人机工程学设计

人机工程学设计第1页，共35页，2023年，2月20日，星期三1、学科命名的由来其他：工程心理学（前苏联）；工效学、宜人学、人体工程学、人机学、运行工程学、机构设备利用学、人机控制学等(我国）9.1人机工程学的定义

欧洲：工程学，生物工艺学，工程心理学，应用实验心理学以及人体状态学美国：人类因素学(HumanFactors)或人类因素工程学(HumanFactorsEngineering)。（日本）:人间工学第2页，共35页，2023年，2月20日，星期三2、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。第3页，共35页，2023年，2月20日，星期三2、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。第4页，共35页，2023年，2月20日，星期三环境——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（1）人—机—环境的具体含义：3、具体含义说明人——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—机系统第5页，共35页，2023年，2月20日，星期三（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。第6页，共35页，2023年，2月20日，星期三9.2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年以后第7页，共35页，2023年，2月20日，星期三早期历史—萌芽阶段（使人适应机器）19世纪晚期——

20世纪初期：第二次世界大战前这个时期对人机关系得考虑是通过选择和培训，使人适应于机器，满足工作的需要。研究偏重于心理学角度。20世纪早期FrankGilbreth和LillianGilbreth夫妇二人开始进行动作研究方面的工作，例如他们对外科手术过程的研究成果，直到今天人们还在使用。他们被认为是人因工程学领域先驱之一第8页，共35页，2023年，2月20日，星期三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）第9页，共35页，2023年，2月20日，星期三快速发展发展阶段1960—1980年随后，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（仍然不为普通人所了解）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第10页，共35页，2023年，2月20日，星期三重新认识阶段1980—1990年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；（人机工程学的重要性）1979年美国宾夕法尼亚州三里岛（ThreeMile）的核电站事故，当时一个半熔化过程释放出的放射性物质使附近几千名居民被迫撤离1989年PhillipsPetroleum塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。1986年苏联Chernobyl核电站事故，300人死亡第11页，共35页，2023年，2月20日，星期三科学发展阶段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）第12页，共35页，2023年，2月20日，星期三9.3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

第13页，共35页，2023年，2月20日，星期三第14页，共35页，2023年，2月20日，星期三9.4人机工程学研究的内容和方法（一）人机工程学的内容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第15页，共35页，2023年，2月20日，星期三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真法调查研究法分析法第16页，共35页，2023年，2月20日，星期三人机工程学研究的方法：

观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题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进行模型实验或用计算机进行模拟实验调查、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分析差错和意外事故的原因运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展有关理论测量人体各部分静态和动态数据第17页，共35页，2023年，2月20日，星期三1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。国际标准化组织（ISO）1975年成立了国际人机工程标准委员会（TC—159）9.5人机工程学的国内外发展状况1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议第18页，共35页，2023年，2月20日，星期三美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为4项：软件、人机交互、网络、高性能计算机。其中，人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“对于计算机工业有着突出的重要性，对其它工业也很重要”美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一，而且还专门增加了与软件技术并列的人机界面这项内容日本也提出了FPIEND21计划（Future

Personalized

Information

Environment

Development），其目标就是要开发21世纪个性化的信息环境第19页，共35页，2023年，2月20日，星期三中国：人机工程学的研究在20世纪30年代开始有少量和零星的开展系统和深入的开展则在“文革”以后1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定1984年，国防科工委成立了国家军用人－机－环境系统工程标准化技术委员会1989年又成立了中国人类工效学学会，再在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊20世纪90年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业我国人机发展进程第20页，共35页，2023年，2月20日，星期三我国973、S-863、十五计划及未来的十一五计划均将人机交互列为主要内容一些厂商把“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品的卖点，第21页，共35页，2023年，2月20日，星期三9.6人机工程的应用领域包括事故与安全、事故调查、事故改造、健康与安全、健康人机工程、危险分析、健康与安全课题、健康与安全规则的应用、工业工作压力、机器防护、安全文化与安全管理、安全文化评价与改进、警示与提醒技术、安全概率分析（1）事故、健康与安全解剖学、人体测量、人体测量和工作空间设计、生物力学、残疾人设计、姿势和生物力学负荷研究、工作中的滑倒、差错研究、背部疼痛、听觉障碍研究（2）人体工作行为解剖学和人体测量第22页，共35页，2023年，2月20日，星期三认知技能和决策研究、法律人机工程、团队工作、过程研究（3）认知工效学和复杂任务软件设计、软件发展、软件人机工程、执行和可用性（4）计算机软件人机工程

设计与布局：计算机产品和外设的设计与布局、计算机终端工作站、显示屏设备与规则、显示屏健康与安全、办公环境人机工程研究（5）计算机终端（7）控制室设计：控制台和控制室的布局设计、控制室人机工程（6）显示与控制布局设计：显示与控制信息的选择与设计第23页，共35页，2023年，2月20日，星期三专家论证调查研究、法律人机工程、工作赔偿申诉、伤害诉讼、伤害原因、诉讼支持（8）环境人机工程环境状况和因素分析、噪音测量、工作中的听力损失、热环境、可视性与照明、工作环境人机工程、振动（9）专家论证：多工作环境

：（11）人的可靠性：人的失误和可靠性研究、人的失误分析、人因审查、人因整合、人的可靠性评价（10）人机界面设计与评价：人机界面的设计与发展、知识系统、人机界面形式第24页，共35页，2023年，2月20日，星期三工业工作空间设计、工业人机工程、工作设计与组织、人体测量学与工作空间设计、工作空间设计与工作站设计、警告、标签与说明、工作负荷分析（12）工业设计应用“信息设计、市场/用户研究、医疗设备、座椅的设计与舒适性研究、座椅设计与分类、家具分类与选择（13）工业/商业工作空间设计：（14）管理与人机工程：变化管理、成本-利益分析、突发事故应变研究、人机战略实施、操作效能、操作负荷分析、标准化研究、人力资源管理、工作程序、人机规则和实践；（15）手工操作负荷，安全与培训：手工操作评价与培训、手工操作与举力、手工操作负荷第25页，共35页，2023年，2月20日，星期三（17）生理学方面和医学人机工程：生理学、生理能力、医学人机工程、医学设备、心理生理学、行为期望、行为标准（16）办公室人机工程与设计：办公自动化、办公室和办公设备设计、办公室设计人机工程人机工程销售与市场、产品设计与测试、产品中人机工程、产品发展、产品可靠性与安全性、产品缺陷、产品材质、服装人机工程（18）产品设计与顾客：风险与成本-利益分析、风险评估与风险管理、风险预测、总体骨骼、肌肉风险研究（19）风险评估，多种工作状况第26页，共35页，2023年，2月20日，星期三组织行为、组织变化、组织心理学、人机工程战略、社会技术系统、暴力评估与动机；（20）社会技术系统与人机工程（21）系统分析：系统分析与设计、系统整合、系统需求、电信系统与产品、人机系统、人员配备研究、三维人体模型、实验设计、系统设计标准与类别、通信分析（23）管理培训与人员培训：人机工程培训、整体培训、认知技能/决策分析、工程师培训、STUDIO中的训练、训练模型、培训需求分析（22）任务分析：任务分析与工作设计、任务分析与综合、团队协作第27页，共35页，2023年，2月20日，星期三（24）可用性评估：可用性评估与测试、可用性审核、可用性评估、可用性培训、试验与验证、仿真与试验、仿真研究、仿真与原型；（25）用户需求与用户指导：用户文档、用户指导、用户手册与说明、用户界面设计与原型、用户需求分析与类别、用户实验管理；（27）其它特殊的人机工程应用：原子能、军队人机工程、过程控制、文化调查、调查与研究方法、自动语音识别（26）车辆与交通人机工程：航空人机工程、头盔显示、乘客环境、铁路车辆与系统、交通设计、车辆设计、车辆人机工程、车辆安全性

第28页，共35页，2023年，2月20日，星期三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。9.7当前人机工程技术研究的发展趋势第29页，共35页，2023年，2月20日，星期三近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：11、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8、人—机—环境系统中心理学的研究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第30页，共35页，2023年，2月20日，星期三9.7.1人机界面技术研究指人机间相互施加影响的区域，凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面。可将设计界面定义为设计中所面对、所分析的一切信息交互的总和，它反映着人一物之间的关系，它分为广义的人机界面和狭义的人机界面人与机之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。机器的各种显示都“作用”于人，实现机--人信息传递；人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息，经过脑的加工、决策，然后作出反应，实现人--机的信息传递。人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性。研究人机界面主要针对两个问题：显示和控制。广义的人机界面：在人机系统模型中，人与机之间存在一个相互作用的“面”，称为人--机界面第31页，共35页，2023年，2月20日，星期三狭义的人机界面是指计算机系统中的人机界面。人机界面又称人机接口、用户界面、人机交互人机界面学的发展方向：（1）高科技化（2）自然化（3）人性化（4）和谐的人机环境第32页，共35页，2023年，2月20日，星期三9.7.2视觉--目标拾取认知技术研究简介在视觉--目标拾取认知技术科学研究中最为重要的问题就是人对信息流的获取（输入）和信息流的控制（输出）这两个问题来自外界的信息有80～90％是通过人的眼