第一章人机工程学概论

第一章人机工程学概论一、概述二、人机工程学研究的内容和方法1、人机工程学研究内容2、人机工程学研究方法三、人机工程学的学科体系主要参考教材《人体工程学与室内设计》刘盛璜主编中国建筑工业出版社主要参考教材《环境设计人机工程学》王熙元主编东华大学出版社参考教材《人机工程学》丁一兰主编北京理工大学出版社《普通人机工程学》杨君顺主编陕西科技大学《设计心理学》李彬彬主编中国轻工业出版社《消费心理学》马义爽、王春利主编首都经济贸易大学出版社1、学科命名的由来

欧洲：Ergonomics人类工程学或工效学。

美国：HumanFactors;HumanFactorsEngineering人类因素学或人类因素工程学。

其他：工程心理学（前苏联）；人间工学（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。一、概述2、人机工程学的定义（一）国际人机工程学会（InternationalErgonomicsAssociation）：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。2、人机工程学的定义（二）《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。3、人机工程学的定义(三）综上所述可以认为：人机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。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。（1）人—机—环境的具体含义：3、具体含义说明（2）人—机—环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互制约。（3）人机工程学的特点：学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。（4）人机工程学的研究对象：人—机—环境系统的整体状态和过程。（5）人机工程学的任务：使机器的设计和环境条件的设计适应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。4、人机工程学的发展史（阶段）发展史早期历史（20世纪前期）人机工程职业的诞生（1945—1960年）快速发展时期（1960—1980年）

计算机、灾难和诉讼（1980—1990年）1990年以后

英国是世界上开展人类工程学研究最早的国家，但学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。所以，人类工程学有“起源于欧洲，形成于美国”之说。虽然本学科的起源可以追溯到20世纪初期，但作为一门独立的学科只有50多年历史。

学科在形成与发展的过程中，大致经历了以下三个阶段：

1经验人类工程学

2科学人类工程学

3现代人类工程学早期历史—萌芽阶段Frank,LillianGilbreth（人机学研究的先躯）：动作研究和车间管理研究。熟练操作与疲劳；工作间的设计和残疾人使用设备的设计。20世纪前期（使人适应机器）职业的诞生形成阶段1945——1960年1945年美国军方成立--工程心理实室；1949年人机工程研究会在英国成立，第一本有关人机的书《应用经验心理学：工程设计中的人因学》出版；1950年英国成立了世界上第一个人类工效学会；1957年9月美国政府出版周刊《人的因素学会》；1960年国际人机工程协会成立。（使机器适应人）快速发展发展阶段1960—1980年

到60年代，美国的人机工程学基本集中在复杂的军事工业的应用上，随着航天技术的发展，人机工程学迅速成为航天工业的一个重要部分。随后，人机工程学迅速发展，开始在军事和航天工业以外的领域得以应用，包括医药公司、计算机公司、汽车公司和其他消费公司。工厂也开始意识到人机工程学在工作场地和产品设计方面的重要性。（仍然不为普通人所了解）计算机、灾难重新认识阶段1980—1990年1979年ThreeMile岛上的核电站事故；1984年12月4日UnionCarbide杀虫剂工厂有毒物质泄漏，4000人死亡，20000人受伤；1986年苏联Chernobyl核电站事故,300人死亡；1989年PhillipsPetroleum塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。（人机工程学的重要性）美国宾夕法尼亚州靠近哈利斯堡(Harrisburg)的萨斯奎哈纳(Susquehanna)河中的岛，岛上设有核能发电厂。1979年此地发生了美国历史上最严重的核能工业意外事故。是年3月28日上午4时，2号反应器的一具自动操作阀错误地关闭起来，切断了主要给水系统的洪水(此系统用来带走反应器核心内循环水中的热量)，因而造成反应器自动停机，其後因一系列仪器设备失效，人为操作错误，以及随後的错误处置，终於导致反应器核心的冷却水严重外溢，并迫使核心部分外露，因而使其中燃料包层锆与周围过热之蒸气发生反应而产生大量氢气。部分氢气溢入反应器室之密闭壳内。幸亏只有少数氢气和放射性气体溢入大气中，因而未对附近居民的健康造成威胁。数天之後，适量的冷却水已恢复循环於反应器核心内。

1979年ThreeMile岛上的核电站事故ThreeMile岛上的核电站1984年12月3日晚上，联合碳化公司(UnionCarbide)在印度MadhyaPradesh的博帕尔的化工厂发生毒气泄漏事件，估计导致3,500至7,500人实时死亡。当晚约40吨致命气体(主要是用来生产杀虫剂的中间产物methylisocyanate)从工厂泄漏，6个防漏保险装置不是发生故障就是被关闭，加上警报器没有开启，附近居民根本无从得悉意外的发生。结果导致很多居民在睡梦中死去，其它则勉强蹒跚到街上等待救援。吸入有毒气体的最初反应包括呕吐，眼鼻喉被毒气灼伤引致剧烈的刺痛，大多数受害者的死因是由于呼吸困难窒息致死。到现时为止意外已导致16,000人死亡，另外有几十万名居民的健康受到不同程度的影响,他们除了肺部功能受到损害，神经、肠胃、生殖及免疫系统亦受到伤害。

1984年12月4日UnionCarbide杀虫剂工厂有毒物质泄漏印度博帕尔毒气事件印度博帕尔毒气事件印度博帕尔毒气事件印度博帕尔毒气事件科学发展阶段1990年以后人类空间站的建立；计算机和计算机工程的应用；药物器械设计和老年人产品设计；人民生活和工作质量设计；（人—机—环境系统的建立）人类空间站的建立计算机和计算机工程的应用；老年人产品设计人民生活和工作质量设计我国人机发展进程1961年瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。1982年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。1975年国际标准化组织（ISO）成立了国际人机工程标准委员会（TC—159）。1981年我国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

各国人机工程研究的基本状况—由于各国学科和工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点也有所不同，例如:

美国侧重工程和人际关系；

法国侧重劳动生理学；

前苏联注重工程心理学；

保加利亚偏重人体测量；

捷克、印度等注重劳动卫生学。

二、人机工程学研究的内容和方法（一）人机工程学的内容目前人机工程学的前沿领域研究包括：

人机关系；

人与环境关系；

人与生态；

人的特性模型；

人机系统的定量描述；

人际关系、直至团体行为、组织行为、心理状态等方面的研究。近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：1、工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷。2、工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。3、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：4、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人的因素研究。5、计算机设计与人机工程学研究。6、工作成效的测量与评定。7、机器人设计的智能模拟等。8、人—机—环境系统中心理学的研究。当代环境设计（包含室内）中，人机工程学研究范围，包括以下几项：1、作业环境：生产劳动场所2、工作环境：办公室工作环境3、居住环境：住宅的室内外环境4、公共环境：城市公共空间、公共设施、无障碍设计等1、作业环境：生产劳动场所——安全措施等相关内容，此内研究是人机工程学传统研究项目2、工作环境：办公室工作环境——工作环境的尺度，作业空间，工作人员身体姿态，人与家具，人与设备之间的关系，工作安全，室内光、色环境，噪音，温湿度，工作空间划分设计等3、居住环境：住宅的室内外环境4、公共环境：城市公共空间、公共设施、无障碍设计等佛罗里达州奥兰多迪士尼主题公园芝加哥抽象性的广场雕塑（二）人机工程学研究的方法：

测量人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用计算机进行模拟实验；运用数字和统计学方法找出各变数之间相互关系，以便从中得出正确结论或发展有关理论。目前常用的研究方法有：研究方法观察法实测法实验法计算机数值仿法调查研究法分析法三、人机工程学学科体系人机工程学人体科学

技术科学环境科学生理学心理学劳动卫生学人体测量学人体力学环境卫生学环境医学环境心理学环境保护学环境检测学工业设计工程设计安全工程系统工程机械工程管理工程

四、日常生活中人机学问题

在我们的日常生活中，可以说时时处处都存在着人机学问题，包括合理的和不合理的事例。在全面学习本课程之前，环视、巡察、指点一番，使我们概略地了解到，原来有这么多属于人机工程设计应该关注和解决的问题，心中有数，对学习课程很有好处。下面只是随意列举一些，简单地把问题所在点出来，不多解说。因为进一步分析、研讨，将在以后各章各节中陆续展开。例1腰疼沙发

城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不久腰部就酸疼，不得不在腰后面垫上一个“腰靠”。为什么?

大沙发座面进深大，无论怎么靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是设计中的解剖学问题。

例2主枕头附枕头

一些宾馆里的单人床常配有两个同样的枕头。本意是让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。但这真是一个愚不可及的“高招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别，哪有一倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。THANKS@YOURNAME

其实只要采用一个稍许高一点的“主枕头”、再配一个较薄的“附枕头”，就能满足多数人的需要，并不难解决。问题出在哪里?缺乏“产品应与生理条件相适应”的考究。

例3

车厢窗户

车厢外表面为墨绿色的旧式旅客列车，其硬座车厢窗户的高度，正与坐着乘客的胸、肩、头部齐平。打开窗户，行驶中每小时风速达六、七十或七、八十千米，即使最闷热的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久，而背风一侧乘客却依然热不可挡.

其实改进一点也不难，把窗户提升到比站立者身高略高一点即可，而且这样做也并不增加生产成本。现在的新式客车已经这么改了，即使多个窗户同时打开，风也不会直吹乘客，却能在车厢上部形成新鲜空气的“顺流”，效果甚佳