人機(jī)工程學(xué)9453592057

1、第一章 人機(jī)工程學(xué)緒論：同學(xué)們你們所學(xué)的專業(yè)是產(chǎn)品設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計的目的是滿足人的需求，包括物質(zhì)層面也包括精神層面，不管是我們設(shè)計一個產(chǎn)品、設(shè)計一個空間，人的需求是設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)，也是設(shè)計的目的和歸宿。人機(jī)工程學(xué)是研究人、機(jī)、及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。其研究目的是使在所設(shè)計的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中，人盡其力，“機(jī)”盡其用，環(huán)境盡其美，使整個系統(tǒng)安全、高效，且對人有較高的舒適度和生命保障功能。最終目的是使系統(tǒng)綜合使用效能最高。設(shè)計需要感性的認(rèn)識，更需要理性的思考。產(chǎn)品設(shè)計是藝術(shù)與科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的學(xué)科，人機(jī)工程學(xué)的支持就是賦予設(shè)計科學(xué)化的色彩，使設(shè)計更少的受設(shè)計者主觀意想影響。產(chǎn)品設(shè)計要求設(shè)計最終將形式

2、與功能相統(tǒng)一，而人機(jī)工程學(xué)對設(shè)計的功能性，無論是滿足物質(zhì)性的功能還是精神性的功能的滿足都起科學(xué)的支撐，為人性化的設(shè)計提供了依據(jù)。形態(tài)判斷設(shè)計價值的一種沖擊。11 人機(jī)工程學(xué)的命名與定義 人機(jī)工程學(xué)是一門涉及諸多方面的綜合性邊緣學(xué)科。它在自身發(fā)展的過程中，逐步打破了各學(xué)科之間的界限，并有機(jī)的融合了各相關(guān)學(xué)科的理論，不斷地完善自身的基本概念，理論體系、研究方法以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。111 學(xué)科的命名 由于該學(xué)科研究和應(yīng)用的范圍極其廣泛，各個領(lǐng)域的研究人員都試圖從自身的角度來給本學(xué)科命名和定義，因此，世界各國對本學(xué)科的命名不盡相同，即使在同一個國家里，命名也不統(tǒng)一。美國的“Human Engineer

3、ing”譯為“人類工程學(xué)”或“人體工程學(xué)”； Human Factors ; Human Factors Engineering人類因素學(xué)或人類因素工程學(xué)原蘇聯(lián)及東歐國家的“Engineering Psychology”一般譯為“工程心理學(xué)”； 日本的相應(yīng)學(xué)科譯為：人間工學(xué)人體工程學(xué)；人機(jī)工程學(xué)；人類工效學(xué)；人機(jī)控制學(xué)；宜人學(xué)等等。 國際上較為通用的名稱是采用西歐各國的命名“Ergonomics”希臘語中的兩個詞根“Ergon”(工作、出力)和“Nomics”(規(guī)律、正?；?構(gòu)成的即“人類工效學(xué)”，本意為人的勞動規(guī)律，也可理解為把機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計成十分符合人類的工作或動作的法則或習(xí)慣，該詞能全面的

4、反映本學(xué)科的本質(zhì)，詞義能保持中立性。 "人機(jī)工程學(xué)"術(shù)語已被我國廣大科技工作者所接受，并成為工程技術(shù)界較為通用的名稱。 因本課程主要從研究人-機(jī)關(guān)系的角度為工業(yè)設(shè)計者提供有關(guān)這一邊緣學(xué)科的基礎(chǔ)知識，因采用人機(jī)工程學(xué)的名稱。但是，任何一個學(xué)科的名稱和定義都不是一成不變的，特別是新興邊緣學(xué)科，隨著學(xué)科的不斷發(fā)展，還會發(fā)生變化。112 學(xué)科的定義 學(xué)科的命名一樣，本學(xué)科所下的定義也不統(tǒng)一，而且隨著學(xué)科的發(fā)展，在不斷變化。美國人類工程學(xué)專家 C.C伍德（Charles C.Wood）：設(shè)備設(shè)計必須適合人的各方面因素，以便在操作上付出最小的代價而求得最高的效率。W.B.伍德森（W.B

5、.Woodson）:人類工程學(xué)研究的是人與機(jī)器相互關(guān)系的合理方案，即對人的知覺顯示、操作控制、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計及其布置和作業(yè)系統(tǒng)的組合等進(jìn)行有效的研究，其目的在于：獲得最高 的效率及作業(yè)時作業(yè)者感到安全和舒適。A 查帕尼斯（A.Chapanis）: 人類工程學(xué)是在機(jī)械設(shè)計中，考慮如何使人獲得操作簡便而又準(zhǔn)確的一門學(xué)科。日本專家： 人類工程學(xué)是根據(jù)人體解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等特性，了解并掌握人的作業(yè)能力與極限，及其工作、環(huán)境、起居條件等和人體相適應(yīng)的科學(xué)國際人類工效學(xué)學(xué)會(International Ergonomics Association，簡稱lEA)界定本學(xué)科研究的范圍引錄如下： “人機(jī)工程

6、學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素，研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用；研究在工作中，家庭生活中和閑暇時間內(nèi)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率，人的健康、安全和舒適等問題的學(xué)科。”中國企業(yè)管理百科全書將人機(jī)工程學(xué)定義為： 研究人和機(jī)器、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計的機(jī)器與環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特點(diǎn)，達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。我國1979年出版的辭海中對人機(jī)工程學(xué)的定義：人機(jī)工程學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科。它是運(yùn)用人體測量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段，綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能、心理以及力學(xué)等問題研究的學(xué)科。用以設(shè)計使操作者能

7、發(fā)揮最大效能的機(jī)械、儀器和控制裝置，并研究控制臺上各個儀表的最適位置。綜上所述可以認(rèn)為：由此可見，人機(jī)學(xué)的研究范圍很廣，涉及的學(xué)科領(lǐng)域很多，是一門多學(xué)科相互滲透的交叉性學(xué)科。 “人機(jī)工程學(xué)是研究人與系統(tǒng)中其他因素之間的相互作用,以及應(yīng)用相關(guān)理論、原理、數(shù)據(jù)和方法來設(shè)計以達(dá)到優(yōu)化人類和系統(tǒng)效能的學(xué)科。人機(jī)工程學(xué)將人類的需求和能力置于設(shè)計技術(shù)體系的核心位置,為產(chǎn)品、系統(tǒng)和環(huán)境的設(shè)計提供了與人類相關(guān)的科學(xué)數(shù)據(jù)，追求實(shí)現(xiàn)人類和技術(shù)完美和諧融合的目標(biāo)。人機(jī)工程學(xué)是以人的生理、心理特性為依據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，分析研究人與機(jī)械、人與環(huán)境以及機(jī)械與環(huán)境之間的相互作用，為設(shè)計操作簡便省力、安全、舒適，人機(jī)環(huán)

8、境的配合達(dá)到最佳狀態(tài)的工程系統(tǒng)提供理論和方法的科學(xué)。因此，人機(jī)工程學(xué)可簡單定義為：按照人的特性設(shè)計和改善人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的科學(xué)。12 人機(jī)工程學(xué)的起源與發(fā)展120 人機(jī)思想的萌芽 人機(jī)工程學(xué)雖然是現(xiàn)代新興的學(xué)科，但是有證據(jù)表明人機(jī)工程學(xué)原理在遠(yuǎn)古2500年前就已經(jīng)為人所知并保存了下來。那些在現(xiàn)今設(shè)計中所關(guān)注的人機(jī)工程學(xué)主題幾乎都可以找到它的萌芽?？脊虐l(fā)現(xiàn)的不同領(lǐng)域人機(jī)工程學(xué)設(shè)計的例子證明了人類祖先對實(shí)用性和提高生活、改善工作條件的關(guān)注。種種征兆顯示在古代已經(jīng)擁有很好的關(guān)于人的因素的知識，并借此實(shí)現(xiàn)以人為中心的設(shè)計目標(biāo)。（1）以人為中心設(shè)計理念的萌芽Plato戲劇中引用的一句格言：“人是所有東西的測

9、量尺度”。形象的表達(dá)了以人為中心的設(shè)計理念。有許多例子可以表明這種概念如何應(yīng)用于實(shí)際情況。比如用來測量長度的尺度單位的名稱及大小都來源與人體。使用這種測量系統(tǒng)，許多建筑的基本單元都與人體成比例。（2）基于對人的因素良好知識的設(shè)計跡象雕像和繪畫表明了古希臘人有很好的人類學(xué)知識，他們利用人體各部分的相對比例關(guān)系作為設(shè)計的基本比例。比如：廟宇圓柱的高度是其柱腳直徑的8倍。而8：1正是女性身高和腳長之間的比。由于了解人的視錯覺特性，古希臘建筑師在設(shè)計建筑物時充分利用視錯覺，給觀者特別的感覺。例如 帕提亞神廟中巨大的柱子并非是筆直的，而故意設(shè)計成一定的彎曲弧度，卻給人以挺拔精巧的感覺。（3）人機(jī)工程設(shè)計

10、建議歐洲醫(yī)學(xué)之父希波克拉底(Hippocrates)（公元前460公元前370）在他關(guān)于外科手術(shù)的文章中，對手術(shù)場所進(jìn)行了具體的介紹和建議。他建議手術(shù)可以根據(jù)操作動作來決定站著或坐著進(jìn)行，但總要采取最舒適的姿勢。他描述了這些動作姿勢，并決定手術(shù)醫(yī)生、病人及燈光源（包括自然光和人造光）的相對位置，以使手術(shù)更容易，也能避免閃光刺眼。在同篇文章中，他也提出到手術(shù)用具應(yīng)該放在靠近醫(yī)生手術(shù)操作手邊，但同時又不能防礙操作動作。在另一篇文章中還提到手術(shù)用具應(yīng)該具有怎樣的形狀、尺寸、重量及結(jié)構(gòu)，以便使用更方便。在這些文章中可以發(fā)現(xiàn)工作場所和工具設(shè)計應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理的明確資料。（4）使勞動負(fù)荷最小化的設(shè)計 大

11、理石是當(dāng)時廟宇等公共建筑中使用的主要建筑材料。這種石材很重。如帕提農(nóng)神廟的圓柱和橫梁每根重達(dá)10噸以上。由于大部分重要的公共建筑都健在山頂。更大大提高了大理石修砌的難度。研究推測，當(dāng)時采用了許多使勞動負(fù)荷最小化的設(shè)計。大部分大理石琢刻工作都是在采石場完成。有兩個好處。首先，在平地上雕刻更易進(jìn)行。同時增加了安全性。第二，運(yùn)輸?shù)拇罄硎瘔K的重量可以減輕。使用有動物或人力拖車來運(yùn)輸大理石。在必須被提升到山頂上時，在山頂部安裝了一個大的定滑輪。系在滿載的拖車上的牽引繩通過定滑輪改變方向，這樣騾馬或人力只要沿斜坡往下拉，就可將滿載的拖車拖到坡頂，大大減輕了騾馬或人力的工作負(fù)荷。（5）安全性設(shè)計為防止馬車下

12、滑，用桿相連的一對木制砌塊系在馬車下側(cè)，墊在尾輪后側(cè)，這個系統(tǒng)至今仍被用做天然的停車制動器，例如當(dāng)重型卡車停在斜坡上時的情況。（6）日常器皿的人機(jī)學(xué)設(shè)計在古代，壺罐是最常見的器皿。在各種壺罐中可以發(fā)現(xiàn)有多種巧妙的設(shè)計解決方法。多種多樣、不同尺寸的壺罐有不同的用途，適用于不同的人體尺寸。尤其是把手處。公元前510年陶雙耳瓶。公元1世紀(jì)古羅馬陶制雙耳尖底瓶公元前16世紀(jì)時期的青銅罐（古代盛水容器）具有兩個特別的把手。一個垂直置于罐口附近的頸部，另一個水平至于靠近底部的位置。下面的把手能夠很好的控制液體的流出，而上面把手可以提起水罐。使用時，一只手用力提舉，另一只手可抓住下面的把手，以控制水流出的方

13、向。兩個水平、左右對稱的手柄位于中間位置，第三個垂直安在頸部。當(dāng)罐中充滿水時，兩個水平把手供兩手一起提舉。第三個把手則用于在罐空載時供用戶單手提拿。它也可以在肩扛時方便抓握以保持穩(wěn)定。這個例子顯示了對同一種容器不同使用情況的關(guān)注：滿載或空載、提或扛。圖是一些雙耳瓶（兩個手柄的罐，用以存放像酒、油之類的液體。特征是有兩個對稱位于瓶頸的垂直把手，并都有一個窄小錐形的底部，當(dāng)盛滿液體要往其他容器灌注時，可充當(dāng)?shù)谌齻€把手。這樣還可以節(jié)約儲存空間，緊貼瓶頸的把手可讓瓶子在有限的空間里安全存放。并允許智力放置與特殊地面或沙地。如果把手位于瓶身，會很容易損壞。（7）我國古代人機(jī)設(shè)計考工記在察車之道中曾談到各

14、種車輛的尺度與人、馬的關(guān)系。其云“凡察車之道，欲其樸屬而微置輪已崇，則人不能登也，輪已庳，則于馬終古登弛也。故兵車之輪六尺有六寸，田車之輪六尺有三寸.”車的各種尺度取決于人的尺度，所謂“輪已崇-意思是：車輪太高則人不易上下，輪太低，拉車的馬就會十分費(fèi)力終日如爬坡。明代著名戲曲家李漁設(shè)計了一種暖椅和涼杌，暖椅內(nèi)設(shè)一儲炭火抽屜，“御盡其寒，使四肢均受其利”。充分考慮了人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計以人為本。英國是世界上開展人機(jī)工程學(xué)最早的國家，但本學(xué)科的奠基性工作實(shí)際上是在美國完成的。所以，人機(jī)工學(xué)有“起源于歐洲，形成于美國”之說。雖然本學(xué)科的起源可以追溯到20世紀(jì)初期，但作為一門獨(dú)立的學(xué)科已有60多年的歷

15、史。在其形成與發(fā)展史中，大致經(jīng)歷了以下三個階段120 經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)19世紀(jì)后期，一系列的發(fā)明、發(fā)現(xiàn)為西方工業(yè)的迅速發(fā)展提供了新技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械化的生產(chǎn)方式和機(jī)器大工業(yè)日趨成熟，并轉(zhuǎn)而追求效率。這時的機(jī)械設(shè)計多以功能的實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，機(jī)械生產(chǎn)出來后，讓人去適應(yīng)機(jī)器，以它們的運(yùn)轉(zhuǎn)來決定與調(diào)節(jié)著工人的生產(chǎn)活動。生產(chǎn)的效率與節(jié)奏完全由機(jī)器所決定，操作者只能被動地跟隨機(jī)器的節(jié)奏工作，以便使機(jī)器充分發(fā)揮其效率。由于機(jī)器設(shè)計沒有充分考慮人的因素，對操縱機(jī)器的工人必須加以選拔與訓(xùn)練，并要盡量創(chuàng)造條件使他們保證機(jī)器高效率工作?；诠I(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求促成了心理工藝學(xué)和泰羅制的產(chǎn)生和發(fā)展。20世紀(jì)初，美國學(xué)者F.W.泰

16、羅（Frederick.W.Taylor）在傳統(tǒng)管理方法的基礎(chǔ)上，首創(chuàng)了新的管理方法和理論，并據(jù)此制定了一整套以提高工作效率為目的的操作方法，考慮了人使用的機(jī)器、工具、材料及作業(yè)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化問題。例如他曾經(jīng)研究過鏟子的最佳形狀、重量、研究過如何減少由于動作不合理而引起的疲勞等。其中比較典型的是“鐵鍬作業(yè)試驗(yàn)研究”。1898年他用形狀相同而鏟量不同的四種鐵鍬(每次可鏟重量分別為5kg、10kg、17kg和30kg)，分別去鏟同樣一堆煤。試驗(yàn)結(jié)果，用10kg的鐵鍬鏟煤效率最高，因此他設(shè)計了許多大小不同的鐵鍬, 以適應(yīng)裝卸不同的物料. 在此以后, 他還進(jìn)行過搬運(yùn)生鐵的研究, 通過制定每次的搬運(yùn)量,

17、搬運(yùn)速度, 休息時間, 使作業(yè)者充分發(fā)揮勞動潛力, 從而提高工作效率。繼之，吉爾布雷斯(Frank BGilbreth)通過高速攝影機(jī)將建筑工人的砌磚動作拍攝下來，并對其中有效動作和無效動作進(jìn)行分析研究，提出合理方案，從而使工人的砌磚速度提高近3倍。泰羅和吉爾布雷斯的試驗(yàn)研究成果為人機(jī)學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。  其后，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)管理的內(nèi)容不斷充實(shí)豐富，其中動作時間研究、工作流程與工作方法分析、工具設(shè)計、裝備布置等，都涉及人和機(jī)器、人和環(huán)境的關(guān)系問題，而且都與如何提高人的工作效率有關(guān)，其中有些原則至今對人類工程學(xué)研究有意義。因此人們認(rèn)為他的科學(xué)管理方

18、法和理論是后來人類工程學(xué)發(fā)展的奠基石。從泰羅的科學(xué)管理方法和理論的形成到第二次世界大戰(zhàn)之前，成為經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)階段，這一階段主要研究內(nèi)容是：研究每一職業(yè)的要求；利用測試來選擇工人和安排工作；規(guī)劃利用人力的最好辦法；制定培訓(xùn)方案，是人力得到最有效的發(fā)揮；研究最優(yōu)良的工作條件；研究最好的管理組織形式；研究工作動機(jī)，促進(jìn)工人和管理者之間的通力合作。在經(jīng)驗(yàn)人類工程學(xué)發(fā)展階段，研究者大都是心理學(xué)家，其中突出的代表是美國哈佛大學(xué)心理教授H. 閔斯特潑格，在其代表作心理學(xué)與工業(yè)效率中，提出了心理學(xué)對人在工作中的適應(yīng)與提高效率的重要性。閔的心理學(xué)研究工作與泰羅的科學(xué)管理方法聯(lián)系起來，解決了選擇、培訓(xùn)人員與改善

19、工作條件、減輕疲勞等實(shí)際問題。這一階段主要特點(diǎn)是：機(jī)器設(shè)計的主要著眼點(diǎn)在于力學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)等工程技術(shù)方面的優(yōu)選上，在人機(jī)關(guān)系上是以選擇和培訓(xùn)操作者為主，使人適應(yīng)于機(jī)器。121 科學(xué)人類工程學(xué)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使機(jī)器的性能、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，人與機(jī)器的信息交換量也越來越大，這樣單靠人去適應(yīng)機(jī)器已很難達(dá)到目的。第二次世界大戰(zhàn)期間, 一些國家, 特別是英國和美國, 大力發(fā)展各種效能高、威力大的新式武器裝備. 由于片面地注重了功能和技術(shù)研究, 忽視了人的因素，忽視了對使用者操作能力的研究和訓(xùn)練, 因而由于操作失誤而導(dǎo)致失敗的教訓(xùn)屢見不鮮。以飛機(jī)為例, 由于座艙及儀表的顯示位置設(shè)計不當(dāng),經(jīng)常造成駕駛員讀儀

20、表或操作錯誤, 進(jìn)而發(fā)生事故. 由于操作復(fù)雜、不靈活和不符合人的生理尺寸而造成武器命中率低等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，美國在第二次世界大戰(zhàn)中飛機(jī)事故率的80是由于人機(jī)工程方面的原因造成的。失敗的教訓(xùn)引起決策者和設(shè)計者的高度重視。通過研究分析認(rèn)識到，在人和武器的關(guān)系中，主要的限制因素不是武器而是人，并深深感到“人的因素”在設(shè)計中是不能忽視的一個重要條件。設(shè)計好的高效能裝置，除了工程技術(shù)知識外，還必須有心理學(xué)、生理學(xué)、人體測量學(xué)、生物力學(xué)等學(xué)科方面的知識。因此，二戰(zhàn)期間，首先在軍事領(lǐng)域中開展了與設(shè)計相關(guān)學(xué)科的綜合研究和應(yīng)用。如在設(shè)計武器時聘請解剖學(xué)家、生理學(xué)家、心理學(xué)家為機(jī)器設(shè)計出謀獻(xiàn)策，提供適合操作

21、人員生理、心理需要的設(shè)計參數(shù)。這樣，就相繼出現(xiàn)了“實(shí)驗(yàn)心理學(xué)”、“人體測量學(xué)”等學(xué)科。1957年，美國的麥克考·米克發(fā)表了第一部關(guān)于人機(jī)學(xué)的專著Eronomics，1959年亨利-德雷夫斯（Henry Dreyfuss）發(fā)表的人的測量標(biāo)志著這一學(xué)科已進(jìn)入了較為成熟的階段?？茖W(xué)人類工程學(xué)一直延續(xù)到20世紀(jì)50年代末。在其發(fā)展的后一段，由于戰(zhàn)爭的結(jié)束，學(xué)科的綜合研究從軍事領(lǐng)域向非軍事領(lǐng)域發(fā)展，并逐步把應(yīng)用在軍事領(lǐng)域的研究成果來解決工業(yè)與工程設(shè)計中的問題，如飛機(jī)、汽車、機(jī)械設(shè)備、建筑設(shè)施以及生活用品等。人們還提出在設(shè)計工業(yè)機(jī)械設(shè)備時也應(yīng)集中運(yùn)用工程技術(shù)人員、醫(yī)學(xué)家、心理學(xué)家等相關(guān)學(xué)科專家的

22、共同智慧。本學(xué)科在這一階段發(fā)展的特點(diǎn)是：重視工業(yè)與工程設(shè)計中“人的因素”，力求使機(jī)器適應(yīng)于人。課堂思考問題：在公元前人們所設(shè)計的物品就已經(jīng)體現(xiàn)了以人為中心的思想，為什么到了20世紀(jì)反而走了彎路。答案：1遠(yuǎn)祖時代,人類的生存環(huán)境是極為嚴(yán)酷的,人們不但受到洪水、嚴(yán)寒等自然災(zāi)害的威脅,還常常遭到野獸的襲擊。因此,人類最早的設(shè)計工作就是在受威脅的情況下為保護(hù)生命安全而開始的。早期設(shè)計的如獵具、衣物、掩體、武器等,都是為了抵御自然災(zāi)害和野獸的襲擊。在這種情況下,設(shè)計便成了生死攸關(guān)的問題。按照達(dá)爾文適者生存的理論,人類作為自然物種之一,其生存取決于適應(yīng)自然環(huán)境的能力,這種“適應(yīng)”必須包括設(shè)計制造有用的工具

23、來保護(hù)自己的能力。在危急條件下,由生存的愿望和能力就會產(chǎn)生出生存設(shè)計。這種設(shè)計的質(zhì)量決定了設(shè)計者的生與死,因而常常是很成功的設(shè)計。如果設(shè)計失誤,后果將是致命的。因此,這些失誤會馬上得到糾正。經(jīng)過無數(shù)次反復(fù)修改的過程,早期人類的設(shè)計在當(dāng)時人們的物質(zhì)條件下達(dá)到了很高的水平。無論是澳大利亞土著居民所使用的飛鏢,還是格陵蘭人所用的獸皮筏都是這樣。盡管這些設(shè)計在技術(shù)上都是極為簡單的,但在實(shí)際使用上卻非常有效。人類的設(shè)計就是在滿足生存最基本需求的工具的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。2過去的許多物品其設(shè)計者就是制造者和使用者，他們會本能的考慮人的生理心理及環(huán)境因素，不斷在使用中改進(jìn)完善，成為適合自己的東西，最終就非常符

24、合人機(jī)原理。而現(xiàn)今，產(chǎn)品設(shè)計者通常遠(yuǎn)離產(chǎn)品的最終用戶，所以考慮人的因素就不直接。3所以產(chǎn)品設(shè)計以用戶為中心進(jìn)行人機(jī)工程設(shè)計就會尤其重要。122 現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)到了60年代，歐美各國進(jìn)入了大規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展時期，在這一時期，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使人機(jī)工程學(xué)獲得了更多的發(fā)展機(jī)會。例如：在宇航技術(shù)的研究中，提出了人在失重情況下如何操作，在超重情況下人的感覺如何等新問題。又如原子能的利用、電子計算機(jī)的應(yīng)用以及各種自動裝置的廣泛使用，使人-機(jī)關(guān)系更趨復(fù)雜。同時在科學(xué)領(lǐng)域中，由于控制論、信息論、系統(tǒng)論和人體科學(xué)中新理論的建立，在本學(xué)科中應(yīng)用新理論和新技術(shù)來進(jìn)行人機(jī)系統(tǒng)的研究應(yīng)運(yùn)而生。所有這一切不僅給人機(jī)工學(xué)提

25、供了新的理論和新的實(shí)驗(yàn)場所，同時也給該學(xué)科的研究提出了新的要求和新的課題，從而促使人機(jī)工程學(xué)進(jìn)入了系統(tǒng)的研究階段?？梢苑Q為：現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)發(fā)展階段。也經(jīng)歷了幾個階段119601980年快速發(fā)展（仍然不為普通人所了解）到60年代，美國的人機(jī)工程學(xué)基本集中在復(fù)雜的軍事工業(yè)的應(yīng)用上，隨著航天技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)迅速成為航天工業(yè)的一個重要部分。隨后，人機(jī)工程學(xué)迅速發(fā)展，開始在軍事和航天工業(yè)以外的領(lǐng)域得以應(yīng)用，包括醫(yī)藥公司、計算機(jī)公司、汽車公司和其他消費(fèi)公司。工廠也開始意識到人機(jī)工程學(xué)在工作場地和產(chǎn)品設(shè)計方面的重要性。例如瑞典設(shè)計師曾納爾(Rune Zernell)針對阿特拉斯-柯普柯公司生產(chǎn)的電鉆手

26、握不便及噪聲大的缺點(diǎn),利用人機(jī)模型和“8小時執(zhí)握”試驗(yàn)于1955年設(shè)計出了阿特拉斯LBB33型手持電鉆,執(zhí)握舒適,操作方便,而且噪音小。由此可見人機(jī)工程原理在工具設(shè)計中的重要性。羅維為美國宇航局設(shè)計的宇航器在寧靜的太空里，如何使宇航員在座艙內(nèi)感覺舒適、方便，并減少孤獨(dú)感，這是工業(yè)設(shè)計的一個新的課題。他設(shè)計了skylab里始終有一個窗戶可以看到地球，并且為宇航小組的每個成員設(shè)計了一個私人空間來緩解他們的壓力并且得到休息。還為這個三人飛行小組設(shè)計了一個三角形餐桌，這樣在他們?nèi)酥芯蜎]有一個頭領(lǐng)，因?yàn)樗X得三人中沒有人去支配其他人是至關(guān)重要的。并且設(shè)計了一套的宇航員在太空飛行中營養(yǎng)、衛(wèi)生和排泄的方案

27、。NASA的總負(fù)責(zé)人稱贊羅維考慮到了宇航員的生活環(huán)境的各個方面，為宇航員建立了一個合理，舒適的環(huán)境。當(dāng)宇航員完成阿波羅登月飛行后，從太空向羅維發(fā)來電報，感謝他完美的設(shè)計工作。219801990年重新認(rèn)識階段（計算機(jī)、災(zāi)難人機(jī)工程學(xué)的重要性）1979年Three Mile島上的核電站事故；進(jìn)入七十年代以后, 隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，操作系統(tǒng)對人的要求越來越高, 系統(tǒng)中考慮人的因素也顯得越來越重要. 特別是美國三里島核電站事件的發(fā)生, 對人類工效學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用. 1979年3月28日凌晨4點(diǎn), 在美國賓夕法尼亞洲哈里斯柏格附近的三里島核電站, 一個臨時的障礙引起該核電站一

28、號機(jī)組供水系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)自動關(guān)閉。在零點(diǎn)幾秒之后, 系統(tǒng)中建立的予備保險系統(tǒng)開始正常工作, 提供新的供水系統(tǒng). 緊接著四個關(guān)鍵性的錯誤一起發(fā)生了, 以從末有過的事實(shí)證明人在復(fù)雜系統(tǒng)中的表現(xiàn)是多么重要。 第一個錯誤發(fā)生在故障發(fā)生之前. 予備供水系統(tǒng)的管道被維修工人關(guān)閉了。而這個維修工人從此就沒有上班. 結(jié)果是核反應(yīng)中心由于得不到循環(huán)冷水的供應(yīng)以排除它的熱量. 溫度開始升高, 并把周圍的冷水變成蒸汽. 壓力迅速升高。 但是預(yù)備保險系統(tǒng)繼續(xù)正常工作. 圓形棒下降到反應(yīng)堆使核反應(yīng)程序放慢. 壓力釋放閘打開了以釋放在主冷卻系統(tǒng)中產(chǎn)生的蒸汽. 當(dāng)壓力下降到低于警戒水平后, 自動釋放閘收到了關(guān)閉的信號. 正象

29、在一個熱循環(huán)系統(tǒng)中當(dāng)屋內(nèi)溫度達(dá)到了一定的溫度時, 熱循環(huán)系統(tǒng)就自行關(guān)閉一樣. 在這時, 第二個錯誤發(fā)生了. 由于閘門失靈, 這個閘門并沒有關(guān)閉. 在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的一分鐘之內(nèi), 三里島核電站的操作人員正在試圖從無數(shù)的紅燈, 警報中猜測到底發(fā)生了什么事. 雖然根據(jù)他們過去受訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)他們對事故有一個大概的了解, 但有一個信號使他們誤入歧途. 壓力釋放顯示器顯示的是命令狀態(tài), 而不是實(shí)際狀態(tài). 操作人員以為壓力釋放閘是關(guān)閉的.這是第三個關(guān)鍵性的錯誤. 同時, 予備的自動保險系統(tǒng)繼續(xù)工作. 一個緊急水泵自動打開,開始向系統(tǒng)提供系統(tǒng)急需的冷卻劑. 在這里, 操作人員做出了一個決定使也許是一個小事故變成了大災(zāi)

30、難. 由于屏幕顯示壓力已經(jīng)很高, 釋放閘已經(jīng)關(guān)閉, 操作人員決定自已而不是用機(jī)器來控制系統(tǒng). 他們把緊急水泵關(guān)閉了. 這個決定是基于操作人員的推測系統(tǒng)中的冷卻劑太多了而不是太少了. 反應(yīng)堆得不到急需的冷卻劑, 事故很快就到了不可收拾的地步. 事故的調(diào)查表明:第一, 不是某一個失誤, 錯誤, 事件或機(jī)器失靈導(dǎo)致這場事故. 這場事故是由許多因素共同引起的. 第二, 人的錯誤是在許多不同的方面的,從操作人員錯誤地把緊急冷卻劑關(guān)閉到設(shè)計人員設(shè)計閘門的顯示器時告訴人們應(yīng)當(dāng)做什么, 而不是閘門當(dāng)時的狀態(tài). 第三, 也許是最重要的, 大量的信息和復(fù)雜的顯示形式超過了操作人員內(nèi)在的, 有限的能力, 如注意力,

31、 記憶力, 決策能力等. 因此在三里島事件中與在其他事件中一樣, 雖然人的錯誤是事故的直接原因, 操作人員本身并沒有什么過錯, 而是系統(tǒng)的設(shè)計者應(yīng)當(dāng)受到責(zé)備, 因?yàn)樗麄兘o了操作人員無法勝任的工作. 這就象在體力勞動中,某一工作要求某人在某一關(guān)鍵時刻扛起300公斤的重物. 當(dāng)這個人扛不起這個重量時, 我們能夠埋怨這個人沒有使出全身的力氣嗎?1984年12月4日Union Carbide殺蟲劑工廠有毒物質(zhì)泄漏，4000人死亡，20000人受傷；印度博帕爾(Bhopal)災(zāi)難是歷史上最嚴(yán)重的工業(yè)化學(xué)意外，死傷者數(shù)以十萬計，對環(huán)境更造成難以補(bǔ)救的破壞。1984年12月3日晚上，聯(lián)合碳化公司(Union

32、 Carbide)在印度Madhya Pradesh的博帕爾的化工廠發(fā)生毒氣泄漏事件，估計導(dǎo)致3,500至7,500人實(shí)時死亡。當(dāng)晚約40噸致命氣體(主要是用來生產(chǎn)殺蟲劑的中間產(chǎn)物methylisocyanate)從工廠泄漏，6個防漏保險裝置不是發(fā)生故障就是被關(guān)閉，加上警報器沒有開啟，附近居民根本無從得悉意外的發(fā)生。結(jié)果導(dǎo)致很多居民在睡夢中死去，其它則勉強(qiáng)蹣跚到街上等待救援。吸入有毒氣體的最初反應(yīng)包括嘔吐，眼鼻喉被毒氣灼傷引致劇烈的刺痛，大多數(shù)受害者的死因是由于呼吸困難窒息致死。到現(xiàn)時為止意外已導(dǎo)致16,000人死亡，另外有幾十萬名居民的健康受到不同程度的影響,他們除了肺部功能受到損害，神經(jīng)、

33、腸胃、生殖及免疫系統(tǒng)亦受到傷害。1986年蘇聯(lián)Chernobyl核電站事故,300人死亡；1989年P(guān)hillips Petroleum塑料工廠在一場爆炸中夷為平地。31990年以后科學(xué)發(fā)展階段（人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的建立）人類空間站的建立；計算機(jī)和計算機(jī)工程的應(yīng)用；藥物器械設(shè)計和老年人產(chǎn)品設(shè)計；人民生活和工作質(zhì)量設(shè)計；現(xiàn)代人類工程學(xué)發(fā)展有三個特點(diǎn)：）不同于傳統(tǒng)人類工程學(xué)研究中著眼與選擇和訓(xùn)練特定的人，使之適應(yīng)工作要求，而是著眼于工程設(shè)計及各類產(chǎn)品設(shè)計。）密切與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，通過嚴(yán)密計劃規(guī)定的廣泛實(shí)驗(yàn)性研究，盡可能利用所掌握的基本原理，進(jìn)行具體的產(chǎn)品設(shè)計）力求使實(shí)驗(yàn)心理學(xué)，生理學(xué)，功能解剖學(xué)，人類學(xué)

34、等學(xué)科專家與物理學(xué)，數(shù)學(xué)，工程技術(shù)等方面的研究人員共同努力，密切合作現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)的研究方向是：把“人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)”作為一個統(tǒng)一的整體來研究的，即在充分考慮人與機(jī)相互關(guān)系的同時，還要考慮到各種環(huán)境因素(如聲、光、氣體、溫度、色彩、輻射等)以及在高空或水下作業(yè)的生命保障系統(tǒng)等。這樣，就把人機(jī)相互適應(yīng)的柔性設(shè)計提高到人一機(jī)一環(huán)境的系統(tǒng)設(shè)計高度，使人一機(jī)一環(huán)境的系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，從而獲得系統(tǒng) 最佳的綜合使用效能。1.3 人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容與方法1.3.1 學(xué)科的研究內(nèi)容包括理論和應(yīng)用兩部分,但側(cè)重于應(yīng)用。對于學(xué)科研究的主體方向，由于各國科學(xué)和工業(yè)基礎(chǔ)不同，各國的側(cè)重點(diǎn)不同:美國工程和人際關(guān)系；法國-勞動

35、生理學(xué)；前蘇聯(lián)-工程心理學(xué)；保加利亞-人體測量；捷克和印度-勞動衛(wèi)生學(xué)雖然各國側(cè)重點(diǎn)不同但綜觀本學(xué)科在各國的發(fā)展過程，可以看出確定本學(xué)科研究內(nèi)容有如下的一般規(guī)律。總的來說，工業(yè)化程度不高的國家往往是由人體測量、環(huán)境因素、作業(yè)強(qiáng)度和疲勞等方面著手研究，隨著這些問題的解決，才轉(zhuǎn)到感官知覺、運(yùn)動特點(diǎn)、作業(yè)姿勢等方面的研究，然后在再進(jìn)一步轉(zhuǎn)到操縱、顯示設(shè)計、人機(jī)系統(tǒng)控制以及人機(jī)工程學(xué)原理在各種工業(yè)與工程設(shè)計中應(yīng)用等方面的研究；最后則進(jìn)入人機(jī)工程學(xué)的前言領(lǐng)域：人機(jī)關(guān)系、人與環(huán)境關(guān)系、人與生態(tài)、人的特性模型、人機(jī)系統(tǒng)的定量描述、人際關(guān)系直至團(tuán)體行為、組織行為的功能方面的研究。人機(jī)學(xué)研究的主要內(nèi)容就是“人機(jī)

36、環(huán)境”系統(tǒng)，簡稱人機(jī)系統(tǒng)(Man-machine system)。 構(gòu)成人機(jī)系統(tǒng)“三大要素”的人、機(jī)、環(huán)境，可看成是人機(jī)系統(tǒng)中三個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)，分別屬于行為科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的研究范疇。 根據(jù)系統(tǒng)學(xué)第一定律知道：系統(tǒng)的整體屬性不等于部分屬性之和，其具體狀況取決于系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)同作用程度。 因此，研究人機(jī)學(xué)應(yīng)該做到既研究人、機(jī)、環(huán)境每個子系統(tǒng)的屬性，又研究人機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其屬性。力求達(dá)到人盡其力，“機(jī)”盡其用，環(huán)境盡其美，使整個系統(tǒng)安全、高效，且對人有較高的舒適度和生命保障功能。最終目的是使系統(tǒng)綜合使用效能最高。    1.3.

37、1.1 人的因素 即人與產(chǎn)品關(guān)系的設(shè)計在人與產(chǎn)品關(guān)系中，作為主體的人，既是自然的人，也是社會的人。在自然方面的研究包括：人體尺寸參數(shù) 主要包括動態(tài)和靜態(tài)情況下人的作業(yè)姿勢及空間活動范圍等，它屬于人體測量學(xué)的研究范疇。    人的機(jī)械力學(xué)參數(shù) 主要包括人的操作力、操作速度和操作頻率，動作的準(zhǔn)確性和耐力極限等，它屬于生物力學(xué)和勞動生理學(xué)的研究范疇。  人的信息傳遞能力 主要包括人對信息的接受、存貯、記憶、傳遞、輸出能力，以及各種感覺通道的生理極限能力，它屬于工程心理學(xué)的研究范疇。    人

38、的可靠性及作業(yè)適應(yīng)性 主要包括人在勞動過程中的心理調(diào)節(jié)能力，心理反射機(jī)制，以及人在正常情況下失誤的可能性和起因，它屬于勞動心理學(xué)和管理心理學(xué)研究的范疇。     總之，"人的因素"涉及的學(xué)科內(nèi)容很廣，在進(jìn)行產(chǎn)品的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)科學(xué)合理地選用各種參數(shù)。在社會方面的研究包括：人在工作和生活中的社會行為、價值觀念、人文環(huán)境等。目的是解決各種機(jī)械設(shè)備、工具、作業(yè)場所及各種用具和用品的設(shè)計如何與人的生理、心理特點(diǎn)適應(yīng)，從而才有可能為使用者創(chuàng)造安全、舒適、健康、高效的工作條件1.3.1.2 "機(jī)"的因素 操縱控制系

39、統(tǒng) 主要指機(jī)器接受人發(fā)出指令的各種裝置，如操縱桿、方向盤、按鍵、按鈕等。這些裝置的設(shè)計及布局必須充分考慮人輸出信息的能力。    信息顯示系統(tǒng) 主要指機(jī)器接受人的指令后，向人作出反饋信息的各種顯示裝置，如模擬顯示器、數(shù)字顯示器、屏幕顯示器，以及音響信息傳達(dá)裝置、觸覺信息傳達(dá)裝置、嗅覺信息傳達(dá)裝置等。無論機(jī)器如何把信息反饋給人，都必須快捷、準(zhǔn)確和清晰，并充分考慮人的各種感覺通道的“容量”。    安全保障系統(tǒng) 主要指機(jī)器出現(xiàn)差錯或人出現(xiàn)失誤時的安全保障設(shè)施和裝置。它應(yīng)包括人和機(jī)器兩個方面，其中以人為主要保護(hù)對象，對于

40、特殊的機(jī)器還應(yīng)考慮到救援逃生裝置。1.3.1.3 環(huán)境因素  環(huán)境因素包含內(nèi)容十分廣泛，無論在地面、在高空或在地下作業(yè)，人們都面臨種種不同的環(huán)境條件，它們直接或間接地影響著人們的工作、系統(tǒng)的運(yùn)行，甚至影響人的安全。一般情況下，影響人們作業(yè)的環(huán)境因素主要有以下幾種：  物理環(huán)境 主要有照明、噪聲、溫度、濕度、振動、輻射、粉塵、氣壓、重力、磁場等。    化學(xué)環(huán)境 主要指化學(xué)性有毒氣體、粉塵、水質(zhì)以及生物性有害氣體、粉塵、水質(zhì)等。    心理環(huán)境 主要指作業(yè)空間(如廠房大小，機(jī)器

41、布局，道路交通等)，美感因素(如產(chǎn)品的形態(tài)、色彩、裝飾以及功能音樂等)。此外還有人際關(guān)系等社會環(huán)境對人心理狀態(tài)構(gòu)成的影響.  1.3.1.4 綜合因素人機(jī)間的配合與分工(也稱人機(jī)功能分配) 應(yīng)全面綜合考慮人與機(jī)的特征及機(jī)能，使之揚(yáng)長避短，合理配合，充分發(fā)揮人機(jī)系統(tǒng)的綜合使用效能。列出人與機(jī)的特征機(jī)能比較，可供設(shè)計時選用參考.  根據(jù)列表分析比較可知，人機(jī)合理分工為：凡是笨重的、快速的、精細(xì)的、規(guī)律的、單調(diào)的、高階運(yùn)算的、操作復(fù)雜的工作，適合于機(jī)器承擔(dān)；而對機(jī)器系統(tǒng)的設(shè)計、維修、監(jiān)控、故障處理，以及程序和指令的安排等，則適合于人來承擔(dān)。 

42、0;  人機(jī)信息傳遞 是指人通過執(zhí)行器官(手、腳、口、身等)向機(jī)器發(fā)出指令信息，并通過感覺器官(眼、耳、鼻、舌、身等)接受機(jī)器反饋信息。擔(dān)負(fù)人機(jī)信息傳遞的中介區(qū)域稱之為“人機(jī)界面至少有三種。即操縱系統(tǒng)人機(jī)界面、顯示系統(tǒng)人機(jī)界面和環(huán)境系統(tǒng)人機(jī)界面。目的是使人與機(jī)器的信息傳遞達(dá)到最佳，使人機(jī)系統(tǒng)的綜合效能達(dá)到最高。    人的安全防護(hù) 人的作業(yè)過程是由許多因素按一定規(guī)律聯(lián)系在-起的，為了共同的目的而構(gòu)成一個有特定功能的有機(jī)整體。因此，在作業(yè)過程中只要出現(xiàn)人機(jī)關(guān)系不協(xié)調(diào)，系統(tǒng)失去控制，就會影響正常作業(yè)，輕則發(fā)生事故，影響工效，重則機(jī)器損壞，

43、人員傷亡。運(yùn)用間接安全技術(shù)措施，使設(shè)備從結(jié)構(gòu)到布局，均能保證其危險部位不被人體觸及到，避免事故發(fā)生。132 學(xué)科的研究方法 人機(jī)工程學(xué)的研究廣泛采用了人體科學(xué)和生物科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的研究方法和手段，也采用了系統(tǒng)工程、控制論、統(tǒng)計學(xué)等其他學(xué)科的一些研究方法，而且本學(xué)科的研究也建立了一些獨(dú)特的新方法，以探討人、機(jī)、環(huán)境要素間復(fù)雜的關(guān)系問題。這些方法包括：測量人體各部分靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)；調(diào)查、詢問或直接觀察人在作業(yè)時的行為和反應(yīng)特征；對時間和動作分析研究；測量人在作業(yè)前后以及作業(yè)過程中的心理狀態(tài)和各種生理指標(biāo)的動態(tài)變化；觀察和分析作業(yè)過程和工藝流程中存在的問題；分析差錯和意外事故的原因；進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)或用

44、電子計算機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；運(yùn)用數(shù)字和統(tǒng)計學(xué)的方法找出各變數(shù)之間的相互關(guān)系，以便從中得出正確的結(jié)論或發(fā)展成有關(guān)理論。常用的研究方法有：1 自然觀察法： 是研究者通過觀察和記錄自然情景下發(fā)生的現(xiàn)象來認(rèn)識研究對象的一種方法。對動作分析、功能分析、工藝流程分析都用此法。有目的、有計劃的科學(xué)觀察，是在不影響事件的情況下進(jìn)行的。觀察者不參與與研究對象的活動避免對其產(chǎn)生影響，可以保證研究的自然性與真實(shí)性。自然觀察法也可以借助特殊儀器，這樣更準(zhǔn)確、更深刻地獲得感性知識。如：要獲取人在廚房里的行為，可以用攝像機(jī)把對象在廚房里的一切活動記錄下來，然后，逐步分析整理。松下電器為了設(shè)計電熨斗曾對公司上百名員工家熨衣處安

45、放攝象機(jī)，從中發(fā)現(xiàn)問題。發(fā)現(xiàn)電熨斗線防礙工作、電熨斗放置麻煩等問題。2 實(shí)測法：借助儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)際測量的方法，對人體靜態(tài)與動態(tài)參數(shù)的測量，對人體生理參數(shù)的測量或?qū)ο到y(tǒng)參數(shù)、作業(yè)參數(shù)的測量等。是普遍使用的方法如為了獲得坐椅設(shè)計所需要的人體尺度，我們必須對使用者人群進(jìn)行實(shí)際的測量，對所測的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，為坐椅的設(shè)計提供人體尺度依據(jù)3 實(shí)驗(yàn)法：當(dāng)實(shí)測發(fā)受到限制時采用的一種方法一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。但也可以在作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行。如為了獲得人對各種不同顯示儀表的認(rèn)讀速度和差錯率的數(shù)據(jù)時，一般在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。如需了解色彩環(huán)境對人的心理、生理和工作效率的影響的同時，由于需要進(jìn)行長時間和多人次的觀測，才能獲得比較真

46、實(shí)的數(shù)據(jù)，通常在作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖1-2是駕駛員眼動規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置。4 模擬和模型試驗(yàn)法 由于機(jī)器系統(tǒng)一般比較復(fù)雜，因而在進(jìn)行人機(jī)系統(tǒng)研究時常采用模擬的方法。模擬方法包括各種技術(shù)和裝置的模擬，如操作訓(xùn)練模擬器、機(jī)械模型以及各種人體模型等。通過這類模擬方法可以對某些操作系統(tǒng)進(jìn)行逼真的實(shí)驗(yàn)，可以得到更符合實(shí)際的數(shù)據(jù)。因?yàn)槟M器或模型通常比它所模擬的真實(shí)系統(tǒng)價格便宜得多，但由可以進(jìn)行符合實(shí)際的研究，所以得到較多的應(yīng)用。圖1-3研究車輛碰撞的人機(jī)系統(tǒng)的模擬與模型。5 計算機(jī)數(shù)值仿真法 由于人機(jī)系統(tǒng)中的操作者是具有主觀意志的生命體，用傳統(tǒng)的物理模擬和模型方法研究人機(jī)系統(tǒng)，往往不能完全反映系統(tǒng)中生命體的特

47、征，其結(jié)果與實(shí)際相比必有一定誤差。另外，隨著現(xiàn)代人機(jī)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，采用物理模擬和模型方法研究復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng)，不僅成本高、周期長，而且模擬和模型裝置一經(jīng)定型，就很難做修改變動。為此，一些更為理想而有效的方法逐漸被研究創(chuàng)建并得以推廣，其中的計算機(jī)數(shù)值仿真法已成為人機(jī)工程學(xué)研究的一種現(xiàn)代方法。數(shù)值仿真是在計算機(jī)上利用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真性實(shí)驗(yàn)研究。研究者可對尚處于設(shè)計階段的未來系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并就系統(tǒng)中的人、機(jī)、環(huán)境三要素的功能特點(diǎn)及其相互間的協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析，從而預(yù)知所設(shè)計產(chǎn)品的性能、并進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。應(yīng)用數(shù)值仿真研究能大大縮短設(shè)計周期，并降低成本。圖1-4是人體動作分析仿真圖形輸出。6 分析法 分析

48、法是在上述各種方法中獲得了一定的資料和數(shù)據(jù)后采用的一種研究方法。目前，人機(jī)工程學(xué)研究常采用如下幾種分析法：1）瞬間操作分析法 生產(chǎn)過程一般是連續(xù)的，人和機(jī)械之間的信息傳遞也是連續(xù)的。但要分析這種連續(xù)傳遞的信息很困難，因而只能用間歇性的分析測定法，即采用統(tǒng)計學(xué)中的隨即取樣法，對操作者和機(jī)械之間在每一間隔時刻的信息進(jìn)行測定后，再用統(tǒng)計推理的方法加以整理，從而獲得研究人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的有益資料。2）知覺與運(yùn)動信息分析法 由于外界給人的信息，首先由感知器官傳到神經(jīng)中樞，經(jīng)大腦處理后，產(chǎn)生反應(yīng)信號再傳遞給肢體以對機(jī)械進(jìn)行操作，被操作的機(jī)械狀態(tài)由將信息反饋給操作者，從而形成一種反饋系統(tǒng)。知覺與運(yùn)動信息分析

49、法，就是對此反饋系統(tǒng)進(jìn)行測定分析，然后用信息傳遞理論來闡明人-機(jī)間信息傳遞的數(shù)量關(guān)系。3）動作負(fù)荷分析法 在規(guī)定操作所必須的最小間隔時間的條件下，采用電子計算機(jī)技術(shù)來分析操作者連續(xù)操作的情況，從而可推算操作者工作的負(fù)荷程度。另外，對操作者在單位時間內(nèi)工作負(fù)荷進(jìn)行分析，也可以獲得用單位時間的作業(yè)負(fù)荷率來表示操作者的全工作負(fù)荷。4）頻率分析法 對人機(jī)系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)使用頻率和操作者的操作動作頻率進(jìn)行測定分析，其結(jié)果可以獲得作為調(diào)整操作人員負(fù)荷參數(shù)的依據(jù)。5）危象分析法 對事故或近似事故的危象進(jìn)行分析，特別有助于識別容易誘發(fā)錯誤的情況，同時，也能方便地查找出系統(tǒng)中存在的而又需用較復(fù)雜的研究方法才能發(fā)

50、現(xiàn)的問題。6）相關(guān)分析法 在分析方法中，常常要研究兩種變量，即自變量和因變量。用相關(guān)分析法能夠確定兩個以上的變量之間是否存在統(tǒng)計關(guān)系。利用變量之間的統(tǒng)計關(guān)系可以對變量進(jìn)行描述和預(yù)測，或者從中找出合乎規(guī)律的東西。例如：對人的身高和體重進(jìn)行相關(guān)分析，便可以用身高參數(shù)來描述人的體重。7）調(diào)查研究法 目前，人機(jī)工程學(xué)專家還采用各種調(diào)查研究方法來抽樣分析操作者或使用者的意見和建議。這種方法包括簡單的訪問、專門調(diào)查、直至非常精細(xì)的評分、心理和生理學(xué)分析判斷以及間接意見與建議分析等。1.4 人機(jī)工程學(xué)與產(chǎn)品設(shè)計人機(jī)工程學(xué)與國民經(jīng)濟(jì)的各部門都有密切的關(guān)系。僅從工業(yè)設(shè)計這一范疇來看，大至宇航系統(tǒng)、城市規(guī)劃、建筑

51、設(shè)施、自動化工廠、機(jī)械設(shè)備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗、筷之類的生活用品，總之為人類各種生產(chǎn)與生活所創(chuàng)造的一切“物”，在設(shè)計和制造時，都必須把“人的因素”作為一個重要條件來考慮。人機(jī)工程學(xué)研究的內(nèi)容及對工業(yè)設(shè)計的作用可以概括為以下幾個方面：1.4.1 人機(jī)工程學(xué)對產(chǎn)品設(shè)計的作用1.4.1.1 為產(chǎn)品設(shè)計中考慮“人的因素”提供人體尺度參數(shù)應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動生理學(xué)、勞動心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、活動范

52、圍、動作速度、動作頻率、重心變化以及動作時的習(xí)慣等人機(jī)機(jī)能特征參數(shù)；分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特征；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對各種勞動負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。1.4.1.2為產(chǎn)品設(shè)計中“物”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)如搞純物質(zhì)功能的創(chuàng)作活動，不考慮人機(jī)工程學(xué)的原理與方法，那將是創(chuàng)作活動的失敗。因此，如何解決“物”與人的相關(guān)的各種功能的最優(yōu)化，創(chuàng)造出與人的心理、生理機(jī)能相協(xié)調(diào)的“物”，這將是當(dāng)今工業(yè)設(shè)計中在功能問題上的新課題。通常，在考慮“物”中直接由人使用或操作部件的功能問題時，如信息顯示

53、裝置、操縱裝置、工作臺和控制室等部件的形狀、大小、色彩及其布置方面的設(shè)計基準(zhǔn)，都是以人體工程學(xué)提供的參數(shù)和要求為設(shè)計依據(jù)。1.4.1.3為產(chǎn)品設(shè)計中考慮“環(huán)境因素提供設(shè)計準(zhǔn)則” 通過研究人體對環(huán)境中各種物理、化學(xué)因素的反應(yīng)和適應(yīng)能力，分析聲、光、熱、振動、粉塵和有毒氣體等環(huán)境因素對人體的生理、心理以及工作效率的影響程度，確定了人在生產(chǎn)和生活活動中所處的各種環(huán)境的舒適范圍和安全限度，從保證人體的健康、安全、舒適和高效出發(fā)，為工業(yè)設(shè)計中考慮環(huán)境因素“提供了分析評價方法和設(shè)計準(zhǔn)則。1.4.1.4為進(jìn)行人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)人機(jī)工程學(xué)的顯著特點(diǎn)是，在認(rèn)真研究人、機(jī)、環(huán)境三個要素本身特性的基礎(chǔ)上，

54、不單純著眼于個別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設(shè)計的“物”以及與“物”所共處的環(huán)境作為一個系統(tǒng)來考慮，在這個系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三個要素之間相互作用、相互依存的關(guān)系決定著系統(tǒng)總體的性能。人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計理論，就是科學(xué)地里利用三個要素之間的有機(jī)聯(lián)系來尋求系統(tǒng)的最佳參數(shù)。系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，通常是在明確系統(tǒng)總體要求的前提下，著重分析和研究人、機(jī)、環(huán)境三個要素對系統(tǒng)總體性能的影響，應(yīng)具備的各自功能及其相互關(guān)系，如系統(tǒng)中機(jī)和人的職能如何分工、如何配合；環(huán)境如何適應(yīng)人；機(jī)對環(huán)境又有何影響等問題，經(jīng)過不斷修正和完善三要素的結(jié)構(gòu)方式，最終確保系統(tǒng)最優(yōu)組合方案的實(shí)現(xiàn)。這是人機(jī)工程學(xué)為工業(yè)設(shè)計開拓了新的設(shè)計

55、思路，并提供了獨(dú)特的設(shè)計方法和有關(guān)理論依據(jù)。1.4.1.5 為堅持以“人”為核心的設(shè)計思想提供工作程序一項優(yōu)良設(shè)計必然是人、環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化等因素巧妙平衡的產(chǎn)物。為此，要求設(shè)計師有能力在各種制約因素中，找到一個最佳平衡點(diǎn)。從人機(jī)工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計兩學(xué)科的共同目標(biāo)來評價，判斷最佳平衡點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，就是在設(shè)計中堅持以“人”為核心的主導(dǎo)思想。以“人”為核心的主導(dǎo)思想具體表現(xiàn)在各項設(shè)計均應(yīng)以人為主線，將人機(jī)學(xué)理論貫穿與設(shè)計的全過程。人機(jī)工程學(xué)研究指出，在產(chǎn)品設(shè)計全過程的各個階段，都必須進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)設(shè)計，以保證產(chǎn)品使用功能得以充分發(fā)揮。本章課后作業(yè)：產(chǎn)品的人機(jī)性能的分析和評價通過調(diào)查和分析，以三至五個

56、你使用過的產(chǎn)品為例，對每一個產(chǎn)品回答以下幾個問題：一、產(chǎn)品屬性：1)是什么類型的產(chǎn)品？2)產(chǎn)品的功能？3)產(chǎn)品的使用環(huán)境？二、人機(jī)性能：1)產(chǎn)品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合； 2)產(chǎn)品是否順手和好使用； 3)是否防止了使用人操作時意外傷害和錯用時產(chǎn)生的危險； 4)各操作單元是否實(shí)用；各元件在安置上能否使其意義毫無疑問的被辨認(rèn)； 5)產(chǎn)品是否便于清洗、保養(yǎng)及修理。 三、提出改進(jìn)設(shè)計的建議四、附上照片或草圖第二章  人體測量與數(shù)據(jù)應(yīng)用 2.1 人體測量的基本知識一、概述人體測量學(xué)是人機(jī)工程學(xué)的重要組成部分。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，為使人與產(chǎn)品相互協(xié)調(diào)，必須對產(chǎn)品同人相關(guān)的各種裝置作

57、適合于人體形態(tài)、生理以及心理特點(diǎn)的設(shè)計，讓人在使用過程中，處于舒適的狀態(tài)以及方便地使用產(chǎn)品。因此設(shè)計師應(yīng)了解人體測量學(xué)，生物力學(xué)方面的基本知識，并熟悉有關(guān)設(shè)計所必需的人體測量基本數(shù)據(jù)的性質(zhì)、應(yīng)用方法和使用條件。（圖2-1） 圖2-1機(jī)床與人體尺度的關(guān)系人體測量學(xué)(anthropometry)是人機(jī)工程學(xué)的一門分支學(xué)科，是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學(xué)。它是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設(shè)計和工程設(shè)計提供人體測量數(shù)據(jù)。人體測量數(shù)據(jù)的種類形態(tài)測量人體體形尺寸、體積、重量、表面積運(yùn)動測量人體的活動過程和活動范圍的大小、動

58、作范圍、動作過程、形體變化、皮膚變化生理測量人體出力范圍、人體感覺反應(yīng)、人體疲勞形態(tài)數(shù)據(jù)類型靜態(tài)尺寸人體的構(gòu)造尺寸動態(tài)尺寸人體的功能尺寸（人在工作姿勢下或在某種操作活動狀態(tài)下測量的尺寸）二、測量方法1. 普通測量法2.攝影法3.三維數(shù)學(xué)測量法（圖2-2） 圖2-2 攝影法與三維數(shù)學(xué)測量法三、人體測量的基本術(shù)語1. 測量姿勢（參見國標(biāo)GB397588中的規(guī)定）（1）直立姿勢（簡稱立姿）：被測者挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，膝部自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致成45°夾角，體重均勻分布于兩足。為確保直立姿勢正確，被測者應(yīng)使足后跟、臀部和后背部與同一鉛垂面相接觸。（圖2-3 立姿 ）圖2-3 立姿（2）坐姿： 被測者挺