第一章安全人機工程學概述及研究方法

1、第一章安全人機工程 學概述及研究方法 人-機-環(huán)境系統(tǒng) n“人”作為工作的主體（操 作人員或決策人員） n“機”人所控制的一切對 象（汽車，機床，生產(chǎn)過 程等）機制(管理) n“環(huán)境”人與機所處的特定 的工作條件（外部環(huán)境等） 人、機和環(huán)境之間的關(guān)系 n人、機、環(huán)境三個要 素 。 n一個相互作用，相互 依存的系統(tǒng) 。 n“人的效能” +“人的 健康” 人體工程學是一門技術(shù)科學 n人體工程學強調(diào)理論與實 踐的結(jié)合，重視科學與技 術(shù)的全面發(fā)展，它從基礎(chǔ) 科學、技術(shù)科學、工程技 術(shù)這三個層次來進行縱向 探討。與人體工程學有關(guān) 的基礎(chǔ)科學知識主要包括： 心理學、生理學、解剖學、 系統(tǒng)工程等。 人體工程

2、學是一門技術(shù)科學 n在工程技術(shù)方面，人體工程學已廣泛運用 于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、建筑、 企業(yè)管理、安全管理、航天、潛水等行業(yè)。 n從各門學科之間的橫向關(guān)系看，人體工程 學的最大特點是聯(lián)系了關(guān)于人和物的兩大 類科學，試圖解決人與機器、人與環(huán)境之 間不和諧的矛盾。 人體工程學在解決系統(tǒng)中人的問題 兩條途徑： n使機器、環(huán)境適合 于人； n通過最佳的訓練方 法，使人適應(yīng)于機 器和環(huán)境 。 人機工程學-讓技術(shù)人性化的科學 n在一些好萊塢的科幻大 片里，未來的世界充斥 著生硬冷漠的巨型建筑、 和橫行無阻的巨無霸機 器人，人類成了一群柔 弱渺小的螻蟻，面對自 己的造物一邊作無力的 掙扎，一邊也對此

3、前的 技術(shù)狂熱作絕望的反省。 人機工程學-讓技術(shù)人性化的科學 n近來有些廠商，尤其在計算機和家具產(chǎn)品 領(lǐng)域，把“以人為本”、“人體工學”的 設(shè)計作為產(chǎn)品 的特質(zhì)來重點宣傳。 什么是人機工程學什么是人機工程學 n人機工程學是一門多學科的交叉學科，研究的核 心問題是不同的作業(yè)中人、機器及環(huán)境三者間的 協(xié)調(diào)。 n研究方法和評價手段涉及心理學、生理學、醫(yī)學、 人體測量學、美學和工程技術(shù)的多個領(lǐng)域。 n研究的目的則是通過各學科知識的應(yīng)用，來指導 工作器具、工作方式和工作環(huán)境的設(shè)計和改造， 使得作業(yè)在效率、安全、健康、舒適等幾個方面 的特性得以提高。達到在生產(chǎn)中提高效率、 安全、健康和舒適目的的一門科學。

4、 人機工程學人機工程學 n研究對象：研究對象：是研究人在某種工作環(huán)境中的 解剖學、和等方面的因素。 n研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：研究人和機器及環(huán)境的相互作 用 。 人機工程學迅速發(fā)展人機工程學迅速發(fā)展 n人機工程學的各個分支學科的研究，都在 一定程度上具有人機工程學研究的性質(zhì)。 所有這些思想和方法經(jīng)過長期和零散的醞 釀，在二戰(zhàn)時期獲得了突破性的進展，從 此也奠定了人機工程學被視為成熟的現(xiàn)代 學科的地位，在世界范圍受到重視并被視 為工業(yè)的推動力之一。 機工程學的多種學科名稱：機工程學的多種學科名稱： n人類工效學，或簡稱工效學，英文Ergonomics這個學科名稱在上應(yīng)用 最廣。 n人的因素(學)，英

5、文Human Factors 這是一直沿用的名稱。 n人類工程學，英文Human Engineering 類似的名稱有人體工程學。 n工程心理學，英文Engineering Psychology 這個名稱下的學科研究更 專注于心理學方面。 n人機環(huán)境系統(tǒng)工程學、宜人性設(shè)計 (人機工程設(shè)計)等，研究內(nèi)容 相同或相近。在，該學科的日文漢字是“人同工學 對勞動工效的苛刻追求人機學的對勞動工效的苛刻追求人機學的 孕育孕育 美國工程師FW泰勒 (Frederick WToylor， 1856-1915)開創(chuàng)的“時間與 動作研究（TimeAnd otion Study）包括泰勒的 “鐵鍬 作業(yè)實驗”。 n

6、“鐵鍬作業(yè)實驗”是用種大小不同的鐵鍬，交給工 人使用，比較他們在每個班次8h里的工作效率。 結(jié)果表明工效有明顯差距。這其實是關(guān)于體能合 理利用的最早科學驗。 n砌磚作業(yè)實驗是用當時問世不久的連續(xù)拍攝的攝 影機，把建筑工人的砌磚作業(yè)過程拍攝下來，進 行詳細分解分析，精簡掉所有非必要動作，并規(guī) 定嚴格的操作程序和操作動作路線，讓工人像機 器一樣刻板“規(guī)范”地連續(xù)作業(yè)。（吉爾布雷斯 夫婦 ） n疲勞研究(1919年出版)更被認為是美國“人 的因素”方面研究的先驅(qū)。 人機工程學迅速發(fā)展人機工程學迅速發(fā)展 n戰(zhàn)爭中復雜武器的發(fā)展， 使 得人機協(xié)調(diào)問題的突 然激化。例如空戰(zhàn)和殲擊 機提出對飛行員的體能和

7、智能要求，使得人員的選 拔和培訓難度不斷增大， 促使在飛機的儀表顯示、 操縱工具和飛行員 座椅 等部件的設(shè)計中，不得不 加大對人的因素的考慮， 進而帶動了有關(guān)的技術(shù)和 方法的迅速發(fā)展。 人機工程學迅速發(fā)展人機工程學迅速發(fā)展 n二戰(zhàn)中尖銳的軍械問題 20世紀的兩次世界大戰(zhàn)期間， 制空權(quán)是交戰(zhàn)各國必爭的焦點 之一。 n飛機儀表 一戰(zhàn)時期SE5A戰(zhàn)斗機 上只有7個儀表，到二戰(zhàn)時期的 “噴火”戰(zhàn)斗機上增加到了19個。 一戰(zhàn)時期美國“斯佩德”戰(zhàn)斗機上 的控制器不到10個，到二戰(zhàn)時期P- 51上增加到了25個。 人機工程學迅速發(fā)展人機工程學迅速發(fā)展 n二戰(zhàn)中尖銳的軍械問題 其他的兵器和民用產(chǎn)品其他的兵器和

8、民用產(chǎn)品 n二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)的德國二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)的德國 軍隊的槍械問題，也是一軍隊的槍械問題，也是一 個典型的事例。俄羅斯冬個典型的事例。俄羅斯冬 季極冷，槍械必須戴上手季極冷，槍械必須戴上手 套使用。但德軍的槍械扳套使用。但德軍的槍械扳 機孔較?。辉谔旌貎龅臋C孔較?。辉谔旌貎龅?廣袤大地上，戴了手套手廣袤大地上，戴了手套手 指伸不進扳機孔，不戴手指伸不進扳機孔，不戴手 套手指立即凍僵，甚至能套手指立即凍僵，甚至能 被冰冷的金屬粘住。被冰冷的金屬粘住。 MG34式7.92mm機槍 人機工程學迅速發(fā)展人機工程學迅速發(fā)展 n人機工程學作為一個工程學科，其研究常常是圍繞 具體的現(xiàn)實問題而展開

9、航空航天活動對人類生理適應(yīng)性和工作能力的挑戰(zhàn)航空航天活動對人類生理適應(yīng)性和工作能力的挑戰(zhàn)，促 進了航空航天醫(yī)學的發(fā)展，在北京航空航天大學飛行器 設(shè)計與應(yīng)用力學系，也較早設(shè)立了人機環(huán)境專業(yè)的教學 和科研。 工業(yè)生產(chǎn)中職業(yè)病的廣泛危害工業(yè)生產(chǎn)中職業(yè)病的廣泛危害，在北京醫(yī)科大學公共衛(wèi) 生學院也開展了包括坐姿作業(yè)導致的肌肉骨骼勞損、粉 塵污染致癌等職業(yè)病學的研究，同時也就涉及到作業(yè)姿 勢，作業(yè)環(huán)境評價等方面的人機工程學的研究。 我們身邊的人機工程學我們身邊的人機工程學 n人機工程學的基本研究對象是人的工作 n典型事例： 青少年的學習姿勢和近視眼 我們身邊的人機工程學我們身邊的人機工程學 n操作計算機的

10、上機姿勢 我們身邊的人機工程學我們身邊的人機工程學 n大客車座椅老板椅 靠背 人機工程學在中國人機工程學在中國 n在中國，人機工程學的研究在本世紀30年代開始 即有少量和零星的開展，但系統(tǒng)和深入的開展則 在文革以后。1980年4月，國家標準局成立了全 國人類工效學標準化技術(shù)委員會，統(tǒng)一規(guī)劃、研 究和審議全國有關(guān)人類工效學的基礎(chǔ)標準的制定。 1984年，國防科工委成立了國家軍用人機環(huán) 境系統(tǒng)工程標準化技術(shù) 委員會。這兩個技術(shù)委員 會的建立，有力地推動了我國人機工程學研究的 發(fā)展。此后在1989年又成立了中國人類工效學學 會，再在1995年9月創(chuàng)刊了學會會 刊人類工效 學季刊。 人機工程學在中國人

11、機工程學在中國 n人機工程學在中國已有所進展，但是和發(fā) 達國家相比還非常落后。 n中國在人力資源方面是相對充裕和廉價 。 “鐵人王進喜鐵人王進喜”這樣的勞動楷模 n奉獻精神和堅強意志 n技術(shù)的落后、人力的濫用。 二十一世紀的人機工程學二十一世紀的人機工程學 n人機工程學致力于人與技術(shù)之間的協(xié)調(diào)； 二十一世紀人類步入了信息時代，人機工 程學的發(fā)展必然向著信息化、智能化、網(wǎng) 絡(luò)化的方向發(fā)展。人機工程學作為應(yīng)用性 學科，與人的工作生活息息相關(guān)，設(shè)計生 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。 技術(shù)的人性化 n最大體現(xiàn)將在于計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實 用化。 人與計算機交互方式的演

12、變 利用穿孔紙帶輸 入 面對終端機上的字符操作界面 個人計 算機上的圖形界面和多媒體 網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實 技術(shù)的人性化 n十年回望十年回望1995蓋茨蓋茨未來之路未來之路：部分預測已成現(xiàn)實：部分預測已成現(xiàn)實 未來您將可以選擇收看自己喜歡的節(jié)目，而不是被動的等著電視未來您將可以選擇收看自己喜歡的節(jié)目，而不是被動的等著電視 臺播放。臺播放。 如果您計劃購買一臺冰箱，您將不用再聽那些喋喋不休的推銷員如果您計劃購買一臺冰箱，您將不用再聽那些喋喋不休的推銷員 嘮叨，因為電子公告板上有各種正式和非正式的評價信息。嘮叨，因為電子公告板上有各種正式和非正式的評價信息。 一對鄰居在各自家中收看同一部電視劇，然而在中

13、間插播電視廣一對鄰居在各自家中收看同一部電視劇，然而在中間插播電視廣 告的時段，兩家電視中卻出現(xiàn)完全不同的節(jié)目。中年夫妻家中的告的時段，兩家電視中卻出現(xiàn)完全不同的節(jié)目。中年夫妻家中的 電視廣告節(jié)目是退休理財服務(wù)廣告，而年輕夫婦的電視中播放的電視廣告節(jié)目是退休理財服務(wù)廣告，而年輕夫婦的電視中播放的 是假期旅行廣告。是假期旅行廣告。 音樂銷售將出現(xiàn)新的模式。那些對光盤和磁帶等耗材產(chǎn)品感到頭音樂銷售將出現(xiàn)新的模式。那些對光盤和磁帶等耗材產(chǎn)品感到頭 疼的用戶將不會再受到磨損的困擾，未來的音樂將存儲在一臺服疼的用戶將不會再受到磨損的困擾，未來的音樂將存儲在一臺服 務(wù)器上，供用戶通過互聯(lián)網(wǎng)下載。務(wù)器上，供

14、用戶通過互聯(lián)網(wǎng)下載。 人的技術(shù)化 n人自覺和主動地進行學習、接受訓練和選 拔，從而獲得更大的能力； n人會被動地和不自覺地接受技術(shù)的約束， 和形成對技術(shù) 的依賴; 例如使用計算器后, 心算能力的減退，繼而使用電腦記事后記 憶力的減退。 二十一世紀的人機工程學二十一世紀的人機工程學 n英國科學家霍金的言論：由于人類社會和技術(shù)環(huán) 境的復雜性的不斷提高，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。這個觀點意味著人類這個認識和改造的 主體，將自覺地將其所發(fā)展的技術(shù)手段應(yīng)用于對 自身的根 本性改造，這將對人類未來的演進帶來 復雜

15、和深遠的影響。 1997年克隆羊的問世 人機工程學及其應(yīng)用 n讓機器及工作和生活環(huán)境的設(shè)計適合人的 生理心理特點，使得人能夠在舒適和便捷 的條件下工作和生活，人機工程學就是為 了解決這樣的問題而產(chǎn)生的一門工程 化的 科學。 人機工程學及其應(yīng)用 n電話機的設(shè)計是人機工程學的開端 78年模糊的記憶年模糊的記憶手搖式電話手搖式電話 人機工程學的研究方向 n人機工程的應(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方面。主要應(yīng) 用方向： 1.人體工作行為解剖學和人體測量；工作事故， 健康與安全；包括人體測量和工作空間設(shè)計； 姿勢和生物力學負荷研究；與工作有關(guān)的骨 骼、肌肉管理問題；健康人機工程；安

16、全文 化與安全管理；安全文化評價與改進 人機工程學的研究方向 n認知工效學和復雜任務(wù)；環(huán)境人機工程 認知技能和決策研究；環(huán)境狀況和因 素分析；工作環(huán)境人機工程 n計算機人機工程；顯示與控制布局設(shè)計； 人機界面設(shè)計與評價 軟件人機工程；計算機產(chǎn)品和外設(shè)的 設(shè)計與布局；辦公環(huán)境人機工程研究；人 機界面形式 人機工程學的研究方向 n專家論證：多工作環(huán)境；人的可靠性 專家論證調(diào)查研究；法律人機工程；傷害 原因；人的失誤和可靠性研究；訴訟支持； n工業(yè)設(shè)計應(yīng)用 醫(yī)療設(shè)備；坐的設(shè)計與舒適性研究；家具 分類與選擇；工作負荷分析； 人機工程學的研究方向 n管理與人機工程 人力資源管理；工作程序；人機規(guī)則 和實

17、踐；手工操作負荷 n辦公室人機工程與設(shè)計；醫(yī)學人機工程 辦公室和辦公設(shè)備設(shè)計；心理生理學； 行為標準；三維人體模型 人機工程學的研究方向 n系統(tǒng)分析；產(chǎn)品設(shè)計與顧客；軍隊系統(tǒng)； 組織心理學；產(chǎn)品可靠性與安全性；服裝 人機工程；三維人體模型；軍隊人機工程；自 動語音識別； n人機工程戰(zhàn)略；社會技術(shù)系統(tǒng)；暴力評估與動 機； n可用性評估與測試；可用性審核；可用性評估； 可用性培訓；試驗與驗證；仿真與試驗；仿真 研究；仿真與原型； 安全人機工程學 n從安全的角度研究人與機的關(guān)系。 n運用人機工程學原理和方法解決人機結(jié)合 面的安全問題。 n立足點（安全層面），對應(yīng)活動（生產(chǎn)、 生活、生存）。 n人與機

18、保持什么樣關(guān)系，才能保證人安全。 安全人機工程學研究主要內(nèi)容 n人的特性的研究 n機的特性的研究 n環(huán)境的特性的研究 n人機關(guān)系的研究 n人環(huán)關(guān)系的研究 n人機環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究 n事故預防以及事故致因的研究 為什么要研究安全問題？為什么要研究安全問題？ 沒有任何一種事物是絕對安全的，任何事物中都 潛伏著危險因素，通常所說的安全或危險只不過 是一種主觀的判斷。 不可能根除一切危險源和危險，可以減少來自現(xiàn) 有危險源的危險性，寧可減少總的危險性而不是 只徹底去消除幾種選定的危險。 由于人的認識能力有限，有時不能完全認識危險 源和危險，即使認識了現(xiàn)有的危險源，隨著生產(chǎn) 技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝

19、、新材料和新能源 的出現(xiàn)，又會產(chǎn)生新的危險源。 人類生產(chǎn)生活中存在哪些安全問題？ n社會安定、有序、進步始終是各社會階段追求的 目標，而這一目標實現(xiàn)的重要標志之一就是安全。 這是社會促動安全的主動因素。 n 但是人類的社會活動如政治、軍事、文化、社交， 有的對安全直接起破壞作用,有的間接影響著安全； 人類的經(jīng)濟活動如生產(chǎn)(職業(yè))、高技術(shù)災害(化學 品致災、核事故隱患、電磁環(huán)境公害、航天事故、 航空事故)、交通災害則是自人類開展經(jīng)濟活動以 來就存在的突出的安全問題,如今更加突出的一個 安全問題是環(huán)境問題。 安全、危險與事故安全、危險與事故 安全安全簡單地說就是導致人員死傷、職業(yè)病、設(shè)備或財產(chǎn)損 失的概率為零或可接受的狀態(tài)。 危險危險是一種狀態(tài)，可以引起人身傷亡、設(shè)備破壞或降低完 成預定功能的能力。 事故事故是人們在實現(xiàn)其目的的行動過程中突然發(fā)生的、迫使 其有目的的行動暫時或