人因工程-孙林岩主编

人因工程孙林岩主编

HumanFactorslab,ManagementSchool,Xi’anJiaotongUniversity,China人因工程西安交通大学管理学院SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY篇章总汇总论第1章人因工程概述第2章人因工程的研究方法与工具基础篇第3章人体测量第4章人体生理特性第5章人的心理认知特征第6章人的信息处理第7章人的作业环境应用篇第8章作业空间设计第9章肌肉骨骼失调及其预防第10章脑力负荷与脑力工作绩效提升第11章人机界面设计扩展篇第12章可用性第13章安全性SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY第1章人因工程概述人因工程的概念与特点人因工程的历史和发展人因工程的应用人因工程与其他学科的关系在人类的进化过程中，从最原始的完全依靠自然生活到逐渐学会制作简单工具，再到发展了各种复杂工具和技术。现在，人类已经能够使用各种技术生产大量的产品和设备，其中包括祖先所不可能想象的产品。在这个过程中，科学技术作为第一生产力发挥着至关重要的作用。然而技术发展与人的因素是不可分割的，研究工具和技术中人的因素就是人因工程发展的起因。随着生产技术的发展和人类对于自身认识的加深，人因工程也越来越深入地与技术融合在一起，同时也越来越深入地融入人们的生活之中。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.1人因工程的概念与特点学科的命名英国1950年成立英国人机学研究会，1957年创办会刊《Ergonomics》。美国1957年成立人因工程学会，发行会刊《HumanFactors》。日本于1963年成立日本人间工学研究会。1960年成立国际人机学协会。（InternationalErgonomicsAssociation，IEA）我国进入80年代以后，开始人因工程的研究。

欧洲和其他国家称之为Ergonomics（工效学），目前普遍采用；美国称作HumanEngineering（人类工程学）和HumanFactorsEngineering（人因工程）；日本称为“人间工学”；心理学家喜欢使用工程心理学（EngineeringPsychology）的名称；我国一般把“人类工效学”作为这个学科的标准名称，但是近年来，通常都使用“人因工程”这个名字。

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UNIVERSITY1.1人因工程的概念与特点学科的定义“人因工程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、生活中和休息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。”——国际人机工程学会（IEA）该定义被认为是目前为止最权威和最全面的在研究目标上：提高工作效率和质量；满足人们的价值需要，在研究内容上：着重于研究人类以及在工作和日常生活中所用到的产品、设备、设施、程序与环境之间的相互关系。在研究方法上：对人的能力、行为、、限制和特点等相关信息进行系统研究，并将之用于产品、操作程序及使用环境的设计和制造中。本书将人因工程地定义为：“人因工程是基于对人、机器、技术和相关环境的深入研究，发现并利用人的行为方式、工作能力、作业限制等特点，通过对于工具（用具）、机器（设施）、系统、任务和环境进行合理设计，以提高生产（包括日常生活中人的活动）的效率、安全性、健康性、舒适性和有效性的一门工程技术学科。”

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UNIVERSITY1.1人因工程的概念与特点学科的特点

产品是为顾客服务的，设计时应始终把用户放在首位，并考虑生产者和相关者必须意识到个体在能力和限制上的差异，并且充分考虑到这些差异对各种设计可能造成的影响。强调设计过程中经验数据和评价的重要性。依靠科学方法和使用客观数据去检验假设，推出人类行为方式的基础数据。用系统观点考虑问题，意识到事物、过程、环境和人都不是独立存在的。人因工程学不只是基于表格数据和一些指标来进行设计。人因工程学不是设计产品的模型。必须通过研究个体差异，从而在为用户设计产品时考虑到不同的特征。人因工程学不同于常识。从某种程度上说，应用常识也能够改进设计，而人因工程学远不止这些。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展人因工程的历史

早期历史：人因工程学开始于19世纪晚期和20世纪初1945年～1960年：人因工程职业的出现1960年～1980年：迅速增长时期1980年～1990年：计算机、灾难和诉讼时期1990年以后二十一世纪的人因工程

技术的人性化人的技术化

人因工程在中国

1980年4月，全国人类工效学标准化技术委员会成立，1984年，国家军用人－机－环境系统工程标准化技术委员会成立。1989年，中国人类工效学学会成立，1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展工业革命二次大战战后经济石油危机信息化全球化世界工业工程发展历史SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展工业革命与科学管理SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展管理活动源远流长，自古即有，但成为一门科学，具有自己一套比较完整的理论体系，则是始自上世纪初以“泰勒制”为代表的科学管理。十八世纪中叶，从英国开始发生工业革命。生产方式发生变化，机器大工业代替了手工业，大工厂取代了家庭小作坊，雇佣工人增多，劳动分工也越来越细。企业管理非常落后，劳动生产率远远落后于当时的科学技术和经济条件。如何有效地利用技术进步来提高生产率，成为人们关注的焦点。泰勒的科学管理思想应运而生，为提高生产率提供了一种思想和解决方法。工业革命与科学管理SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展“泰勒制”强调每个细节的规范，强调从起源到结果每个环节的过程控制，其精髓是精细化、标准化和数量化。泰勒认为：最佳的管理是一门实在的科学，基础建立在明确规定的纪律、条例和原则上。他指出“管理人员的首要责任，就是把过去工人们自己通过长期实践积累的大量传统知识、技能和诀窍集中起来，将他们概括为规律和守则，使工人建立一种用科学来代替过去习惯的工作方式”。泰勒制科学管理思想SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展InvasionofFortressEurope,1944二次大战和运筹学SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1935年英国为防御德国战机袭击，装备了雷达1938年在Bowdsey成立研究机构，研究训练用雷达定位敌机，称为OperationsResearch(OR)1.2人因工程的历史和发展SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1940年进而由数学家、物理学家、生理学家和军人成立了运筹学小组：著名的Blackett马戏团，专门用于对付敌机夜间空袭。二战中OR研究人员多达700多名。1.2人因工程的历史和发展SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY二次大战后，各国面临主要问题是恢复经济。西方国家出现大规模国有化趋势，特别是公共部门，如煤炭、钢铁、电力、供水、交通、电讯等。其目的是为了发挥政府作用进行规划，优化资源配置。OR技术被用于政府政策，产业发展。战后经济发展迅速，环境稳定，以卖方市场为主。企业以提高产量，扩大规模，追求巨大利润为目的。OR等技术在战后演变成为管理服务的管理科学1.2人因工程的历史和发展SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展：石油危机1973-1974年和1979-1980年的二次世界性的石油危机，令企业注意力集中于降低成本、提高质量、节约资源、增强竞争力。这成为当时的管理科学发展趋势SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.2人因工程的历史和发展八十年代后期产生对电力、水力等大系统优化理论，加上计算机的出现为管理科学提供了应用平台，产生了一大批咨询业、软件业、航空、交通、能源领域的企业管理效率和人因工程SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY从90年代开始，管理科学步入全球经济、信息经济时代。供应链管理、客户关系管理、智能计算、智能决策技术、数据挖掘、空间信息技术得到深入的研究与广泛的应用。近年来知识工作的效率、人的全面发展等成为新研究的重点信息化、全球化和管理科学1.2人因工程的历史和发展SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.3人因工程的应用主要有以下一些方面：

（1）基础研究（2）生产、生活应用（3）安全管理与可用性（4）其他方面SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.3人因工程的应用SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY使用者操作介面产品工程介面工作人因设计工程设计人性科技1.3人因工程的应用——工程中的应用SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITYINTERFACEFUNCTIONTASKTOOL1.3人因工程的应用——工程中的应用SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY日本零式飞机驾驶舱1.3人因工程的应用——案例飞行器驾驶舱的演变——人因工程的应用和发展SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITYB29飞机驾驶舱1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITYDC3飞机驾驶舱1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY波音727飞机驾驶舱1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY波音747飞机驾驶舱1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY波音747训练舱1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY美国航天飞机控制舱1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.3人因工程的应用——案例

近年来公众熟知的一些重大人因事故SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.3人因工程的应用——案例医疗卫生系统SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY人机交互系统1.3人因工程的应用——案例SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.4人因工程与其他学科的关系人因工程的涵盖范围能力限制生理心理个体差异环境产品制度人员SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.4人因工程与其他学科的关系人因工程生理学心理学劳动卫生学人体测量学人体力学技术科学工业设计工业工程环境检测学环境心理学环境卫生学环境医学环境保护学安全工程系统工程机械工程管理工程人体科学环境科学医学医学社会科学学信息科学劳动科学数学SchoolofmanagementXi’anJiaotong

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Thankyou！HumanFactorslab,ManagementSchool,Xi’anJiaotongUniversity,China人因工程SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY篇章总汇总论第1章人因工程概述第2章人因工程的研究方法与工具基础篇第3章人体测量第4章人体生理特性第5章人的心理认知特征第6章人的信息处理第7章人的作业环境应用篇第8章作业空间设计第9章肌肉骨骼失调及其预防第10章脑力负荷与脑力工作绩效提升第11章人机界面设计扩展篇第12章可用性第13章安全性SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY第2章人因工程的研究方法与工具

人因工程在很大程度上是一门实验科学，其主要任务是把与人的能力和行为有关的信息及研究结果应用于产品、设施、程序和周围环境的设计中去。这些知识主要来源于实验和观察。

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UNIVERSITY从研究手段看：研究方法可以分为实验性和非实验性两大类，即实验法与非实验法2.1人因工程的研究方法—研究方法概述实验法是基于人为控制某些因素，通过实验测试特定因素的影响；

非实验法则是通过调查法、观测法（行为观测）、测试法（心理测试、感觉评判法；身体测量、生理指征测量）等方法开展研究的。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY从研究结果看可分为描述性研究、实验性研究、评价研究描述性研究：用于描绘人的某些特性。如人体尺寸的测量、不同年龄人的听力损失、能够抬多重的箱子等等。实验性研究：是为了检测一些变量对人的行为的影响。通常根据实际问题、预测理论来决定需要调查的变量和检测的行为。评价研究：类似于实验性研究，但它的目的多是为了评价一个系统或产品，并希望事先了解人们在使用系统或产品时的行为表现。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY

现实中一个具体的研究往往涉及多个类别。虽然每一类都有不同的目标，使用不同的方法，但它们全都有同样的基本决策过程：选择研究地点、选择变量、选择采样主体、收集数据、分析数据。

基本决策过程

研究地点选择

研究地点的选择是第一个需要决定的问题，其内容就是选择实地研究，还是选择在实验室中进行研究。对于不同的研究方法有不同的选择规则。

变量选择

在研究中，选择被测变量是一个非常基础和重要的问题。描述性研究标准变量、分层变量（预测）试验性研究独立变量、非独立变量评价研究为评价研究选择变量，要求研究人员把被评价系统或设备的目标转化成具体的、可测量的标准变量。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY被测者选择

选择被测者就是决定选择什么人、如何选择、选择多少等这样的问题。

描述性研究代表性的抽样、随机抽样样本空间大小试验性研究

为试验性研究选择被测对象就是要选择那些具有代表性的、一般化的个体。

评价研究

评价研究中选择个体与描述性研究和试验性研究考虑的因素一样。被测对象必须能够代表最终用户群体。

基本决策过程

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY数据收集

描述性研究中数据的收集可以在实地或实验室中进行。

试验性研究中数据的收集和描述性研究一样。试验性研究常在实验室中进行，往往比较复杂，所以常采用计算机辅助的方法。

在评价研究中，收集数据经常比较困难。被评价的设备可能本身不具有检测能力，工程师们还要专门为了评价而改造机器。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

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UNIVERSITY数据分析

描述性研究

这里的数据分析常采用基本的统计方法进行。如计算频率分布、平均值、中位数、标准偏差、相关系数、百分位数等描述性统计方法。试验性研究

试验性研究中的数据常用一些较为复杂的数理统计方法进行分析，比如变量分析或者多元变量分析法的推断性统计方法。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

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UNIVERSITY变量范围的检验

测量范围是指描述性研究中被测的特征和行为，试验性研究中的因变量，评价研究中判断设计优劣的基础。

系统描述因变量通常反应整个系统的基本硬件性能，多用于评价研究，描述性研究和试验性研究中比较少用。

任务执行标准通常指任务的完成情况，无论有没有人员的介入。这样的变量有（1）产出数量（2）产出质量（3）完成时间.人员标准人员标准用于处理执行任务时人的行为和反应。常用绩效测量、生理指标、主观反应来度量。最终行为与中间行为的对比

在试验时我们既可以测量最终行为，也可以测量中间行为。中间行为比最终行为更加具体和详细。然而因为最终行为描述最终的结果，它往往比中间行为更有价值。在进行诊断和解释时，中间行为是比较有效的。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

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UNIVERSITY因变量的要求

基本要求要保证实验是可信的话，因变量必须满足（1）客观存在（2）数量比较多（3）无突变（4）容易收集（5）不需要特别的数据收集技术（6）消耗尽可能的少财力和实验者的精力。可靠性在测量中，可靠性是指对一个变量测量多次结果保持稳定的特性。正确性在人因工程学研究中，有几种比较常见的正确性类型。如方向正确性，内容正确性，体系正确性。

体系正确性：体系中被测量评价的干扰因素：测量考虑了，但不属于体系测量考虑因素相关体系效率：处于体系中，但测量没有考虑

图体系正确性和干扰因素的概念关系

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

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UNIVERSITY防止干扰因素的影响

因变量不能受那些与体系无关的变量的影响。

敏感性

被测者应该能够区别因变量变化。

人的可靠性

人的可靠性总是同人的错误联系在一起。研究人的可靠性有两方面要求：一是指对人的错误做出定量分析；二是对人员出错原因做出解释。作为一种测量方法，人的可靠性是指人员成功完成任务概率的大小。历史上的观点数据库和方法论人员可靠性的评论

基本决策过程

因变量的要求（续）

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY选择研究方法的一般性问题

Meister(1985)指出，选择研究方法时应考虑的因素如下：效果(effectiveness)---指该研究法能够达成研究目的之程度。方便(easeofuse)---指该研究在特定运用上的简便性。成本(cost)---指该研究法在金钱、资料要求、设备、人力和时间上需耗费的代价。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY弹性(flexibility)---指该研究法能适用于不同场合和情况的程度。范围(range)---指该研究法所能测量的现象、行为和事件之数目。效度(validity)---指该研究法所获得的资料与真实生活中所发生者的相似程度。信度(reliability)---指该研究法所获得的资料与历经时间迁移及多次应用之间的一致程度。客观(objectivity)---指该研究法之运用结果乃应凭据程序与资料，不因研究者之不同而异的程度。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY信度1.信度（reliability)即可靠性，它指的是采取同样的方法对同一对象重复进行测量时，其所得的一致的程度。换句话说，信度是测量结果的一致性或稳定性。2.信度系数即用同一样本所得到的两组资料的相关系数作为测量一致性的指标。

信度系数用(r)来表示

一般来说，r≥0．80，即可认为该测量是达到了足够的信度。3.信度的类型

（1）再测信度(test-retest)或稳定性信度（CoefficientofStability）

对同一群对象采用同一种测量，在不同的时间点先后测量两次，根据两次测量的结果计算出相关系数。（2）复本信度或等价信度（CoefficientofEquivalence）

两个等价测量值的相关系数（考试A、B卷）（3）折半信度（split-halfmethod)

将研究对象在一次测量中所得的结果，按测量项目的单双号分为两组，计算这两组之间的相关系数。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.效度（validity)：

也称测量的准确度，它是指测量能够准确测出所测变量的程度，或者说能够准确、真实地度量事物属性的程度。简言之，它是指调查结果说明调查所要说明问题的有效程度

2.效度的类型(内部与外部效度）（1）表面效度（facevalidity)或内容效度(contentvalidity)指测量内容或测量指标与测量目标之间的合适性和逻辑相符性（2）准则效度（criterion-relatedvalidity）与已有效度较高测量的相关程度（如对干部能力素质的测评）（3）建构效度（constructvalidity

）测量值同理论假设的符合程度（例如，婚姻满意程度与主动做家务）2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY信度与效度的关系：缺乏信度的测量是无效度的测量；而具有高信度的测量并不意味着同时是高效度的测量，也许是有效的，也许是无效的。两者的关系是：（1）信度低，效度不可能高（2）信度高，效度未必高（有可能很低）（3）效度低，信度可能高（4）效度高，信度必然也高2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY信度与效度的关系高信度，低效度(可信但无效)高效度，低信度(有效但不可信)高效度，高信度(可信并有效)2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.采用被试者间设计

(between-subjectsdesign)

即在自变量的各水平下，所测试的被试者都不同。2.平衡法(balancing)设法使经验之累积所产生的影响，在自变量的各水平下，能大致相等。

(1)被试者内平衡法—包括对抗平衡法、完全随机法、集区随机法。(2)被试者间平衡法—包括完全及不完全被试者内平衡法。

控制误差的方法：2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.训练法

将被试训练到不再有学习效果的地步，才让它接受正是测试(少用，费时)。

样本大小---应考虑在最短时间与最少资源之耗费，且对自变量的影响评估能具备相当水准的信度。

Simon(1976)9位以下---50%

9～11位----25%

11位以上---25%

控制结果误差的方法控制误差的方法：2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY人因工程领域,可以区分为三类

(Meister，1985)系统描述效标(system-descriptivecriteria)以基本工程上的观点来反映整个系统，例如设备可靠度，耐磨性……，多用于评价研究作业执行效标

(taskperformancecriteria)此种效标通常反映某一作业的成果，人员或许牵连或许不牵连其间。人员表现效标具整体性，其包括

：

产出数量产出品质执行时间

指标的分类2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY1.绩效量度

次数量度强度量度延滞量度期间量度可靠度人因工程的重要指标：人员表现指标

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.生理指标测量人们从事体力或心智工作，或受冷热、噪音、震动和加速度等环境影响，所产生的紧张或过劳状况，分为：

心脏血管指针

呼吸指标神经指标感觉指标血液生化指标人因工程的重要指标：人员表现指标

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.主观反应受测者所提供的主观意见、判断或评比等，在测量”兴趣”方面效标为唯一合理可用的方法。

人因工程的重要指标：人员表现指标

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.1人因工程的研究方法：案例（模拟高处搬运）SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.1人因工程的研究方法：案例（以眼动仪研究认知）

Thesubjectintheexperimentbasedontheeyetrackingsystem.SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.1人因工程的研究方法：案例（以眼动仪研究认知）Goal-drivenStimulus-drivenSchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.1人因工程的研究方法：案例（以眼动仪研究认知）SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2人因工程的研究工具SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.1.硬件类研究工具实验基础环境测量工具实验基础环境测控主要是对实验环境参数进行测量与控制，内容包括温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等环境参数，测量仪器包括温度计、湿度计、照度计、噪声计等SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.1.硬件类研究工具生理参数测量工具

生理参数测量仪器主要针对实验被试的基本生理参数进行测量，获取被试的基本生理特征，包括三个小类：单维静态生理参数测量仪器多维静态生理参数测量仪器动态生理参数测试仪器SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.1.硬件类研究工具心理参数测量工具心理参数测量仪器主要是结合认知心理学，测量反应人类心理和认知过程的各种参数，主要分为感知觉类、记忆类、情绪和技能类等。感知类心理参数测量：主要有眼动仪、实体镜、长度和面积估计器、动景器、深度知觉仪等。记忆类测量仪器：记忆看作是对输入信息的编码、贮存和提取的过程。记忆类实验仪器主要有注意力分配仪、速示器、记忆鼓、多重选择器等。情绪和技能类测量仪器：主要考查被试在不同作业状态下的情绪和其表现出来的作业技能。主要仪器有动作稳定器、简单选择反应测试仪、选择反应测试仪等。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.2.软件类研究工具数字人体模型与人机交互分析类软件通过在虚拟环境中较精确的定义不同尺寸的数字人体，建立人体数字模型，定义其完成指定的任务并分析相应的性能。代表性的软件有JACK、RAMSIS、ManneQuinPRO软件等。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.2.软件类研究工具行为观测与认知心理分析软件记录被研究对象各种行为发生的时刻、持续时间和发生次数，然后进行统计处理。通过对操作者不同行为的统计结果分析人机交互过程中人的认知心理反应过程。代表性的软件有荷兰Noldus公司的行为观察分析系统等。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.2.软件类研究工具动作分析类软件利用一种新颖的图形用户界面自动对作业过程中看到的行为进行时间、动作研究以及人因学分析的工具软件。代表性的软件有ArielDnymics公司开发的ArielPerformanceAnalysisSystem(APAS)动作分析系统等SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.3.量表类研究工具人因工程审计类量表IEA核对表：一个综合考虑体力负荷、感知负荷、脑力负荷与工人、环境、工作方法/工具/机器相关联的逻辑框架。位置分析调查表（PositionAnalysisQuestionnaire）：面向操作者的结构化的工作分析表，有187个问题，可用于操作者的人的行为特征分析。AET核对表：主要用于作业人员的个体特征分析，包括作业人员之间的协作特征分析。AET广泛使用于需求分析、工作设计、人员管理、职业咨询和研究等方面。认知心理量表态度量表：如瑟斯顿态度量表、波哥达斯社会距离量表；自陈量表：如明尼苏达多相人格量表、16种人格因素量表、爱德华个性偏好量表；压力测试量表：如荷马压力量表、九十项症状自评量表。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.3.量表类研究工具

职业健康与安全类量表上肢核对表（Upper-ExtremityChecklist）：主要用于引起人体局部（上肢）累积损伤的生物力学压力问题。博格量表：评估实验者明确的表达身体上的酸痛或不适，并也可对实验的组合提出意见及评估，让主试者可迅速且简单的得到这些信息。OWAS姿势分析量表(OvakoWorkingPostureAnalysisSystem)：主要功能在于可以界定出工作时的身体姿势，并按照其可能引发伤害的程度来区分等级。

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UNIVERSITY实验室n实验室的优点与主题无关的变量可加以控制可重复进行可精确的收集资料。

n实验室的缺点缺乏真实性及结果推论的效力。2.2.4.综合类研究工具SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.4.综合类研究工具

可用性测评系统主要用途是产品的可用性，用户需求分析及用户研究，计算机人机交互测评等实验研究。本实验系统主要由实验室和观察室组成，实验室和观察室之间有一面隔音、单向透光的镜子，同时配备有视频设备、监控设备、音频设备和图像合成设备等。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2.4.综合类研究工具虚拟现实系统虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是门综合技术，它以计算机技术为主，综合利用计算机三维图形技术、模拟技术、传感技术、人机界面技术、显示技术、伺服技术等，来生成一个逼真的三维视觉、触觉以及嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自身的功能和一些设备，对所产生的虚拟世界这一客体进行浏览和交互式考察。本系统可以进行头/手/身体跟踪、生物力学/人体工效分析、作业与物流系统的三维图形仿真、控制和操作。虚拟现实系统平台主要由以下几个部分构成：①可视化工作站系统：用于虚拟环境开发和立体显示主机；②虚拟现实显示和投影系统：③输入输出和控制系统：包括主动式立体眼镜、鸟群跟踪器、数据手套等；④音响系统；⑤虚拟现实仿真软件系统：如VisfactoryCAD、vega、Catia、WTK等。2.2人因工程的研究工具SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2人因工程的研究工具：常见工具SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY2.2人因工程的研究工具：常见工具SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY保密---尊重受试者的隐私权。征求同意---当实验有身心受伤害的可能时，受者试有权决定是否参与。隐瞒研究目的---有些研究若事先得知则可能无法研究目的。风俗及文化禁忌。诚信且全面---科学研究都应遵守信实原则。2.3人因工程的实验伦理SchoolofmanagementXi’anJiaotong

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Thankyou！HumanFactorslab,ManagementSchool,Xi’anJiaotongUniversity,China人因工程西安交通大学管理学院孙林岩主编SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY篇章总汇总论第1章人因工程概述第2章人因工程的研究方法与工具基础篇第3章人体测量第4章人体生理特性第5章人的心理认知特征第6章人的信息处理第7章人的作业环境应用篇第8章作业空间设计第9章肌肉骨骼失调及其预防第10章脑力负荷与脑力工作绩效提升第11章人机界面设计扩展篇第12章可用性第13章安全性SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY第3章人体测量人体测量基础静态测量与动态测量人体测量数据在设计中的运用中国常用人体测量数据人体测量的应用为了使各种与人体尺寸有关的设计能符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度。

人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸、形状和力量等，以及这些数据在设计中的应用。它通过测量人体各部位的尺寸，来确定个体和群体在人体尺寸上的共性及特性，以及个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，从而研究人的形态特征，为工业设计和工程设计提供依据。本章主要讨论人体测量的基本知识。使大家熟悉有关设计所必须考虑的人体测量基本数据、性质和使用条件。

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UNIVERSITY人体测量（Anthropometry）人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸和特征，包括人的重心位置，身体的各部分尺寸，关节的运动范围和力量特性等，以及这些数据在设计中的应用。研究对象：个体和群体人体测量的重要性：设计的前提

---tofitpeople,notpeopletofit3.1人体测量基础SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.1.1人体测量的基准面人体测量基准面和基准轴

人体测量基准面和基准轴

水平面冠状面矢状面SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.1.2人体测量的姿势立姿(standingposture)

被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，是两足大致成45度夹角，体重均匀分布于两足。坐姿(sittingposture)

被测者挺胸坐在被调节至腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手放在大腿上。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.1.3人体测量的主要仪器

人体测高仪

人体测量用直脚规人体测量用弯脚规

测高仪

弯脚规

直角规

角度计

软尺

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UNIVERSITY人体测量所涉及的是一个特定的群体而非个人，但群体中的个体之间存在着差异，某一个体的测量尺寸显然不能作为设计的依据。群体的人体尺寸数据近似服从正态分布--总体期望

--总体标准差

z--百分比变换系数（5％，50％，95％）

--指定的百分位数值正态分布可以用于表述在人体测量时的随机误差。通常，让设备适合于90%的使用者时，一般是排除最高的5%和最低的5%人群。

3.1.4静态测量数据统计描述SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2静态测量与动态测量人体测量分析方法可以分为两类静态测量:身体保持固定不动动态测量：身体移动（活动空间，伸展域）

静态测量和动态测量数据均包含人体构造尺寸和功能尺寸。人体构造尺寸研究人体在各种姿态下的参数，而功能尺寸则是任务导向的，研究任务状态下的人体特性。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.1静态测量静态测量（StaticAnthropometry）静态测量在身体保持固定（静态）位置时进行，包括骨骼尺寸（关节之间，如肘部和腕部）或轮廓尺寸（如头围）。静态人体测量可采取不同的姿势，主要有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。静态测量数据是动态测量的基础，是设计人机系统不可缺少的参数。结构化的人体测量数据人体着装尺寸

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UNIVERSITY3.2.1静态测量静态测量人体尺寸示意图SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.1静态测量－人体测量的姿势立姿测量项目

眼高

肩高

肘高

手功能高

会阴高

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UNIVERSITY3.2.1静态测量－人体测量的姿势立姿测量项目（续）

胫骨点高

身高

前臂长

小腿长

大腿长

上臂长

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UNIVERSITY3.2.1静态测量－人体测量的姿势坐姿测量项目

坐姿下肢长

坐姿肩高

坐姿眼高

肩膝距

坐深

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UNIVERSITY3.2.1静态测量－人体测量的姿势坐姿测量项目（续）

坐高

坐姿膝高

坐姿肘高

坐姿大腿厚

小腿加足高

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UNIVERSITY3.2.1静态测量1)

身高（Stature）从地面到头顶的垂直距离（高度）2)

眼高（Eyeheight）从地面到眼脚的高度3)

肩高（Shoulderheight）从地面到肩峰的高度4)

肘高（Elbowheight）从地面到周关节的高度，用来决定工作台的高度5)

臀高（Hipheight）指人体站立时，从地面到臀部关节的高度6)

指节的高度（Knuckleheight）作为栏杆和手柄的参考7)

指尖的高度（Fingertipheight）与手指操作控件的最低可接受水平有关8)

坐高（Sittingheight）从坐的平面到头顶的高度9)

坐眼高（Sittingeyeheight）指人体处于坐姿时，从坐立面到眼角的高度10)

坐肩高（Sittingshoulderheight)指人体处于坐姿时，从坐立面到肩关节的高度11)

坐肘高（Sittingelbowheight）从座位的平面到肘下侧的高度，涉及扶手、桌面、键盘的高度设计12)

大腿的厚度（Thighthickness）与座位和桌面之间的空间有关13)

臀部-膝盖的长度与座位之间的行距有关（Buttock-kneelength）14)

臀部-腿弯部的长度与座位的深度（Buttock-popliteallength）结构化的人体测量数据是指人体不同部位的尺寸，在设计不同的设备或产品时，会涉及到人体不同部位的尺寸。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.1静态测量

结构化的人体测量数据（续）15)

膝盖的高度（Kneeheight）与桌子下面的空间有关16)

腿弯部的高度（Poplitealheight）从地面到膝盖底下弯角的垂直距离，与椅子的最大的可接受的高度有关17)

肩宽（Shoulderbreadth：bideltoid）肩部的最大水平宽度，与肩部的水平空间有关18)

肩宽（Shoulderbreadth:biacromial）指人体肩关节之间的距离，与服装设计有关19)

臀宽（Hipbreadth）设计座位的宽度20)

胸部厚度（Chestdepth）从垂直的背部到前胸的最大水平距离，与座位的靠背和障碍物之间的空间设计有关21)

腹部厚度（Abdominaldepth）在标准的坐姿中，从垂直的背部到腹部的最大水平距离，与座位的靠背和障碍物之间的空间设计有关22)

肩-肘的长度（Shoulder-elbowlength）在标准的坐姿中，从肩峰到肘下部的距离23)

肘-指尖的长度在标准的坐姿中，从肘后到中指尖的距离（Elbow-fingertiplength）涉及前臂延伸的区域，用来定义正常的工作24)上肢的长度（Upperlimblength）在肘和腕都伸直的状态下从肩峰到指尖的距离25)

手心的长度（Shoulder-griplength）手臂伸直，从肩峰到手中所握物体中心的距离，表示上肢的功能长度，用来确定使人感到方便的伸展区域SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.1静态测量

结构化的人体测量数据（续）26)

头部厚度（Headlength）脸部的眉间到后脑部的距离，可作为眼部位的参考数据27)

头部的宽度（Headbreadth）头部两耳上面的最大宽度28)

手的长度（Handlength）在手保持僵直的状态下，从腕部的皱痕到中指尖的距离29)

手的宽度（Handbreadth）通过手掌的最大宽度，在掌骨的末梢，与把手、控制杆的设计有关30)

脚的长度（Footlength）从脚后跟到最长的脚趾尖的距离，平行与脚的轴心（脚的空间以及踏板的设计）31)

脚的宽度（Footbreadth）脚的最大水平宽度，与脚的轴线垂直（脚的空间以及踏板占据的空间）32)跨度（Span）当两只手都向两边伸直时，两手指尖的最大水平距离（横向伸展）33)肘部跨度（Elbowspan）当上臂向两边伸展，肘部弯曲使指尖触胸时，两肘尖的距离（可以指导设计工作台的肘部空间）34)站立时手掌的握点（Gripreaches）人体站立时，胳膊向上举起时手掌可以握住的最高的圆棒中心35)标准坐姿手掌的握点人体在保持坐姿时，手掌的最高握点SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.1静态测量

人体着装尺寸

在实际中用到的一般都是人体着装时的尺寸，所以在实际应用中要根据研究对象的不同进行修正人体尺寸轻薄夏装（男/女）冬季外套（男/女）轻薄的工服、靴和盔身高25/4025/4070坐高3103大腿与台面距离132513足长13/404040足跟高13/4013/2525头长25/4025/4035头宽——100肩最大宽——105臀宽1350/75131350/7513人体着装后的尺寸增加（单位：mm）M（X+Y）=Mx+My

Mx—特定的人体结构尺寸均值My—平均的衣物修正值M（X+Y)—人体着装尺寸SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY动态测量（DynamicAnthropometry）3.2.2动态测量动态测量建立在静态测量的基础之上，用来度量人体运动时的一些参数。活动空间---人在完成任务时需要某些身体部位运动，这就要求有足够的空间，即活动空间。伸展域---人在站立并保持脚的站立面不变时，手臂的活动空间用舒适伸展域来表示。

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UNIVERSITY3.2.2动态测量活动空间动态测量就是测定人体动态变化时空间位置与人体尺寸的数值。活动空间的分配没有固定的规则或模式，依赖于许多因素：使用的人群、任务、衣物、设备等。成人动态最小占用空间示意图（a）－－蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.2动态测量活动空间（续）尺寸代号（见图）工作姿势及空间尺寸性质最小值选取值穿御寒衣时A蹲坐工作高度12001300B宽度7009201000C屈膝工作宽度90010201100D跪姿工作宽度110012001300E高度14501500F手距地面高度700G爬着工作高度800900950H长度15001600I俯卧工作高度450500600J（腹朝下）长度2450K仰卧工作高度500600650L（背向下）长度190019502000成人蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间（单位：mm）SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.2动态测量伸展域在工作中人常取站、坐、跪等作业姿势。立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉。伸展域可从立视图和平面图两个方面来看，主要有：通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分；通过关节的横断面的水平部分；通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分。常用的三种人体伸展域SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.2动态测量伸展域（续）正常区域：将上肢轻松地垂直于体侧，曲肘，以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的区域。最大区域：完全伸展整个胳膊所能涉及的区域。手臂向外伸直，以肩关节为中心，臂的长度（半径不包括手长）所划过的弧形轨迹在水平面上的投影。

在正常区域范围内，人操作时能舒适轻快地工作。在最大作业范围内操作时，静力负荷较大，长时间处于这种状态下操作，最容易引起疲劳。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.2动态测量手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）

手的测量SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.2动态测量脚的测量脚的作业区域

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UNIVERSITY3.2.2动态测量人体肢体活动角度范围

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UNIVERSITY3.2.2动态测量人体上部及上肢固定姿势活动角度范围

立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围

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UNIVERSITY3.2.2动态测量单腿跪姿上身及手的可及范围仰卧姿势手及腿的活动空间

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UNIVERSITY常用人体功能尺寸测量区域3.2.2动态测量SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.2.2动态测量坐姿抓握作业域（cm）

立姿双臂垂直作业域图

立姿双臂垂直作业域

身高和摸高的关系

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UNIVERSITY3.3.3影响人体测量数据的因素民族因素

每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的测量结果来设计本民族的设备。性别、年龄因素

统计资料显示，男性的平均身高比女性高100mm。同时，人的体形也随着年龄的增长而变化，最为显著的是儿童期和青年期。因此，在使用人体测量数据时，要注明数据出自的年龄组。

职业因素

从大量的劳动科学和医学的调查中可知，不同职业的人在体型和人体尺寸上存在着较大的差异。

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UNIVERSITY3.3人体测量数据在设计中的运用静态和动态测量作为设计的前提或依据，在设计时首先要确定使用主体，得到主体的人体测量统计数据，才能达到使用者的满意。在使用人体测量数据进行设计时，这些数据应该能代表使用者总体。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.3.1人体测量设计的标准在应用人体测量数据进行设计时有一些标准，这些标准根据设计任务的不同而不同。如工作地的设计考虑因素空间性（Clearance）可达性（Reach）身体姿势（Posture）SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.3.2人体测量数据在设计中的使用原则极端设计原则

极端设计原则是指在进行某方面的设计时，应该尽量做到满足所涉及的所有总体。一般采用最大值和最小值可调范围设计原则

为了满足更多的使用者，设备或设施的特定性质设计为在一定的范围内可以调整。通常使用相关总体特性（坐高，胳膊伸展范围等）的第5百分位的女性到第95百分位的男性作为可调整的范围。平均设计原则

对于一些不是很关键的工作，极端设计原则和可调设计原则可能不太合适或现实。这时需要采用平均数值代表大多数情况。

以上的三种原则都是针对人体测量数据的单个尺寸（高度或胳膊的伸展范围）的讨论，当需要考虑几种尺寸的组合时，设计问题就会变得更复杂。

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UNIVERSITY3.3.3基于人体测量的作业工具及环境设计流程设计中的人体尺寸基准点

驾驶舱的设计

在驾驶舱的设计中，通常设计是以臀部关节或臀部为基准点。战斗机驾舱的设计

在设计战斗机的驾舱时，能见度是非常重要的，故而设计者通常以眼睛作为设计基准点。制造工作台设计

在装配线上，手的使用是非常重要的，所以设计者的工作通常以手为基准点。同样的原因，打字工作台的设计也以手为基准点的，但是VDT

（VisualDisplayTerminal，视觉显示终端）工作台的设计还要同时考虑到眼的基准点。SchoolofmanagementXi’anJiaotong

UNIVERSITY3.3.3基于人体测量的作业工具及环境设计流程设计流程决定在设计中需要重点考虑的人体尺寸确定使用设备或设施的人群，从而建立需要考虑的尺寸范围确立所要适用的设计原则（极端设计，可调范围设计或平均设计）在有些情况下需要选择适应人口的比例（90%，95%等）或其他的相关设计问题；为总体确立人体测量数据表，抽出相关值；如果需要穿特别的衣物，增加适度的宽容（有些可以查阅人体测量的文献）；建立所设计的设备或设施的同尺寸的实体模型，利用实