人機工程學(xué) 緒論

1、 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院汽車人機工程學(xué)應(yīng)保勝Email:Ying_QQ:635125316 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院第一章第一章 緒論緒論目標要求目標要求知識要點知識要點u掌握人機工程學(xué)科的定義掌握人機工程學(xué)科的定義u明確本學(xué)科的學(xué)科構(gòu)成和研究范疇明確本學(xué)科的學(xué)科構(gòu)成和研究范疇u了解本學(xué)科的基本研究方法了解本學(xué)科的基本研究方法l人機工程學(xué)科的定義和特點人機工程學(xué)科的定義和特點l人機工程學(xué)科的學(xué)科支柱、學(xué)科構(gòu)成人機工程學(xué)科的學(xué)科支柱、學(xué)科構(gòu)成和研究范疇和研究范疇l人機工程學(xué)科的研究方法和研究工具人機工程學(xué)科的研究方法和

2、研究工具 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院目錄1.1 人機工程學(xué)科的內(nèi)涵1.2 人機工程學(xué)科的研究范疇1.3 人機工程學(xué)的研究方法1.4 人機工程學(xué)科發(fā)展展望 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.1 人機工程學(xué)的內(nèi)涵人機工程學(xué)的內(nèi)涵1.1.1 學(xué)科定義學(xué)科定義n美國n人類因素學(xué)（Human Factors Engineering）n人類工程學(xué)（Human Engineering）（軍方）n工程心理學(xué)（Engineering Psychology）n歐洲：稱為Ergonomicsn我國n人機工程學(xué) 工效學(xué) 人機環(huán)境系統(tǒng)工程 人因工程 武

3、漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院n人機工程學(xué)是研究人在工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素，研究系統(tǒng)中各組成部分的相互作用，研究在工作、生活和休假時如何統(tǒng)一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問題的學(xué)科國際人機工程學(xué)會International Ergonomics Association 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.1.2 學(xué)科內(nèi)涵學(xué)科內(nèi)涵n人機工程學(xué)人機工程學(xué)關(guān)注的焦點關(guān)注的焦點 l人以及人與日常生活和工作中使用的產(chǎn)品、設(shè)備、設(shè)施、人以及人與日常生活和工作中使用的產(chǎn)品、設(shè)備、設(shè)施、流程和環(huán)境之間的相互關(guān)系。流程和環(huán)境之

4、間的相互關(guān)系。l強調(diào)的重點是人本身（與工程相反，工程更偏重于嚴格的強調(diào)的重點是人本身（與工程相反，工程更偏重于嚴格的技術(shù)上考慮），以及物品的設(shè)計如何影響人。技術(shù)上考慮），以及物品的設(shè)計如何影響人。l旨在改善人們使用的物品及使用時的環(huán)境，以求更好地與旨在改善人們使用的物品及使用時的環(huán)境，以求更好地與人的能力、限度和需要相匹配。人的能力、限度和需要相匹配。 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院n人機工程學(xué)的目標l 提高人們工作或其他活動時的效果和效率，包括提高使用提高人們工作或其他活動時的效果和效率，包括提高使用的方便程度、減少失誤和促進生產(chǎn)力發(fā)展；的方便程度、減少失誤和

5、促進生產(chǎn)力發(fā)展；l 提高某些想要的人員價值，包括改善安全性、減輕疲勞和提高某些想要的人員價值，包括改善安全性、減輕疲勞和壓力、增加舒適感、增大用戶的接受程度、增加對工作的壓力、增加舒適感、增大用戶的接受程度、增加對工作的滿意程度以及提高生活質(zhì)量。滿意程度以及提高生活質(zhì)量。l 第一，在某些特定的應(yīng)用中，通常只有一部分目標是最重第一，在某些特定的應(yīng)用中，通常只有一部分目標是最重要的；要的；l 第二，通常這些目標之間都是相關(guān)的。例如，人因技術(shù)所第二，通常這些目標之間都是相關(guān)的。例如，人因技術(shù)所造就的機器或產(chǎn)品，通常不僅更安全而且還易于使用，使造就的機器或產(chǎn)品，通常不僅更安全而且還易于使用，使用時人員

6、不容易疲勞，用戶更滿意。用時人員不容易疲勞，用戶更滿意。上述兩個目標是矛盾而又統(tǒng)一的上述兩個目標是矛盾而又統(tǒng)一的 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院n人機工程學(xué)的研究方法人機工程學(xué)的研究方法l是將與人的能力、極限、特征、行為和動機相關(guān)的信息系是將與人的能力、極限、特征、行為和動機相關(guān)的信息系統(tǒng)應(yīng)用到人們使用的物品、流程以及環(huán)境的設(shè)計中去。統(tǒng)應(yīng)用到人們使用的物品、流程以及環(huán)境的設(shè)計中去。l對我們設(shè)計的物品的評估，以確保物品能達到計劃的設(shè)計對我們設(shè)計的物品的評估，以確保物品能達到計劃的設(shè)計目標。目標。l基礎(chǔ)工作：對人以及人對各種物品、環(huán)境等的反應(yīng)的相關(guān)基礎(chǔ)工作：對人以及

7、人對各種物品、環(huán)境等的反應(yīng)的相關(guān)信息的科學(xué)調(diào)查。這些信息既可為設(shè)計提供基礎(chǔ)，也可以信息的科學(xué)調(diào)查。這些信息既可為設(shè)計提供基礎(chǔ)，也可以用來預(yù)測各種備選設(shè)計方案的可能效果。用來預(yù)測各種備選設(shè)計方案的可能效果。人機工程學(xué)探索有關(guān)人的行為、能力、限度和其他特人機工程學(xué)探索有關(guān)人的行為、能力、限度和其他特征的各種信息，并將它們應(yīng)用于工具、機器、系統(tǒng)、征的各種信息，并將它們應(yīng)用于工具、機器、系統(tǒng)、任務(wù)、工作和環(huán)境的設(shè)計中，使人們對它們的使用任務(wù)、工作和環(huán)境的設(shè)計中，使人們對它們的使用更具價值、安全、舒適和有效。更具價值、安全、舒適和有效。通俗定義通俗定義 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與

8、交通工程學(xué)院n內(nèi)涵的延伸內(nèi)涵的延伸l信奉物品、機器等的建造都是用來為人類服務(wù)的，在設(shè)計信奉物品、機器等的建造都是用來為人類服務(wù)的，在設(shè)計時必須時時刻刻想到用戶。時必須時時刻刻想到用戶。l承認人在能力和限度方面存在著個體差異，并估價它們在承認人在能力和限度方面存在著個體差異，并估價它們在設(shè)計中的含義。設(shè)計中的含義。l深信物品、流程等的設(shè)計會影響到人們的行為和幸福。深信物品、流程等的設(shè)計會影響到人們的行為和幸福。l著重考慮設(shè)計過程中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和評價。著重考慮設(shè)計過程中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和評價。l依靠科學(xué)方法和客觀數(shù)據(jù)來驗證假設(shè)，從而生成關(guān)于人類依靠科學(xué)方法和客觀數(shù)據(jù)來驗證假設(shè)，從而生成關(guān)于人類行為的基礎(chǔ)數(shù)

9、據(jù)。行為的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。l信奉系統(tǒng)導(dǎo)向，認識到物品、流程、環(huán)境和人都不是孤立信奉系統(tǒng)導(dǎo)向，認識到物品、流程、環(huán)境和人都不是孤立存在著的。存在著的。 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院從汽車設(shè)計角度出發(fā)n研究人在汽車使用中的生理、心理特征n研究人+車+環(huán)境相互作用的方式及效果n指導(dǎo)汽車及其部件設(shè)計，使汽車更好地滿足使用要求! 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.1.3 學(xué)科發(fā)展歷程學(xué)科發(fā)展歷程萌芽期萌芽期人適應(yīng)機器與環(huán)境人適應(yīng)機器與環(huán)境機器與環(huán)境適應(yīng)人機器與環(huán)境適應(yīng)人形成期形成期學(xué)科體系建立學(xué)科體系建立學(xué)會誕生學(xué)會誕生發(fā)展期發(fā)展期信息技術(shù)信息

10、技術(shù)災(zāi)難災(zāi)難訴訟訴訟 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.1.4 人機工程師的工作人機工程師的工作信息溝通信息溝通撰寫報告撰寫報告管理正式的簡報會和報告會管理正式的簡報會和報告會編輯他人撰寫的報告編輯他人撰寫的報告寫研究計劃寫研究計劃評估他人撰寫報告的相關(guān)性、價值和質(zhì)量評估他人撰寫報告的相關(guān)性、價值和質(zhì)量回顧和總結(jié)文獻回顧和總結(jié)文獻管理管理安排項目活動計劃安排項目活動計劃 管理和監(jiān)督他人管理和監(jiān)督他人 安排預(yù)算和監(jiān)控財政事項安排預(yù)算和監(jiān)控財政事項 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)確定系統(tǒng)需求確定系統(tǒng)需求 核查系統(tǒng)設(shè)計是

11、否符合人因標準核查系統(tǒng)設(shè)計是否符合人因標準 撰寫系統(tǒng)目的和目標撰寫系統(tǒng)目的和目標 進行作業(yè)分析進行作業(yè)分析確定客戶對軟硬件的要求確定客戶對軟硬件的要求研究與評估研究與評估開發(fā)實驗設(shè)計來檢驗理論和評估系統(tǒng)開發(fā)實驗設(shè)計來檢驗理論和評估系統(tǒng) 設(shè)計數(shù)據(jù)采集儀器和流程設(shè)計數(shù)據(jù)采集儀器和流程 為特定的數(shù)據(jù)集確定合適的統(tǒng)計檢驗為特定的數(shù)據(jù)集確定合適的統(tǒng)計檢驗 規(guī)劃和評估人機界面規(guī)劃和評估人機界面 在實驗室控制條件下收集數(shù)據(jù)在實驗室控制條件下收集數(shù)據(jù) 開發(fā)人機系統(tǒng)績效的評價標準開發(fā)人機系統(tǒng)績效的評價標準 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.2 人機工程學(xué)科的研究范疇人機工程學(xué)科的

12、研究范疇 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.2.1 人機工程學(xué)的學(xué)科支柱人機工程學(xué)的學(xué)科支柱1. 人類科學(xué)（人類科學(xué)（Human Science）2. 工程科學(xué)（工程科學(xué)（Engineering Science）3. 社會科學(xué)（社會科學(xué)（Economic and Social Science） 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.2.2 微觀和宏觀人機工程學(xué)微觀和宏觀人機工程學(xué)1. 微觀人機工程學(xué)微觀人機工程學(xué)1）微觀人機工程學(xué)的分支（1）傳統(tǒng)人機工程學(xué)（2）系統(tǒng)人機工程學(xué) 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程

13、學(xué)院1. 微觀人機工程學(xué)微觀人機工程學(xué)1）微觀人機工程學(xué)的研究內(nèi)容n人體因素的研究n人機系統(tǒng)的總體設(shè)計研究n工作場所和信息傳遞裝置設(shè)計研究n作業(yè)改善的研究n環(huán)境控制與安全保護 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院2）微觀人機工程學(xué)的應(yīng)用n兩個主要應(yīng)用領(lǐng)域：產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)n產(chǎn)品設(shè)計中的人機工程學(xué)，研究如何使產(chǎn)品適合使用者的需要。特點是通常產(chǎn)品使用者的情況不太清楚n生產(chǎn)中的人機工程學(xué)，主要致力于使生產(chǎn)中的工作環(huán)境和作業(yè)適合人的操作要求，降低工作者的勞動強度，優(yōu)化操作效率。人（操作者）的特性是已知的微觀人機工程學(xué)主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域：1.產(chǎn)品與環(huán)境設(shè)計2.生產(chǎn)、維修和維護等作

14、業(yè)設(shè)計3.工業(yè)與公共安全 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.2.2 微觀和宏觀人機工程學(xué)微觀和宏觀人機工程學(xué)2. 宏觀人機工程學(xué)宏觀人機工程學(xué)n宏觀人機工程學(xué)科主要研究工作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組織、工作分工、管理策略等，及其與微觀人機工程系統(tǒng)之間的關(guān)系和影響等，以提升人們工作與生活的質(zhì)量n研究內(nèi)容大致分為組織結(jié)構(gòu)研究和工作過程組織兩大類n從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮相互關(guān)聯(lián)的四個子系統(tǒng)：人員、技術(shù)、組織結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.2.2 微觀和宏觀人機工程學(xué)微觀和宏觀人機工程學(xué)2. 宏觀人機工程學(xué)宏觀人機工程學(xué)n研究的目標：使工作

15、系統(tǒng)從微觀和宏觀上都達到和諧，以提高生產(chǎn)率和工作滿意度，增進人員的績效，減少能的費與疲勞，保證人員健康、安全，減少必要的訓(xùn)練和降低訓(xùn)練成本，減少對特殊技巧和能的依賴，促進人資源的合理使用，減少人為錯誤所引發(fā)的事故，降低時間和設(shè)備的損失，激發(fā)員工的責(zé)任和義務(wù)意識 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.3 人機工程學(xué)的研究方法人機工程學(xué)的研究方法核心研究方法： 是把與人類能力和行為有關(guān)的信息應(yīng)用于人員所使用的物品、設(shè)備、程序和環(huán)境的設(shè)計中，這些相關(guān)信息絕大部分是由實驗和觀察得到的。 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.3.1 人機工程學(xué)研究

16、分類人機工程學(xué)研究分類u 描述性研究 探尋通過一些特定屬性來描述一個群體（通常是人群）探尋通過一些特定屬性來描述一個群體（通常是人群）的特征。主要用于在解決方案尚未提出之前，先進行描述的特征。主要用于在解決方案尚未提出之前，先進行描述性研究來評估問題的重要性和涉及的范圍。性研究來評估問題的重要性和涉及的范圍。n實際情況下從事研究時，往往不能夠象實驗性研究那樣對因素變量進行控制，只能直接測量一些因素并進行分析n觀測法、調(diào)查問卷法、故障分析法等都屬于描述性研究如：美國核能管理委員會（NRC）1981年就要求將這種調(diào)查列為其強制性人機控制室審查過程的一部分。 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程

17、學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院u 實驗性研究 目的在于測試某些變量對行為的影響目的在于測試某些變量對行為的影響n人為控制某些因素，通過實驗的方法獲得這些因素的影響規(guī)律n通過實驗性研究方法對于發(fā)現(xiàn)基本規(guī)律和原理非常有用，但很多情況下的研究都是在真實世界中進行的，并且實際情況中的任務(wù)更能夠發(fā)現(xiàn)復(fù)雜的、實際的規(guī)律如：汽車座帶和肩帶對功能手臂可觸及范圍的影響(Garg, Bakken, and Saxena, 1982) 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院u 評估性研究 目的也是評估目的也是評估“某物某物”的效果的效果，以作為產(chǎn)品改進的依據(jù)與，以作為產(chǎn)品改進的依據(jù)與方向方向n評估研

18、究比實驗研究更具整體性和綜合性n通常要與其設(shè)計目標進行比較，包括本來想要的結(jié)果和本來不想要的結(jié)果都要加以評估如：評估汽車座椅的設(shè)計 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1.3.2 人機工程學(xué)研究步驟人機工程學(xué)研究步驟步驟一：選擇、確定研究背景實際生活或工作環(huán)境實際生活或工作環(huán)境相關(guān)的作業(yè)變量、環(huán)境約束以及被試特性（包括動機）的真實性優(yōu)優(yōu)點點缺缺點點l成本高（可能高得令人望而卻步）l被試有安全風(fēng)險l缺乏實驗控制：通常情況下沒有機會重復(fù)進行足夠次數(shù)的實驗；許多變量無法一直保持不變；由于實驗過程的不連續(xù)性，經(jīng)常收集不到某些數(shù)據(jù)。 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院

19、汽車與交通工程學(xué)院實驗室環(huán)境實驗室環(huán)境l無關(guān)變量可以加以控制l實驗幾乎可以隨意重復(fù)l數(shù)據(jù)的采集可以做得更加精確。相關(guān)的作業(yè)變量、環(huán)境約束以及被試特性（包括動機）的真實性優(yōu)優(yōu)點點缺缺點點l研究可能會犧牲掉一些真實性和通用性被試有安全風(fēng)險 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院模擬模擬為了結(jié)合實驗室研究和實地研究兩者的優(yōu)點，研究者們通常采用模擬真實世界的方法來進行研究。缺缺點點計算機模擬包括在計算機中構(gòu)建一個過程或者事件系列的模型，通過改變參數(shù)，模型便可以運行，從而得到預(yù)測的結(jié)果。要開發(fā)一個精確的計算機模型，需要對所要結(jié)構(gòu)模型的系統(tǒng)有全面而細致的了解，并且通常需要建模者對真

20、實世界中的系統(tǒng)如何運作做一些簡化的假設(shè)。物物理理模模擬擬實物模擬通常由硬件組成，且表述（即看起來像、感覺像、動起來像）某個系統(tǒng)、過程或者環(huán)境。實物模擬的范圍涵蓋從非常簡單的項目（例如一張控制面板圖）到極為復(fù)雜的構(gòu)造（例如一個具有精細顯示機艙外視覺情況能力的、活動基座的巨大噴氣式戰(zhàn)斗機模擬駕駛艙）。真實性 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院步驟二：選擇、確定研究變量u 描述性研究描述性研究中要測量兩個基本類型的變量：標準變量和分層（或預(yù)測）變量標準變量標準變量是用來描述研究中感興趣的特征和行為的變量。通常包括以下幾類： 身體特征（如手臂可及范圍、腰圍和體重）， 績效數(shù)

21、據(jù)（如反應(yīng)時間、視銳度、手握力和記憶時）， 主觀數(shù)據(jù)（如喜好、觀點和評價） 生理指標（如心率、體溫和瞳孔擴張度）。 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院分層變量分層變量是為便于收集數(shù)據(jù)，根據(jù)總體中的典型子類如年齡、性別、教育程度等特征，有層次地選擇樣本數(shù)據(jù)；或樣本中各個個體數(shù)據(jù)。又稱之為預(yù)測變量。u 實驗性研究通過操縱一個或者多個變量來評估這些變量對所測行為的影響被試所操縱的變量稱為自變量自變量。自變量通常可分為3類： (1)(1)作業(yè)相關(guān)變量。包括設(shè)備變量（例如，控制桿的長度、作業(yè)相關(guān)變量。包括設(shè)備變量（例如，控制桿的長度、箱子的尺寸和視覺顯示裝置的類型）和過程變量

22、（例如，箱子的尺寸和視覺顯示裝置的類型）和過程變量（例如，作業(yè)休息周期和強調(diào)精確度和速度的指令）；作業(yè)休息周期和強調(diào)精確度和速度的指令）；(2)(2)環(huán)境變量。例如，照明、噪聲和振動的變化；環(huán)境變量。例如，照明、噪聲和振動的變化；(3)(3)被試相關(guān)變量。例如，性別、體重、年齡和經(jīng)驗。被試相關(guān)變量。例如，性別、體重、年齡和經(jīng)驗。 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院因變量因變量是被影響的變量。實驗研究中的大部分因變量屬于績效、主觀或生理變量實驗研究中的大部分因變量屬于績效、主觀或生理變量步驟三：選擇被試（研究對象）選擇被試要解決選擇誰選擇誰、如何選擇如何選擇和選擇多少選擇多少的問題誰作樣本？誰作樣本？是否全覆蓋？是否全覆蓋？隨機性隨機性抽樣方法抽樣方法樣本量？樣本量？置信度？置信度？ 武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 汽車與交通