人機工程學(xué)概論

人機工程學(xué)概論第一章人機工程學(xué)概論1.1人機工程學(xué)的命名及定義人機工程學(xué)是研究人、機械及工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。根據(jù)國際人類工效學(xué)會（IEA）為本學(xué)科下的定義，即人機工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)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、安全和舒適等問題的學(xué)科。1.2人機工程學(xué)的起源與發(fā)展有“起源于歐洲，形成于美國”之說。其形成與發(fā)展大致經(jīng)歷以下三階段：1.2.1經(jīng)驗人機工程學(xué)（20世紀(jì)初-二戰(zhàn)前）特點：機械設(shè)計的主要著眼點在于力學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)等工程技術(shù)方面的原理設(shè)計上，在人際關(guān)系上是以選擇和培訓(xùn)操作者為主，使人適應(yīng)于機器。1.2.2科學(xué)人機工程學(xué)（二戰(zhàn)至50年代末）特點：重視工業(yè)與工程設(shè)計中“人的因素”，力求使機器適應(yīng)于人。1.2.3現(xiàn)代人機工程學(xué)（20世紀(jì)60年代至今）特點：1）著眼于機械裝備的設(shè)計，使機器操作不越出人類能力界限之外。2）與實際應(yīng)用結(jié)合，通過實驗研究，利用基本原理進行機械裝備設(shè)計。3）力求使心理學(xué)、生理學(xué)等學(xué)科專家與物理學(xué)、工程學(xué)的研究人員共同努力、密切合作?，F(xiàn)代人機工程學(xué)的研究方向是把人-機-環(huán)境系統(tǒng)作為一個統(tǒng)一的整體來研究，以創(chuàng)造最適合于人操作的機械設(shè)備和作業(yè)環(huán)境。1.3人機工程學(xué)的研究內(nèi)容與方法研究內(nèi)容主要是：人的特性、機器特性、環(huán)境特性、人-機關(guān)系、人-環(huán)關(guān)系、機-環(huán)關(guān)系、人-機-環(huán)關(guān)系。對工業(yè)設(shè)計師來說，從事本學(xué)科研究的主要內(nèi)容可概括為以下幾方面：1，人體特性的研究：與人體有關(guān)的問題。2，工作場所和信息傳遞裝置的設(shè)計：工作空間設(shè)計、作為設(shè)計、工作臺及作業(yè)場所布置等。3，環(huán)境控制與安全保護設(shè)計：安全防護，不存在對健康有害的影響。4，人機系統(tǒng)的總體設(shè)計：人與機器之間的分工以及人與機器之間如何有效地交流信息等問題。學(xué)科研究方法包括：觀察分析法、實測發(fā)、實驗法、模擬和模型試驗法、計算機數(shù)值仿真法。1.4人機工程學(xué)的體系及應(yīng)用本學(xué)科是人體科學(xué)、環(huán)境科學(xué)不斷向工程科學(xué)滲透交叉的產(chǎn)物：上肢1（人體科學(xué)）：人體解剖學(xué)、人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動生理學(xué)、勞動心理學(xué)。上肢2（環(huán)境科學(xué)）：環(huán)境保護學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)、環(huán)境衛(wèi)生學(xué)、環(huán)境心理學(xué)、環(huán)境監(jiān)測學(xué)。下肢1（管理科學(xué)）：——下肢2（人文科學(xué)）：——軀干（工程科學(xué)）：工業(yè)設(shè)計、工業(yè)工程、工程設(shè)計、安全工程、系統(tǒng)工程、管理工程。1.5人機工程學(xué)與工業(yè)設(shè)計人機工程學(xué)的發(fā)展與設(shè)計思想的演變：經(jīng)驗人機工程學(xué)（人適應(yīng)機）——科學(xué)人機工程學(xué)（機適應(yīng)人）——現(xiàn)代人機工程學(xué)（人機環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)）——未來人機工程學(xué)（人機環(huán)系統(tǒng)一體化）。人機工程學(xué)研究的內(nèi)容對工業(yè)設(shè)計的作用：1，為工業(yè)設(shè)計中考慮“人的因素”提供人體尺度參數(shù)2，為工業(yè)設(shè)計中“物”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)3，為工業(yè)設(shè)計中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計準(zhǔn)則4，為進行人-機-環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)5，為堅持以“人”為核心的設(shè)計思想提供工作程序第二章人體測量與數(shù)據(jù)應(yīng)用2.1人體測量的基本知識人體測量學(xué)是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設(shè)計和工程設(shè)計提供人體測量數(shù)據(jù)。人機工程學(xué)范圍內(nèi)的人體形態(tài)測量數(shù)據(jù)主要有兩類：人體構(gòu)造尺寸：靜態(tài)尺寸。人體功能尺寸：動態(tài)尺寸（包括人在工作姿勢下或某種操作活動狀態(tài)下測量的尺寸。）人體測量方法主要有以下3種：普通測量法、攝像法、三維數(shù)字法。2.2人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)2.3常用的人體測量數(shù)據(jù)2.4人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用第三章人體感知與信息處理3.1人在系統(tǒng)中的功能完整的人體形態(tài)和功能上可劃分為：運動系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)九個子系統(tǒng)。3.2視覺機能及其特征視覺特征：1）眼睛沿水平方向運動比沿垂直方向運動快且不易疲勞。2）視覺變化習(xí)慣從左到右，從上到下和順時針方向運動。3）人眼對水平方向尺寸和比例的估計比對垂直方向的估計要準(zhǔn)確的多。4）當(dāng)眼睛偏離視中心時，在偏離距離相等的情況下，人眼對左上限的觀察最優(yōu)，依次右上限，左下限，右下限最差。5）兩眼運動總是協(xié)調(diào)、同步的，正常情況下不可能一只眼轉(zhuǎn)動而另一只不動。6）人眼對直線輪廓比對曲線輪廓更易于接受。7）顏色對比與人眼辨色能力有一定關(guān)系。當(dāng)人從遠處辨認(rèn)前方的多種不同顏色時，其易辨認(rèn)順序是紅、綠、黃、白。當(dāng)兩種顏色相配在一起時，則①辨認(rèn)的順序是：黃底黑字、黑底白字、藍底白字、白底黑字。3.3聽覺機能及其特征3.4其他感覺技能及其特征膚覺：人體皮膚上分布著三種感受器：觸覺感受器、溫度感受器、痛覺感受器。本體感覺：人在進行各種操作活動的同時能給出身體及四肢所在位置的信息，這種感覺稱本體感覺。包括耳前庭系統(tǒng)（保持身體平衡）和運動覺系統(tǒng)（感受身體不同部分的相對位置）。3.5神經(jīng)系統(tǒng)機能及其特征神經(jīng)系統(tǒng)分為中樞神經(jīng)系統(tǒng)（腦和脊髓）和周圍神經(jīng)系統(tǒng)（中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的神經(jīng)）。3.6人的信息處理系統(tǒng)從人體各感覺通道傳入的大量信息在大腦中樞進行復(fù)雜的處理，處理過程中，記憶機制有特殊意義。記憶是各種信息處理活動的基礎(chǔ)，記憶可分三種形式：1，感覺信息貯存：貯存過程衰減快，貯存信息數(shù)量有限。2，短時記憶：比感覺信息貯存時間長，與貯存信息量多少有關(guān)。3，長時記憶：凡比短時記憶時間長的時間過程，都屬長時記憶。是人腦學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。在人的記憶功能的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生大腦的學(xué)習(xí)功能。而學(xué)習(xí)功能是人智能行為的基礎(chǔ)。復(fù)雜智能活動是人腦信息處理的高級形式；現(xiàn)代人機系統(tǒng)中需要充分發(fā)揮人腦信息處理的高級功能作用。第四章人的心理與行為特征4.1心理現(xiàn)象與行為構(gòu)成心理學(xué)是研究人的心理現(xiàn)象及其活動規(guī)律的科學(xué)。行為受遺傳、成熟、環(huán)境、學(xué)習(xí)四個因素的相互作用、相互影響。遺傳因素：一經(jīng)形成即被決定，后天無法對其發(fā)生影響。成熟因素：受遺傳因素和成熟環(huán)境兩種因素的共同作用、共同影響。學(xué)習(xí)因素：個體發(fā)展中必經(jīng)的不可缺少的歷程。學(xué)習(xí)與成熟相互關(guān)聯(lián)、相輔相成。成熟提供學(xué)習(xí)的基本條件和行為發(fā)展的先后順序，學(xué)習(xí)的效果受到成熟的限制。環(huán)境因素：人與環(huán)境系統(tǒng)中的客觀側(cè)面。是廣義的環(huán)境，既微觀又宏觀，既自然又社會、既可以是自然的，又可以是人工的。行為的產(chǎn)生分解為刺激、生物體、反映，即S（外在內(nèi)在刺激）——O（機體，人）——R（行為反應(yīng)）刺激分外在刺激（可分物理性刺激和心理性刺激）和內(nèi)在刺激（生理性刺激與心理性刺激）。人的心理活動一般分三大類型：人的認(rèn)知活動：如感覺、知覺、主義、記憶、聯(lián)想、細微等心理活動；人的情緒活動：如喜、怒、哀、樂、美感、道德感等心理活動；人的意志活動：在認(rèn)識和情緒活動基礎(chǔ)上進行的行為、動作、反應(yīng)的活動。4.2感覺與知覺特征感覺是一種最簡單而又最基本的心理過程。知覺是人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物和主觀狀況整體的反映。知覺是在感覺的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，感覺到的事物個別屬性越豐富、越精確，對事物的知覺也就越完整、越正確。雖然感覺和知覺都是客觀事物在大腦中產(chǎn)生的反映，但又有區(qū)別。感覺反映客觀事物的個別屬性，知覺反映客觀事物的整體。在生活中，人都是以知覺的形式直接反映事物，感覺只作為知覺的組成部分，很少有孤立的感覺存在。心理學(xué)把感覺和知覺統(tǒng)稱為“感知覺”。特征：整體性、選擇性、理解性、恒常性（大小恒常、形狀恒常、明度恒常、顏色恒常）、錯覺4.3注意與記憶特征人的各種心理活動均有一定的指向性和集中性，心理學(xué)上稱之為“注意”。注意分無意注意和有意注意。以記憶方法分，記憶分機械記憶與意義記憶。以時間特性分，記憶分瞬時記憶、短時記憶、長時記憶。此為記憶過程的三個不同階段，三者相互聯(lián)系、相互補充、各有特點，各有用途。瞬時記憶作為對內(nèi)容的全景式掃描，為記憶的選擇提供基礎(chǔ)，且為潛意識充實了信息；短時記憶作為工作記憶，對當(dāng)時的認(rèn)知活動具有重要意義；長時記憶將有意義和有價值的材料長期保存下來，有利于經(jīng)驗的積累和日后對信息的提取。4.4想象與思維特征想象可分為無意想象和有意想象?？茖W(xué)研究和科學(xué)創(chuàng)作大體上可分為三個階段：第一階段：準(zhǔn)備階段，包括問題的提出、假設(shè)和研究方法的制定；第二階段：研究、創(chuàng)作活動的進行階段，包括實驗、假設(shè)條件的檢查和修正；第三階段：對創(chuàng)作研究成果的分析、綜合、概括以及問題的解決，并用各種形式來驗證、比較其創(chuàng)作研究成果的質(zhì)量和結(jié)論。思維的基本過程是分析、綜合、比較、抽象、概括。思維是人腦對客觀事物間接和概括的認(rèn)識過程；思維具有間接性、概括性、與語言不可分性。按思維的性質(zhì)或思維時所采用的形式，思維可以分為具體思維（包括動作思維和形象思維）和抽象思維。按思維的指向不同，思維可以區(qū)分為發(fā)散思維與集中思維。發(fā)散思維和集中思維作為兩種不同的思維方式，在一個完整的解決問題的過程中是相互補充、相輔相成的。發(fā)散思維是集中思維的前提，集中思維是發(fā)散思維的歸宿；發(fā)散思維運用于提案階段，集中思維運用于決定階段。只有將兩者結(jié)合起來，才能使問題的解決既有新意、不落俗套，又便于執(zhí)行。4.5創(chuàng)造性心理特征創(chuàng)造力五要素：知識、經(jīng)驗、才能、心理素質(zhì)、機遇。創(chuàng)造性三個推動力：創(chuàng)造性欲望、創(chuàng)造性思維、創(chuàng)造性實踐。創(chuàng)造性形成機理：心理素質(zhì)是核心；知識、經(jīng)驗、能力是基礎(chǔ)；靈活的思維不斷探索方向；實踐是成功之路。創(chuàng)造性思維包括：動作思維、形象思維、邏輯思維、直覺思維。第五章人體生物力學(xué)與施力特征5.1人體運動與骨杠桿5.2人體生物力學(xué)模型5.3人體的施力特征肌力的大小取決于以下幾個生理因素：單個肌纖維的收縮力；肌肉中肌纖維的數(shù)量與體積；肌肉收縮前的初長度；中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機能狀態(tài)；肌肉對骨骼發(fā)生作用的機械條件。除此之外，還與施力姿勢、施力部位、施力方式和施力方向有關(guān)。肌力的大小與持續(xù)時間有關(guān)，隨著時間延長，人的力量很快衰減。5.4合理施力的設(shè)計思路5.4.1避免靜態(tài)肌肉施力：當(dāng)靜態(tài)施力無法避免時，肌肉施力的大小應(yīng)該低于該肌肉最大肌力的15%。如果作業(yè)是簡單的重復(fù)性動作，則肌肉施力的大小也不得超過該肌肉最大肌力的30%。避免靜態(tài)肌肉施力的設(shè)計要點:1)避免彎腰或其他不自然的身體姿勢。2)避免長時間地抬手作業(yè)。3)坐著工作比立著工作省力。4)雙手同時操作時，手的運動方向應(yīng)相反或者對稱運動。5)作業(yè)位置高度應(yīng)按工作者的眼睛和觀察時所需的距離來設(shè)計。6)常用工具應(yīng)按其使用的頻率或操作頻率安放在人的附近。7)當(dāng)手不得不在較高位置作業(yè)時，應(yīng)使用支撐物來托住肘關(guān)節(jié)、前臂或者手。8)利用重力作用。5.4.2避免彎腰提起重物提起重物時必須保持直腰姿勢。正確的提重方法——直腰彎膝。5.4.3設(shè)計合理的工作臺第六章人機的信息界面設(shè)計6.1人機信息界面的形成通常人機界面有信息性界面、工具性界面、環(huán)境性界面。就人機系統(tǒng)效能而言，以信息性界面最為重要。人機信息界面包括環(huán)境信息、機器信息的顯示、機器接受信息的控制。在人機系統(tǒng)中，按人接受信息的感覺通道不同，可將顯示裝置分為視覺顯示、聽覺顯示、觸覺顯示。其中以視覺顯示和聽覺顯示最為廣泛。儀表是一種廣泛應(yīng)用的視覺顯示裝置，按功能可分為讀數(shù)用儀表、檢查用儀表、追蹤用儀表、調(diào)節(jié)用儀表。按結(jié)構(gòu)可分為指針運動式儀表、指針固定式儀表、數(shù)字式儀表等。6.2視覺信息顯示設(shè)計6.3聽覺信息傳示設(shè)計6.4操縱裝置設(shè)計觸覺與視覺、聽覺相比，有以下特征：1）不太敏感：人接觸物體時，從對物體的知覺到認(rèn)識它需要一定的時間，即認(rèn)識物體比視覺慢。2）適應(yīng)迅速：人在杰出物的時候，通過重復(fù)提拿能對物的重量和形狀再認(rèn)識，能從接觸反射做出判斷轉(zhuǎn)為馬上操作。3）有立體感：與視覺等相比，觸覺能直接掌握物的立體感。設(shè)計合理的操縱手把，主要考慮以下幾方面：1）手把形狀應(yīng)與手的生理特點相適應(yīng)2）手把形狀應(yīng)便于觸覺對它進行識別3）尺寸應(yīng)符合人手尺度的需要6.5操縱與顯示相合性第七章工作臺椅與工具設(shè)計7.1控制臺設(shè)計控制臺形式：桌式控制臺、直柜式控制臺、組合式控制臺、彎折式控制臺控制臺的設(shè)計，最關(guān)鍵的是控制器與顯示器的布置必須位于作業(yè)者正常的作業(yè)空間范圍內(nèi)?？刂婆_設(shè)計的主要工作是客觀地掌握人體尺度。常用控制臺有坐姿低臺式控制臺、坐姿高臺式控制臺、坐立姿兩用控制臺、立姿控制臺、標(biāo)準(zhǔn)控制臺。7.2辦公臺設(shè)計電子化辦公臺包括可調(diào)設(shè)計、組合設(shè)計兩種方式7.3工作座椅設(shè)計主要依據(jù)7.4工作座椅設(shè)計站立式腰椎間盤的壓力比坐著時低35%-40%，在各種無支撐坐姿中，背部平直坐姿壓力最小。背部支撐可以有效地減小腰部壓力。背部支撐設(shè)計最重要的參數(shù)是它的傾斜角（靠背和座位平面的夾角），一個90度的后背傾斜角是不合適的，靠背傾斜角增加能使身體的重量更多地移向靠背并減小椎間盤壓力。最佳傾斜角在110度~120度之間。證據(jù)表明腰部支撐和全背部的支撐一樣有效。7.5手握式工具設(shè)計一般原則：1）必須有效地實現(xiàn)預(yù)定的功能；2）必須與操作者身體成適當(dāng)比例，使操作者發(fā)揮最大效率；3）必須按照作業(yè)者的力度和作業(yè)能力設(shè)計。4）工具要求的作業(yè)姿勢不能引起過渡疲勞。解剖學(xué)因素：1）避免靜肌負荷2）保持手腕處于順直狀態(tài)一般認(rèn)為，將工具的把手與工作部分彎曲10度左右，效果最好。3）避免掌部組織受壓力4）避免手指重復(fù)動作第八章作業(yè)崗位與空間設(shè)計8.1作業(yè)崗位的選擇作業(yè)崗位按人作業(yè)時的姿勢分為坐姿崗位、立姿崗位和坐、立姿交替崗位三類。坐姿作業(yè)崗位是為從事輕作業(yè)、中作業(yè)且不要求作業(yè)者在作業(yè)過程中走動的工作而組織的。立姿作業(yè)崗位是為從事中作業(yè)、重作業(yè)以及坐姿作業(yè)崗位的設(shè)計參數(shù)和工作區(qū)域受到限制的情況下而組織的。因工作任務(wù)性質(zhì)，要求操作者在作業(yè)過程中采用不同的作業(yè)姿勢來完成，為此情況而組織的作業(yè)崗位。設(shè)計原則：1）必須考慮作業(yè)者動作的習(xí)慣性、同時性、對稱性、節(jié)奏性、規(guī)律性等生理特點及動作經(jīng)濟性原則。2）作業(yè)崗位各組成部分，如座椅、工具、顯示器等設(shè)施應(yīng)符合工作特點及人機工程學(xué)。3）在作業(yè)崗位上不允許有與作業(yè)崗位結(jié)構(gòu)組成無關(guān)的物體存在。4）作業(yè)崗位的設(shè)計應(yīng)符合GB5083、GB3861、GB4064等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和勞動安全規(guī)程要求。8.2手工作業(yè)崗位設(shè)計1，坐姿手工作業(yè)崗位2，立姿手工作業(yè)崗位3，坐、立姿交替手工作業(yè)崗位8.3視覺信息作業(yè)崗位設(shè)計設(shè)計要點：人-椅界面、眼-視屏界面、手-鍵盤界面、腳-地板界面8.4作業(yè)空間的人體尺度近身作業(yè)空間：指作業(yè)者操作時，四肢所及范圍的靜態(tài)尺寸和動態(tài)尺寸。8.5作業(yè)空間的布置指在限定的作業(yè)空間內(nèi)，設(shè)定合適的作業(yè)面后，顯示器與控制器的定位與安排。作業(yè)場所布置的總體原則：重要性原則、使用頻率原則、功能原則、使用順序原則。第九章人與環(huán)境的界面設(shè)計9.1人體對環(huán)境的適應(yīng)程度根據(jù)作業(yè)環(huán)境對人體的影響和人體對環(huán)境的適應(yīng)程度，可把人的作業(yè)環(huán)境分為四個區(qū)域：最舒適區(qū)、舒適區(qū)、不舒適區(qū)、不能忍受區(qū)。9.2人與熱環(huán)境影響熱環(huán)境條件的主要因素有：空氣溫度、空氣濕度、空氣流速、熱輻射。人體所受的熱有兩種來源：一種是機體的代謝產(chǎn)熱。另一種是外界環(huán)境熱量作用于機體。影響熱舒適環(huán)境有六個主要因素：與環(huán)境有關(guān)的四個，即空氣的干球溫度、空氣中的水蒸氣分壓力、空氣流速及室內(nèi)物體和壁面輻射溫度。另外兩因素與人有關(guān)，即人的新陳代謝和服裝。人體耐低溫能力比耐高溫能力強。過度的冷或熱都會影響人的腦力及體力工作能力。對危及健康的工作熱環(huán)境，應(yīng)采取縮短工作時間和相應(yīng)的保護措施；對暫無條件改善的工作熱環(huán)境，只能犧牲工作效率和增加人體不舒適感；對于最佳熱舒適度有3℃偏離一般不影響工作能力，從對人體最佳激勵和經(jīng)濟性考慮，設(shè)計時可根據(jù)不同工作性能使溫度向最佳溫度的某一方向有一定偏離。9.3人與光環(huán)境良好的光環(huán)境對降低事故發(fā)生率和保護工作人員的視力和安全有明顯的效果。照明的目的大致分為以功能為主的明視照明和以舒適感為主的氣氛照明。設(shè)計的基本原則：1）合理的照度平均水平。2）光線的方向和擴散要合理。3）避免光線直接照射眼睛，產(chǎn)生眩光。4）光源光色要合理。5）讓照明和色相協(xié)調(diào)。使氣氛令人滿意，這稱為照明環(huán)境設(shè)計美的思考。6）考慮成本。9.4人與聲環(huán)境噪聲對工作的影響：1）影響工作者的注意力2）對于腦力勞動和需要高度技巧的體力勞動，會降低工作效率。3）對于需要高度集中精力的工種，會造成差錯。4）對于需要經(jīng)過學(xué)習(xí)后才能從事的工種，將會降低工作質(zhì)量。5）對于不需要集中精力進行工作的情況，人會對中等噪聲級的環(huán)境產(chǎn)生適應(yīng)性。6）如已對噪聲適應(yīng)，將要消耗較多精力，加速疲勞。7）對于單調(diào)的工作，處在中等噪聲級的環(huán)境中，噪聲如鬧鐘，可能產(chǎn)生有益的效果。8）對能夠遮蔽危險報警信號和交通運動信號的強噪聲環(huán)境下，易引發(fā)事故。噪聲對聽覺的影響1）暫時性聽力下降2）聽力疲勞3）持久性聽力損失4）爆震性耳聾9.5人與振動環(huán)境振動對人的影響主要取決于振動的強度，除了振動強度，還有振動頻率和振動的暴露時間有關(guān)。9.6人與毒物環(huán)境第十章人的可靠性與安全設(shè)計10.1人的可靠性工作中造成人的壓力的原因通常有以下四方面：1）工作的符合2）工作的變動3）工作中的挫折4）不良的環(huán)境影響人的操作可靠性的因素有人的因素（心理因素、生理因素、個體因素、操作能力）和環(huán)境因素（機械因素、環(huán)境因素、管理因素）10.2人的失誤設(shè)計不良和操作不當(dāng)往往是引發(fā)人的失誤的主要原因。人失誤的外部因素：知覺（刺激過大或過?。╋@示（信息顯示設(shè)計不良）控制（控制器設(shè)計不良）信息（按照錯誤的或不準(zhǔn)確的信息而操縱機器）環(huán)境（影響操作機能下降的物理的、化學(xué)的空間環(huán)境）心理狀態(tài)（操作者因焦急而產(chǎn)生心理緊張狀態(tài)）人失誤的內(nèi)在因素：生理能力、心理能力、個人素質(zhì)、操作行為、精神狀態(tài)。人失誤反生的方式有5種：即人沒有實現(xiàn)某一必要的功能任務(wù)；實現(xiàn)了某一不應(yīng)該實現(xiàn)的任務(wù)；對某一任務(wù)做出了不適當(dāng)?shù)臎Q策；對某一意外事故的反映遲鈍和笨拙；沒有覺察到某一危險情況。10.3人的失誤事故模型10.4安全裝置設(shè)計安全裝置是消除或減小風(fēng)險的裝置。常用的安全裝置有聯(lián)鎖裝置、聯(lián)動裝置、止-動操縱裝置、雙手操縱裝置、自動停機裝置、機器抑制裝置、限制裝置、有限運動裝置等。10.5防護裝置設(shè)計10.6安全信息設(shè)計第十一章人機系統(tǒng)總體設(shè)計11.1總體設(shè)計的目標(biāo)人機工程學(xué)的最大特點是，把人、機、環(huán)境看做是一個系統(tǒng)的三大要素，在深入研究三要素各自性能和特征的基礎(chǔ)上，著重強調(diào)從全系統(tǒng)的總體性能出發(fā)，并運用系統(tǒng)論、控制論和優(yōu)化論三大基礎(chǔ)理論，使系統(tǒng)三要素形成最佳組合的優(yōu)化系統(tǒng)。人機系統(tǒng)類型按系統(tǒng)自動化程度分人工操作系統(tǒng)、半自動化系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)。按人機結(jié)合方式分人機串聯(lián)（人為主、機為輔）、人機并聯(lián)（人為輔、機為主）和人與機串、并聯(lián)混合。人機系統(tǒng)的總體目標(biāo)就是人機工程學(xué)所追求的優(yōu)化目標(biāo)。在設(shè)計時，要求滿足安全、高效、舒適、健康、經(jīng)濟五個指標(biāo)的總體優(yōu)化。11.2總體設(shè)計的原則對工作空間和工作設(shè)備的設(shè)計應(yīng)考慮到工作過程中對人身體尺寸所產(chǎn)生的約束條件。應(yīng)避免肌肉、關(guān)節(jié)、人帶，及呼吸和循環(huán)系統(tǒng)必要的和過度的應(yīng)變，力的要求應(yīng)在生理上所期望的范圍內(nèi)，身體動作應(yīng)遵循自然節(jié)奏。身體姿勢、力的使用以及身體的動作應(yīng)互相協(xié)調(diào)。信號和顯示器應(yīng)以適合人的感受特性的方式選擇、設(shè)計和配置?？刂破鞯倪x擇、設(shè)計和配置應(yīng)與人體操作部分的特性相適應(yīng)。工作環(huán)境的設(shè)計應(yīng)保證工作環(huán)境中的物理、化學(xué)和生物條件對人們不產(chǎn)生有害的影響，且要保證人們的健康及工作能力和便于工作，也應(yīng)以客觀可測的現(xiàn)象和主觀評價作為依據(jù)。工作過程設(shè)計應(yīng)避免工人勞動超載和負載不足，以保護工人的健康和安全，增進福利和便于完成工作。11.3總體設(shè)計的程序包括：1）了解整個系統(tǒng)的必要條件。2）調(diào)查系統(tǒng)的外部環(huán)境。3）了解系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境的設(shè)計要求。4）進行系統(tǒng)分析。5）分析構(gòu)成系統(tǒng)的個要素的機能特性機器約束條件。6）人與機的整體配合關(guān)系的優(yōu)化。7）人、機、環(huán)境各要素的確定。8）利用人機工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)的方案進行評價。11.4總體設(shè)計的要點人機系統(tǒng)的顯著特點是對于系統(tǒng)中人、機和環(huán)境三個組成要素，不單純追求某一個要素的最優(yōu)，而是在總體上、系統(tǒng)級的最高層次上正確地解決好人機功能分配、人機關(guān)系匹配和人-機界面合理三個基本問題，以求得滿足系統(tǒng)總體目標(biāo)的優(yōu)化方案。在人機系統(tǒng)中，充分發(fā)揮人與機械各自的特長，互補所短，以達到人機系統(tǒng)整體的最佳效率與總體功能，這是人機系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，稱為人機功能分配。人機功能分配的結(jié)果形成了由人、機共同作用而實現(xiàn)的人機系統(tǒng)功能?，F(xiàn)代人機系統(tǒng)的功能包括信息接收、貯存、處理、反饋和輸入輸出以及執(zhí)行等。在復(fù)雜的人機系統(tǒng)中，人是一個子系統(tǒng)，為使人機系統(tǒng)總體效能最優(yōu)，必須使機械設(shè)備與操作者之間達到最佳的配合，即達到最佳的人機匹配。人-機界面設(shè)計，必須解決好兩個主要問題，即人控制機械和人接受信息。人機界面設(shè)計主要是指顯示、控制，以及它們之間的關(guān)系的設(shè)計。11.5總體設(shè)計的評價人機系統(tǒng)的評價方法通常分為三類：實驗法、模擬裝置法和實際運行測定法。11.6無障礙化人機系統(tǒng)設(shè)計示例第十二章人機工程發(fā)展新趨勢12.1非物質(zhì)化人機工程非物質(zhì)性或者設(shè)計對非物質(zhì)性的表達是社會后工業(yè)化或信息化的結(jié)果。信息社會是一個“基于提供服務(wù)和非物質(zhì)產(chǎn)品的社會”，信息社會是物理現(xiàn)實和社會現(xiàn)實充分信息化的社會。因此，未來社會可以稱為“以知識為中心的社會”，這是一種基于計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息社會。從工業(yè)社會的物質(zhì)文明向后工業(yè)社會的非物質(zhì)文明轉(zhuǎn)變，將是本世紀(jì)設(shè)計發(fā)展的總趨勢，而推進這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵是信息技術(shù)。21世紀(jì)的設(shè)計將從有形的設(shè)計向無形的設(shè)計轉(zhuǎn)變；從物的設(shè)計向非物的設(shè)計轉(zhuǎn)變；從產(chǎn)品的設(shè)計向服務(wù)的設(shè)計轉(zhuǎn)變；從實物產(chǎn)品的設(shè)計向虛擬產(chǎn)品的設(shè)計轉(zhuǎn)變。人機工程學(xué)量大分支：物質(zhì)化設(shè)計中的人機工程學(xué)（硬件人機工程學(xué)）和非物質(zhì)化設(shè)計中的人機工程學(xué)（軟件人機工程學(xué)）。硬件人機工程學(xué)主要集中在對人體能力、人體限制及其他與設(shè)計相關(guān)的人體特性信息的應(yīng)用，以滿足設(shè)計、分析、測試與評價、標(biāo)準(zhǔn)化，以及系統(tǒng)控制的要求。軟件人機工程學(xué)研究軟件和軟件界面，側(cè)重于運用和擴充軟件工程的理論和原理，對軟件人機界面進行分析、描述、設(shè)計和評估等。根據(jù)用戶的個性可分為：1）外向型和內(nèi)向型：外向型用戶注重外