人因工程学的重要性与应用

. .章述节述狩术经的。技。人稍。生融，家。对。义（ns，在欧洲工效学(Ergonomics更为流行。有些学者称之为人类工程学（HumanEngineering、人机工程,也有一些心理学家喜欢使用工程心理学（EngineerinPsychology际学活国1/29. .理高认人-机-。、法所设，好，在研究目标上人因工程学有两个主要的目标第一是为了提高工作的效率和质量例如简化操作增加作业准确少增加工作的满意度和改善生活质量等。相。对的。作为一门注重设计的科学，人因工程学还包括对设计的评价等方面。综上所述，人因工程学可以简单地定义为：人因工程学是基于对人和机器，过、。作为一门工程技术，人因工程学不同于其他一般工程技术学科的一些要点2/29. .：*。*种。*据。*存。：*工，和。*能为。*而何识。史了解人因工程学的历史对学好这门课程是非常重要的。然而，想要详细叙述3/29. .的。1、史人因工程学的发展就不可避免地和技术的发展相互交织在一起。例如在二十世纪早期，Frank和LillianGilbreth就已经在进行动作研究和商务管理方面的工作了Gilbreth后来被认为是人因工程学领域的先驱之一他们致力于熟练动作和作业疲劳方面的研究进行工作站设计以与为残疾人设计合适的工具例如他们对外科手术过程的研究成果直到今天还在使用现在在手术中外科大夫只需说出所需的器械，同时把手伸向护士由护士从器械盘中拿起所需器械并递给大夫而以前外科大夫是自己从托盘中拿器械的显然这样很浪费时间尤其是当大夫正在手术却又不得不去寻找工具时。尽管有Gibreth等人所作了巨大的努力和贡献，但是人们还是没有意识到使设备与操作程序适应人的要求的必要性二战前进行行为研究的科学家主要工作还是通过测验为工作选择合适的人员对培训过程进行不断的优化来使人员满足工作的需要这种理论在二战期间出现了问题因为即使是采用最好的人选和培训手段有些复杂设备的操作还是超出了工作人员的能力要求这时人们开始重新考虑使设备满足人员的需求的问题。2、1945年到1960年：专职人员的出现1945与（p&s。努4/29. .力。战后诞生了人因工程学职业。1949年，在英国成立了工效学研究协会，Chapanis等于人团。7年是美国人因工程学史上一个非常重要的年代。当年，美国建立了人由1成了美国心理学家协会。1959年，世界上美英等国的人因工程学和工效学协会联合成立了世界工效学组织。3、1960年到1980年：迅速增长时期1960年到1980六术。0有50人，到10年了0天、作管0年人因工程学增长的如此迅速并且获得了工业界的共识，但它仍旧不能做到妇孺皆知。4、1980年到1990年：计算机、灾难和诉讼时期1990年人因工程学协会的成员已经增加到将近5000人。计算机革命使得人因工程学成为公众瞩目的焦点。利用工效学设计计算机、用户友好界面的软件、5/29. .程击。9里产上故致重4年的12月4博近00的6致0。三年以后，又一场大爆炸席卷了得克萨斯州的一家塑料工厂。其爆炸力相当于10吨的TN，有23个人死亡，100多人受伤，使美国商业保险公司蒙受了历史上最惨重的损失赔款达到了1.5亿美元根据美国学者的研究这几起灾难事故发生的重要原因之一就是不恰当的人因设计。另外牵涉到人因工程学有关领域的辩论以与关于产品可靠性和个人伤害方面的诉讼案件大大增多法庭已经越来越重视人因工程学专家在解释人类行为和期望界定设计的缺陷评价警报和指令系统的有效性等方面所作的贡献人因工程学协会约有15%的成员担任着有关司法鉴定的专家工作。5、1990年以后人因工程学越来越多地应用于计算机和信息技术（计算机界面、人机交互、互联网等与空间技术的应用之中建立永久性空间站的计划必然涉与到大量的人因工程学方面的研究。其他领域的发展也会增加对人因工程学的需求。例如，美国职业安全与健康管理部对一般企业明文规定了人因方面的标准。1988年美6/29. .，计质远因。节用人因其实早已不是什么新鲜概念了，历史上应用人因工程学的例子屡见不鲜特别是随着近几十年来技术进步飞速发展使得人因工程学的地位越来越重要。人因工程学涉与到的领域包括宇航系统，城市规划，建筑设施，工厂运作，种不设这，过。。：围 例产品和备工具设具计与改施进统备装

子械车建筑船器鞋7/29. .作业的作业姿势、作业方法、设计与作业量与工具选用和配进 置等环境的声，光，热，色彩，振设计与动，尘埃，气味等等环改进 境

工厂生产作业监视作业车辆驾驶作业物品搬运作业办公室作业等工厂，车间，控制中心，计算机房，办公室，驾驶室，生活用房等表1-1人因工程学研究领域举例第三节基本原理和研究方法人因工程学在很大程度上是一种实验科的主要任务就是把与人的能力和行为有关的信息与研究结果应用于产品、设施、程序和周围环境的设计之中。这些知识主要来源于试验和观察人因工程学不仅把采集的经验数据应用于产品的设计当中而且用于评价设计的优劣这样人因工程学在系统设计中具有双人。三多，基。1究听。设。用操。8/29. .2究问不同偏好，评价手臂活动的时候肩部的负荷大小、人们的视野等、通常，试验性的研究更关心变量是否对行为有影响以与将如何影响的问题描述性研究则更关心所描述对象的统计结果，如平均值、标准偏差和百分比等。3．评价研究评价研究类似于试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。研个个进究。难，但进行这种研究是很不容易的。在这方面，Murphy的话几乎成了一个规则：任何事物只要它有毁坏的可能它就不会永远完好无缺因此在无法预测的环境下，评价研究要特别注意选择数据的收集方法和设备。下面我们分别对于各种研究方法中的各种决策序列分别进行分析：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。9/29. .1究操的。2究。测容被测有定险，不能行验制于到源限常不够复多次验因许多变量能持定。且时程分散一数还收不。实验中行研究在实控方具有大优多量能到失，。，察。实常案。为了把实验室和实地研究的优势结合起来，研究人员常采用模拟现实的方法模拟显示可以分为实体模拟和计算机模拟实体模拟常由硬件和模拟的系统、程序或环境组成。如简单的布娃娃到异常复杂的太空模拟舱。10/29. .行过较。3究设，较，测可。备。择。1究。标变标描究重和。所数的不型些分面：征如的空、体；表的，应视敏、握和记围主，好点观；数如跳速体。分变在描研，择的研这本都是年性教度征划后较性些11/29. .中。2究察、相关变量。用独立变量变化来影响的被测行为被称为非独立变量。独立变量都有可能影响飞独立变量因此试验中要控制独立变量以免独立变量的影响相互混淆。（1相关变包备和变（2振（3。在15年到12工的1，%变到%。大心。3究、问。12/29. .择。1究的。代表性的抽样：描述性研究的目标是从具有代表性的样本中收集数据。抽样的代表性是指样本应该包含总体的所有相应特征而且两者构成也要一样例如30的煤矿工人年龄不到21岁40在21到40岁之间30在40岁以上，那么代表性的抽样就是以一样的比例包含每一年龄层的群体。相的在，两个城市进行研究并不需要在全国各地进行抽样这样做的理由是地理位置不是影响反应时间的相关变量但在抽样中却要十分关注样本中不同年龄性别的人的合适的比例关系，因为这些变量都是相关的变量。不具有代表性的样本是有偏的样本。随机抽样为了获得具有代表性的样本总体应该从群体中随机的选择样本个体随机抽样就是群体中的每一个个体都有相等的机会被选入样本在现实社会中获得一个完全随机的抽样几乎是不可能的通常研究人员都是选择一些比较容易获得的个体，并不一定按照严格的随机过程进行。样本空间大小：描述性研究的一个关键的课题就是确定被测对象的个要。式13/29. .望第5。2究、测。更。我们要依据研究数据来设计办公环境时研究室照明度对显示在计算机屏幕上的文件的阅读的影响的实验中不必只选择那些对于计算机屏幕阅读有丰富经验的人因为无论经验多少，在很强的照明下任何人都比在合适的照度下的阅读能力要差一些。样本空间的大小：决定样本空间的大小其实就是确定如何以最小的成本收集足够的数据保证评价独立变量的影响时的可信度确定样本空间的大小有好几种方法，可以参见统计学教材。在上述的《人因工程学》中发表的论文中，50%的研究实验的样本容量还不到9个25使用9-11的样本容量，只有25%的采用了11个以上的样本容量。这比描述性研究中使用样本容量的要小得多使用太少的数据是很危险的可能得出错误的结论。3、评价研究象体。集作14/29. .。给回到5%的。往在。，过。析。1究、。2究析。统说“他们均值之间的差异是非常显著的。这里的显著其实是统计重要性的简称。统计学上的重要性就是表示把观察到的效果或均值之间的差异归因于偶然性的可能性是不大的。正因为如此，所以得出这种效果是因变量造成的。15/29. .（1引（2样（3小（4），。到。验究我们大致把它分为三类描述系统功能的描述任务如何完成的描述人员的反应的任务执行测量常常和人的反应测量相互结合出现。1、系统描述因变量性一。2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：如搬运的土方数等（2）产出质量：如事故次数、错误次数、钻孔的精确率或设计好的路径的偏差等（3）完成时间：如在电路中找出错误的时间，任务开始时的延迟时间尽管人员的执行情况与任务的执行以与系统的设备特征紧密相连，任务执行情况还是比人员执行情况用的广泛。16/29. .3准、。耐。，程上系。。适测时题这的。4比为价的，是，17/29. .非？求量。1求（1（2量（3）无（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。2、可靠性意定。3性在如正确测行为。方向正确性：主要指通过测量想得到什么，也就是动机是什么？在有些测量中方向正确性可能影响被测者参与的积极性因此研究人员应该尽可能的选择与用户相关的方面进行测量如测量办公用计算机屏幕的可辨认性时最好选用办公室中常用的文件进行实验。容量正确性指被测变量在某个相关领域中采样的程度比如知识领域、18/29. .制。体系正确性：指测量围能够包括根本因素的程度。如对静止靶子射箭准确度的测量只能作为实际格斗技术中很小一部分的测量。图1-1说明测量体系围，要。的效率：处于体系中，但测量没有虑关系图1

，系测量考素系4响光容19/29. .。5性不哪果，。性一作为一种测量方法，人的可靠性是指人员成功完成任务概率的大小。1、历史上的观点研究人员从50年代开始注意人的可靠性问题，当时想以测量硬件可靠性同样的方法确定人的可靠性这以前人因工程学活动也常是公司质量保证部的一部分，尤其是在航天工业中比较普遍。1962年第一个人员可靠性数据库的原型建立了但只有少数人在这一领域进行研究规模相当小三里岛核电站的事故重新引起了人们对人员可靠性研究的兴趣，一些数据和方法论方面的工作又继续进行。2、数据库和方法论尽多部20/29. .高、靠。的（TP它主要用来进行核电站的人员可靠性鉴图得杂。方计的素概算优对例，Sl等在对声波系统的模拟研究中发现，当允许操作者完成任务的时间从23分钟增加到25分钟时，可靠性就从0.55变化到了0.9。这个例子说明，时间上的微小变化可以对系统产生深远的影响。3、人员可靠性的评论的家兴来个误。s致21/29. .最终失败，目前的几种技术还不能很好的解决这样的问题。Regulinski认为对人员可靠性的静态评价对于连续性工作是不可取的用古典的工程可靠性模型进行离散的评价是不负责任的。Williams指出人员可靠性研究专家在如何使他们r说不。拟作，学糊。系系有利动动科。作析 间究 知效程术 理学 学 息学机统人因工程统程医学

动学 理学22/29理学 作究. .图2图统，我们只给出一个最简单的定义。系统是一个为了实现某种目的的实体（2个杂如By所念设23/29. .们”下面我们讨论人机系统的有关容，然后给出它的一般特点，最后介绍一下系统可靠性的概念。1.人机系统人机系统是指一个或多个人员和实体设备的结合，向系统输入给定的数据，器以可以是一个家用电器、化、因素,用,。。相应,器.工界。*统成。*统通基24/29. .。*统的因此不是人机系统，没有涉与到人因工程学。这是一种误解。事实胜于雄辩。所有的自动化系统都需要人去安装、编程、更新和维护，因此必须如其他系统一样考虑人因。2.系统特征*系统是有目的的前面我们已经强调，每个系统都必须有一个目的，否则它将是一盘散沙。系统的目的即就是系统的目标。一个系统可以有多个目标。*系统是有层次的有些系统可以认为是较大的系统的子系统当描述或分析一个复杂系统时，我们往往会不知从哪里开始到哪里结束要解决这样的问题首先要做出两个有。哪子。原。*中。接。境，还25/29. .。*能系统中的每个元素都至少有一个功能，用于实现系统的目标。人因工程学专家的任务之一就是决定是否人或机器需要执行一项特定的任务。元素具有不同的功能，但均可被分为四个最基本的类型：信息的接收、存储、处理和决策以与执行功能。如图1-3所示。信息存储与其他功能均有关系，因而处于上面，其他三个顺序放置。信息存储信息 息受输入

信息处理和 行能决 策

输出结果图1-3元素功能图（1）信息接受进入系统的有些信息来自外,比如,飞机进入监控塔的围产品订单热源引发自动报警装置有些信息可能来源于系统本身这样的信息可以反馈或存储在系统中。（2）能是。（3）。杂26/29. .器程，齿。（4）：为种到。3用，元这。4出子，者。闭环系统用于完成一些要求连续控制的过程需要对操作过程进行不断的反馈反馈会给出过程中需要考虑的任何有关错误的信息从而做出调整开环系统不能进行进一步的控制这样的系统一旦执行操作就固定死了不能再采取任何深层控制比如没有引导系统的火箭点27/29. .。定。5性不可务中9录是9。另一种对可靠性的描述是平均停工时间（简称为MTF。还有几个变量用来描述可靠性这些均是与系统或个人正常执行时间的比值即从开始直到失败或两次失误之间的时间这个指标是应用最多的其他的只是提一下目前先把正常执行的概率作为可靠性的表示。如果系统有多个元素那么复合系统的可靠性将视个体元素的可靠性以与它们的结合形式而定。系统中的元素结合形式有串联、并联和混合形式三种。Ø串中个系统元依