人因工程學(xué)的重要性與應(yīng)用

. .章述節(jié)述狩術(shù)經(jīng)的。技。人稍。生融，家。對(duì)。義（ns，在歐洲工效學(xué)(Ergonomics更為流行。有些學(xué)者稱之為人類工程學(xué)（HumanEngineering、人機(jī)工程,也有一些心理學(xué)家喜歡使用工程心理學(xué)（EngineerinPsychology際學(xué)活國1/29. .理高認(rèn)人-機(jī)-。、法所設(shè)，好，在研究目標(biāo)上人因工程學(xué)有兩個(gè)主要的目標(biāo)第一是為了提高工作的效率和質(zhì)量例如簡(jiǎn)化操作增加作業(yè)準(zhǔn)確少增加工作的滿意度和改善生活質(zhì)量等。相。對(duì)的。作為一門注重設(shè)計(jì)的科學(xué)，人因工程學(xué)還包括對(duì)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)等方面。綜上所述，人因工程學(xué)可以簡(jiǎn)單地定義為：人因工程學(xué)是基于對(duì)人和機(jī)器，過、。作為一門工程技術(shù)，人因工程學(xué)不同于其他一般工程技術(shù)學(xué)科的一些要點(diǎn)2/29. .：*。*種。*據(jù)。*存。：*工，和。*能為。*而何識(shí)。史了解人因工程學(xué)的歷史對(duì)學(xué)好這門課程是非常重要的。然而，想要詳細(xì)敘述3/29. .的。1、史人因工程學(xué)的發(fā)展就不可避免地和技術(shù)的發(fā)展相互交織在一起。例如在二十世紀(jì)早期，F(xiàn)rank和LillianGilbreth就已經(jīng)在進(jìn)行動(dòng)作研究和商務(wù)管理方面的工作了Gilbreth后來被認(rèn)為是人因工程學(xué)領(lǐng)域的先驅(qū)之一他們致力于熟練動(dòng)作和作業(yè)疲勞方面的研究進(jìn)行工作站設(shè)計(jì)以與為殘疾人設(shè)計(jì)合適的工具例如他們對(duì)外科手術(shù)過程的研究成果直到今天還在使用現(xiàn)在在手術(shù)中外科大夫只需說出所需的器械，同時(shí)把手伸向護(hù)士由護(hù)士從器械盤中拿起所需器械并遞給大夫而以前外科大夫是自己從托盤中拿器械的顯然這樣很浪費(fèi)時(shí)間尤其是當(dāng)大夫正在手術(shù)卻又不得不去尋找工具時(shí)。盡管有Gibreth等人所作了巨大的努力和貢獻(xiàn)，但是人們還是沒有意識(shí)到使設(shè)備與操作程序適應(yīng)人的要求的必要性二戰(zhàn)前進(jìn)行行為研究的科學(xué)家主要工作還是通過測(cè)驗(yàn)為工作選擇合適的人員對(duì)培訓(xùn)過程進(jìn)行不斷的優(yōu)化來使人員滿足工作的需要這種理論在二戰(zhàn)期間出現(xiàn)了問題因?yàn)榧词故遣捎米詈玫娜诉x和培訓(xùn)手段有些復(fù)雜設(shè)備的操作還是超出了工作人員的能力要求這時(shí)人們開始重新考慮使設(shè)備滿足人員的需求的問題。2、1945年到1960年：專職人員的出現(xiàn)1945與（p&s。努4/29. .力。戰(zhàn)后誕生了人因工程學(xué)職業(yè)。1949年，在英國成立了工效學(xué)研究協(xié)會(huì)，Chapanis等于人團(tuán)。7年是美國人因工程學(xué)史上一個(gè)非常重要的年代。當(dāng)年，美國建立了人由1成了美國心理學(xué)家協(xié)會(huì)。1959年，世界上美英等國的人因工程學(xué)和工效學(xué)協(xié)會(huì)聯(lián)合成立了世界工效學(xué)組織。3、1960年到1980年：迅速增長時(shí)期1960年到1980六術(shù)。0有50人，到10年了0天、作管0年人因工程學(xué)增長的如此迅速并且獲得了工業(yè)界的共識(shí)，但它仍舊不能做到婦孺皆知。4、1980年到1990年：計(jì)算機(jī)、災(zāi)難和訴訟時(shí)期1990年人因工程學(xué)協(xié)會(huì)的成員已經(jīng)增加到將近5000人。計(jì)算機(jī)革命使得人因工程學(xué)成為公眾矚目的焦點(diǎn)。利用工效學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)、用戶友好界面的軟件、5/29. .程擊。9里產(chǎn)上故致重4年的12月4博近00的6致0。三年以后，又一場(chǎng)大爆炸席卷了得克薩斯州的一家塑料工廠。其爆炸力相當(dāng)于10噸的TN，有23個(gè)人死亡，100多人受傷，使美國商業(yè)保險(xiǎn)公司蒙受了歷史上最慘重的損失賠款達(dá)到了1.5億美元根據(jù)美國學(xué)者的研究這幾起災(zāi)難事故發(fā)生的重要原因之一就是不恰當(dāng)?shù)娜艘蛟O(shè)計(jì)。另外牽涉到人因工程學(xué)有關(guān)領(lǐng)域的辯論以與關(guān)于產(chǎn)品可靠性和個(gè)人傷害方面的訴訟案件大大增多法庭已經(jīng)越來越重視人因工程學(xué)專家在解釋人類行為和期望界定設(shè)計(jì)的缺陷評(píng)價(jià)警報(bào)和指令系統(tǒng)的有效性等方面所作的貢獻(xiàn)人因工程學(xué)協(xié)會(huì)約有15%的成員擔(dān)任著有關(guān)司法鑒定的專家工作。5、1990年以后人因工程學(xué)越來越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)（計(jì)算機(jī)界面、人機(jī)交互、互聯(lián)網(wǎng)等與空間技術(shù)的應(yīng)用之中建立永久性空間站的計(jì)劃必然涉與到大量的人因工程學(xué)方面的研究。其他領(lǐng)域的發(fā)展也會(huì)增加對(duì)人因工程學(xué)的需求。例如，美國職業(yè)安全與健康管理部對(duì)一般企業(yè)明文規(guī)定了人因方面的標(biāo)準(zhǔn)。1988年美6/29. .，計(jì)質(zhì)遠(yuǎn)因。節(jié)用人因其實(shí)早已不是什么新鮮概念了，歷史上應(yīng)用人因工程學(xué)的例子屢見不鮮特別是隨著近幾十年來技術(shù)進(jìn)步飛速發(fā)展使得人因工程學(xué)的地位越來越重要。人因工程學(xué)涉與到的領(lǐng)域包括宇航系統(tǒng)，城市規(guī)劃，建筑設(shè)施，工廠運(yùn)作，種不設(shè)這，過。。：圍 例產(chǎn)品和備工具設(shè)具計(jì)與改施進(jìn)統(tǒng)備裝

子械車建筑船器鞋7/29. .作業(yè)的作業(yè)姿勢(shì)、作業(yè)方法、設(shè)計(jì)與作業(yè)量與工具選用和配進(jìn) 置等環(huán)境的聲，光，熱，色彩，振設(shè)計(jì)與動(dòng)，塵埃，氣味等等環(huán)改進(jìn) 境

工廠生產(chǎn)作業(yè)監(jiān)視作業(yè)車輛駕駛作業(yè)物品搬運(yùn)作業(yè)辦公室作業(yè)等工廠，車間，控制中心，計(jì)算機(jī)房，辦公室，駕駛室，生活用房等表1-1人因工程學(xué)研究領(lǐng)域舉例第三節(jié)基本原理和研究方法人因工程學(xué)在很大程度上是一種實(shí)驗(yàn)科的主要任務(wù)就是把與人的能力和行為有關(guān)的信息與研究結(jié)果應(yīng)用于產(chǎn)品、設(shè)施、程序和周圍環(huán)境的設(shè)計(jì)之中。這些知識(shí)主要來源于試驗(yàn)和觀察人因工程學(xué)不僅把采集的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)當(dāng)中而且用于評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣這樣人因工程學(xué)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有雙人。三多，基。1究聽。設(shè)。用操。8/29. .2究問不同偏好，評(píng)價(jià)手臂活動(dòng)的時(shí)候肩部的負(fù)荷大小、人們的視野等、通常，試驗(yàn)性的研究更關(guān)心變量是否對(duì)行為有影響以與將如何影響的問題描述性研究則更關(guān)心所描述對(duì)象的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和百分比等。3．評(píng)價(jià)研究評(píng)價(jià)研究類似于試驗(yàn)性研究但它的目的多是為了評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)或產(chǎn)品并希望事先了解人們?cè)谑褂孟到y(tǒng)或產(chǎn)品時(shí)的行為表現(xiàn)。研個(gè)個(gè)進(jìn)究。難，但進(jìn)行這種研究是很不容易的。在這方面，Murphy的話幾乎成了一個(gè)規(guī)則：任何事物只要它有毀壞的可能它就不會(huì)永遠(yuǎn)完好無缺因此在無法預(yù)測(cè)的環(huán)境下，評(píng)價(jià)研究要特別注意選擇數(shù)據(jù)的收集方法和設(shè)備。下面我們分別對(duì)于各種研究方法中的各種決策序列分別進(jìn)行分析：研究地點(diǎn)選擇研究地點(diǎn)的選擇是第一個(gè)需要決定的問題，其容就是選擇實(shí)地研究，還是選擇在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行研究。對(duì)于不同的研究方法有不同的選擇規(guī)則。9/29. .1究操的。2究。測(cè)容被測(cè)有定險(xiǎn)，不能行驗(yàn)制于到源限常不夠復(fù)多次驗(yàn)因許多變量能持定。且時(shí)程分散一數(shù)還收不。實(shí)驗(yàn)中行研究在實(shí)控方具有大優(yōu)多量能到失，。，察。實(shí)常案。為了把實(shí)驗(yàn)室和實(shí)地研究的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，研究人員常采用模擬現(xiàn)實(shí)的方法模擬顯示可以分為實(shí)體模擬和計(jì)算機(jī)模擬實(shí)體模擬常由硬件和模擬的系統(tǒng)、程序或環(huán)境組成。如簡(jiǎn)單的布娃娃到異常復(fù)雜的太空模擬艙。10/29. .行過較。3究設(shè)，較，測(cè)可。備。擇。1究。標(biāo)變標(biāo)描究重和。所數(shù)的不型些分面：征如的空、體；表的，應(yīng)視敏、握和記圍主，好點(diǎn)觀；數(shù)如跳速體。分變?cè)诿柩校瑩竦难羞@本都是年性教度征劃后較性些11/29. .中。2究察、相關(guān)變量。用獨(dú)立變量變化來影響的被測(cè)行為被稱為非獨(dú)立變量。獨(dú)立變量都有可能影響飛獨(dú)立變量因此試驗(yàn)中要控制獨(dú)立變量以免獨(dú)立變量的影響相互混淆。（1相關(guān)變包備和變（2振（3。在15年到12工的1，%變到%。大心。3究、問。12/29. .擇。1究的。代表性的抽樣：描述性研究的目標(biāo)是從具有代表性的樣本中收集數(shù)據(jù)。抽樣的代表性是指樣本應(yīng)該包含總體的所有相應(yīng)特征而且兩者構(gòu)成也要一樣例如30的煤礦工人年齡不到21歲40在21到40歲之間30在40歲以上，那么代表性的抽樣就是以一樣的比例包含每一年齡層的群體。相的在，兩個(gè)城市進(jìn)行研究并不需要在全國各地進(jìn)行抽樣這樣做的理由是地理位置不是影響反應(yīng)時(shí)間的相關(guān)變量但在抽樣中卻要十分關(guān)注樣本中不同年齡性別的人的合適的比例關(guān)系，因?yàn)檫@些變量都是相關(guān)的變量。不具有代表性的樣本是有偏的樣本。隨機(jī)抽樣為了獲得具有代表性的樣本總體應(yīng)該從群體中隨機(jī)的選擇樣本個(gè)體隨機(jī)抽樣就是群體中的每一個(gè)個(gè)體都有相等的機(jī)會(huì)被選入樣本在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中獲得一個(gè)完全隨機(jī)的抽樣幾乎是不可能的通常研究人員都是選擇一些比較容易獲得的個(gè)體，并不一定按照嚴(yán)格的隨機(jī)過程進(jìn)行。樣本空間大?。好枋鲂匝芯康囊粋€(gè)關(guān)鍵的課題就是確定被測(cè)對(duì)象的個(gè)要。式13/29. .望第5。2究、測(cè)。更。我們要依據(jù)研究數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)辦公環(huán)境時(shí)研究室照明度對(duì)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上的文件的閱讀的影響的實(shí)驗(yàn)中不必只選擇那些對(duì)于計(jì)算機(jī)屏幕閱讀有豐富經(jīng)驗(yàn)的人因?yàn)闊o論經(jīng)驗(yàn)多少，在很強(qiáng)的照明下任何人都比在合適的照度下的閱讀能力要差一些。樣本空間的大小：決定樣本空間的大小其實(shí)就是確定如何以最小的成本收集足夠的數(shù)據(jù)保證評(píng)價(jià)獨(dú)立變量的影響時(shí)的可信度確定樣本空間的大小有好幾種方法，可以參見統(tǒng)計(jì)學(xué)教材。在上述的《人因工程學(xué)》中發(fā)表的論文中，50%的研究實(shí)驗(yàn)的樣本容量還不到9個(gè)25使用9-11的樣本容量，只有25%的采用了11個(gè)以上的樣本容量。這比描述性研究中使用樣本容量的要小得多使用太少的數(shù)據(jù)是很危險(xiǎn)的可能得出錯(cuò)誤的結(jié)論。3、評(píng)價(jià)研究象體。集作14/29. .。給回到5%的。往在。，過。析。1究、。2究析。統(tǒng)說“他們均值之間的差異是非常顯著的。這里的顯著其實(shí)是統(tǒng)計(jì)重要性的簡(jiǎn)稱。統(tǒng)計(jì)學(xué)上的重要性就是表示把觀察到的效果或均值之間的差異歸因于偶然性的可能性是不大的。正因?yàn)槿绱?，所以得出這種效果是因變量造成的。15/29. .（1引（2樣（3?。?），。到。驗(yàn)究我們大致把它分為三類描述系統(tǒng)功能的描述任務(wù)如何完成的描述人員的反應(yīng)的任務(wù)執(zhí)行測(cè)量常常和人的反應(yīng)測(cè)量相互結(jié)合出現(xiàn)。1、系統(tǒng)描述因變量性一。2準(zhǔn)通常指任務(wù)的完成情況，無論有沒有人員的介入。這樣的變量有（1）產(chǎn)出數(shù)量：如搬運(yùn)的土方數(shù)等（2）產(chǎn)出質(zhì)量：如事故次數(shù)、錯(cuò)誤次數(shù)、鉆孔的精確率或設(shè)計(jì)好的路徑的偏差等（3）完成時(shí)間：如在電路中找出錯(cuò)誤的時(shí)間，任務(wù)開始時(shí)的延遲時(shí)間盡管人員的執(zhí)行情況與任務(wù)的執(zhí)行以與系統(tǒng)的設(shè)備特征緊密相連，任務(wù)執(zhí)行情況還是比人員執(zhí)行情況用的廣泛。16/29. .3準(zhǔn)、。耐。，程上系。。適測(cè)時(shí)題這的。4比為價(jià)的，是，17/29. .非？求量。1求（1（2量（3）無（4）容易收集（5）不需要特別的數(shù)據(jù)收集技術(shù)（6）消耗盡可能的少財(cái)力和實(shí)驗(yàn)者的精力。2、可靠性意定。3性在如正確測(cè)行為。方向正確性：主要指通過測(cè)量想得到什么，也就是動(dòng)機(jī)是什么？在有些測(cè)量中方向正確性可能影響被測(cè)者參與的積極性因此研究人員應(yīng)該盡可能的選擇與用戶相關(guān)的方面進(jìn)行測(cè)量如測(cè)量辦公用計(jì)算機(jī)屏幕的可辨認(rèn)性時(shí)最好選用辦公室中常用的文件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。容量正確性指被測(cè)變量在某個(gè)相關(guān)領(lǐng)域中采樣的程度比如知識(shí)領(lǐng)域、18/29. .制。體系正確性：指測(cè)量圍能夠包括根本因素的程度。如對(duì)靜止靶子射箭準(zhǔn)確度的測(cè)量只能作為實(shí)際格斗技術(shù)中很小一部分的測(cè)量。圖1-1說明測(cè)量體系圍，要。的效率：處于體系中，但測(cè)量沒有慮關(guān)系圖1

，系測(cè)量考素系4響光容19/29. .。5性不哪果，。性一作為一種測(cè)量方法，人的可靠性是指人員成功完成任務(wù)概率的大小。1、歷史上的觀點(diǎn)研究人員從50年代開始注意人的可靠性問題，當(dāng)時(shí)想以測(cè)量硬件可靠性同樣的方法確定人的可靠性這以前人因工程學(xué)活動(dòng)也常是公司質(zhì)量保證部的一部分，尤其是在航天工業(yè)中比較普遍。1962年第一個(gè)人員可靠性數(shù)據(jù)庫的原型建立了但只有少數(shù)人在這一領(lǐng)域進(jìn)行研究規(guī)模相當(dāng)小三里島核電站的事故重新引起了人們對(duì)人員可靠性研究的興趣，一些數(shù)據(jù)和方法論方面的工作又繼續(xù)進(jìn)行。2、數(shù)據(jù)庫和方法論盡多部20/29. .高、靠。的（TP它主要用來進(jìn)行核電站的人員可靠性鑒圖得雜。方計(jì)的素概算優(yōu)對(duì)例，Sl等在對(duì)聲波系統(tǒng)的模擬研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)允許操作者完成任務(wù)的時(shí)間從23分鐘增加到25分鐘時(shí)，可靠性就從0.55變化到了0.9。這個(gè)例子說明，時(shí)間上的微小變化可以對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。3、人員可靠性的評(píng)論的家興來個(gè)誤。s致21/29. .最終失敗，目前的幾種技術(shù)還不能很好的解決這樣的問題。Regulinski認(rèn)為對(duì)人員可靠性的靜態(tài)評(píng)價(jià)對(duì)于連續(xù)性工作是不可取的用古典的工程可靠性模型進(jìn)行離散的評(píng)價(jià)是不負(fù)責(zé)任的。Williams指出人員可靠性研究專家在如何使他們r(jià)說不。擬作，學(xué)糊。系系有利動(dòng)動(dòng)科。作析 間究 知效程術(shù) 理學(xué) 學(xué) 息學(xué)機(jī)統(tǒng)人因工程統(tǒng)程醫(yī)學(xué)

動(dòng)學(xué) 理學(xué)22/29理學(xué) 作究. .圖2圖統(tǒng)，我們只給出一個(gè)最簡(jiǎn)單的定義。系統(tǒng)是一個(gè)為了實(shí)現(xiàn)某種目的的實(shí)體（2個(gè)雜如By所念設(shè)23/29. .們”下面我們討論人機(jī)系統(tǒng)的有關(guān)容，然后給出它的一般特點(diǎn)，最后介紹一下系統(tǒng)可靠性的概念。1.人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)系統(tǒng)是指一個(gè)或多個(gè)人員和實(shí)體設(shè)備的結(jié)合，向系統(tǒng)輸入給定的數(shù)據(jù)，器以可以是一個(gè)家用電器、化、因素,用,。。相應(yīng),器.工界。*統(tǒng)成。*統(tǒng)通基24/29. .。*統(tǒng)的因此不是人機(jī)系統(tǒng)，沒有涉與到人因工程學(xué)。這是一種誤解。事實(shí)勝于雄辯。所有的自動(dòng)化系統(tǒng)都需要人去安裝、編程、更新和維護(hù)，因此必須如其他系統(tǒng)一樣考慮人因。2.系統(tǒng)特征*系統(tǒng)是有目的的前面我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)，每個(gè)系統(tǒng)都必須有一個(gè)目的，否則它將是一盤散沙。系統(tǒng)的目的即就是系統(tǒng)的目標(biāo)。一個(gè)系統(tǒng)可以有多個(gè)目標(biāo)。*系統(tǒng)是有層次的有些系統(tǒng)可以認(rèn)為是較大的系統(tǒng)的子系統(tǒng)當(dāng)描述或分析一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，我們往往會(huì)不知從哪里開始到哪里結(jié)束要解決這樣的問題首先要做出兩個(gè)有。哪子。原。*中。接。境，還25/29. .。*能系統(tǒng)中的每個(gè)元素都至少有一個(gè)功能，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)。人因工程學(xué)專家的任務(wù)之一就是決定是否人或機(jī)器需要執(zhí)行一項(xiàng)特定的任務(wù)。元素具有不同的功能，但均可被分為四個(gè)最基本的類型：信息的接收、存儲(chǔ)、處理和決策以與執(zhí)行功能。如圖1-3所示。信息存儲(chǔ)與其他功能均有關(guān)系，因而處于上面，其他三個(gè)順序放置。信息存儲(chǔ)信息 息受輸入

信息處理和 行能決 策

輸出結(jié)果圖1-3元素功能圖（1）信息接受進(jìn)入系統(tǒng)的有些信息來自外,比如,飛機(jī)進(jìn)入監(jiān)控塔的圍產(chǎn)品訂單熱源引發(fā)自動(dòng)報(bào)警裝置有些信息可能來源于系統(tǒng)本身這樣的信息可以反饋或存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。（2）能是。（3）。雜26/29. .器程，齒。（4）：為種到。3用，元這。4出子，者。閉環(huán)系統(tǒng)用于完成一些要求連續(xù)控制的過程需要對(duì)操作過程進(jìn)行不斷的反饋反饋會(huì)給出過程中需要考慮的任何有關(guān)錯(cuò)誤的信息從而做出調(diào)整開環(huán)系統(tǒng)不能進(jìn)行進(jìn)一步的控制這樣的系統(tǒng)一旦執(zhí)行操作就固定死了不能再采取任何深層控制比如沒有引導(dǎo)系統(tǒng)的火箭點(diǎn)27/29. .。定。5性不可務(wù)中9錄是9。另一種對(duì)可靠性的描述是平均停工時(shí)間（簡(jiǎn)稱為MTF。還有幾個(gè)變量用來描述可靠性這些均是與系統(tǒng)或個(gè)人正常執(zhí)行時(shí)間的比值即從開始直到失敗或兩次失誤之間的時(shí)間這個(gè)指標(biāo)是應(yīng)用最多的其他的只是提一下目前先把正常執(zhí)行的概率作為可靠性的表示。如果系統(tǒng)有多個(gè)元素那么復(fù)合系統(tǒng)的可靠性將視個(gè)體元素的可靠性以與它們的結(jié)合形式而定。系統(tǒng)中的元素結(jié)合形式有串聯(lián)、并聯(lián)和混合形式三種。?串中個(gè)系統(tǒng)元依