《鞋類人機(jī)工程基礎(chǔ)》第一單元2

鞋類人機(jī)工程基礎(chǔ)匯報(bào)人：第一PPT鞋類設(shè)計(jì)與工藝專業(yè)第一單元人機(jī)工程相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用第二節(jié)人機(jī)學(xué)的形成、發(fā)展及學(xué)科思想的演進(jìn)課程回顧人機(jī)工程學(xué)基本概念和定義日常生活中的人機(jī)工程問題鞋類專業(yè)學(xué)習(xí)和思考重點(diǎn)萬變不離“鞋”中重點(diǎn)：了解人機(jī)工程學(xué)形成、發(fā)展演變的過程及案例分析難點(diǎn)：理解人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)界面的內(nèi)涵課程重點(diǎn)與難點(diǎn)一、中國(guó)古籍中的卓越論述《考工記》出于《周禮》，是中國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期記述官營(yíng)手工業(yè)各工種規(guī)范和制造工藝的文獻(xiàn)。這部著作記述了齊國(guó)關(guān)于手工業(yè)各個(gè)工種的設(shè)計(jì)規(guī)范和制造工藝，書中保留有先秦大量的手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、工藝美術(shù)資料，記載了一系列的生產(chǎn)管理和營(yíng)建制度，一定程度上反映了當(dāng)時(shí)的思想觀念。一、中國(guó)古籍中的卓越論述《考工記》中兵器宜人性的論述要根據(jù)弓箭手的性格來配備弓箭，性

情溫和、行動(dòng)遲緩者：強(qiáng)勁急疾的硬弓；

暴躁性急、行動(dòng)快猛者：柔韌的軟弓?！糜谂鼩⒋蟮?、劍戟，使用有方

向性，握柄截面應(yīng)為橢圓，憑手握柄桿的

感知，無須眼看可掌握刀刃、鉤頭的方向。

用于刺殺的槍矛，使用沒有方向性，柄桿的截面應(yīng)該做成圓形?！O(shè)計(jì)心理學(xué)應(yīng)用的經(jīng)典范例，令人叫絕?。ㄗg文）《天工開物》初刊于1637年（明崇禎十年丁丑），共三卷十八篇，全書收錄了農(nóng)業(yè)、手工業(yè)，諸如機(jī)械、磚瓦、陶瓷、硫磺、燭、紙、兵器、火藥、紡織、染色、制鹽、采煤、榨油等生產(chǎn)技術(shù)。外國(guó)學(xué)者稱它為“中國(guó)17世紀(jì)的工藝百科全書”。書中強(qiáng)調(diào)人類要和自然相協(xié)調(diào)、人力要與自然力相配合。是中國(guó)科技史料中保留最為豐富的一部，它更多地著眼于手工業(yè)，反映了中國(guó)明代末年出現(xiàn)資本主義萌芽時(shí)期的生產(chǎn)力狀況。

a）分金爐清銹清底b）鑄鐘、鑄鼎

c）扎桕子黑粒去殼取仁d）琢玉

工作、勞動(dòng)姿態(tài)都那么自然、舒展，很好地把握了工具、設(shè)備與人體尺寸的適

應(yīng)性問題！《天工開物》插圖選現(xiàn)代不少社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)的理論，在古代文明中都曾經(jīng)有過孕育和萌芽，但并不能說古代就已經(jīng)有了這些科學(xué)理論。人機(jī)工程學(xué)也一樣，古代縱有令人贊嘆的器物、堪稱精辟的論述，但那與建立起一門完整的學(xué)科還完全是兩回事。任何一門學(xué)科的發(fā)展都要經(jīng)歷萌芽、建立、成熟發(fā)展的階段，人機(jī)工程學(xué)也不例外，它也經(jīng)歷了從無到有，從思想萌芽到逐漸成熟并演變成為一門學(xué)科的發(fā)展過程。

大量經(jīng)驗(yàn)的積累，學(xué)科理論的日漸成熟。人機(jī)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史和學(xué)科思想的演進(jìn)，可分4個(gè)階段。人機(jī)學(xué)的孕育人機(jī)學(xué)的誕生人機(jī)學(xué)的發(fā)展和成熟人機(jī)學(xué)的更高階段二、人機(jī)學(xué)的形成、發(fā)展和學(xué)科思想的演進(jìn)1．對(duì)勞動(dòng)工效的苛刻追求——人機(jī)學(xué)的孕育

F.W.泰勒（1856-1915）的“時(shí)間與動(dòng)作研究”（TimeandMotionStudy），吉爾布雷斯夫婦的“砌磚作業(yè)實(shí)驗(yàn)”等多項(xiàng)研究。F.W.泰勒吉爾布雷斯夫婦鐵鍬試驗(yàn)是被稱為科學(xué)管理之父的弗雷德里克·溫斯洛·泰勒所進(jìn)行研究的三大試驗(yàn)之一,也稱鐵砂和煤炭的挖掘?qū)嶒?yàn)。它是指系統(tǒng)地研究鏟上負(fù)載后，研究各種材料能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)負(fù)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。鐵鍬試驗(yàn)搬運(yùn)實(shí)驗(yàn)金屬切削實(shí)驗(yàn)1911年，吉爾布雷斯對(duì)美國(guó)建筑工人砌磚作業(yè)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。他用快速攝像機(jī)把工人的砌磚動(dòng)作拍攝下來，然后對(duì)動(dòng)作進(jìn)行分析，去掉多余無效動(dòng)作，最終提高了工作效率，使工人砌磚速度由當(dāng)時(shí)的每小時(shí)120塊提高到了每小時(shí)350塊。鐵鍬與砌磚實(shí)驗(yàn)，把工人的作業(yè)過程拍攝下來，進(jìn)行詳細(xì)分解分析，精簡(jiǎn)掉所有非必要?jiǎng)幼?，并?guī)定嚴(yán)格的操作程序和操作動(dòng)作路線，讓工人像機(jī)器一樣刻板“規(guī)范”地連續(xù)作業(yè)，他們合著的《疲勞研究》(1919年出版)更被認(rèn)為是美國(guó)“人的因素”方面研究的先驅(qū)。

1914年，美國(guó)哈佛大學(xué)心理學(xué)教授閔斯特伯格(Minsterberg)，把心理學(xué)與泰勒等人的上述研究綜合起來，出版了《心理學(xué)與工業(yè)效率》一書。l915年英國(guó)成立了軍火工人保健委員會(huì)，研究生產(chǎn)工人的疲勞問題；

l919年此組織更名為“工業(yè)保健研究部”，展開有關(guān)工效問題的廣泛研究，內(nèi)容包括作業(yè)姿勢(shì)、負(fù)擔(dān)限度、男女工體能、工間休息、工作場(chǎng)所光照、環(huán)境溫濕度以及工作中播放音樂的效果等等。但這一時(shí)期研究的核心，是最大限度地開挖人的操作效率。從人機(jī)關(guān)系方面考察，總體看是要求人適應(yīng)于機(jī)器，即以機(jī)器為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)；研究的主要目的是選拔與培訓(xùn)操作人員。

在學(xué)術(shù)理論上，與現(xiàn)代人機(jī)學(xué)是南轅北轍、存在對(duì)立的。

因此，應(yīng)該看作是人機(jī)學(xué)的孕育期。2．二戰(zhàn)中尖銳的軍械問題——人機(jī)學(xué)的誕生一戰(zhàn)時(shí)期英國(guó)SE．5A戰(zhàn)斗機(jī)上只有7個(gè)儀表，到二戰(zhàn)時(shí)期的“噴火”戰(zhàn)斗機(jī)上增加到了19個(gè)。一戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)“斯佩德”戰(zhàn)斗機(jī)上的控制器不到10個(gè)，到二戰(zhàn)時(shí)期P-51上增加到了25個(gè)。這就使得經(jīng)過嚴(yán)格選拔、培訓(xùn)的“優(yōu)秀飛行員”也照顧不過來，致使意外事故、意外傷亡頻頻發(fā)生。針對(duì)前面這些問題，有的國(guó)家開始聘請(qǐng)生理醫(yī)學(xué)專家、心理學(xué)家來參與設(shè)計(jì)。儀表還是那么多，改進(jìn)它們的顯示方式、尺寸、讀值標(biāo)注方法、指針刻度和底板的色彩搭配、重新布置它們的位置和順序，使之與人的視覺特性相符合，結(jié)果就提高了認(rèn)讀速度、降低了誤讀率。操作件也還是那么多，改進(jìn)它們的形狀、大小、操作方式(扳擰、旋轉(zhuǎn)或按壓)、操作方向、操作力、操作距離及安置的順序與位置，使之與人手足的解剖特性、運(yùn)動(dòng)特性相適應(yīng)，結(jié)果就提高了操作速度、減少了操作失誤。這些做法并不需要增加多少經(jīng)費(fèi)投入，卻收到了事半功倍的顯著效果。出現(xiàn)在飛機(jī)上的問題擦亮了人們的眼睛，再去考察其他的兵器和民用產(chǎn)品，才發(fā)現(xiàn)從復(fù)雜機(jī)器到簡(jiǎn)單工具，類似的問題原來程度不同地普遍地存在著。例如，二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)的德國(guó)軍隊(duì)的槍械問題，也是一個(gè)典型的事例。俄羅斯冬季極冷，槍械必須戴上手套使用。但德軍的槍械扳機(jī)孔較小；在天寒地凍的俄羅斯廣袤大地上，戴了手套手指伸不進(jìn)扳機(jī)孔，不戴手套手指立即凍僵，甚至能被冰冷的金屬粘住。這說明，器物不但要與人的生理?xiàng)l件相適應(yīng)，而且還必須顧及環(huán)境的因素。一戰(zhàn)到二戰(zhàn)，飛機(jī)大幅度技術(shù)升級(jí)，但事故、傷亡頻發(fā)。投巨資研制的“先進(jìn)”飛機(jī)未必能打勝仗，使人驚愕，進(jìn)而醒悟：飛機(jī)的技術(shù)性能必須與使用人的生理機(jī)能相適配。二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)德軍的槍械問題，…有的國(guó)家聘請(qǐng)生理醫(yī)學(xué)、心理學(xué)家參與設(shè)計(jì)，經(jīng)費(fèi)增加有限，卻事半功倍，效果顯著。正反的現(xiàn)實(shí)，使各國(guó)科技界終于認(rèn)識(shí)到：器物設(shè)計(jì)必須與人的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)條件相適應(yīng)。

1947年，英國(guó)海軍部成立交叉學(xué)科研究組。次年默雷爾建議構(gòu)建一個(gè)新的科技詞匯“Ergonomics”，新學(xué)科名稱及其涵蓋的研究?jī)?nèi)容為各國(guó)學(xué)者所認(rèn)同，

現(xiàn)代人機(jī)學(xué)誕生。與人機(jī)學(xué)的孕育期對(duì)比，學(xué)科思想至此完成了一次重大的轉(zhuǎn)變：從以機(jī)器為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行模瑥?qiáng)調(diào)機(jī)器的設(shè)計(jì)應(yīng)適合人的因素。3．向民用品等廣闊領(lǐng)域延伸——人機(jī)學(xué)的發(fā)展和成熟20世紀(jì)五、六十年代后，人機(jī)學(xué)的研究和應(yīng)用，從軍工迅速延伸到民用品等廣闊領(lǐng)域，主要有家具、家電、室內(nèi)設(shè)計(jì)、醫(yī)療器械、汽車與民航客機(jī)、飛船宇航員生活艙、計(jì)算機(jī)設(shè)備與軟件、生產(chǎn)設(shè)備與工具、事故與災(zāi)害分析等。

事實(shí)上，近幾十年來，人機(jī)工程常常成為設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。例如在相機(jī)的機(jī)械、光學(xué)、電子性能水平趨同之時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)集中在產(chǎn)品的造型、使用方便等方面。其中“使用方便”即優(yōu)良的人機(jī)性能尤為關(guān)鍵。

20世紀(jì)五六十年代系統(tǒng)論、信息論、控制論這“三論”相繼建立與發(fā)展，人機(jī)學(xué)的學(xué)科思想又有了新的發(fā)展，前面已經(jīng)介紹的IEA關(guān)于人機(jī)學(xué)的定義，就是在這一時(shí)期提出的，反映了新轉(zhuǎn)變之后的學(xué)科思想。過于強(qiáng)調(diào)“機(jī)器適應(yīng)人”也是不全面的。加之系統(tǒng)論的滲入，人機(jī)學(xué)學(xué)科思想又有新發(fā)展，IEA的定義明確：

人機(jī)（及環(huán)境）系統(tǒng)的優(yōu)化，人與機(jī)器應(yīng)互相適應(yīng)、人機(jī)之間應(yīng)合理分工。人機(jī)學(xué)的理論至此趨于成熟。4．反思工業(yè)文明與可持續(xù)發(fā)展——人機(jī)學(xué)的更高階段

人機(jī)學(xué)和其他一切事物一樣，只要還存在著，就必然會(huì)繼續(xù)發(fā)展和演變。人機(jī)學(xué)如今在如何演進(jìn)、今后還將如何演進(jìn)呢?以下是一些提供探討的芻議。人機(jī)學(xué)的應(yīng)用，除了上一段中所列的種種方面會(huì)繼續(xù)下去以外，以下方面可能形成熱點(diǎn)：計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面；永久太空站的生活工作環(huán)境；弱勢(shì)群體(殘疾人、老年人)的醫(yī)療和便利設(shè)施；海陸空交通安全保障；生理與心理保健產(chǎn)品與設(shè)施等等。人機(jī)學(xué)以提高人們的生活質(zhì)量為目的，今后無疑將任重而道遠(yuǎn)。

以設(shè)計(jì)體現(xiàn)對(duì)弱勢(shì)群體的關(guān)愛！萬能拐杖（獲第十屆全球工業(yè)設(shè)計(jì)比賽金杯獎(jiǎng)）反思工業(yè)文明的負(fù)面后果，以可持續(xù)發(fā)展理論為統(tǒng)領(lǐng)，人機(jī)學(xué)正經(jīng)歷著新的學(xué)科思想演進(jìn)。綠色設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、再生設(shè)計(jì)等理念，立足于人與自然保持持久和諧，回歸到中國(guó)古代“天人合一”的設(shè)計(jì)倫理。人機(jī)學(xué)此前的觀念是：要求人、機(jī)、環(huán)境三者和諧統(tǒng)一。以可持續(xù)發(fā)展理念為指導(dǎo)，則由人、機(jī)、環(huán)境三維加上一維（未來），演進(jìn)為人、機(jī)、環(huán)境、未來四者和諧統(tǒng)一。4個(gè)階段。人機(jī)學(xué)的孕育人機(jī)學(xué)的誕生人機(jī)學(xué)的發(fā)展和成熟人機(jī)學(xué)的更高階段小結(jié)——人適應(yīng)機(jī)器——機(jī)器適應(yīng)人——相互適應(yīng)——天人合一，四維和諧統(tǒng)一三、人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)界面

系統(tǒng)：為達(dá)一定目標(biāo)，由相互依賴、交互作用的若干部分組成的整體。

雖然總體的高效能一般依賴于各子系統(tǒng)的優(yōu)良效能，但更依賴于各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。

如不能在互動(dòng)中協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，則子系統(tǒng)的“獨(dú)善其身”對(duì)整個(gè)系統(tǒng)并無價(jià)值，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是不適宜的。

人機(jī)系統(tǒng)特指人與機(jī)（器）組成的系統(tǒng)。

環(huán)境因素結(jié)合進(jìn)去，就是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)。人使用一把鉗子、一支筆時(shí)，各構(gòu)成了簡(jiǎn)

單的人機(jī)系統(tǒng)。騎自行車、開機(jī)床、用手機(jī)、

駕駛汽車時(shí)，也各構(gòu)成了人機(jī)系統(tǒng)。復(fù)雜的人

機(jī)系統(tǒng)由多人、多“機(jī)”構(gòu)成。例如由數(shù)百人、

數(shù)百臺(tái)設(shè)備構(gòu)成的生產(chǎn)線，戰(zhàn)爭(zhēng)中的一個(gè)軍事

單位、大公司的辦公系統(tǒng)等。人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)？

人機(jī)系統(tǒng)單人單機(jī)人機(jī)系統(tǒng)及其工作（運(yùn)行）狀態(tài)，如圖。

人駕駛汽車或飛機(jī)，典型反映了這一運(yùn)行過程。

單人單機(jī)人機(jī)系統(tǒng)一般把機(jī)器上實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器互相交流

溝通的顯示器、控制器稱為人機(jī)界面；

機(jī)器上與人的操作有關(guān)的實(shí)體部分，

也是機(jī)器的人機(jī)界面?！皩?shí)體部分”例如剪刀的兩個(gè)把手，其形式、尺寸等直接影響剪刀的使用，應(yīng)看做剪刀的人機(jī)界面；自行車座的位置、形狀、軟硬、材質(zhì)等對(duì)自行車騎行很有影響，也應(yīng)算做自行車人機(jī)界面的一部分，等等。人機(jī)界面有的學(xué)者指出，人機(jī)系統(tǒng)所處的環(huán)境條件，如照明、振動(dòng)、噪聲、工作空間、小環(huán)境氣候以及生命保障條件等，也作用于人的生理、心理過程，對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)有所影響，因此也是一種人機(jī)界面。簡(jiǎn)要地說，人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象是人機(jī)界面，設(shè)計(jì)涉及解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等人的因素，要達(dá)到的目標(biāo)是生活、工作的舒適、安全、高效。

有文獻(xiàn)稱以下10種產(chǎn)品為

20世紀(jì)偉大的人機(jī)界面裝置：

①擴(kuò)音器②按鍵式電話

③汽車轉(zhuǎn)向盤④磁卡

⑤交通燈⑥遙控器

⑦陰極射線管（CRT）⑧液晶顯示器

⑨鼠標(biāo)/圖形用戶界面⑩條形碼掃描器汽車轉(zhuǎn)向盤陰極射線管顯示器人機(jī)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和目的什么是“人機(jī)工程設(shè)計(jì)”？

人機(jī)工程設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)有什么區(qū)別？人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象是人機(jī)界面，涉及解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等人的因素；

要達(dá)到的目標(biāo)是生活、工作的舒適、安全、高效。以車床設(shè)計(jì)為例來說明，……。舉車床設(shè)計(jì)為例。車床里的傳動(dòng)系統(tǒng)、各種機(jī)構(gòu)、材料及熱處理、潤(rùn)滑系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)及電路系統(tǒng)、床身、底座和其他零部件的剛、強(qiáng)度，等等，都不是人機(jī)界面，因此不屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象，而是工程技術(shù)設(shè)計(jì)的工作。而車床操作部件的尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系統(tǒng)和刻度盤等標(biāo)識(shí)系統(tǒng)等等，才是車床人機(jī)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。至于車床的造型和色彩設(shè)計(jì)，一般地屬于工業(yè)設(shè)計(jì)(工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì))的范圍，但造型和色彩顯然與人的心理因素、精神因素有關(guān)，可見與人機(jī)工程設(shè)計(jì)也是相關(guān)的。電動(dòng)牙科椅例電動(dòng)牙科椅

工程技術(shù)設(shè)計(jì)椅座、椅背、頭托的升降、仰俯調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，控制電路及傳動(dòng)系統(tǒng)，部件材料及其強(qiáng)度、剛度。

人機(jī)工程設(shè)計(jì)尺寸及各部件的調(diào)節(jié)范圍（適應(yīng)患者的不同身材，便于牙醫(yī)操作），控制開關(guān)的選型及安置，照明要求等。

工業(yè)造型設(shè)計(jì)式樣、色彩、材質(zhì)外表等，涉及工業(yè)美學(xué)、人的心理因素、精神因素，與人機(jī)工程也相關(guān)。

*課堂討論

以下產(chǎn)品中的哪些部分屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象（人機(jī)界面）、哪些部分不屬于？

照相機(jī)、電話機(jī)，洗衣機(jī)，汽車，……。（選1～2種產(chǎn)品討論即可）人機(jī)功能分配人機(jī)功能分配，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)首要和頂層的問題。如果這個(gè)問題處理得不恰當(dāng)，其后的設(shè)計(jì)無論怎么好，也會(huì)存在著根本性的缺陷。人與機(jī)器各有所長(zhǎng)。人機(jī)合