第4章-人因工程-课件

人因工程工业工程导论1第4章 人因工程人因工程概述人体测量作业环境设计作业空间设计人机系统设计劳动安全与事故预防人因工程工业工程导论2第4章 人因工程4.1人因工程概述

人因工程学(Human

Factors

Engineering)是研究人一机一环境三者之间相互关系的学科，是近几十年发展起来的一门边缘性应用学科，是工业工程的经典分支之一。

目前，该学科在国内外还没有统一的名称。美国：称为人类工程学或人因工程学；西欧：称为工效学，日本：称为人间工学。

中国：人机工程学、人体工程学、人类工效学、人类工程学、工程心理学、人的因素等。近几年使用人因工程学和人类工效学命名的较多。人因工程工业工程导论3第4章 人因工程人因工程概述定义（

P.134

）国际人类工效学学会的最全面、最权威的定义《中国企业管理百科全书》定义人-机工程，以人为本。人因工程工业工程导论4第4章 人因工程人因工程概述人因工程学的起源于发展人因工程学的研究内容人因工程学的研究方法人因工程学的应用领域4.2人体测量人因工程工业工程导论5第4章 人因工程4.3作业环境设计

微气候环境

微气候是指生产、生活过程中现场所处的局部环境中的气候状况，包括下列4个最重要的要素：①

空气气温②

空气湿度③

气流速度（风速）④

热辐射条件状况

微气候环境直接影响人的情绪、疲劳程度、健康、舒适感觉和工作效率；人体的热交换与平衡。人因工程工业工程导论6第4章 人因工程

微气候环境

空气气温空气的冷热程度叫做气温。舒适温度：是指某一温度范围而言。生理学上常用的规定是：人坐着休息，穿着薄衣服，无强迫热对流，未经热吸附的人所感到舒适的温度。按照这一标准测定的舒适温度一般是：

19～24℃（±3～5℃）。高温：操作者注意力不集中，烦躁不安，易激动；反应能力、工作效率下降，意外事故增加。低温：肢体麻木手的灵巧性、协调性、准确性下降。人因工程工业工程导论7第4章 人因工程

微气候环境

空气气温不同劳动条件下的舒适温度指标作业姿势作业性质工作举例舒适温度/℃坐姿脑力劳动办公室、调度台18～24坐姿轻体力劳动操纵，肖零件分类18～23站姿轻体力劳动车工、铣工17～22站姿重体力劳动沉重零件安装15～21站姿很重体力劳动伐木14～20人因工程工业工程导论8第4章 人因工程

微气候环境

空气气温对人的影响温度事故率17-22.5

℃100%（基准）11.4

℃女性

130%男性

138%25.3

℃女性

108%男性

140%温度过高或过低对人体有直接影响，因而影响工作效率。温度事故率20℃最低》28℃+30%《10℃+30%美国兵工厂调研结果人因工程工业工程导论9第4章 人因工程

微气候环境

空气湿度湿度:空气的干湿程度绝对湿度:每立方米（m3）空气内所含的水汽克数。相对湿度:某气温、压力条件下空气的水汽压强与相同温度、压力条件下饱和水汽压强的百分比。生产与生活环境场所的湿度常用相对湿度表示。相对湿度在

70%以上称为高气湿，低于30%称为低气湿。舒适的湿度一般为40％～60％。不同的空气湿度下，人的感觉不同，特别是在高温、高湿的空气下对人的感觉和工作

效率的消极影响极大。人因工程工业工程导论10第4章 人因工程

微气候环境

气流速度气流速度：空气的流动速度（m/s）。在工作人数不多的房间里，空气的最佳速度为0.3m/s；而在拥挤的房间里为0.4m/s。室内温度和湿度很高时，空气流速最好是l～2m/s。人因工程工业工程导论11第4章 人因工程

微气候环境

气流速度工作场所允许风速室内温度湿度基数允许风速/（m/s）温度/℃湿度/%1840～600.22040～600.252240～600.32440～600.42640～600.5人因工程工业工程导论12第4章 人因工程

微气候环境

热辐射热辐射是一种红外线，它不能加热气体，但能被

周围物体所吸收而转变成热能，从而使物体升温，成为二次辐射源。人体也向外界辐射热量。当周围物体表面温度超过人体表面温度时，周围物体向人体辐射热能使人体受热，称为正辐射；反之，称为负辐射。负辐射有利于人体降温，对防暑降温有意义。例如：放置冰块。人因工程工业工程导论13第4章 人因工程

照明环境

照明对作业的影响照度照明与疲劳、生产效率照明与事故照明与环境人因工程工业工程导论14第4章 人因工程

照明环境

照度照度：照度是被照面单位面积上所接受的光通量，单位为勒克司（lx）

。光通量:是最基本的光度量，它可定义为单位时间内通过的光量，是用国际照明组织规定的标准人眼视觉特性（光谱光效率函数）来评价的辐射通量，单位为流明（lm）。利用光电管可测量光通量。增加或减少点光源的光强度、改变受照物体与光源的距离、调整光源与受照体之间的夹角，均是改善受照物体表面照

度的有效途径。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

照明环境

照度与疲劳看书疲劳和照度:不同照度下，看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明。15人因工程工业工程导论第4章 人因工程

照明环境

照度与疲劳图中为一精密加工车间，随着照度值由370lx逐渐增加，劳动生产率随之增长，视觉疲劳逐渐下降，这种趋势在

1200lx以下很明显。生产率、视疲劳与照度的关系16人因工程工业工程导论17第4章 人因工程

照明环境

照明与工作效率改善照明条件不仅可以减少视觉疲劳，而且也会提高工作效率。因为提高照度值可以提高识别速度和主体感觉，从而提高工作效率和准确度，达到增加产量，减少差错，提高产品质量的效果。日本一家纺织公司，原来用白炽灯是60lx，改为荧光灯后，在耗电相同的情况下获得150lx的照度，结果产量增加了

10%。人因工程工业工程导论第4章 人因工程被试人员对各种照度的满意程度

照明环境

照明与工作效率图中为不同的被试人员对各种照度的满意程度，图中粗线为平均值。由图示可知，2000lx是较理想的照度，当照度提高到50001x时，因过分明亮导致满意程度下降。18人因工程工业工程导论第4章 人因工程

照明环境

照明与事故数量图中所示为事故次数和季节的关系。由于

11月、12月、1月的白天很短，工作场所人工照明时间增加，和天然光相比，人工照明的照度值较低，故在冬季内事故次数最高。19人因工程工业工程导论20第4章 人因工程

照明环境

照明与情绪对阅读照度的选择照度/lx10020050010002000500010000人数/%111832201711改善工作环境的照明，可以改善视觉条件，节省工作时间；提高工作质量，减少废品；保护视力，减轻疲劳，提高工

作效率；减少差错，避免或减少事故，有助于提高工作兴

趣，改进工作环境。人因工程工业工程导论21第4章 人因工程

色彩环境

色彩设计对于生产中的机器、实体设备、各类工具和操作对象的恰当的色彩设计则能使之外观美化，让操作者心情舒畅、愉快，视觉良好，有利于提高工作效率。否则引起操作者的视觉疲劳，心理上的反感、压抑，从而降低工作效率。人因工程工业工程导论22第4章 人因工程

色彩环境

色彩对生理的影响：指对视角器官生理机制的影响。人最适宜的颜色是：单绿色、黄绿色、浅黄色、蓝绿色等眼睛对不同的颜色具有不同的敏感性。对黄色比较敏感——警戒色人因工程工业工程导论23第4章 人因工程

色彩环境

色彩对心理的影响：反应在感知觉与情绪。对空间知觉的影响：红、橙、黄——暖色系，前进色，感到距离近，空间缩小；兰、青、绿——冷色系，后退色，感到距离远，空间扩大；黄绿、紫色——中间色明度高的色彩——感到近明度低的色彩——感到远例如：黄昏时易发交通事故。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

色彩环境

远近感

从色相和明度来说，冷色感觉远，暖色感觉近，如红色和蓝色在白色背景下，红色感觉比蓝色感觉近；明度低的色感觉远，明度高的色感觉近，如白色和黑色在灰背景下，白色感觉比黑色感觉近；24人因工程工业工程导论25第4章 人因工程

色彩环境

色彩对心理的影响：反应在感知觉与情绪。对重量知觉的影响：浅色——感到轻深色——感到重明度越高越轻，明度越低越重。实验：工人搬运相同重量但不同颜色的箱子，工人感觉白色、黄色的要比黑色、绿色的轻。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

色彩环境

轻重感色彩的轻重感还会受到色彩

样态的影响。有光泽、质感

细密、坚硬的表面色样态给

人以稍重的感觉，而无光泽、质感粗松、柔软的表面色样

态给人以稍轻的感觉。例如，在工业生产中，高大

的重型机器下部多采用深色，上部多采用亮色，可给人以

稳定安全感，否则会使人感

到有倒下来的危险。26人因工程工业工程导论27第4章 人因工程

色彩环境

色彩对温度感觉的影响：是人类长期在生产、生活经验中形成的条件反射。红色使人联想到火红的太阳、红红的篝火，使人有一种温暖

的感觉。因此，将红、橙、黄色称为暖色，橙红色为极暖色。当一个人观察暖色时，会在心理上明显出现兴奋与积极进取

的情绪；蓝色使人想到海水，会有一种寒冷感。因此青、绿、蓝色称为冷色，青色为极冷色。当一个人观察冷色时，会在心理上明显出现压抑与消极退缩的情绪。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

色彩环境

硬度感色彩的硬度感是指色彩给人以柔软和坚硬的感觉，它和色彩的轻重感很相似，与色彩的明度和纯度

有关。

明度高的色彩感觉软，明度低的色彩感觉硬；

高纯度和低纯度的色彩感觉硬，中等纯度的色彩感觉软。

在无彩色中的黑、白是硬色，灰色是软色。

一般常采用高明度和中等纯度的色彩来表现软。28人因工程工业工程导论第4章 人因工程

色彩环境

胀缩感

色彩的胀缩感是指色彩在对比过程中，色彩的轮廓或面积给人以膨胀或收缩的感觉。色彩的轮廓、面积胀缩的感觉是通过色彩的对比作用产生出来的。

在色彩的视觉传达设计中，色彩的胀缩感常用于改变色彩面积关系上的视觉均衡，增加视觉舒适感。如红色与蓝色进行搭配时，红色的面积稍小，蓝色的面积稍大，可以获得两色在视觉上的协调感。29人因工程工业工程导论第4章 人因工程

色彩环境

情绪感不同颜色对人的影响不同。

暖色系颜色给人以兴奋感，可以激发人的感情和情绪，使人兴奋激情，精力旺盛，但也易疲劳；

冷色系颜色给人以沉静感，可以抑制人的情感和情绪，使人沉着冷静和宁静的休息。30人因工程工业工程导论31第4章 人因工程

色彩环境

安全色凡属有特殊要求的零部件，机械、设备等的直接活动

部分与管线的接头、栓等部件以及需要特别引起警惕

的重要开关，特别的操纵手轮、把手，机床附设的起

重装置，需要告诫人们不能随便靠近的危险装置都必须施以安全色。对于调节部件，一般也应施以纯度高、明度大、对比强烈的色彩加以识别。我国于2002年6月开始施行《安全色》国家标准

GB50034-2004，其中对安全色的颜色表征规定包括红、蓝、黄、绿四种颜色。具体规定如下：人因工程工业工程导论32第4章 人因工程

色彩环境

安全色红色——表示禁止、停止、危险以及消防设备的意思，作为警示信号。如机器设备上转动的轮子、消防设施、报警器、应急停止按钮等。蓝色——表示指令，要求人们必须遵守的规定。黄色——表示提醒人们注意。凡是警告人们注意的器件、设备及环境都应以黄色表示。橙色——表示直接的危险物，如移动的防护罩移门、机器上的切、压、冲等危险行程部件。绿色——表示给人们提供允许、安全的信息。人因工程工业工程导论第4章 人因工程例如：法国FOS-SUR-MER钢铁有限公司的SOLMER工厂的前后色彩设计改造对比33（凡是有危险的交通走道都采用红色，而普通的安全廊道则用蓝色，每一种颜色都用于相同功能的管道，这样除了美化环境以外，还便于维修。此项设计被设计界认为是典范式设计。）人因工程工业工程导论34第4章 人因工程

色彩环境

环境色车间、厂房的空间构件包括地面、墙壁、天花板以及机械设备中除了直接活动的部件与各种管线的接头、栓等部件外，都必须施以环境色。车间、厂房色彩调节中的环境色应满足以下要求：应使环境色形成的反射光配合采光照明形成足够的明视性。应像避免直接眩光一样，尽量避免施色涂层形成的高光对视觉的刺激。应形成适合作业的中高明度的环境色背景。应避免配色的对比度过强或过弱，保证适当的对比度。应避免大面积纯度过高的环境色，以防视觉受到过度刺激而过早产生视觉疲劳。应避免如视觉残像之类的虚幻形象出现，确保生产安全。人因工程工业工程导论35第4章 人因工程

噪声及振动环境——声音及其度量、噪声及其对人的影响。

噪声的来源工业噪声：工业噪声主要包括空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声。交通噪声：交通噪声主要指的是机动车辆、火车、飞机和船舶噪声。建筑施工噪声：建筑施工噪声声音强度很高又属于露天作业，因此污染也十分严重。社会噪声：社会噪声主要指社会活动和家庭生活所引起的噪声。例如：街舞等广场活动。人因工程工业工程导论36第4章 人因工程

噪声及振动环境

噪声对人的影响对听觉得影响：听觉疲劳而降低敏感性，甚至耳聋；对心理的影响：烦操而引起头痛、高血压；对工作的影响：作业能力、工作质量和效率都有影响。人因工程工业工程导论37第4章 人因工程

噪声及振动环境

国外听力保护的噪声标准每个工作日允许工作时间/hISO（1971年）允许噪声级/dB(A)美国政府（1969年）美国工业卫生医师协会（1977年）89090854939590297100951991051001/21021101051/4115（最高限）115110人因工程工业工程导论38第4章 人因工程

噪声及振动环境

我国听力保护的噪声标准每个工作日允许工作时间/h新建、改建企业的噪声允许标准/dB(A)现有企业暂时达不到标准，允许放宽的标准/dB(A)84218588919490939699最高不得超过115115人因工程工业工程导论39第4章 人因工程

噪声及振动环境

国内非噪声工作地点噪声声级的卫生限值地点名称卫生限值dB(A)工效限值/dB(A)噪声车间办公室75不得超过55非噪声车间办公室60会议室60计算机室、精密加工室70人因工程工业工程导论40第4章 人因工程

噪声及振动环境

国内城市5类环境噪声标准值地

区声级/

dB(A)白天（7～21时）声级/

dB(A)夜间特别需要安静地区一般居民、文教区居民、商业、工业混杂区工业区城市中的道路交通干线两侧区域、穿越城区的内河航道两侧区域等50556065704045505555人因工程工业工程导论第4章 人因工程

噪声及振动环境

案例:高架道路交通噪音和防噪屏设置交通噪声一直是城市坏境噪声中的主要来源。在噪声传播途径中把声音隔绝起来是噪声控制最有效的方法之一，防噪屏是最常见的措施。41人因工程工业工程导论42第4章 人因工程

4.4作业空间设计——人在操作机器时所需要的操作活动空间和机器、设备、工具、被加工对象所占有的空间的总和，称为作业空间。根据作业空间包含的范围,可分为：

近身作业空间

个体作业空间

总体工作空间人因工程工业工程导论43第4章 人因工程

4.4作业空间设计作业空间设计，是根据人的操作活动要求，对机器、设备、工具、被加工对象等进行合理的布局与安排，给人、物确定最佳的流通路线和占有区域。以达到操作安全可靠、舒适方便、提高工作效率的目的。作业空间设计要着眼于人，即在充分考虑操作者需要的基础上，为操作者创造既舒适又经济高效的作业条件。大的来说：组织现场；小的来说：合理设计工作岗位。人因工程工业工程导论44第4章 人因工程

作业空间设计

作业空间设计的人体尺度确定对于设计至关重要的人体尺度确定设计对象的使用群体确定数据运用原则选择合适的数据定位群体的百分位查找与定位群体特征相符合的人体测量数据表，选择有关的数据值设计作业空间时应考虑人的着装情况和动态作业的性质。人因工程工业工程导论45第4章 人因工程

作业空间设计

人体视觉尺寸眼高立姿眼高坐姿眼高视野头部和眼睛在规定的条件下，人眼所能觉察到的水平面和垂直面内所有的空间范围。主要视力范围中心视力范围瞬间视力范围有效视力范围人因工程工业工程导论46第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业坐姿是指身躯伸直或稍向前倾角为100～150，上腿平放，下腿一般垂直地面或稍向前倾斜着地，身体处于舒适状态的体位。坐姿作业具有以下特点：不易疲劳，持续工作时间长；身体稳定性好，操作精度高；手脚可以并用作业；脚蹬范围广，能正确操作。人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。对于以下作业应采用坐姿作业：精细而准确的作业；持续时间较长的作业；施力较小的作业；需要手、足并用的作业。人因工程工业工程导论47第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业工作类型对男性的推荐高度对女性的推荐高度精密工作900—1100800—1000轻作业740—780700—740用力作业680650工作面宽度视作业功能要求而定:一般工作面高度设计在肘部以下50-100mm；仅当写字用时，最佳宽度为400mm；工作面板的厚度一般不超过50mm，以便保证大腿的容膝空间。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-平面作业范围48人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-垂直作业范围49人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-立体作业范围50人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-立体作业范围51人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-立体作业范围52人因工程工业工程导论53第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-立体作业范围容膝、容脚空间/mm尺寸部位最小尺寸最大尺寸容膝孔宽度5101000容膝孔高度640680容膝孔深度460660大腿空隙200240容腿孔深度6601000人因工程工业工程导论54第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-椅面高度及活动余隙座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，以便使全部脚掌着地支撑下肢重量，方便下肢移动，减少臀部压力，避免椅子前沿压迫大腿。座椅放置空间的深度距离（台面边缘到固定壁面的距离），至少应在810mm以上，以便作业者起身与坐下时移动椅子。座椅放置空间的宽度距离应保证作业者能自由的伸展手臂，座椅的扶手至侧面的距离应大于610mm。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-脚作业空间55人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计

工作体位坐姿作业-脚作业空间蹬力较大的脚操作器作业空间蹬力较小的脚操作器作业空间56人因工程工业工程导论57第4章 人因工程

作业空间设计立姿作业——指人站立时上体前屈角小于300时所保持的姿势。立姿作业的优点及缺点如下：优点:可活动的空间增大；需经常改变体位的作业，立位比频繁起坐消耗能量少；手的力量增大；减少作业空间缺点:不易进行精确和细致的作业；不易转换操作；立姿时肌肉要做出更大的功来支持体重，容易引起疲劳；长期站立容易引起下肢静脉曲张等。对于需经常改变体位的作业；工作地的控制装置布置分散，需要手、足活动幅度较大的作业；在没有容膝空间的机台旁作业；用力较大的作业；单调的作业，应采用立姿操作。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计立姿作业-作业范围58人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计立姿作业-工作面高度59人因工程工业工程导论60第4章 人因工程

作业空间设计立姿作业-工作面高度立姿工作时推荐的工作面高度/cm工作类型对男性的推荐高度对女性的推荐高度精密工作100-11095-105轻度工作90-9585-90重工作75-9070-85人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计立姿作业-工作面高度作业面的高度与身高的关系/cm61人因工程工业工程导论62第4章 人因工程

作业空间设计立姿作业立姿作业活动余隙设计参考尺寸/mm余隙类型最小值推荐值站立用空间（工作台至身后墙壁的距离）≥760910身体通过的宽度≥510810身体通过的深度（侧身通过的前后间距）≥330380行走空间宽度≥305380容膝空间≥200容脚空间≥150×150过头顶余隙≥20302100人因工程工业工程导论63第4章 人因工程

作业空间设计立姿作业立姿作业空间垂直方向布局尺寸/mm控制器种类推荐值报警装置1800极少操纵的手控制器和不抬重要的显示器1600～1800常用的手控制器、显示器、工作台面等700～1600不宜设计控制器500～700脚控制器0～500人因工程工业工程导论64第4章 人因工程

作业空间设计坐立交替作业某些作业并不要求作业者始终保持立姿或坐姿，在作业的一定阶段，需交换姿势完成操作。这种作业姿势称为坐、立交替的作业姿势。采用这种作业姿势既可以避免由于长期立姿操作而引起的疲劳，又可以在较大的区域内活动以完成作业，同时稳定的坐姿可以帮助作业者完成一些较精细的作业。坐、立交替作业的作业面按立姿作业设计，座椅面高度应与作业面高度相匹配，因此应提高座椅高度。一般使人坐在椅面上双脚刚好着地。该类座椅一般设计成可调的。人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计坐立交替作业空间设计在设计坐-立交替的工作面时，工作面的高度以站立时的工作高度为准，椅子高以680～780cm为宜，同时提供脚踏板，使人坐着工作时脚有休息的地方，否则人们很难工作持久。坐立交替工位设计(cm)65人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计受限作业空间设计66人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计维修空间设计67标准工具尺寸和使用方法限定的维修空间/mm人因工程工业工程导论第4章 人因工程

作业空间设计维修空间设计由上肢和零件尺寸限定的维修空间/mm68人因工程工业工程导论69第4章 人因工程

作业空间设计工作场所性质和作业空间设计主要工作岗位的空间尺寸-工作间-机器设备与设施间尺寸布局-办公室管理岗位和设计工作岗位辅助性工作岗位的空间设计-出入口-通道和走廊-楼梯、梯子和斜坡道-平台和护栏人因工程工业工程导论第4章 人因工程

4.5人机系统设计人机系统的目标安全高效舒适健康经济70人因工程工业工程导论71第4章 人因工程

4.5人机系统设计人机系统设计要点功能分配充分发挥人与机器各自的特长，互补所短人机匹配机器设备与操作者之间达到最佳配合。人机界面设计人因工程工业工程导论72第4章 人因工程