人體工程學概論課件

1、人體工程學概論人體工程學簡介一、什么是人體工程學 1.人體工程學也叫“生物工程學（biotechnology）， “人機機工程學”、“人類工程學”（human engineering）。 2.人體工程學：以人機關系，人與環(huán)境的關系為研究對象，以側重和統(tǒng)計分析為基礎研究方法，目的在于使機器與環(huán)境的設計更好地適用于人，提高人在生活與工作中的安全度。舒適度和效益。二、人機關系簡史 （1）原始的人機關系 約500，000年前，直立人采用手斧作為砍砸，切割 和錐子的工具。 約50，000年前，出現(xiàn)以獸骨、獸角或遂石為尖端的 長矛和裝有骨制把柄、實制刀口的刮削器。 約15，000年前，出現(xiàn)磨制石器和弓箭，

2、還出現(xiàn)了石鏡。 已具備了兩條件： 1.大小適合人手抓握和臂膀運 動。 （最初的人體工程學）2.其手握部分適合人手的形態(tài) 和生理條件適于拿捏且 不刺破手掌。 3.住所：穴居、巢居、帳篷。（2）古代的人機關系 約7000至5000年前，有了文字和最初的社會等 級。 約4000年前，有了戰(zhàn)車，輪距與今天的標準敞 篷貨車和早期鐵路軌距一致。 還對車輪和兵器的尺寸做了詳細說明。（3）近代的人機關系 十四五世紀，生理學的研究在文藝復興時向物質 生產領域延伸。 十八世紀下半葉，研究工具的改良和勞動條件的 “優(yōu)化”， 研究人機結合的“最佳”狀態(tài)，以期最大限度地 提高生產效率。提出通過勞動分工來提高效率是亞 當

3、斯密。 福特生產的小汽車，產量從6400輛到2000萬輛，工 人人數(shù)未見顯著增長。 十九世紀80年代末，科學管理的研究尋求綜合與分 析工人的傳統(tǒng)勞動經(jīng)驗。然后通過測量工人的工作 潛力來理性化和標準化每項任務。 泰勒提出對崗位要求、勞動工具、操作方法、勞動 技能等因素相互關系研究。 霍桑提出霍桑效應，標志人際關系作為人與人生物 組織之間的重要因素得到重視。 亞伯拉罕馬斯洛提出了人的動機的“優(yōu)勢層次”（4）現(xiàn)代的人機關系 人體工程學做為學科，基礎性發(fā)展是在第二次世界 大戰(zhàn)期間。 新式武器裝備的設計逐漸受重視。 二十世紀六十年代，人體工程學在世界范圍內普遍 發(fā)展起來。三、人體工程學研究的主要內容 人

4、體工程學是研究人機環(huán)境的學科，是一門涉及多方面的邊緣學科，與許多領域相關，如： 1.按重要性排列： 2.應用頻度排列：3.另類目的,例如：柔道、桑搏、巴西柔術，利用投技使對手屈服。警 察的某些專業(yè)技術達到有效抗暴的目的，瑜珈利用人體工程學的原 理做出優(yōu)美的姿態(tài)，使身體得到鍛煉。 （1）人體因素的研究 是從工程設計的角度出發(fā)，解決與人體有關的問題，如人體形態(tài)特征參數(shù)、人的感知特征、人的行為特征以及人在勞動中的心理特征等，從而為人機環(huán)境系統(tǒng)設計，創(chuàng)造舒適、安全、健康、高效的作業(yè)環(huán)境。 （2）人機系統(tǒng)的總體研究 人機系統(tǒng)并不是單獨存在的，而是相互依存、相互適應的不可分割的關系。人機系統(tǒng)設計的成功要素

5、在于充分考慮到了人和機的各自特點，相互取長補短，優(yōu)化配合，保證了人機系統(tǒng)的最合理化。 （3）環(huán)境因素的研究 通過研究使環(huán)境適應人的需求。通常環(huán)境可分為普通環(huán)境與特殊環(huán)境，前者是對各種作業(yè)空間，如場地、建筑、室內空間環(huán)境等研究，后者是對如化工、采礦、極地、航空等環(huán)境中的高溫、高壓、噪聲、輻射和有害氣體污染的研究。三、人體工程學與室內設計的關系 人體的結構非常復雜。從人在室內活動的角度看，人體的感覺器官和運動器官與活動的關系最為緊密。房間內部的安排和布置都會影響人的知覺和行為，顏色可以使人產生冷暖的感覺，家具的安排可使人開闊或擠壓的感覺。因而，與人的知覺和行為有關的空間和家具器物的設計，必須考慮人

6、的形體特征、動作特性和體能極限等人體特征。 人體工程學在室內設計中的作用主要體現(xiàn)在：確定人在室內活動空間中所需空間的主要依據(jù)；確定家具器物的各種設施的體積尺度的范圍；提供室內生活環(huán)境的最佳參數(shù)以適應人的居??；通過對視覺要素的計測得到的數(shù)據(jù)，為室內視覺環(huán)境提供最佳依據(jù)。人體工程學概述主要內容：第一節(jié)：人體工程學的起源與發(fā)展第二節(jié)：人體工程學研究的主要內容與方法 一、人體工程學研究的主要內容 二、人體工程學的研究方法 三、人體工程學研究要遵循的原則 四、人體工程學于環(huán)境以設計的關系第一節(jié)：人體工程學的起源與發(fā)展起源： 人體工程學作為一門興起的學科，其發(fā)展是與工業(yè)革命是分不開的。自工業(yè)革命以來，安全

7、、健康、舒適已成為人們關注的問題，在歐美等西方國家尤其受到學者們的重視。早在20世紀初，學者FW泰羅就在傳統(tǒng)管理方法的基礎上，首創(chuàng)了新的管理方法和理論，研究怎樣操作才能省時、省力、高效，并制訂了一整套以提高工作效率為目的的制作方法，被稱為“泰羅制”，這也是人們從理論上對人體工程學進行歸納研究的開始。人體工程學的發(fā)展的三個階段：第一階段：人適應機器。 在第一次世界大戰(zhàn)期間，英國成立了工業(yè)疲勞研究所，但人體工程學的研究還不是很普遍。這個階段主要研究者大多數(shù)是心理學家，研究也主要集中在從心理學角度，選擇和培訓操作者，使人能和好的適應機器。 第二階段：機器適應人。 二戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭的需要，軍事工業(yè)得

8、到了飛速發(fā)展，武器裝備變得空前龐大和復雜。由于設計不當和缺乏訓練，無法使人適應不斷發(fā)展的新武器的性能要求，導致了較多意外事故的發(fā)生，這使人們意識到“人的因素”的重要性，意識到只有工程技術知識是不夠的，還必須有生理學、心理學、人體測量學、生物力學等學科方面的知識。于是人機關系的研究進入了一個新的階段，即從“人適機”轉入“機宜人”的階段，科學人體工程學應運而生。第三階段：人機環(huán)境相互協(xié)調。 20世紀60年代以后，隨著人體工程學涉及的領域不斷擴大，其研究的內容也和現(xiàn)代社會緊密相連，僅停留在“人機器”之間的研究已遠遠不能滿足社會的需要。環(huán)境、能源問題已是人們不容回避的現(xiàn)實，于是人體工程學也進入一個新的

9、發(fā)展階段?！叭藱C環(huán)境”成為這個階段的主要研究內容，他涉及的領域相當廣泛，目的是使“人機環(huán)境”能夠更好的協(xié)調發(fā)展。人環(huán)境機器之間適應關系：環(huán)境人機器適應適應適應第二節(jié)：人體工程學研究的主要內容與方法一、人體工程的研究內容（大體分為三個方面） 1. 工作系統(tǒng)中的人 人體尺寸；信息的感受和處理能力；運動的能力；學習的能力；生理及心理需求；對物理環(huán)境的感受性；對社會環(huán)境的感受性；知覺與感覺的能力；個人之差；環(huán)境對人體能的影響；人的長期、短期能力的限度及愉適點；人的反射及反應形態(tài)；人的習慣與差異 ( 民族、 性別 )；錯誤形成的研究。2. 工作系統(tǒng)中直接由人使用的機械部分如何適應人的使用。這部分分三類：

10、 顯示器： 儀表、信號、顯示屏。 操縱器： 各種機具的操縱部分， 桿、 鈕、 盤、輪、踏板等。 機 具： 家具、設備等。3. 環(huán)境控制，如何適應人的使用 普通環(huán)境： 建筑與室內空間環(huán)境的照明、溫度、濕度控制等。 特殊環(huán)境： 冶金、化工、采礦、航空、宇宙和極地探險等行業(yè)，有時會遇到極特殊的環(huán)境：高溫、高壓、振動、噪聲、輻射和污染等。二、人體工程學的研究方法： 1、自然觀察法。自然觀察法是研究者通過觀察和記錄自然情況下發(fā)生的現(xiàn)象來認識研究對象的一種方法。 2、實測法。這是一種借助于實驗儀器進行測量的方法，也是一種比較普遍使用的方法。 3、實驗法。實驗法是黨當實測法受到限制時所選擇的試驗方法。 4、

11、分析法。分析法是對人機系統(tǒng)已取得的資料和數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析的一種方法。1、物理原則：如杠桿原理、慣性定律、重心原理，在人體工程學中也適用。2、生理、心理兼顧原則：人體工程學必須了解人的生理結構，還要了解心理因素。3、考慮環(huán)境的原則：人機關系并不是單獨存在的，它存在于具體的環(huán)境中，單獨研究人、機械、環(huán)境的同時，還要把他們綜合起來研究。 三、在進行人體工程學研究室要遵循以下原則：四、人體工程學與環(huán)境藝術設計的關系1、為確定空間場所范圍確定依據(jù) 影響場所空間大小、形狀的因素相當多，但是，最主要的因素還是人的活動范圍以及設施的數(shù)量和尺寸。因此，在確定場所空間范圍時，必須搞清楚使用這個場所空間的人數(shù)，每個

12、人需要多大的活動面積，空間內有那些設施和設備需要要占用多少面積等等。2、為設計家具、設施等提供依據(jù) 家具、設施的主要功能是使用，因此，無論是人體家具還是儲存家具都要滿足使用要求。屬于人體家具的椅、床等，要讓人坐著舒適，書寫方便，睡的香甜，安全可靠，減少疲勞。屬于儲存家具的柜、櫥、架等，要有適合儲存各種衣物的空間，并且便于人們存取。為了滿足上述要求，設計家具、設施時必須以人體工程學作為指導，使家具、設施符合人體的基本尺寸和從事各種活動需要的尺寸。3、為確定感覺器官的適應能力提供依據(jù) 人的感覺器官在什么情況下能夠感覺到刺激物，什么樣的刺激物是可以接受的，什么樣的刺激物是不能接受的，這是人體工程學需

13、要研究的另一個課題。人的感覺能力是有差別的，從這一事實出發(fā)，人體工程學既要研究一般的規(guī)律，又要研究不同年齡、不同性別的人的感覺能力的差異。以視覺為例，人體工程學要研究人的視野范圍（包括靜視野和動視野）、視覺適應及視錯覺等生理現(xiàn)象。人機工程學的命名與定義 人機工程學（Man-Machine Engineering)： 研究人、機械及其工作環(huán)境之間相互作用的學科。學科的命名 1. 人類工程學Human Engineering 2. 人因工程學Human Factors Engineering 3. 工效學 Ergonomicsergon（工作、勞動）nomos（規(guī)律、規(guī)則）學科的定義 研究人在某種

14、工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素； 研究人和機器及環(huán)境的相互作用； 研究在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適性等問題的學科。人機工程學的起源與發(fā)展經(jīng)驗人機工程學（20世紀初二次大戰(zhàn)） 特點：機械設計的的主要著眼點在于力學、電學、熱力學等工程技術的原理設計上；在人機關系上是以選擇和培訓操作者為主，使人適應于機器?？茖W人機工程學（二次大戰(zhàn)50年代末） 由于設計不當和缺乏訓練，導致了較多意外事故的發(fā)生，這使人們意識到“人的因素”的重要性，意識到只有工程技術知識是不夠的，還必須有生理學、心理學、人體測量學、生物力學等學科方面的知識。 這一階段的發(fā)展特

15、點是：重視工業(yè)與工程設計中“人的因素”，力求使機器適應于人?，F(xiàn)代人機工程學（60年代以來） 現(xiàn)代人機工程學有三個特點： 1）著眼于機械設備的設計，使機器的操作不超越人的能力極限，而不是讓人去適應機器。 2）密切與實際應用相結合，通過嚴密計劃設定的廣泛實驗性研究，進行具體的機械裝備設計。 3）綜合心理學、生理學、功能解剖學、物理學、數(shù)學、工程學各方面的知識。 研究方向：把人-機-環(huán)境作為一個整體來研究，從而獲得系統(tǒng)的最高綜合效能。人機工程學的研究內容與方法學科的研究內容 研究內容具有多樣性、應用性和靈活性。主要包括以下幾個方面： 1）人體特性的研究：主要研究在工業(yè)設計中與人體有關的問題。如本書2

16、、3、4章的內容。 2）工作場所和信息傳遞裝置的設計：主要研究如何設計合適的環(huán)境及信息傳遞裝置，使人可以舒適高效的工作。如本書5、6、7、8章的內容。 3）環(huán)境控制與安全保護：主要研究從長遠利益出發(fā)，如何設計環(huán)境及進行安全保護以保證人在長期工作下健康不受影響，事故危險性最小。 4）人機系統(tǒng)的總體設計：人機系統(tǒng)工作效能的高低主要取決于它的總體設計，即在整體上使“機”與人體相適應，解決好人與機器之間的分工和機器之間信息交流的問題可，使二者取長補短，各盡所長。 5） 人機工程學發(fā)展動向的研究。研究方法1. 觀察法 可借助攝影或錄象2. 實測法 借助儀器進行實際測量，見圖1-1 3. 實驗法 在實驗室

17、或作業(yè)現(xiàn)場進行多次反復觀 測，4. 模擬和模型試驗法，模擬：假人模型沖擊/虛擬技術模型：輸入系統(tǒng)輸出圖1-15. 計算機數(shù)值仿真法6. 分析法 HoneyWell亨利威爾7. 調查研究法：各種調查研究的方法（抽樣/詢問/問卷）注重測試方法的可靠性和有效性 可靠性（一致性）：重復實驗時，結果應一致. 有效性：測試結果能真實反映所評價的內容.1.4人機工程學體系及其應用領域 1.4.1 學科的體系 人機工程學是一門綜合性邊緣學科，主要是“人體科學”、“技術科學”和“環(huán)境科學”之間的有機融合，加以描述。 1.4.2學科的應用 重點在下章介紹。人機工程學與工業(yè)設計為工業(yè)設計中考慮“人的因素”提供人體尺

18、度參數(shù)為工業(yè)設計中考慮“物”的功能合理性提供科學依據(jù)為工業(yè)設計中考慮“環(huán)境因素”提供設計準則為進行人機環(huán)境系統(tǒng)設計提供理論依據(jù)為堅持以“人”為核心的設計思路提供工作程序。圖1-2圖1-3圖1-4圖1-5 人體工程的起源和歷史 人體工程學的定義 工業(yè)設計與人體工程人體工程的起源任何事物的發(fā)展都取決于事物內部的矛盾。人體工程學的發(fā)展首先是由于人和“人造物”之間的矛盾。人的能力和系統(tǒng)要求不匹配人和人造物的發(fā)展不平衡研究物先于研究人Newton Isaac (1642-1722)Wilhelm Wundt (1830-1920)人類文明出現(xiàn)了失衡的狀態(tài)，其特征是：人與人造物、人與環(huán)境失去了和諧。人體工

19、程的歷史早期歷史赫梯戰(zhàn)車（古代中東地區(qū)） 明代家具 古希臘的人體工程學：概述古希臘的人體工程學：馬車古希臘的人體工程學：剎車系統(tǒng)古希臘的人體工程學：工具古希臘的人體工程學：日常用品二戰(zhàn)前泰勒（W Taylor) 最早進行人和機器匹配問題研究的學者 鐵鍬實驗 鐵鍬試驗也稱鐵砂和煤炭的挖掘實驗，是系統(tǒng)地研究鏟上負載后，研究各種材料能夠達到標準負載的鍬的形狀、規(guī)格，以及各種原料裝鍬的最好方法的問題。泰勒因這項試驗提出了新的構想：將實驗的手段引進到經(jīng)營管理領域；計劃和執(zhí)行分離；標準化管理；人盡其才，物盡其用是提高效率的最好方法?？茖W管理原理吉爾伯瑞斯（F Gilbreth ） 時間和動作研究 手術研究

20、莫斯特伯格（H Musterberg) 用實驗方法進行人員挑選和培訓1945-1960人體工程學誕生時期第二次世界大戰(zhàn)影響1949年英國人體工程學會（Ergonomics Research Society）成立 1955年美國人因工程學會（Human Factors Society ）成立 1959年國際工效學協(xié)會（International Ergonomics Society ）成立 1960-1990人體工程學迅速發(fā)展時期專家證人（Expert-witness) 大型事故1990以后人體工程學迅速發(fā)展時期 計算機和人機交互 特殊人群 從個體研究走向社會、群體研究 從人的尺度轉向心理、情感研究人體工程的定義人體工程學是一門技術學科。研究層面基礎科學技術科學工程技術涉及領域