）的分析、设计和评价，虚拟现实(virtual reality)技术在人-机-环境系统总体性能研究中的应用。系统功效研究a. 人的功效主要研究人员选拔与训练，使其在生理与心理上与职业工作和机器相适应。b. 人体工程研究机器设备与人的适应性，使他们共同工作的效率、安全性、经济性、舒适性达到最佳效果。主要研究内容包括：（1

5、）机器适应人的硬件功效问题(Hardware ergonomics)，主要研究人体测量学、工作域（人的工作姿态、座椅、显示/控制器、环境）功效设计等；（2）机器适应人的软件功效问题(Software ergonomics)，主要研究人-计算机-显示系统最佳匹配的功效规律及设计方法；（3）机器适应人的认识功效问题(Cognition ergonomics)，主要研究人与信息系统之间信息交互、决断的功效规律及系统设计，使信息系统与人的认识过程相适应。c. 环境功效研究环境适应人的生活和工作的防护及控制方法，即人与环境或人机系统与环境在共处中，研究环境（气候、照明、噪声等等）适应人的生活和工作要求的

6、措施。d. 系统功效研究提高人-机系统效率的途径及系统优化设计方法。研究和设计的依据为：人、机的特点及能力，工效及系统任务要求等。研究方法1. 观察法可借助摄影或录象2. 实测法借助仪器进行实际测量-1 3. 实验法在实验室或作业现场进行多次反复观测4. 模拟和模型试验法 5. 计算机数值仿真法6. 分析法a.瞬间操作分析法 b.知觉与运动信息分析法 C.动作负荷分析法 d.频率分析法 e.危象分析法 f. 相关分析法7. 调查研究法：各种调查研究的方法（抽样/询问/问卷）注重测试方法的可靠性和有效性可靠性（一致性）：重复实验时，结果应一致.有效性：测试结果能真实反映所评价的内容.第二章人因工

7、程学系统分析 系统的基本要素:系统的功能，系统的经济性，系统的安全性 2.1 人机环境系统的分类 1简单人机环境系统 在这种系统中，1名或几名操作人员操作1台机器在特定环境中工作。现行的汽车、火车、飞机等属于这类系统。2复杂人机环境系统这类系统的特点是，1名操作人员可以操作2台以上的机器，或者是1台或多台机器同时可以被几名操作人员操作。目前，许多工业生产机器的操作，如1名纺织工人操作10余台织布机等，都类似于此。3广义(或大规模)人机环境系统这类系统广泛存在于各种生产部门。各生产部门的最高决策者通过一套指挥控制系统，对下属各基层单位的生产状况实施统一的管理和调度，这是一种典型的广义人机环境系统

8、。 系统分析的目的 对任何一个人机环境系统来说，在满足功能的前提条件下，还要满足系统的经济性和安全性。随着科技文化水平的提高，操作环境的舒适性也将成为重要指标。明确系统的效能或功能。在系统比较简单、目的明确的情况下，系统所具备的效能能被详细地描述；在大型系统或目的比较抽象的情况下，效能本身构成复杂，对效能，的描述或表现并不容易。在明确效能的条件下，才能合理分配人和机的任务。近来国内外盛行的对人机界面的研究，则是从功效的角度对人机协同工作的协调。 系统的经济性有2个含义。(1)对于一个广泛意义下的系统来说，有系统的使用者和制造者之分。两者都将获得适当利润作为生存和再生产用。这是为了利润而对经济性

9、提出的要求，是资金面上的经济性问题。(2)为了评价系统，效率的评价尺度常使用金额，这被作为经济性来处理。 所谓经济，就是在满足系统技术要求的前提下，尽可能投资最少，即保证系统整体的经济性。系统的安全性，是指不出现对人体的生理危害或伤害，并避免严重事故(如飞机失事)的发生。很显然，在人机环境系统中，作为系统主体的人可以说是最灵敏的，他能根据不同任务要求来完成各种作业。然而，他在系统中也是最脆弱的，尤其在各种特殊环境下，矛盾更为突出。因此，在考虑系统总体性能时，重视安全是理所当然的，这也是人机环境系统与其他工程系统存在显著差异之处。为了确保安全，不仅要研究产生不安全的因素及采取预防措施，而且要探索

10、不安全的潜在危险，力争把事故消灭在萌芽状态。然而，建立人机环境系统的目的，并不单纯为了安全，更重要的是使整个系统能高效率地进行工作。舒适性，是指以人为本，满足人的生理和心理要求，使人处于最佳的工作环境状态。环境物质条件的不完善对人的生理和心理影响必将影响到工效。 所以，从功能、经济、安全、舒适这4个方面对系统进行研究，才能比较全面衡量任何一个人机环境系统的优劣，这正是系统分析应该达到的目的。 人机系统设计要遵循以下过程：(1)进行人、机功能分配； (2)进行人、机组合； (3)设计人机界面和作业工具等； (4)对系统进行评价，在不满足系统要求情况 下重返过程(1)； (5)系统最终设计。二、系

11、统评价 对系统进行评价是确保系统经济、安全、适用的关键。 为了进行评价要先建立系统模型，用模型来表示作业对象、使用的机具和材料及环境条件等。经济性分析(1)生产费用；(2)运行、管理和维护费用；(3)训练费用。 经济性与安全性是一对矛盾的组合，要视系统内容区别对待。 设计和建立人机环境系统是要保证整个系统的工作性能最佳。这里所指的最佳有两个含义：一是系统的工作效果要佳；二是人的工作负荷要适度。 所谓工作效果，是指工作速度、运行精度及运行可靠性等的好坏；所谓工作负荷，是指人完成任务所承受的工作负荷和工作压力，以及人所付出的努力或注意力大小，如操作轻松或操作紧张，是否易于疲劳等等。 为了提高系统工

12、作效率，应从以下5个方面着手： 1 根据人、机的各自特点，合理分配人、机功能，这对系统效率的提高影响极大。2 人机界面的合理设计。3 通过选拔和训练，提高人的工作能力，这对系统工作效率的提高影响极大。4 在机器设计时，应尽量改善它的可操作性，使其符合人的要求。5 确定适当的环境条件。 二可靠性与安全性分析 可靠性是系统、零件和部件等在规定的条件下具有规定的机能的概率所表现出的特性。该概率被定义为可靠度。可靠性是定性的表现，可靠度是用概率所定义的可靠性的量化值。安全性是指不发生人员的伤亡或不引起机器、设备、器材的损伤。1可靠性的基础理论对某一讨论的对象，设时刻t发生的累积故障率或不可靠度为F(t

13、)，则 F(t)=nf(t)n0 式中，n0为所讨论对象的总数；nf(t)为到时刻t为止发生故障的个数。 2. 系统的可靠性设一项工作由很多工序组成，每一工序有其失误概率，可靠度则可看成是总的失误概率的函数，即可靠度1一总的失误概率。人机系统的可靠性取决于人的可靠性和机的可靠性。 设人的可靠度为RH，机的可靠度为RM，系统的可靠度则为RSRHRM3人为失误由于人的操作错误(或称人为失误)造成系统的功能失灵，甚至危及人的生命安全，往往不被人们所认识，或者没有引起足够的重视。 人为失误与大脑的意识水准有关，大脑的意识水准可分为5个层次：(1)第0层次，无意识或神志丧失，表现为注意力为零，即在睡眠状

14、态； (2)第1层次，意识异常，注意迟钝，表现为人处在疲劳状态，可靠度在0.9以下；(3)第2层次，正常意识的意识松弛阶段，表现为人在安静或休息，或进行一般性作业的状态，可靠度在0.99以上； (4)第3层次，正常意识的意识清醒阶段，表现为人在积极活动状态，可靠度在0.99999以上； (5)第4层次，超常意识，意识极度兴奋激动阶段，表现为人在紧急防卫反应时的恐慌和紧张等，可靠度在09以下。人的行动可以分为以下5个阶段：(1)发现事物或信号； (2)分辨信号； (3)解释信号的含义； (4)判断系统的状态； (5)最后作出行动决策。2.5 系统分析的基本步骤 综合评定值 Qa*安全+b*经济+

15、c*舒适式中a,b和c分别为对各指标的加权系数，并有a+b+c1加权系数的选择取决于3种因素：(1)国家的技术水平和经济实力，例如，当国家经济实力较弱时，取较小值，反之应取较大值；(2)人机环境系统的种类，例如，飞机与船舶相比，其安全性要求更高，故a可取较大值，而船舶可取较小值；(3)人机环境系统的工作状态，例如，载人飞船，其上升段由于不要求做更多的工作,b可取较小值，但在轨道段，人的工作显得很重要，b应取较大值。综上所述，人机环境系统工程着重强调系统分析方法，使人们在设计和建立任何一个人机环境系统时，从经验走向科学、从定性走向定量、从不精确走向精确。这不仅可避免工程技术上的大量返工和经济上的

16、巨大损失，而且可以大大加速人机环境系统的设计和研制进程。系统分析的任务是如何实现人、机、环境三要素的最优组合。显然，对任何一个系统来说，系统的总体性能不仅取决于各组成要素的单独性能，更重要的是取决于各要素的关联形式，即信息的传递、加工和控制方式。人机环境系统工程的最大特色在于：它在认真研究人、机、环境三个要素本身性能的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是科学地利用三个要素之间的有机联系，从而大大提高全系统的整体性能。因此，为了满足人机环境系统的总体性能，要对人、机、环境选择最优结构方案，并制定共同的性能准则，甚至要对标准进行研究；然后根据三者对整个系统性能的贡献程度，找出关键所在，并据

17、此安排各项研究的轻重缓急，确保系统综合效能的实现。第三章人体测量与数据应用人机联系是影响工业与工程的主要因素 为设计出操作(使用)方便、舒适、美观、大方的工业产品，并能保证安全和高效工作的环境，设计与工程人员应掌握并能运用人体生理学和心理学的知识。“操作方便、安全、高效”主要是就功能而盲，而“舒适、美观、大方”则包含着审美情趣。 “安全和高效工作的环境”是保证正常工作的基本条件。人体测量学：通过测量人体各部位尺寸来 确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的 差别，用以研究人的形态特征，使设计更适于人，见图3-1。测量数据：1、人体构造尺寸（静态尺寸） 2、功能尺寸（动态尺寸）测量方法1. 普通测量

18、法2.摄影法3.三维数学测量法，见图3-3人体测量的基本术语1.被测者姿势2.测量基准面，见图3-43.测量方向4.支承面和衣着5.基本测点与测量项目人体测量的常用仪器1. 在普通测量法中常用的人体测量仪器有：2. 人体测高仪，见图3-5；3. 人体测量用直脚规，见图3-6；4. 人体测量用弯脚规，见图3-7； 此外，还有人体测量用三脚平行规，坐高椅，量足仪，软卷尺以及医用磅秤等。人体测量中的主要统计参数在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。1. 均值2.方差3.标准差4.抽样误差抽样误差=

19、标准误差=全部样本均值的标准差5.百分位数PK百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分,有K%的测量值等于和小于它,有(100-K%)的测量值小于它 (1)求某百分位数人体尺寸若人身高均值 X=170，SD=10，K%=30 P30=X= X(SD×K) 即有30%的人身高小于等于164.76cm。(2)求数据所属百分率P 同上例:求有多少百分数的人身高小于等于164.76cm Z=(XiX)/SD 查正态分布表，p= 0.1985 即有30%左右的人身高小于等于164. 761. 确定所设计产品的类型。2.择人体尺寸的分位数。3. 确定功能修正量。4. 确定心理修正量。5. 产品

20、功能尺寸的确定· 最小功能尺寸人体尺寸的分位数功能修正量· 最佳功能尺寸人体尺寸的分位数功能修正量心理修正量第4章 人体感知与运动特征 人是系统中的重要“环节” 把操作者作为人机系统中的一个“环节”来研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统，即感觉系统、神经系统、运动系统1. 反射弧 反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成。反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基本环节，即感受器 传入神经元 中间神经元 传出神经元 放应器，2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程形成信息链，见图4-2（b）。感觉通道与信息的协调 人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道

21、、听觉通道和触觉通道。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380780nm，见图4-3。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，见图4-4 。眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为2125mm的球体，其基本构造与照相机类似，见图4-5 。视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它们是接受信息的主要细胞。1.视角与视力 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。 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。 视力=1/能够分辨的最小物体的视角2. 视野与视距 视野：指人的头部和眼球固定不动的

22、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 视距：指人在操作系统中正常的观察距离，几种工作视距推荐值参阅表3-4。3. 中央视觉和周围视觉中央视觉视维细胞（感色能力强、能清晰分辨物体）。 周围视觉视杆细胞（观察空间范围和正在运动的物体）。4. 双眼视觉和立体视觉，双眼视物时，具有分辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成立体视觉。5. 色觉和色视野6. 暗适应和明适应，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：水平尺寸和比例的估计更准确。4.观察情况的优先性：左上右上左下右下。视区 内的

23、仪表布置必须考虑这一点。5.设计依据：以双眼视野为设计依据。6 .接受程度：直线轮廓优于曲线轮廓。7.颜色的易辨认顺序：红、绿、黄、白；颜色相配时的易辨认顺序：黄底黑字、黑底白字、蓝底 白字、白底黑字。 据上述特征，适用视觉的原则参阅有关资料。 听觉刺激听觉的适宜刺激是声音，声音的声源是振动的物体，人的听感范围：2020000HZ。 听觉系统 起主要作用的部位：内耳耳蜗 起辅助作用的部位：外耳、中耳、内耳的其它部分，见图4-9。 听觉的物理特性 1 .频率响应（感受性） 人耳能听闻的频率比为fmin/fmax=1：1000； 频率感受的上限随着年龄的增长而逐年连续下降，见图4-10； 听觉的频

24、率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的2. 动态范围（声音的强度）听觉声强的动态范围=正好可忍受的声强 / 正好能听见的声强。 （1）听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。 （2）痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。 （1）与（2）都与频率有关系，是在某一频率下的听阈值或痛阈值。 （3）听觉范围：由听阈和痛阈两曲线所包围的听觉区,见图4-11。3.方向敏感度（双耳效应）（1）时差：t=声源到两耳的时间差。人耳可觉察到的声 信号入射的最小偏角为3°。 （2）人耳对不同频率、不同方向的声音的

25、感受能力不同，见图4-12。由于头部的掩蔽效应，造成声音频谱的改变。4.掩蔽效应 掩蔽：一个声音被另一个声音所掩盖的现象。 掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应。 肤觉 肤觉是仅仅次于听觉的一种感觉，可感受多种外界刺激，形成多种感觉。 1. 触觉 2. 温度觉 3. 痛觉 本体感觉本体感觉系统包括耳前庭系统和运动觉系统，可感受身体和四肢所在位置的信息。 神经系统1. 中枢神经系统，包括脑和脊髓。 2. 周围神经系统，中枢神经以外全部神经的总称 大脑皮质功能定位1. 躯体感觉区 2. 躯体运动区 3. 其他功能区 人的信号处理系统模型 人在人机系统中特定操作活动中的作用，可

26、类比为一种信息传递和处理过程，见图4-17。 感觉 信号处理 反应 输入 系统 输出 信息计量 信息：对数据加工后所得的结果。 信息 知识内容 信息可以严格定量，信息量用bit为基本单位。 定义H=log22n。 其中：H信息量 n某信号中所含的二进制码的个数用概率定义，若出现“0”的概率不是1/2，而是P，出现“1”的概率是1-P，则该信息量可由下式计算： H=-Plog2P-(1-P)log2(1-P)； 注：当P=1/2时，恰好H=-log2(1/2)=log22 感觉的信息处理人的反应时间与感觉刺激物的刺激量有关。 1.信息传输速度 C=H/T 其中：C信息传输速率； H传输的信息量；

27、T传输的时间 2.采样 采样间隔取决于刺激的频率。 若刺激的变化频率为F，则T=1/2F，由此可见，采样频率降低，则采样周期延长。3.编码 辨认工作数码、字母、斜线 搜索定位颜色、数码、形状 计数工作数码、颜色、形状 比较或验证各方法几乎没有区别 记忆是各种信息处理活动的基础，一般分为三种形式： 1. 感觉信息储存 2. 短时记忆 3. 长时记忆4.7 运动系统的机能及其特征· 1骨运动的杠杆 2关节运动的枢纽 3肌肉运动的动力骨的功能和骨杠杆1.骨的功能 2.骨杠杆 根据支点，力点（动力点）、重点（阻力点）三者不同的位置分布，分为： 1）平衡杠杆 2）省力杠杆 3）速度杠杆：用力大

28、，但运动速度快由等功原理，得之于力则失之于速度，反之亦然。因此，最大的力量与最大的运动范围两者是相矛盾的主要关节的活动范围关节的活动范围有一定的限度，人体处于舒适时，关节必然处在一定的舒适调节范围内。肌体的出力范围 肌体所能发挥的力量大小取决于： 1）人体肌肉的生理特征 2）施力的姿势、部位、方式和方向肢体的动作速度与频率动作速度取决于肢体肌肉收缩的速度，而操作动作速度还取决于动作方向和动作轨迹等特征。动作频率取决于动作部位和动作方法。 反应时间反应时间（ RT）又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间距。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组成。 即RT=tz+td。 影响反应时间的

29、主要因素如下：1.不同的感觉器官反应时间不同，以触觉与听觉最优，视觉次之。 2.反应时间与刺激信号的强度有关。 3.刺激的环境影响反应时间。信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率的对比程度越强越好。此外，刺激信号的数目、显示器及操纵器的设计也影响反应时间。 4.人的主体因素也影响反应时间，如习俗、个体差异、疲劳等个人生理、心理状况。运动速度 1. 运动速度与准确性：速度越慢，准确性越高， 2. 盲目定位的准确性：正前方盲目定位准确性最高 3. 运动方向与准确性 4. 操作方式与准确性第5章 人的心理与行为特征心理是人的感觉、知觉、注意、记忆、思维、情感、意志、性格、意识倾向等心理现象的总称。个体

30、本身又受到“遗传”、“成熟”、“学习”等因素的影响，上式可概括为：心理学家将行为分解为刺激、生物体、反应三项因素研究，即S O R式中，S外在、内在的刺激 O人体 R行为反应 感觉的基本特性 1.适宜刺激：感官最敏感的刺激形式（感官类型/感觉器官/适宜刺激/刺激来源/ 识别外界的特征）。 2 .感觉阈限1）感觉阈下限：引起感觉的最小刺激量 2）感觉阈上限：能产生正常感觉的最大刺激量 3）差别感觉阈限：刚刚能引起差别感觉的刺激最小差别量。中等刺激下，其中：为引起差别感觉的刺激增量 I为最初刺激强度3.适应：在刺激不变的情况下，感觉会逐渐减少 以致消失的现象。 4.相互作用：在一定的条件下，各种感

31、觉器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，由此使感受性发生变化的现象。 5.对比：同一感受器官接受两种完全不同但属于同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 6.余觉：刺激取消后，感觉可存在一极短时间的现象。知觉的基本特征感觉：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。 知觉：知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。 在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，在心理学中就把感觉和知觉统称为“感知觉”。1.整体性：在知觉时，把由许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体的特性。 影响知觉整体性的因素：2.选择性

32、：在知觉时，把某些对象从背景中优先的区分出来，并予以清晰反映的特性，见图5-73.理解性：在知觉时，用以往所获得的知识经验来理解当前的知觉对象的特征（语言的指导性），见图5-84.恒常性：知觉的条件在一定范围内发生变化，而知觉的印象却保持相对不变的特性。（大小/形状）5.错觉：对外界事物不正确的知觉，见图5-9 注意的模型 人对信息处理过程的一般模式为：刺激 感知 选择 判断 决策 执行“ 注意的特点无意注意不需作意志努力的注意，有意注意有预定目的的注意1. 记忆的过程记忆可具有划分为识记、保持、再认、再现等阶段。2. 记忆的种类有意记忆和无意记忆 机械记忆和意义记忆 瞬时记忆、短时记忆、长时

33、记忆 形象记忆、听觉记忆、动作记忆 想象想象是利用原有的形象在人脑中形成新形象的过程 思维过程思维的基本过程是分析、综合、比较、抽象和概括1. 人在思维过程中表现出来的不同特点，如敏捷性、灵活性、深刻性、独创性和批判性等称为思维品质。2. 思维的基本特征思维的间接性 思维的概括性 思维的与语言的不可分性3. 思维种类 发散思维和集中思维创造性机理通过人的逻辑推理、联想、侧向思维、形象思维、直觉等等形成了人具备的一些创造性思维能力。 1. 创造性五要素知识、经验、才能、心理素质、机遇 2. 创造性素质，人的创造性本能和创造性形成机理见创造性知识基础科学技术知识加丰富的实践经验 创造性思维规律1.

34、 动作性思维边动作边思维2. 形象性思维以“智力图像”方法进行思维3. 逻辑思维抽象的推理性思维4. 直觉思维非推理性思维创造性思维方法1. 直觉和灵感,见图5-142. 潜意识3. 形象思维和思维实验4. 视觉思维和感觉思维5. 想象力6. 敏感和洞察力7. 联想、侧向思维、转移思维第6章 人机的信息界面设计人机信息交换系统模型人机信息界面包括环境信息、机器信息的显示与控制装置人机信息交换方式显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人的一种关键部件，人们根据显示信息来了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操纵机器。按人接受信息的感觉通道不同，信息显示装置分位视觉显示，听觉显示和触觉显示。仪表显

35、示设计 1. 模拟式显示用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。 2. 数字式显示直接用数码来显示有关的参数或工作状态。特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。按仪表结构形式分位指针活动仪表。指针固定式仪表和数字式仪表。 1. 仪表形式，见图6-2 2. 表盘尺寸，以圆形仪表为例，其最佳直径D、目视距离L、刻度显示最大数I之

36、间的关系。 3. 刻度与标数，表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和数字尺寸是依据视距确定的,刻度与标数的优劣对比见图6-34. 仪表指针 指针的形状和长度 指针的零位5. 仪表的色彩 仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率6. 仪表面板形式及其布置仪表板上的仪表位置设计原则如下： 按仪表的重要程度排列 按适用顺序排列 按功能进行组合排列 按最佳零点方向排列，安视觉特性排列 按显示于操纵相合性排列，见图6-61. 信号灯设计 信号灯的视距设计 信号灯形状、标记设计 信号灯的颜色选择 信号灯的布置，在人的视野范围内。 重要信号灯设计，可考虑听觉、触觉等多重显示的方式，以引起特别的注意。. 荧光屏设

37、计（1）荧光屏的显示特征在荧光屏上显示视觉信息。特点：既能显示图形、符号、信号，又能显示文字；既能追踪显示，又能显示多媒体的图文动态画面。应用：图文电视屏幕、计算机高分辨率显示器、示波器、彩超及雷达。（2）目标的亮度、呈现时间（3）目标的运动速度（4）目标的形状、大小和颜色（5）目标与背景的关系（6）屏面3. 图形符号设计现代信息显示中广泛使用了各种类型的图形和符号指示。 图形符号的辨认速度和准确性，与图形符号的特征数量有关。 标志是一种形象语言，为便于识别，其颜色有特定意义。听觉信息传示装置利用示警信号（声音）来传达信息。特点：可快速有效的传递简单和短促的信息，反应快、方向不受限制。应用：蜂

38、鸣器、铃、角笛和汽笛、警报器。言语传示装置用语言在人与机器之间传递信息，使其具有一定的表达能力。特点：可以更为细致、明确地指导操作者的各种操作行为。应用：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它录音、放音的电声装置。其设计应注意以下几点：1. 语言清晰度 2. 语言的强度 3. 声环境汇总的语言通信1.音响传示装置的选择原理 1）在有背景噪声的场合，音响传示装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小的范围内。 2）使用断续的或音调有高低变化的声音信号，更能引起人的注意。最好组成视、听双重报警信号。 3）音响信号传播距离远和穿越障碍物时，应加大声波强度，使用较低的频率。 4）注意音响装置的多少，避免各

39、信号间的相互干扰。2.言语传示装置的选择原理1）显示内容较多时，采用一个言语传示装置即可。 2）更适于指导检修和故障处理工作，引导操作者操作。 3）适用于追踪操作中。 4）在非职业性的领域中，言语传示装置更符合人们习惯。6.4 操纵装置设计手控操纵装置设计1. 触觉功能和触觉特性不太敏感、适应迅速、有立体感 2. 操纵手把的设计设计合理的手把，应考虑下述几点 （1）手把的形状应与手的生理特点相适应，见图6-9 （2 ）手把的形状便于触觉对其进行识别，见图6-10 （3）尺寸应符合人手尺度的需要，见图6-113. 适宜的用力范围，参阅表有关资料 4. 操纵器的适宜尺寸，与人体尺度的关系参阅有关资

40、料 脚控操纵器的设计1. 适宜的操纵力 2. 脚控操纵器的尺寸 3. 脚踏板结构形式的选择操纵装置编码与选择1. 操纵装置编码 1）形式编码，见图6-14 2）位置编码 3）尺寸编码 4）颜色编码 5）符号编码2. 操纵器的选择 操纵与显示相合性原则重要的原则是见操纵显示的编码应尽可能一致，见图6-18第7章 人与环境的界面设计7.1 人体对环境的适应程度1. 分区最舒适区、舒适区、不舒适区、不能忍受区 2. 创造良好作业环境的途径1）对现有的作业环境进行评价，针对存在问题采取改善措施。 2）在设计阶段就充分运用一切技术资料，对作业环境予以充分论证和考虑，提出妥善解决不良环境因素的方法。影响热

41、环境的要素 1.气温：传导、对流、辐射（第二热源） 2.气湿：相对湿度在80%以上称为高气湿，在30%以下为低气湿。 3.气流：温差愈大，产生的气流愈大。 4.热辐射：正辐射（使人体受热），负辐射（使人体散热）。人体的热平衡人体所受热源：1）机体代谢产热； 2）外界作用的环境热量，见图7-21.热舒适环境人在心理状态上感到满意的环境。影响热舒适环境的主要因素如下：1）环境因素气温、气湿、气流速度、辐射热最适合的湿度Ø%与气温t之间的关系 Ø(%)=188-7.2 t () t<26 2）人的因素新陈代谢、服装，见图7-32.过冷、过热环境对人体的影响 1）低温冻伤 2

42、）低温的全身性影响 3）高温烫伤 4）全身性高温反映1. 热环境对脑力劳动的影响表现在效率和相对差错次数两方面，见图7-4。2. 热环境对体力劳动的影响表现在操作效率和事故发生率两方面。工作时的温度最好在15.5 27 ，见图7-5热环境的主观评价标准1.主观评价依据：热环境对人体影响的主观感觉包括6个方面的因素：空气温度、热辐射温度、空气相对湿度、气流速度、人体温度、皮肤温度。 2.耐受标准，见图7-6 3.安全标准，见图7-7 4.工作效率不受影响的湿度范围，见图7-8 5.工业生产热环境标准.7.3 人与光环境良好光环境的作用，见图7-9天然采光：利用自然界的天然光源形成作业场所的光环境

43、。人工照明：利用人工制造的光源构成作业场所的光环境。 1. 光源对生产率的影响通过改善人的视觉条件（照明生理因素）和改善人的视觉环境（照明心理因素）来提高劳动生产率。 2. 光环境对安全的影响良好光环境使事故次数、出错件数和缺勤人数都明显减少，见图7-10。对光环境的要求1.设计的基本原则 1)合理的照度平均水平 2)光线的方向和扩散要合理 3)不让光线直接照射眼睛 4)光源光色要合理 5)让照明和色相协调 6)不能忽视经济条件的制约，见图7-112.天然光照度和采光系数C，参见表9-8，表9-9 C=En/Ew×100% En室内某一点的照度; Ew与En同一时刻的室外照度3. 照

44、明的照度与照度分布，见图7-12它表明被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示 E=dØi/dA 4. 亮度分布 5. 光的方向性和扩散性 6. 光源色和显色性1）色温，当热辐射光源的光谱与加热到温度为Tc的黑体发出的光谱分布相似时，将该温度Tc称为该光源的色温，见图7-13。 2）显色性人与声环境噪声对人的影响1. 噪声对工作的影响，见图7-15 当噪声达到70dB时，会对工作产生各方面的影响，所以对于需要高度集中精力的工作场所均以50dB的稳定噪声级作为其上限。 2. 噪声对听觉的影响，见图7-16会产生暂时性听力下降；听力疲劳；持久性听力损失；暴震性耳聋。 3. 噪声对机体的其他影响，见图7-17噪声达90dB分贝以上，对神经系统、心血管系统等有明显的影响。噪声品级分类及其影响：第