人机工程学概论-课件

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IntroductionToErgonomics1ppt课件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2ppt课件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。3ppt课件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。4ppt课件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。5ppt课件人——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6ppt课件（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。7ppt课件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8ppt课件早期历史—萌芽阶段

美国学者

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。研究：人力工效工作条件组织管理“经验人机工程学”20世纪前期（使人适应机器）9ppt课件职业的诞生形成阶段1945——1960年1945年美国军方成立《工程心理实验室》；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）10ppt课件快速发展发展阶段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）11ppt课件计算机、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）12ppt课件科学发展阶段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）13ppt课件我国人机发展进程1982年在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。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）。1981年我国相应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14ppt课件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15ppt课件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。

16ppt课件产品和工具设计及改进作业的设计与改进环境的设计与改进17ppt课件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。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。8、人—机—环境系统中心理学的研究。18ppt课件（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。

19ppt课件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20ppt课件三、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

21ppt课件参考教材《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22ppt课件参考教材《人机工程》袁修于、庄达民编著北京航空航天大学出版社《人体工程学与室内设计》刘盛璜主编中国建筑工业出版社《人因工程》孙林岩主编中国科学技术出版社《HumanFactorsinEngineeringandDesign》

清华大学出版社23ppt课件选择研究方法的一般性问题和研究伦理问题Meister(1985)指出，选择研究方法时应考虑的因素如下1.效果(effectiveness)---指该研究法能够达成研究目的之程度。2.方便(easeofuse)---指该研究在特定运用上的简便性。3.成本(cost)---指该研究法在金钱、数据要求、设备、人力和时间上需耗费的代价。24ppt课件4.灵活性(flexibility)---指该研究法能适用于不同场合和情况的程度。5.范围(range)---指该研究法所能测量的现象、行为和事件之数目。6.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。7.可靠性(reliability)---指该研究法所获得的数据与历经时间迁移及多次应用之间的一致程度。8.客观(objectivity)---指该研究法之运用结果乃应凭据程序与数据，不因研究者之不同而异的程度。25ppt课件Box(1978)认为一件优良的研究应具备如下的条件1.研究的目的或问题应界定清楚，应以明确的概念与词句予以叙述。2.应足够详实地交代研究所使用的器材、方法程序，以便其它人能重复进行该研究。3.研究设计应周全而详细地规划，尽可能获得更客观的结果。4.研究者应坦诚指陈研究设计上的缺陷等结果的可能影响。5.使用适切的资料分析方法，以充分显示资料所涵蕴的意义与特性。6.结论应以数据所能证实者及所能提供充分基础者为限。26ppt课件研究伦理研究人员在顾虑不造成受试者的身心伤害之首要规范外，仍应特别注意遵守的伦理项目保密---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，受试者有权决定是否参与。隐瞒研究目的之斟酌---有些研究若事得知则可能无法研究目的。不予处理之正当性。风俗及文化禁忌。信实而充分揭露---科学研究都应遵守信实原则。27ppt课件人因工程研究可分描述性研究(descriptiveresearch)根据某些重要属性，来描述某一母群体(事物、现象或人员)的特征。例人体尺寸调查，…，虽然学问不大，但其所提供的数据为许多设计决策的基础。另外在解决方案尚未探索与建议之前往往需先进行描述研究，藉以衡量问题的轻重和范围。主要重视的是各群体的平均数，标准差和百分位数。28ppt课件试验性研究(experimentalresearch)检测某些变量对于行为的影响。所探究的变量和所测量的行为之选择，通常根据实务情境所遭遇的设计问题，主要重视的是否对行为产生影响，以及其影响的方向。29ppt课件评价研究(evaluationresearch)与试验研究类似之处---其目的仍在于衡量某”事物”之效应，只不过评价研究指的是一系统或一产品，所以较具整体性及综合性。与描述研究类似之处---要求记录系统或产品使用者的绩效与行为。评价研究往往包括成本效益分析，且需在具有代表性的使用条件下进行，通常需要在现场进行实地研究。30ppt课件人因工程专家在评价研究领域所从事的，便是评估自己的与他人的设计的”妥善程度”，并根据所收集的信息提出改善建议。以上三种研究方法会有以下几项相同的基本决策：选择研究地点选择变量选择采样主体收集数据分析数据31ppt课件研究地点、变量以及被测者的选择研究地点的选择（choosingaresearchsetting）1.描述研究---实地或实验室(有争议)。其目的在于获取描述某一特定人员群体的资料

2.试验研究一般实务性研究---实地(field)。实地的优点---作业变项、环境条件及受试特性与真实的状况相符，其结果较站得住脚。实地的缺点---成本高，有安全风险，实验控制较难做好。32ppt课件一般理论性研究---实验室(Laboratory)。实验室的优点---与主题无关的变项可加以控制，可重复进行，可精确的收集数据。

实验室的缺点---缺乏真实性及结果推论的效力。研究者通常结合两者的优点，而使用”模拟”真实世界的方式，可分为实体仿真---制作一硬件代表或表征某一系统、程序或环境。其范围可涵盖简单或复杂的项目，仿真物可缩小或放大。计算机仿真---以计算机建构一程序或事件系列的模型并运转计算而获得预测性的结果。33ppt课件3.评鉴研究---实地或实验室(有争议)。需在具有代表性的使用条件下进行，即与日后使用时的状况相当

34ppt课件选择变量（choosingresearchvariables)描述研究分两类1.标准变量(criterionvariables)研究感兴趣的人员特征与行为之变项，分四类：

身体特征(physicalcharacteristics)绩效数据(performancedata)主观资料(subjectivedata)生理指标(physiologicalindices)35ppt课件2、分层变量(stratificationvariables)或预测变量(predictors)

依年龄、性别、教育程度等作为分层抽样的层别基准，再依比例抽出样本。若测量所得数据是依这些特征(例年龄、性别等)加以分析这些特征称”预测变量”。36ppt课件评价研究将评价的系统或装置的目标或功用，转译成可以量度的一些特定标准变量(基本上与描述研究，试验验研究相同)。37ppt课件试验研究分非独立变量、因变量（dependentvariables,DVs,)。－－所测度的效应，大多属于绩效，主观或生理方面的变量。独立变量、自变量(Independent，IVs)---实验者所操控的变项。人因工程里分三类：任务相关变量(task-relatedvariables)--设备变量(equipmentvariables)及程序变量(proceduralvariables)环境变量(environmentalvariables)---受试者相关变量(subject-relatedvariables)38ppt课件凡是对因变量产生影响的实验条件都称为相关变量；对因变量不产生影响的实验条件称为无关变量（或无关变项）。在相关变量中，实验者用以研究的变量称为自变量，实验者不用于研究的那些相关变量称为额外相关变量，或简称为额外变量。由于在实验中额外变量是必须加以控制的，所以额外变量也被称为控制变量。评价一项实验设计的好坏的一个重要依据就是看研究者能否成功地控制那些额外变量。额外变量39ppt课件在实验中对自变量的操纵、变化称为自变量的控制。对自变量的控制，首先要对自变量进行严格的规定，对心理学中一些含混不清的变量必须使之操作定义化，只有这样才能进行实验。操作定义：指用可感知、度量的事物、时间、现象和方法对变量或指标作出具体的界定。例如，把“刚刚感受到”定义为“50%次感受到”，就可测定感觉阈限了。又如，疲倦（fatigue）没有一个共同的起点和尺度，怎么测量呢？如果定义为“工作效率的下降”，那么就可以进行测量和比较了。1.自变量的控制40ppt课件其次，对于在刺激维度上连续变化的自变量，要做好三项工作：（1）要确定好自变量的范围（2）要选一定数量的检查点（3）要确定好各检查点之间的间距。41ppt课件2.因变量的控制把实验中的被试者的反应控制在主试者所设想的方向上，这就是反应的控制问题。以人作被试者，往往用指示语来控制被试者的反应。指示语乃是心理实验中主试者给被试者交代任务时说的话。使用指导语时，应注意在允许的范围内做到引起动机，激发兴趣。被试者来到实验室时，不一定对参加实验感兴趣。因此主试者必须利用言词来引起他们的兴趣。在可能的范围内，告诉他们实验目的与应用价值，使他们认识到参与和合作的意义。42ppt课件反应指标的选择在心理学实验中，一般常用的指标有：绝对阈限差别阈限反应时反应持续时间反应程度完成量错误率完成一定的作业所需要的时间达到一定基准所需要的次数口头报告……43ppt课件选择指标的条件主要有：有效性，即指标充分代表当时的现象或过程的程度，也称为效度。客观性数量化44ppt课件3.额外变量的控制排除法恒定法匹配法随机化法抵消平衡法统计控制法45ppt课件因为理解自变量、因变量和控制变量非常重要，所以我们在这里再举一些例子以便你检查自己是否真的理解了。对于每一个例子都要说出三种变量。46ppt课件汽车制造者想知道刹车灯多亮可最大程度地减少后面司机意识到前方正在停车的时间。实验就是回答这一问题。对变量命名。答案自变量(被操纵变量)：刹车灯的明度因变量(被观察变量)：刹车灯亮到尾随车司机踩刹车踏板之间的时间控制变量(恒定变量)：刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额外照明度等47ppt课件训练鸽子绿灯亮时啄键、红灯亮时停止。对作出正确反应的鸽子给予玉米的奖励。对变量命名。答案自变量灯的颜色(红或绿)因变量啄键次数控制变量食物剥夺时间、键的大小、红灯绿灯的强度等48ppt课件答案自变量用于奖励的语言种类。因变量语言数量(或频率)控制变量办公室情境、治疗者治疗者试图改善患者的自我形象。每次患者描述自己积极的一面时，治疗者就以点头、微笑和额外注意予以奖励。对变量命名。49ppt课件社会心理学家做了一个实验，为了发现当六个人挤在一个电话亭里时是男人还是女人感到更不舒服。对变量命名。答案自变量参与者性别因变量不舒服的程度控制变量电话亭的大小、挤在电话亭的人数(6)、个体的大小等50ppt课件选择被测者（choosingsubjects）描述研究(1)代表性样本其目的在于，从可代表我们感兴趣的母群体的样本身上，搜集数据。而此样本能够涵盖真正的母群体。(2)随机抽样由母群体中采用随机抽取的方式选取样本。(3)样本大小：下列三个因素会影响样本大小所要求的精确度:样本数大，则精确高。母群体的变异数:样本数大，则变异大。所拟估计的统计量:中位数所需的样本要比平均数的大。51ppt课件试验研究挑选具有代表性的样本，但其代表目标母群体的程度，不用像描述研究那么大。以下有几种方法，可控制因经验或学习的累积而产生的结果误差。1.采用受试者间设计(between-subjectsdesign)。即在自变项的各水准下，所测试的受试者都不同。2.平衡法(balancing)即设法使经验之累积所产生的影响，在自变项的各水准下，能约略相等。

(1)受试者内平衡法—包括对抗平衡法、完全随机法、集区随机法。

(2)受试者间平衡法—包括完全及不完全受试者内平衡法。52ppt课件3.训练法即将受测者训练到不再有学习效果的地步，才让他接受测试(少用，费时)。样本大小---应考滤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%53ppt课件评价研究考虑的事项与描述研究和实验研究所探讨的一样。受试者要能代表最终使用者群体人数要足以容许预测使用者群体54ppt课件收集数据（CollectingData）描述研究可在实地或实验室收集，亦可用调查(问卷)和面试来收集。实验研究与描述研究相同，在实验室可用计算机来辅助。可探讨更多自变量和因变量评鉴研究较为困难，受评机具往往欠缺监测或衡量绩效的功能，几乎全是用研究者观察使用者，以及询问方式。55ppt课件数据分析（DataAnalysis）描述研究运用基本的统计量予以比较标准差(s)StandardDeviation相关系数(r)CorrelationCoefficient百分位数Percentiles(%ile

)试验研究通常使用推论统计技术予以分析,例变异数分析(ANONA)或多变异数分析(MANONA)

统计显著性(statisticalsignificance）即出现在叙述中”显著”一词,例自变项对依变项具有”显著效应”或”两平均数间具有显著差异”。评价研究56ppt课件因变量的分类和要求标准尺度criterionmeasures的依据描述研究---指所测量的特征与行为试验研究---指因变量对人的影响评价研究---用以判定设计妥善性的基准人因工程领域,可以区分为三类(Meister，1985)系统描述标准(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57ppt课件作业执行标准(taskperformancecriteria)此种标准通常反映某一作业的成果，人员或许牵连或许不牵连其间。较人员表现标准具整体性，其包括：

产出数量产出质量执行时间58ppt课件人员表现标准(humanperformancecriteria)指人员执行作业时的行为和反应，可分为：1.绩效量度频率量度强度量度延滞量度期间量度可靠度2.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：

心脏血管指标呼吸指标神经指标感觉指标血液生化指标59ppt课件3.主观反应(subjectiveresponse)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。60ppt课件终端行为与中间行为标准量度依时间行进可分终端绩效(标准)---较有价值，人员较感兴趣中间绩效(标准)---较特定而详细，在诊断和解释执行不当或绩效不佳时颇有用61ppt课件因变量的要求

标准尺度必須滿足实际测量上和心理測量學上的要求條件实际测量要求客观的计量性的非强制性的容易收集的不需特别的收集技术或仪器所费之金钱时间与心力等成本最少62ppt课件心理测量学要求可靠性(reliability)可信赖的程度，系指对某一变项的量度，历经不同时间或不同样本群之测试，所得结果的一致或稳定程度。常用相关系数来表示(1)重复测量可靠性(repeatedmeasuresreliability)又称为再测可靠性(test-retestreliability)。就是针对一群相同的受测者，在二个不同的时间施以相同测量，其结果的稳定性，可用相关系数来评估，而测试的时间间隔不可太长或太短。63ppt课件(2)内部一致可靠性(internalconsistencyreliability)

依问卷式测量工具回答的相似程度来估计可靠性，最简单的方式为折半可靠性(split-halfreliability)或称奇偶可靠性(odd-evenreliability)，将各种的折半相关系数，予与平均，即可得一更精确的内部一致可靠性。64ppt课件效度(validity)有效的程度或正确性，指量测工具能够达成测出研究者所欲测量事物的程度，为科学研究工具中最重要的必要条件。常以得分与所欲测量质间的相关系数来表示65ppt课件表面效度(facevalidity)指某种量测工具之表面，易影响受试者参与研究的动机。内容效度(contentvalidity)指某种量测工具的内容，能够代表(适当抽样)所拟探讨的领域(如知识范围或工作行为)的程度，又称为”逻辑效度”(logicalvalidity)，其关键因素在于发展量测工具时，所遵循的”程序”(procedure)或理论(theory)基础。建构效度(constructvalidity)

指量测工具能够真正量测出所拟探讨的主题之基底”建构”(行为或能力的基本类型)的程度。66ppt课件干扰因素freedomfromcontamination标准尺度应尽量不受到所测量的建构之外的不相干变量之影响。敏感性sensitivity所使用的单位，应与所期望在受试者身上发现的预期差异相应或相称，即应具有足够的敏感性。67ppt课件人的可靠性humanreliability人的误差humanerror定量分析解释DatabasesTherpTechniqueforhumanerrorrateprediction68ppt课件人机系统（Human-machinesystem）

在现代生产和生活中，所有的机器设备(这里是泛指。也括各种工具和用具)都是由人进行操纵或使用的。因此，在生产和生活中人和机器联系在—起．形成—个不可分割的整体，脱离了人或机器任—要素，就无法实现生产的目的或使用价值。这个系统就称为人一机系统。任何一个系统都离不开所在的工作环境。作为一个完整的概念，人—机系统就是指人一机—环境组成的系统。人机工程设计研究的中心问题是人与机器的相互关系，即二者相互作用、相互配合、相互制约的关系，但起主导作用的始终是人。69ppt课件人机系统（Human-machinesystem）

机工作方式人环境70ppt课件习惯法规操作安全舒适71ppt课件Human-MachineSystem72ppt课件人力系统

manualsystem人SensingActionInfoprocessingInfostorageInputOutputFeedbackHandtoolsHumanoperator(control)andtheirownphysicalenergyaspowersource.73ppt课件半自动系统

mechanicalsystemorsemiautomatedsystems

Input人ControlProcessesOutputDisplaysFeedbackwellintegratedphysicalparts,suchasvarioustypesofpoweredmachinedtoolsperformtheirfunctionwithlittlevariationoperator’sfunctionisessentiallyoneofcontrol74ppt课件自动系统

automatedsystem人SensingActionInfoprocessingInfostorageInputOutput人ControlProcessesDisplaysFeedbackperformsalloperationalfunctionswithlittleornohumaninteraction,i.e.robots.Requirehumanbeingstoinstall,program,reprogram,maintainthem.75ppt课件人在自动系统中的角色可分下列三种：1.程序设定工作(settingupprocess)

即设定机械运作程序，输入数据，以控制机械运作，及机械的测试，调整等工作。2.操作与监察工作(operatingandmonitoring)

即监视机械的运作。3.维护工作(maintenance)

分为(1)保养工作。

(2)修理工作。76ppt课件自动系统加重人们的工作，而有以下几个特色：1.自动系统减少了人们练习心理运动技能的机会。2.缺乏足够的回馈—无直接的回馈。3.失误的后果严重—小小的误差可能造成严重的后果。77ppt课件系统特征目的性 Systemsarepurposive层次性Sys