人機(jī)工程學(xué)的起源、應(yīng)用和發(fā)展前景_第1頁
人機(jī)工程學(xué)的起源、應(yīng)用和發(fā)展前景_第2頁
人機(jī)工程學(xué)的起源、應(yīng)用和發(fā)展前景_第3頁
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精品文檔我們看到有越來越多的廠商將“以人為本”、“人體工學(xué)的設(shè)計(jì)”作為產(chǎn)品的特點(diǎn)來進(jìn)行廣告宣傳,特別是計(jì)算機(jī)和家具等與人體直接接觸的產(chǎn)品更為突出。實(shí)際上,讓機(jī)器及工作和生活環(huán)境的設(shè)計(jì)適合人的生理心理特點(diǎn),使得人能夠在舒適和便捷的條件下工作和生活,人機(jī)工程學(xué)就是為了解決這樣的問題而產(chǎn)生的一門工程化的科學(xué)。這里向大家介紹人機(jī)工程學(xué)的起源、應(yīng)用和發(fā)展前景。1電話機(jī)的設(shè)計(jì)是人機(jī)工程學(xué)的發(fā)端提起人機(jī)工程學(xué)首先要介紹一個(gè)人物亨利德雷夫斯(Henry Dreyfess,1903-1972),他是人機(jī)工程學(xué)的奠基者和創(chuàng)始人。德雷夫斯起初是做舞臺(tái)設(shè)計(jì)工作的,1929年他建立了自己的工業(yè)設(shè)計(jì)事務(wù)所。他1930年開始與貝爾公司合作,德雷夫斯堅(jiān)持設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)該考慮的是高度舒適的功能性,提出了“從內(nèi)到外(from the inside out)”的設(shè)計(jì)原則,貝爾公司開始認(rèn)為這種方式會(huì)使電話看來過于機(jī)械化,但經(jīng)過他的反復(fù)論證,公司同意按照他的方式設(shè)計(jì)電話機(jī)。這以后德雷夫斯的一生都與貝爾電話公司有結(jié)緣,他是影響現(xiàn)代電話形式的最重要設(shè)計(jì)師。大家知道自從貝爾先生發(fā)明電話機(jī)以來的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間,貝爾公司是美國(guó)具有壟斷地位的最大的電話公司和電話生產(chǎn)廠家,基本不受競(jìng)爭(zhēng)的威脅。因而,德雷夫斯可以比較少的考慮外型設(shè)計(jì)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)效果,而更多地集中在電話機(jī)的完美功能性設(shè)計(jì)方面。貝爾公司1927年首次引進(jìn)橫放電話筒,改變了以往縱放電話筒的設(shè)計(jì),1937年德雷夫斯提出了從功能出發(fā),聽筒與話筒合一的設(shè)計(jì)。德雷夫斯設(shè)計(jì)的300型電話機(jī),今天看起來雖然老式,但這一設(shè)計(jì)首次把過去分為兩部分、體積很大的電話機(jī)縮小為一個(gè)整體。由于這個(gè)設(shè)計(jì)的成功,使貝爾公司與德雷夫斯簽訂了長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)咨詢合約。 五十年代初期,制作電話機(jī)的材料由金屬轉(zhuǎn)為塑料,從而基本確定了現(xiàn)代電話機(jī)的造型基礎(chǔ)。到五十年代末,德雷夫斯已經(jīng)設(shè)計(jì)出一百多種電話機(jī)。德雷夫斯的電話機(jī)因此進(jìn)入了美國(guó)和世界的千家萬戶,成為現(xiàn)代家庭的基本設(shè)施。 德雷夫斯的人機(jī)工程學(xué)的其它研究成果是在1955年以來他為約翰迪爾公司開發(fā)的一系列農(nóng)用機(jī)械中,這些設(shè)計(jì)圍繞建立舒適的、以人機(jī)學(xué)計(jì)算為基礎(chǔ)的駕駛工作條件這一中心,特點(diǎn)是外型簡(jiǎn)練,其中與人相關(guān)的部件設(shè)計(jì)合乎人體舒適的基本要求,這是工業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的進(jìn)步與發(fā)展。德雷夫斯的設(shè)計(jì)信念是設(shè)計(jì)必須符合人體的基本要求,他認(rèn)為適應(yīng)于人的機(jī)器才是最有效率的機(jī)器。他經(jīng)過多年研究,總結(jié)出有關(guān)人體的數(shù)據(jù)以及人體的比例及功能,1955年出版了專著為人的設(shè)計(jì),該書收集了大量的人體工程學(xué)資料,1961年他又出版了著作人體度量(the Measure of Man),從而為工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域奠定了人機(jī)工程學(xué)這門學(xué)科,德雷夫斯成為最早把人機(jī)工程學(xué)系統(tǒng)運(yùn)用在設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)設(shè)計(jì)家。 2人機(jī)工程學(xué)的研究方向人機(jī)工程學(xué)現(xiàn)在已發(fā)展為一門多學(xué)科交叉的工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科,研究的核心問題是不同的作業(yè)中人、機(jī)器及環(huán)境三者間的協(xié)調(diào),研究方法和評(píng)價(jià)手段涉及心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、美學(xué)和工程技術(shù)的多個(gè)領(lǐng)域,研究的目的則是通過各學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用,來指導(dǎo)工作器具、工作方式和工作環(huán)境的設(shè)計(jì)和改造,使得作業(yè)在效率、安全、健康、舒適等幾個(gè)方面的特性得以提高。人機(jī)工程學(xué)從不同的學(xué)科、不同的領(lǐng)域發(fā)源,又面向更廣泛領(lǐng)域的研究和應(yīng)用,是因?yàn)槿藱C(jī)環(huán)境問題是人類生產(chǎn)和生活中普遍性的問題。其發(fā)源學(xué)科和地域的不同,也引起了學(xué)科名稱長(zhǎng)期的多樣并存,在英語中,主要有Ergonomics(歐洲的提法)、Human Engineering(美國(guó)的提法)等,在漢語中,則還有“人類工效學(xué)”、“人類工程學(xué)”和“人體工學(xué)”等表述。我國(guó)一般把“人類工效學(xué)”作為這個(gè)學(xué)科的標(biāo)準(zhǔn)名稱, 而“人機(jī)工程學(xué)”的叫法更為普遍??傊?,人類和工效的研究和人機(jī)關(guān)系是這個(gè)學(xué)科的核心內(nèi)容。人機(jī)工程學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科的研究,在第二次世界大戰(zhàn)期間獲得了突破性的進(jìn)展,因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)中復(fù)雜武器的發(fā)展,使得人機(jī)協(xié)調(diào)問題的突然激化。例如空戰(zhàn)和殲擊機(jī)提出對(duì)飛行員的體能和智能要求,使得人員的選拔和培訓(xùn)難度不斷增大,促使在飛機(jī)的儀表顯示、操縱工具和飛行員座椅等部件的設(shè)計(jì)中,不得不加大對(duì)人的因素的考慮,進(jìn)而帶動(dòng)了有關(guān)的技術(shù)和方法的迅速發(fā)展。 人機(jī)工程的應(yīng)用領(lǐng)域是十分廣泛的,幾乎涉及人類工作和生活的各個(gè)方面。下面列出幾大類主要應(yīng)用方向:(1)人體工作行為解剖學(xué)和人體測(cè)量;工作事故,健康與安全包括人體測(cè)量和工作空間設(shè)計(jì);姿勢(shì)和生物力學(xué)負(fù)荷研究;與工作有關(guān)的骨骼、肌肉管理問題;健康人機(jī)工程;安全文化與安全管理;安全文化評(píng)價(jià)與改進(jìn)(2)認(rèn)知工效學(xué)和復(fù)雜任務(wù);環(huán)境人機(jī)工程認(rèn)知技能和決策研究;環(huán)境狀況和因素分析;工作環(huán)境人機(jī)工程(3)計(jì)算機(jī)人機(jī)工程;顯示與控制布局設(shè)計(jì);人機(jī)界面設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)軟件人機(jī)工程;計(jì)算機(jī)產(chǎn)品和外設(shè)的設(shè)計(jì)與布局;辦公環(huán)境人機(jī)工程研究;人機(jī)界面形式(4)專家論證:多工作環(huán)境;人的可靠性專家論證調(diào)查研究;法律人機(jī)工程;傷害原因;人的失誤和可靠性研究;訴訟支持;(5)工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用醫(yī)療設(shè)備;坐的設(shè)計(jì)與舒適性研究;家具分類與選擇;工作負(fù)荷分析; (6)管理與人機(jī)工程人力資源管理;工作程序;人機(jī)規(guī)則和實(shí)踐;手工操作負(fù)荷(7)辦公室人機(jī)工程與設(shè)計(jì);醫(yī)學(xué)人機(jī)工程辦公室和辦公設(shè)備設(shè)計(jì);心理生理學(xué);行為標(biāo)準(zhǔn);三維人體模型(8)系統(tǒng)分析;產(chǎn)品設(shè)計(jì)與顧客;軍隊(duì)系統(tǒng);組織心理學(xué);產(chǎn)品可靠性與安全性;服裝人機(jī)工程;三維人體模型;軍隊(duì)人機(jī)工程;自動(dòng)語音識(shí)別;(9)人機(jī)工程戰(zhàn)略;社會(huì)技術(shù)系統(tǒng);暴力評(píng)估與動(dòng)機(jī);(10)可用性評(píng)估與測(cè)試;可用性審核;可用性評(píng)估;可用性培訓(xùn);試驗(yàn)與驗(yàn)證;仿真與試驗(yàn);仿真研究;仿真與原型;3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用方向人機(jī)工程學(xué)作為一個(gè)工程應(yīng)用學(xué)科,基本研究對(duì)象是人的工作,常常是針對(duì)具體的現(xiàn)實(shí)問題。其中許多原理認(rèn)識(shí)之后常常顯得非常淺顯,而認(rèn)識(shí)之前又常常難以發(fā)現(xiàn)或被忽視。最常見的如青少年的學(xué)習(xí)姿勢(shì)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致近視眼。為了防止寫字時(shí)駝背和近視眼,人們?cè)O(shè)計(jì)出各種姿勢(shì)糾正器具,來限制弓腰,使學(xué)生寫字時(shí)保持直坐姿勢(shì)。這些器具未必使學(xué)生滿意。問題的關(guān)鍵是:人的眼睛是向前長(zhǎng)在臉上的,適合于正面的觀察,而看書和寫字要求面部向下傾斜,這時(shí)要挺直脊柱,必然導(dǎo)致頸部彎曲角度加大。如果又要挺胸又要直頸,就只好使勁向下撇眼睛。實(shí)際上,在作業(yè)中自然形成的適度的駝背姿勢(shì),把這個(gè)角度的扭曲交由脊柱、頸部和眼睛來共同分擔(dān),倒可能是更適合人的生理特性的姿勢(shì)。這個(gè)問題合理的解決辦法是讓桌面具有適當(dāng)?shù)男倍?,另外椅座?yīng)該設(shè)計(jì)為具有瀑布形的前緣,所以相應(yīng)的桌椅設(shè)計(jì)是最重要的。 類似的問題,也出現(xiàn)在操作計(jì)算機(jī)的上機(jī)姿勢(shì)中。一般情形下操作員常常是手臂向前懸空著來操作鍵盤和鼠標(biāo)的。手臂的懸空形成肩頸部的靜態(tài)疲勞,使得操作員不便背部后靠在椅子靠背上工作,而當(dāng)操作員脫離靠背又手臂懸空時(shí),體重就全部需要由脊柱來承擔(dān),其結(jié)果或者是腰背的疲勞酸痛,或者是腰肌放棄維持直坐姿勢(shì)而塌腰駝背,或者是把手腕抵在桌沿而引發(fā)腕管綜合癥。 又如大客車座椅,或者老板椅的靠背上部,都有一道鼓起來的凸包。從設(shè)計(jì)上來說,這道凸包本來是用來墊靠頸部的凹處,使人的頭頸更舒服的。而對(duì)于大多數(shù)中國(guó)人來說,這個(gè)凸包常常是頂在后腦勺,使得當(dāng)身體后靠在椅背時(shí),不得不稍稍低頭。問題的出現(xiàn)是由于這些座椅的設(shè)計(jì)是從國(guó)外引進(jìn),而生產(chǎn)者在尺寸上完全照搬。由于中國(guó)人的身材較西方人小,就成為現(xiàn)在這樣的結(jié)果。隨著信息化社會(huì)的到來,在計(jì)算機(jī)人機(jī)接口方面已經(jīng)進(jìn)入溝通和智能交互的時(shí)代,基于語音的應(yīng)用和筆等自然的人機(jī)交互手段開始進(jìn)入實(shí)用階段。像電腦觸摸屏、光電筆輸入設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了書寫手感自然舒適,與用筆在紙上移動(dòng)的感覺相似。筆可以代替鼠標(biāo),使用者用電腦筆擊點(diǎn)觸摸屏,就可以完成電腦操作;筆也可代替鍵盤,直接在顯示屏上書寫;此外漢字形變連筆的漢字識(shí)別問題也解決了。還有IBM的語音識(shí)別技術(shù),尤其是中文語音識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品Via Voice實(shí)現(xiàn)了“你讀計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別出來”。這樣使未受過專業(yè)訓(xùn)練的普通百姓也能利用計(jì)算機(jī)與大家共同交流了。 4人機(jī)工程學(xué)在中國(guó)的發(fā)展中國(guó)人機(jī)工程學(xué)研究是從本世紀(jì)三十年代開始的,但系統(tǒng)和深入的開展則在改革開放以后。1980年4月,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局成立了全國(guó)人類工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。1984年,國(guó)防科工委成立了國(guó)家軍用人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。這兩個(gè)技術(shù)委員會(huì)的建立,有力地推動(dòng)了我國(guó)人機(jī)工程學(xué)研究的發(fā)展。1989年又成立了中國(guó)人類工效學(xué)學(xué)會(huì),再在1995年9月創(chuàng)刊了學(xué)會(huì)會(huì)刊人類工效學(xué)季刊。如北京航空航天大學(xué)設(shè)立了人機(jī)環(huán)境專業(yè)的教學(xué)和科研;北京醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院也開展了包括坐姿作業(yè)導(dǎo)致的肌肉骨骼勞損、粉塵污染致癌等職業(yè)病學(xué)的研究,同時(shí)也就涉及到作業(yè)姿勢(shì),作業(yè)環(huán)境評(píng)價(jià)等方面的人機(jī)工程學(xué)的研究。人機(jī)工程學(xué)在中國(guó)的進(jìn)展和發(fā)達(dá)國(guó)家相比有相當(dāng)大的距離。隨著我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)工作條件、生活品質(zhì)的要求也逐步提高,對(duì)產(chǎn)品的人機(jī)工程特性也會(huì)日益重視。我們高興地看到看到目前市場(chǎng)上的琳瑯滿目的產(chǎn)品,有許多也是充分考慮了人性化的需求。需要指出的是,人機(jī)工程學(xué)在我國(guó)不僅有待研究和提高,更需宣傳和普及。5展望二十一世紀(jì)的人機(jī)工程學(xué)二十一世紀(jì)人類步入了信息時(shí)代,人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展必然向著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。人機(jī)工程學(xué)作為應(yīng)用性學(xué)科,與人的工作生活息息相關(guān),設(shè)計(jì)生產(chǎn)出更加人性化、高效能的設(shè)備、工具和日常生活用品是努力的目標(biāo)。以發(fā)展的眼光看,人機(jī)工程學(xué)又分為技術(shù)人性化和人的技術(shù)化兩個(gè)方面。下一個(gè)世紀(jì)技術(shù)人性化的最大體現(xiàn)將在于計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)用化。從人與計(jì)算機(jī)交互方式的演變,從利用穿孔紙帶輸入計(jì)算程序,到面對(duì)終端機(jī)上的字符操作界面,再到個(gè)人計(jì)算機(jī)上的圖形界面和多媒體,繼而是網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí),就是計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益“人性化”的過程,也就是人機(jī)工程特性的不斷提高。蓋茨的未來之路、尼葛洛龐帝的數(shù)字化生存和美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)柕摹皵?shù)字地球”的講演都談到虛擬現(xiàn)實(shí)的有關(guān)概念和前景,從人機(jī)工程學(xué)的角度來說,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)把人類的空間感、行走等感覺和行為功能納入到人機(jī)交互之中,使得人與信息的交流變得更加自然和沒有阻礙。在二十一世紀(jì),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,基于人機(jī)工程學(xué)的虛擬設(shè)計(jì)和測(cè)試評(píng)價(jià)已經(jīng)成為可能,這不僅可以節(jié)省大量的時(shí)間和資源,而且可以增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力,使產(chǎn)品更具有使用性和人性化。在人的技術(shù)化方面,一方面人自覺和主動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí)、接受訓(xùn)練和選拔,從而獲得更大的能力;另一方面也會(huì)被動(dòng)地和不自覺地接受技術(shù)的約束,和形成對(duì)技術(shù)的依賴,后者例如使用計(jì)算器后心算能力的減退,繼而使用電腦記事后記憶力的減退。英國(guó)科學(xué)家霍金認(rèn)為:由于人類社會(huì)和技術(shù)環(huán)境的復(fù)雜性的不斷提高,使人類作為一種生物所具有的有限能力和復(fù)雜性日益難以適應(yīng),因而利用基因技術(shù)來改造和提高人類的素質(zhì)將成為必然的選擇。此觀點(diǎn)意味著人類這個(gè)認(rèn)識(shí)和改造的主體,將自覺地將其所發(fā)展的技術(shù)手段應(yīng)用于對(duì)自身的根本性改造,這將對(duì)人類未來的演進(jìn)帶來復(fù)雜和深遠(yuǎn)的影響。值得注意的是,和技術(shù)的人性化相比,人的技術(shù)化涉及到社會(huì)、文化、宗教層面的爭(zhēng)論,而這樣的爭(zhēng)論就超出科技的范疇了?!罢?qǐng)問星期三從北京到上海的航班有哪些?”通過普通電話,用自然的語音交流方式,一位學(xué)生正試著從網(wǎng)上查找需要的信息。不久前英特爾公司在京辦的一個(gè)研究論壇上,展示了其微處理

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