人因工程學第1章-緒論

第一章人因工程學概述葉鋒華北電力大學工業(yè)工程參考教材人因工程學，郭伏，機械工業(yè)出版社HumanFactorsinEngineeringandDesign,MarkS.SandersandErnestJ.McCormick人機工程學，丁玉蘭，北京理工大學出版社華北電力大學工業(yè)工程

第一節(jié)人因工程學的命名及定義

人因工程學(HumanFactorsEngineering)是研究人一機一環(huán)境三者之間相互關(guān)系的學科，是近幾十年發(fā)展起來的一門邊緣性應用學科。

一、命名

目前，該學科在國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的名稱。在美國稱為人的因素工程學或人類工程學，西歐國家稱為人類工效學，日本稱為人間工學。我國關(guān)于該學科的命名出現(xiàn)多種，如，人機工程學、人體工程學、工程心理學、人類工效學、人類工程學、人的因素等。近幾年使用人因工程學和人類工效學命名的較多，本書旨在強調(diào)重視人的因素的作用，故使用人因工程學這一名稱。華北電力大學工業(yè)工程

二、定義

人因工程學就是按照人的特性設(shè)計和改進人一機一環(huán)境系統(tǒng)的科學。

人一機一環(huán)境系統(tǒng)是指由共處于同一時間和空間的人與其所操縱的機器以及他們所處的周圍環(huán)境所構(gòu)成的系統(tǒng)，也可以簡稱為人一機系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)人、機、環(huán)境之間的最佳匹配，人因工程學把人的工作優(yōu)化問題作為追求的重要目標。其標志是使處于不同條件下的人能高效、安全、健康、舒適地工作和生活。

第一節(jié)人因工程學的命名及定義

華北電力大學工業(yè)工程本學科起源于歐洲，形成于美國。人因工程學科誕生前后，經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段。

一、人因工程學的萌芽時期

20世紀初，美國人泰勒(科學管理的創(chuàng)始人)進行了著名的鐵鏟實驗和時間研究實驗，他還對工人的操作進行了時間研究，改進操作方法，制定標準時間，在不增加勞動強度的條件下提高了工作效率。

與泰勒同一時期的吉爾布雷斯夫婦開展了動作研究，創(chuàng)立了通過動素分析改進操作動作的方法。

第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展

華北電力大學工業(yè)工程本學科起源于歐洲，形成于美國。人因工程學科誕生前后，經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段。

一、人因工程學的萌芽時期

第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展

在這一時期，德國心理學家閔斯托伯格倡導將心理學應用于生產(chǎn)實踐，其代表作是《心理學與工業(yè)效率》，提出了心理學對人在工作中的適應與提高效率的重要性。

20世紀初，雖然已孕育著人因工程學的思想萌芽，但人機關(guān)系總的特點是以機器為中心，通過選拔和培訓使人去適應機器。由于機器進步很快，使人難以適應，因此大量存在著傷害人身心的問題。華北電力大學工業(yè)工程二、人因工程學的興起時期

這一階段處于第一次世界大戰(zhàn)至第二次世界大戰(zhàn)之前。第一次世界大戰(zhàn)為工作效率研究提供了重要背景。該階段主要研究如何減輕疲勞及人對機器的適應問題。自1924年開始，在美國芝加哥西方電氣公司的霍桑工廠進行了長達8年的“霍桑實驗”，這是對人的工作效率研究中的一個重要里程碑。實驗得到的結(jié)論是工作效率不僅受物理的、生理的因素影響，還發(fā)現(xiàn)組織因素、工作氣氛和人際關(guān)系等都是不容忽視的因素。

第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展華北電力大學工業(yè)工程這一階段包括第二次世界大戰(zhàn)至20世紀60年代。二戰(zhàn)以前，人與機器裝備的匹配，主要是通過選拔和培訓，使人去適應機器裝備。

二戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭的需要，首先在軍事領(lǐng)域開始了與設(shè)計相關(guān)學科的綜合研究與應用，使人適應機器轉(zhuǎn)入到使機器適應人的新階段。第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展三、人因工程學的成長時期華北電力大學工業(yè)工程

1945年第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，本學科的研究與應用逐漸從軍事領(lǐng)域向工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)展。并逐步應用軍事領(lǐng)域的研究成果來解決工業(yè)與工程設(shè)計中的問題。

此外，美國、日本和歐洲的許多國家先后成立了學會。為了加強國際間交流，1960年正式成立了國際人類工效學會(IEA)，標志著該學科已經(jīng)發(fā)展成熟，該組織為推動各國的人因工程發(fā)展起了重要作用。

第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展三、人因工程學的成長時期華北電力大學工業(yè)工程

20世紀60年以后，人因工程學進入了一個新的發(fā)展時期。這個時期人因工程學的發(fā)展有三大基本趨向。

（1）研究領(lǐng)域不斷擴大。研究領(lǐng)域擴大到：人與工程設(shè)施、人與生產(chǎn)制造、人與技術(shù)工藝、人與方法標準、人與生活服務、人與組織管理等要素的相互協(xié)調(diào)適應上。第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展四、人因工程學的發(fā)展時期華北電力大學工業(yè)工程

（2）應用的范圍越來越廣泛。人因工程學的應用擴展到社會的各行各業(yè)，包括人類生活的各個領(lǐng)域，如衣、食、住、行、學習、工作、文化、體育、休息等各種設(shè)施用具的科學化、宜人化。

（3）在高技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮特殊作用。高技術(shù)與人類社會往往產(chǎn)生不協(xié)調(diào)的問題，只有綜合應用包括人因工程在內(nèi)的交差學科理論和技術(shù)，才能使高技術(shù)與固有技術(shù)的長處很好結(jié)合，協(xié)調(diào)人的多種價值目標，有效處理高技術(shù)社會的各種問題。

第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展四、人因工程學的發(fā)展時期華北電力大學工業(yè)工程中國最早開展工作效率研究的是心理學家。20世紀30年代，清華大學開設(shè)了工業(yè)心理學課程，1935年，陳立先生出版了“工業(yè)心理學概觀”，這是我國最早系統(tǒng)介紹工業(yè)心理學的著作。

新中國成立后，中國科學院心理研究所和杭州大學的心理學家開展了操作合理化、技術(shù)革新、事故分析、職工培訓等勞動心理學研究。

“文化大革命”使許多研究陷于停頓。70年代后期，一些研究單位和大學，成立了工效學或工程心理學研究機構(gòu)。第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展五、我國人因工程學科的發(fā)展華北電力大學工業(yè)工程

1980年5月成立了中國人類工效學標準化技術(shù)委員會和中國心理學會工業(yè)心理學專業(yè)委員會。1984年國防科工委還成立了軍用人—機—環(huán)境系統(tǒng)工程標準化技術(shù)委員會。

20世紀80年代末，我國已有幾十所高等學校和研究單位開展了人因工程學研究和人才培養(yǎng)工作。許多大學在應用性學科開設(shè)了有關(guān)人因工程學方面的課程。

1989年6月29-30日在上海同濟大學召開了全國性學科成立大會，定名為中國人類工效學學會。

第二節(jié)

人因工程學的起源與發(fā)展五、我國人因工程學科的發(fā)展華北電力大學工業(yè)工程人因工程學的研究包括理論和應用研究兩個方面。但學科研究的總趨勢還是側(cè)重應用。其主要內(nèi)容可概括為以下8個方面：

(1)研究人的生理與心理特性。人因工程學系統(tǒng)地研究人體特性，如人的感知特性、信息加工能力、傳遞反應特性；人的工作負荷與效能、疲勞；人體尺寸、人體力量、人體活動范圍；人的決策過程、影響效率和人為失誤的因素等。

第三節(jié)

人因工程學的研究內(nèi)容與應用領(lǐng)域

一、研究內(nèi)容華北電力大學工業(yè)工程

(2)研究人機系統(tǒng)總體設(shè)計。人機系統(tǒng)的效能取決于它的總體設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計的基本問題是人與機器之間的分工以及人與機器之間如何有效地進行信息交流等問題。

(3)研究人機界面設(shè)計。在人機系統(tǒng)中，人與機相互作用的過程就是利用人機界面上的顯示器與控制器，實現(xiàn)人與機的信息交換的過程。研究人機界面的組成并使其優(yōu)化匹配，產(chǎn)品就會在功能、質(zhì)量、可靠性、造型及外觀等方面得到改進和提高，也會增加產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值。

第三節(jié)

人因工程學的研究內(nèi)容與應用領(lǐng)域

一、研究內(nèi)容華北電力大學工業(yè)工程第三節(jié)

人因工程學的研究內(nèi)容與應用領(lǐng)域

一、研究內(nèi)容

(4)研究工作場所設(shè)計和改善。工作場所設(shè)計包括工作場所總體布置、工作臺或操縱臺與座椅設(shè)計、工作條件設(shè)計等。

(5)研究工作環(huán)境及其改善。作業(yè)環(huán)境包括一般工作環(huán)境，如照明、顏色、噪聲、振動、溫度、濕度、空氣粉塵和有害氣體等，也包括高空、深水、地下、加速、減速、高溫、低溫及輻射等特殊工作環(huán)境。華北電力大學工業(yè)工程第三節(jié)

人因工程學的研究內(nèi)容與應用領(lǐng)域

一、研究內(nèi)容

(6)研究作業(yè)方法及其改善。人因工程學主要研究人從事體力作業(yè)、技能作業(yè)和腦力作業(yè)時的生理與心理反應、工作能力及信息處理特點；研究作業(yè)時合理的負荷及能量消耗、工作與休息制度、作業(yè)條件、作業(yè)程序和方法；研究適宜作業(yè)的人機界面等等。

(7)研究系統(tǒng)的安全性和可靠性。人因工程研究人為失誤的特征和規(guī)律，人的可靠性和安全性，找出導致人為失誤的各種因素，以改進人—機—環(huán)境系統(tǒng)，通過主觀和客觀因素的相互補充和協(xié)調(diào)，克服不安全因素，搞好系統(tǒng)安全管理工作。

華北電力大學工業(yè)工程

(8)研究組織與管理的效率。人因工程學要研究人的決策行為模式；研究如何改進生產(chǎn)或服務流程；研究組織形式與組織界面，便于員工參與管理和決策，使員工行為與組織目標相適應等。

二、應用領(lǐng)域

人因工程學的應用涉及非常廣泛的領(lǐng)域。與人直接有關(guān)的應用領(lǐng)域概括為機具、作業(yè)、環(huán)境和管理等幾大類。人因工學在各個領(lǐng)域應用的示例如表1-1

所示(P9)。

第三節(jié)

人因工程學的研究內(nèi)容與應用領(lǐng)域

一、研究內(nèi)容華北電力大學工業(yè)工程

一、人因工程學研究的方法論基礎(chǔ)

人因工程學的研究以唯物辯證法為指導，正確地制定技術(shù)路線，采取科學合理的具體研究方法，并對研究結(jié)果做出客觀的科學結(jié)論。根據(jù)方法論基礎(chǔ)及人因工程學科自身特點，在研究中要特別注意客觀性和系統(tǒng)性。

客觀性是指研究者在工作中應堅持實事求是的科學態(tài)度，根據(jù)客觀事實的本來面目去揭示事物內(nèi)在的規(guī)律性，不能以個人主觀臆斷解釋客觀事實。系統(tǒng)性是指把研究對象放到系統(tǒng)中加以研究和認識。人因工程學的主要研究對象是人一機一環(huán)境系統(tǒng)。用系統(tǒng)觀點研究人一機一環(huán)境系統(tǒng)時，必須從系統(tǒng)的整體出發(fā)去分析各子系統(tǒng)的性能及其相互關(guān)系，再通過對各部分相互作用的分析來認識系統(tǒng)整體。

第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟

華北電力大學工業(yè)工程

（一）調(diào)查法

調(diào)查法是獲取有關(guān)研究對象資料的一種基本方法。它具體包括訪談法、考察法和問卷法。

（1）訪談法。是研究者通過詢問交談來收集有關(guān)資料的方法。

（2）考察法。通過實地考察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實的人一機一環(huán)境系統(tǒng)中存在的問題，為進一步開展分析、實驗和模擬提供背景資料。

（3）問卷法。是研究者根據(jù)研究目的編制一系列問題和項目，以問卷或量表的形式收集被調(diào)查者的答案并進行分析的一種方法。第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟二、主要研究方法華北電力大學工業(yè)工程

（二）觀測法觀測法是研究者通過觀察、測定和記錄自然情境下發(fā)生的現(xiàn)象來認識研究對象的一種方法。這種方法是在不影響事件的情況下進行的，觀測者不介入研究對象的活動中，因此能避免對研究對象的影響，可以保證研究的自然性和真實性。

（三）實驗法

實驗法是在人為控制的條件下，排除無關(guān)因素的影響，系統(tǒng)地改變一定變量因素，以引起研究對象相應變化來進行因果推論和變化預測的一種研究方法。

第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟二、主要研究方法華北電力大學工業(yè)工程實驗法分為兩種，實驗室實驗和自然實驗。

實驗室實驗是借助專門的實驗設(shè)備，在對實驗條件嚴加控制的情況下進行的。自然實驗也對實驗條件進行適當控制，由于實驗是在正常的情境中進行，因此，實驗結(jié)果比較符合實際。

第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟二、主要研究方法（三）實驗法實驗中存在的變量有自變量、因變量和干擾變量三種。自變量是研究者能夠控制的變量，它是引起因變量變化的原因。因變量應能穩(wěn)定、精確地反映自變量引起的效應，具有可操作性；能充分代表研究的對象性質(zhì)，具有有效性。同時盡可能要求指標客觀、靈敏和定量描述。干擾變量按其來源可分為個體差異、環(huán)境條件干擾及實驗污染三個因素。華北電力大學工業(yè)工程（四）心理測量法

心理測量法（也叫感覺評價法）是運用人的主觀感受對系統(tǒng)的質(zhì)量、性質(zhì)等進行評價和判定的一種方法，即人對事物客觀量作出主觀感覺評價。

心理測量對象可分為兩類，一類(A)是對產(chǎn)品或系統(tǒng)的特定質(zhì)量、性質(zhì)進行評價，如聲壓級、照明的照度及亮度、空氣的干濕程度等評價；另一類(B)是對產(chǎn)品或系統(tǒng)的整體進行綜合評價，如舒適性、使用性、居住性、工作性等。

第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟二、主要研究方法華北電力大學工業(yè)工程（五）心理測驗法

心理測驗法是以心理學中有關(guān)個體差異理論為基礎(chǔ)，將操作者個體在某種心理測驗中的成績與常模作比較，用以分析被試心理素質(zhì)特點。

測驗必須滿足以下兩個條件:第一，必須建立常模。常模是某個標準化的樣本在測驗上的平均得分。第二，測驗必須具備一定的信度和效度，即準確而可靠地反映所測驗的心理特性。

第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟二、主要研究方法華北電力大學工業(yè)工程

（六）圖示模型法圖示模型法是采用圖形對系統(tǒng)進行描述，直觀地反映各要素之間的關(guān)系，從而揭示系統(tǒng)本質(zhì)的一種方法。這種方法多用于機具、作業(yè)與環(huán)境的設(shè)計和改進，特別適合于分析人機之間的關(guān)系。

在圖示模型法中，應用較多的是三要素圖示模型。這是一種靜態(tài)圖示模型，把人和機的功能都概括為三個基本要素。人的三要素是中樞神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官和運動器官；機具的三要素是機器本體、顯示器和控制器。圖1-1a為三要素圖示模型形式；圖1-1b為駕駛員—汽車圖示模型(宮脅)示例(P14)。此外，動態(tài)圖示模型有方框圖和流程圖等。

第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟二、主要研究方法華北電力大學工業(yè)工程

1.效度。效度是指研究結(jié)果能真實的反映所評價的內(nèi)容?？蓮牟煌嵌妊芯啃Ф龋瑧帽容^廣泛的是內(nèi)部效度和外部效度。

（1）內(nèi)部效度。是指研究中各變量間確實存在著一定的因果關(guān)系。

（2）外部效度。外部效度是指某一研究的結(jié)論能夠在多大程度上推廣和普及到其他的人和背景中去。

第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟三、研究方法的效度與信度

2.信度。信度指的是研究方法和研究結(jié)果的可靠性，即多次測量的結(jié)果保持一致性的程度。實際研究中通常用一致性系數(shù)法、等值性系數(shù)法、內(nèi)部一致性系數(shù)法來估計信度。

華北電力大學工業(yè)工程人因工程學的研究，除對學科的理論基礎(chǔ)研究外，大量的研究還是對與人直接相關(guān)的機具、作業(yè)、環(huán)境和管理等進行設(shè)計和改進。（一）機具的研究步驟第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟四、人因工程學的研究步驟

1.確定目的及功能。首先確定設(shè)計和改進機具的目的，然后找出實現(xiàn)目的的手段，即賦予機具一定的功能。2.人與機具的功能分配。對人和機具的能力特性進行比較，以充分發(fā)揮各自的特長。3.模型描述。用模型對系統(tǒng)進行具體的描述，以揭示系統(tǒng)的本質(zhì)。華北電力大學工業(yè)工程人因工程學的研究，除對學科的理論基礎(chǔ)研究外，大量的研究還是對與人直接相關(guān)的機具、作業(yè)、環(huán)境和管理等進行設(shè)計和改進。（一）機具的研究步驟第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟四、人因工程學的研究步驟

4.分析。對人的特性、機具的特性和系統(tǒng)的特性進行分析。5.模型的實驗。如果需要更詳細的設(shè)計或改進數(shù)據(jù)時，可以在上述分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上制作出機具的模型，再由人使用該機具模型，反復實驗研究。6.機具的設(shè)計與改進。最后是確定機具的最優(yōu)方案，并進行具體的設(shè)計和改進。華北電力大學工業(yè)工程第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟四、人因工程學的研究步驟

（二）作業(yè)的研究步驟

1.確定作業(yè)的目的和實現(xiàn)該目的的功能。

2.確定作業(yè)中人員和機具的功能分配。

3.用作業(yè)模型表示作業(yè)對象的順序、數(shù)量、時間、使用的機具和材料等。作業(yè)模型主要用語言模型和圖示模型。例如各種工序分析圖就屬于圖示模型。華北電力大學工業(yè)工程第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟四、人因工程學的研究步驟

（二）作業(yè)的研究步驟

4.對作業(yè)人員的特性進行計測、數(shù)據(jù)處理和分析，對作業(yè)特性進行實驗研究。

5.提出各種方案，并對這些方案進行作業(yè)研究和評價，以確定最佳的作業(yè)方案。

6.對作業(yè)進行設(shè)計、改進和評價，并繼續(xù)不斷加以完善。華北電力大學工業(yè)工程第四節(jié)人因工程學的研究方法和步驟四、人因工程學的研究步驟

（三）環(huán)境的研究步驟

（1）確定目的，明確研究環(huán)境的重點因素，如照明、噪聲、微氣候等。（2）通過實驗和理論研究分析環(huán)境因素對人的影響，這些影響可用圖示模型和數(shù)學模型來描述。（3）提出多種方案，在進行分析評價基礎(chǔ)上，確定最佳方案，有時還需進行小規(guī)模實驗。（4）對環(huán)境進行設(shè)計、改進和評價，并不斷進行完善。華北電力大學工業(yè)工程

第五節(jié)人因工程學的相關(guān)學科

人因工程學的形成吸取了“人體科學”、“技術(shù)科學”、“環(huán)境科學”等學科的研究成果、思想、原理、準則、數(shù)據(jù)和方法。

人體生理學、心理學、人體測量學、解剖學、生物力學、醫(yī)學等，是人因工程的重要基礎(chǔ)學科。其中心理學、人體測量學、生理學與人因工程學的關(guān)系更為密切。

醫(yī)學與生理學對人因工程的作用是很明顯的。許多人因工程學的問題，若要深入探究其原理與機制，就需要從人體解剖特點和人體生理過程進行分析。

一、人因工程學與人體科學的關(guān)系華北電力大學工業(yè)工程

第五節(jié)人因工程學的相關(guān)學科

人因工程學的形成吸取了“人體科學”、“技術(shù)科學”、“環(huán)境科學”等學科的研究成果、思想、原理、準則、數(shù)據(jù)和方法。

心理學與人因工程的研究對象、內(nèi)容和方法存在著很多共通性。心理學關(guān)于人的信息加工研究的成果，可為人因工程學提供科學原理和設(shè)計參數(shù)。人