人機工程學概論演示文稿

人機工程學概論演示文稿當前第1頁\共有87頁\編于星期日\18點優(yōu)選人機工程學概論當前第2頁\共有87頁\編于星期日\18點篇章總匯總論第1章人機工程學概述

基礎篇

第2章人體測量與數(shù)據(jù)應用第3章人體感知與運動特征第4章人的心理與行為特征應用篇

第5章人的信息界面設計第6章工作臺椅與工具設計第7章作業(yè)姿勢與動作設計第8章作業(yè)崗位與空間設計第9章人與環(huán)境的界面設計第10章事故分析與安全設計第11章人機系統(tǒng)總體設計

展望篇第12章人機工程發(fā)展新趨勢當前第3頁\共有87頁\編于星期日\18點第1章人機工程學概論1.1人機工程學的命名及定義1.2人機工程學的起源和發(fā)展1.3

人機工程學的研究內容與方法1.4人機工程學體系及其應用領域1.5人機工程學與工業(yè)設計當前第4頁\共有87頁\編于星期日\18點1.1人機工程學的命名與定義

人機工程學（Man-MachineEngineering)：研究人、機械及其工作環(huán)境之間相互作用的學科。1.1.1學科的命名

1.

美國：

HumanFactors;HumanFactorsEngineering人類因素學或人類因素工程學。人類工程學HumanEngineering

2.歐洲：Ergonomics＝ergon（工作、勞動）＋nomos（規(guī)律、規(guī)則）——工效學

3.其他：工程心理學（前蘇聯(lián)）；人間工學（日本）；人體工程學；人機工程學；人類工效學；人機控制學；宜人學等。人體工程學的命名已經(jīng)充分體現(xiàn)了該學科是“人體科學”與“工程技術”的結合，是環(huán)境科學不斷向工程科學滲透和交叉的產物。當前第5頁\共有87頁\編于星期日\18點英國1950年成立英國人機學研究會，1957年創(chuàng)辦會刊《Ergonomics》。美國1957年成立人因工程學會，發(fā)行會刊《HumanFactors》。日本于1963年成立日本人間工學研究會。1960年成立國際人機學協(xié)會。（InternationalErgonomicsAssociation，IEA）當前第6頁\共有87頁\編于星期日\18點1980年4月，全國人類工效學標準化技術委員會成立，1984年，國家軍用人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程標準化技術委員會成立。1989年，中國人類工效學學會成立，1995年9月創(chuàng)刊了學會會刊《人類工效學》季刊。當前第7頁\共有87頁\編于星期日\18點美國人機工程學專家查爾斯.C.伍德：設備設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效率美國人機工程學專家W.B.伍德森：人與機器相互關系的合理方案，亦即對人的知覺顯示、操縱控制、人機系統(tǒng)的設計及其部署和作業(yè)系統(tǒng)的組合等進行有效研究，從而提高人的工作效率，同時創(chuàng)造舒適和安全的勞動環(huán)境，保障勞動者的健康，使人從生理上和心理上得到全面發(fā)展的科學1.1.2學科的定義當前第8頁\共有87頁\編于星期日\18點

研究人在某種工作環(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。1.國際人類工效學學會

（InternationalErgonomicsAssociation）當前第9頁\共有87頁\編于星期日\18點——國際人機工程學會（IEA）該定義被認為是目前為止最權威和最全面的在研究目標上：兩個目標即提高工作效率和質量；滿足人們的價值需要在研究內容上：著重于研究人類以及在工作和日常生活中所用到的產品、設備、設施、程序與環(huán)境之間的相互關系。在研究方法上：對人的能力、行為、限制和特點等相關信息進行系統(tǒng)研究，并將之用于產品、操作程序及使用環(huán)境的設計和制造中。當前第10頁\共有87頁\編于星期日\18點學科的特點：學科的目標是以人為中心的必須意識到個體在能力和限制上的差異強調設計過程中經(jīng)驗數(shù)據(jù)和評價的重要性用系統(tǒng)觀點考慮問題當前第11頁\共有87頁\編于星期日\18點2.《中國企業(yè)管理百科全書》

研究人和機器、環(huán)境的相互作用及其合理結合，使設計的機器與環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特點，達到在生產中提高效率、安全、健康和舒適的目的。

上述兩定義本質上是相同的。即研究人—機—環(huán)境系統(tǒng)中三大要素的關系，目的是解決人的效能、健康問題當前第12頁\共有87頁\編于星期日\18點

人機工程學是以人的生理、心理特性為依據(jù)，應用系統(tǒng)工程的觀點，分析研究人與機器、人與環(huán)境以及機器與環(huán)境之間的相互作用，為設計操作簡便省力、安全、舒適，人—機—環(huán)境的配合達到最佳狀態(tài)的工程系統(tǒng)提供理論和方法的科學。

因此，人機工程學可定義為：按照人的特性設計和改善人—機—環(huán)境系統(tǒng)的科學。3.綜上所述可以認為：當前第13頁\共有87頁\編于星期日\18點IEA對工效學的定義：

研究人與系統(tǒng)中其他因素的相互作用及應用相關的理論、原理、數(shù)據(jù)和方法來設計，以使人健康和舒適及整體性能最優(yōu)的一門科學。當前第14頁\共有87頁\編于星期日\18點4人－機－環(huán)境系統(tǒng)人環(huán)境機

人－機－環(huán)境系統(tǒng)是指由共處于同一時間和空間的人與其所使用的機以及他們周圍的環(huán)境所構成的系統(tǒng)，簡稱人－機系統(tǒng).

在人－機系統(tǒng)中，人－機－環(huán)境相互依存、相互作用、相互制約完成某一特定的生產或生活過程。當前第15頁\共有87頁\編于星期日\18點1.2人機工程學的起源與發(fā)展自從有人類社會以來，人類的生活就離不開器具，

因此，從一開始有了人類，也就有了人和器具最原始的人機關系。當前第16頁\共有87頁\編于星期日\18點

這些工具由于人的使用和改進，由簡單到復雜逐步科學化。在我國的古典家具中，如太師椅、茶幾等可以很明顯地看到人機理念的影子。又如我國指南車，它的傳動機構，運用了力學知識和反饋原理，與現(xiàn)代人機工程學的原理相吻合。這種實際存在的人機關系及其發(fā)展，我們把它稱為經(jīng)驗人機工程學當前第17頁\共有87頁\編于星期日\18點1.2人機工程學的起源與發(fā)展

1.2.1經(jīng)驗人機工程學（20世紀初~二次大戰(zhàn)）

在經(jīng)歷工業(yè)革命之后，人們所從事的勞動在復雜程度上和負荷量上都有了很大變化。改革工具以改善勞動條件和提高勞動效率已經(jīng)成為一個迫切問題。因此人們開始對經(jīng)驗人機工程學所提出的問題進行研究。下面我們就列舉幾項比較著名的研究工作。當前第18頁\共有87頁\編于星期日\18點肌肉疲勞試驗

1884年，德國學者莫索（A·Mosso）對人體勞動疲勞進行了試驗研究。對作業(yè)的人體通以微電流，隨著人體疲勞程度的變化，電流也隨之變化，這樣用不同的電信號來反映人的疲勞程度。這一試驗研究為以后的“勞動科學”打下了基礎。當前第19頁\共有87頁\編于星期日\18點鐵鍬作業(yè)試驗

1898年美國學者泰勒（F·W·Taylor）從人機學角度出發(fā)，對鐵鍬的使用效率進行了研究。他用形狀相同而鏟量分別為5kg、10kg、17kg、和30kg四種鐵鍬去鏟同一堆煤，雖然17kg和30kg的鐵鍬每次鏟量大，但實驗結果表明，鏟煤量為10kg的鐵鍬作業(yè)效率最高。他做了許多實驗，終于找出了鐵鍬的最佳設計和搬運煤屑、鐵屑、砂子和鐵礦石等松散粒狀材料時每一鏟的最適當?shù)闹亓俊＿@就是人機工程學過程中著名的“鐵鍬作業(yè)實驗”。當前第20頁\共有87頁\編于星期日\18點砌磚作業(yè)試驗

1911年吉爾布雷斯（F·B·Gilreth）對美國建筑工人砌磚作業(yè)進行了試驗研究。他用快速攝影機把工人的砌磚動作拍攝下來，然后對動作進行分析，去掉多余無效動作，最終提高了工作效率，使工人砌磚速度由當時的每小時120塊提高到每小時350塊。

泰勒和吉爾布雷斯的這些重要試驗影響很大，而且成為后來人機工程學的重要分支，即所謂“時間與動作的研究”（TimeandMotionStudy）的主要內容。特別是泰勒的研究成果，在20世紀初成了美國和歐洲一些國家為了提高勞動生產率而推行的“泰勒制”。當前第21頁\共有87頁\編于星期日\18點

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。當前第22頁\共有87頁\編于星期日\18點1.2.2科學人機工程學

（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。當前第23頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第24頁\共有87頁\編于星期日\18點1.2.3現(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。當前第25頁\共有87頁\編于星期日\18點美國亨利·德累夫斯（HenryDeryfuss）事務所的人機學實驗

當前第26頁\共有87頁\編于星期日\18點1.3人機工程學的研究內容與方法1.3.1學科的研究內容

各國人機工程研究的基本狀況—由于各國學科和工業(yè)基礎不同，各國人機工程的研究方向和側重點也有所不同，例如:

美國側重工程和人際關系；法國側重勞動生理學；前蘇聯(lián)注重工程心理學；保加利亞偏重人體測量；捷克、印度等注重勞動衛(wèi)生學。當前第27頁\共有87頁\編于星期日\18點

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、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。如本書9、10章的內容。

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。如本書第11章的內容。

5）人機工程學發(fā)展動向的研究，如本書12章內容當前第28頁\共有87頁\編于星期日\18點1.3.2研究方法研究方法觀察法分析法實測法實驗法計算機數(shù)值仿真法模擬和模型試驗法當前第29頁\共有87頁\編于星期日\18點1.4.1學科的體系人機工程學人體科學

工程科學環(huán)境科學生理學心理學勞動衛(wèi)生學人體測量學人體力學環(huán)境衛(wèi)生學環(huán)境醫(yī)學環(huán)境心理學環(huán)境保護學環(huán)境檢測學工業(yè)設計工程設計安全工程系統(tǒng)工程機械工程管理工程

當前第30頁\共有87頁\編于星期日\18點

人體工程學的命名已經(jīng)充分體現(xiàn)了該學科是“人體科學”與“工程技術”的結合，是環(huán)境科學不斷向工程科學滲透和交叉的產物。它是以人體科學中的人類學、生物學、心理學、衛(wèi)生學、解剖學、生物力學、人體測量學等為“一肢”。

以環(huán)境科學中的環(huán)境保護學、環(huán)境醫(yī)學、環(huán)境衛(wèi)生學、環(huán)境心理學、環(huán)境監(jiān)測技術等學科為“另一肢”。

而以技術科學中的工業(yè)設計、工業(yè)經(jīng)濟、系統(tǒng)工程、交通工程、企業(yè)管理等學科為“軀干”。

構成了本學科的體系，從人機工程學的構成體系來看就是一門綜合性的邊緣學科，其研究的領域是多方面，可以說與國民經(jīng)濟的各個部門都有密切關系。當前第31頁\共有87頁\編于星期日\18點1.4.2人因工程在中國1、主要發(fā)展背景1980年4月，國家標準局成立了全國人類工效學標準化技術委員會1984年國防科學工業(yè)技術委員會成立了國家軍用人-機-環(huán)境系統(tǒng)工程標準化技術委員會1989年成立全國人類工效學學會，1995年創(chuàng)刊Humanfactors、ergonomics什么意思？？當前第32頁\共有87頁\編于星期日\18點2、國內人因工程的主要研究領域及門類腦力工作與認知工程航空航天人因交通與駕駛人因產品設計與可用性工程職業(yè)安全與健康核電人因人力資源管理當前第33頁\共有87頁\編于星期日\18點3、我國的專業(yè)人因工程科研機構簡介西安交通大學工業(yè)工程系腦力負荷與認知工程、安全工程、產品設計與可用性工程、人力資源管理等清華大學工業(yè)工程系人機交互學、用戶界面設計、可用性工程、駕駛人因、工業(yè)安全等天津大學工業(yè)工程系人力資源管理、產品研發(fā)等上海交通大學工業(yè)工程系知識工程、人機界面、人工智能、虛擬設計、產品設計、汽車設計重慶大學工業(yè)工程系人因仿真、產品研發(fā)與設計、汽車設計湖南工學院安全與環(huán)境工程系安全人因可靠性、核電安全等東北大學管理科學與工程系產品設計大連海事大學中國歐盟可用性研究中心可用性工程、人機交互和信息無障礙化等當前第34頁\共有87頁\編于星期日\18點1.4.3人因工程的應用主要有以下一些方面：

（1）基礎研究（2）生產、生活應用（3）安全管理與可用性（4）其他方面當前第35頁\共有87頁\編于星期日\18點（1）基礎研究人體工作行為、解剖學和人體測量生理學方面和醫(yī)學人機工程環(huán)境人機工程手工操作負荷顯示與控制布局設計控制室設計認知工效學和復雜任務

當前第36頁\共有87頁\編于星期日\18點（2）生產、生活應用工作空間設計工業(yè)設計應用辦公室人機工程設計產品設計與顧客車輛與交通人機工程計算機軟件人機工程計算機終端人機界面設計與評價

當前第37頁\共有87頁\編于星期日\18點（3）安全管理與可用性事故健康與安全人的可靠性風險評估可用性評估用戶需求與用戶指導當前第38頁\共有87頁\編于星期日\18點（4）其他方面管理與人機工程多工作環(huán)境系統(tǒng)分析任務分析管理培訓與人員培訓特殊的人機工程應用當前第39頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第40頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第41頁\共有87頁\編于星期日\18點1.5人機工程學與工業(yè)設計1.人機工程學與工業(yè)設計的共性與區(qū)別

人機工程學和工業(yè)設計在基本思想與工作內容上有很多一致性：人機工程學的基本理論“產品設計要適合人的生理，心理因素”與工業(yè)設計的基本觀念“創(chuàng)造的產品應同時滿足人們的物質和文化的需求”，意義基本相同，側重點稍有不同；工業(yè)設計與人機工程學同樣都是研究人與物之間的關系，研究人與物交接面上的問題。由于工業(yè)設計在歷史發(fā)展過程中融入了更多的美的探求等文化因素，工作領域還包括視覺傳達設計等方面，而人機工程學則在勞動與管理科學中有廣泛應用，這是二者的區(qū)別。當前第42頁\共有87頁\編于星期日\18點

為工業(yè)設計中考慮“人的因素”提供人體尺度參數(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。參閱表1-3、1-4。2.人機工程學對工業(yè)設計的作用當前第43頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第44頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第45頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第46頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第47頁\共有87頁\編于星期日\18點

人機工程學在有些產品中的應用要多一些，在另外一些產品中的應用要相對少一些，如下面的機械手。一些產品中的人機工程學原則應用相對簡單，不要進行復雜的人體工程學研究，而有些產品則要進行比較復雜的人機工程學研究，如飛機的駕駛艙等。當前第48頁\共有87頁\編于星期日\18點日本零式飛機駕駛艙飛行器當前第49頁\共有87頁\編于星期日\18點

Xi’anJiaotongUNIVERSITYTeamofProf.SunL.Y.DC3飛機駕駛艙當前第50頁\共有87頁\編于星期日\18點波音727飛機駕駛艙當前第51頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第52頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第53頁\共有87頁\編于星期日\18點

SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITYTeamofProf.SunL.Y.美國航天飛機控制艙當前第54頁\共有87頁\編于星期日\18點近年來公眾熟知的一些重大人因事故

當前第55頁\共有87頁\編于星期日\18點挑戰(zhàn)者號失事當前第56頁\共有87頁\編于星期日\18點切爾諾貝利核電站控制室當前第57頁\共有87頁\編于星期日\18點災后的切爾諾貝利核電站當前第58頁\共有87頁\編于星期日\18點航天員的座椅都是針對特定的人設計面罩、手腕處的連接處都體現(xiàn)了人機工程的設計原則：既要有很好的密封性能又要能夠方便航天員打開和關閉手套的指關節(jié)都是按照人體的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行設計當前第59頁\共有87頁\編于星期日\18點Healthcarework當前第60頁\共有87頁\編于星期日\18點1.6學科的應用研究的課題工具、機械及生產設備的設計和運用以及生產場所環(huán)境的改善為減輕作業(yè)負擔而對作業(yè)方式的改善和研究開發(fā)為防止單調勞動而對作業(yè)進行合理的安排為防止人的差錯而設計的安全保障系統(tǒng)為提高產品的操作性能、舒適性及安全性，對整個系統(tǒng)的設計和改善在工業(yè)生產中，人機工程首先應用于產品的設計當前第61頁\共有87頁\編于星期日\18點主要應用領域（與人相關的所有方面）辦公用品家具各種手工工具各種裝備建筑交通工具其他當前第62頁\共有87頁\編于星期日\18點人體工程學與微軟

一提及微軟，人們立即就會想到它的軟件創(chuàng)新，而不是它的硬件或有關人體工程學的研究。其實，微軟硬件和人體工程學研究與其軟件一樣出色。在人機工程學鍵盤、鼠標和軌跡球的設計和生產方面，微軟位居硬件行業(yè)首位，榮獲200多項專利和許多行業(yè)獎項。為什么象微軟這樣的公司會如此著重硬件產品中的人體工程學特性呢？因為調查發(fā)現(xiàn)：多數(shù)計算機用戶將每天的大部分時間都用于操作鼠標或鍵盤上。而且據(jù)最新調查表明，鼠標或鍵盤是人們最常使用的物品，其次是枕頭。當前第63頁\共有87頁\編于星期日\18點當前第64頁\共有87頁\編于星期日\18點工作中的人機工程學

人機工程學這門學科不只是醫(yī)生、科學家和物理治療家應遵循的準則。實際上，像AT&T無線通信、波音、通用、JohnsonvileSausage、微軟和美國郵政服務等大公司都已聘用了資深的人機工程學工程師。許多公司通過幫助人們更加舒服有效地工作（無論工作場所是在超市、工廠還是在辦公大樓內）以使自己地行業(yè)處于領先位置。這些公司如此看重人機工程學并不奇怪。據(jù)了解，設備設計的應用科學會直接影響到最終效益。同時研究人員還發(fā)現(xiàn)，如果員工使用按人機工程學設計的工作區(qū)，員工的個人工作效率會提高25％.所以，對于許多大公