人体工程学课件.ppt

人体工程学 Ergonomics 1 不符合人体工程学的设计 2 3 4 5 人体工程学大纲 第一章人体工程学概述第二章设计心理学第三章设计测量与设计应用第四章人和环境的相互应用 6 符合人体工程学的设计 7 8 9 10 11 一 人体工程学概论 1 人体工程学概念2 人体工程学简史3 人体工程学研究的内容 方法及应用领域 12 Ergonomics由希腊文ergon和nomos构成 本意为工作的自然法则 1 人体工程学概念世界各国对人体工程学的各种称呼 13 世界各国对人体工程学概念下的的定义 14 人机工程学是一门研究人 man 人与机器 machine 人与环境 environment 之间相互关系相互作用的科学 它是以人的生理 心理和行为为出发点 提高环境的合理性和有效性 创造舒适的环境条件 减轻疲劳 提高工作效率的学问 人体工程学的概念 15 2 人体工程学简史 1 原始时期 原始的人机关系 2 19世纪末至第一次世界大战 萌芽时期 3 两次世界大战时期 初兴时期 4 二战至20世纪60年代 迅猛发展 5 20世纪70年代以后 两大特点 6 人体工程学在我国 16 1 原始时期 原始的人机关系 早在石器时代 人类就学会选择石块打制成可供敲 砸 刮 割的各种工具 从而产生了原始的人机关系 如何让石制工具更具有握感 17 2 19世纪末至第一次世界大战 萌芽时期 从19世纪末到20世纪30年代 人们开始采用科学的方法研究人的能力与其所使用的工具之间的关系 从而进入了有意识地研究人体关系的新阶段 F W Taylor 铁铣研究F B Gilbreth L M Gilbreth 砌砖研究H Munsterberg 心理学与工作效率 18 F W Taylor 铁铣研究 1898年 现代管理学的先驱泰勒 F W Taylor 进入伯里恒钢铁公司后 对铲煤和矿石的工具 铁铣进行了研究 他用装煤重量分别为5kg 10kg 17kg 20kg的四种铁铣作实验 找到了铁铣的最佳设计和每次铲煤或矿石的最适重量 即10kg 同时 泰勒还进行操作方法的研究 剔除多余的不合理动作 指定最省力高效的操作方法和相应的工时定额 大大提高了工作效率 19 1911年 吉尔布雷斯夫妇 F B Gilbreth L M Gilbreth 通过快速拍摄影片 详细记录工人的操作动作后 对其进行分析研究 将工人的砌砖动作进行简化 将全过程中的17个动作减少为4 5个 使砌砖的速度由原来的120块 h提高到350块 h F B Gilbreth L M Gilbreth 砌砖研究 20 1912年 现代心理学家闵斯托伯格 H Munsterberg 出版了 心理学与工作效率 等书 将当时心理技术学的研究成果与泰勒的科学管理学从理论上有机的结合起来 运用心理学的原理和方法 通过选拔和培训 使工人适应于机器 H Munsterberg 心理学与工作效率 21 两次世界大战期间 由于战争的需要 军事工业得到了飞速发展 武器装备变得空前庞大和复杂 此时 完全依靠选拔和训练人员 已无法使人适应不断发展的新武器的性能要求 事故率大为增多 人们在屡屡失败中逐渐认识到 只有当武器装备符合使用者的生理 心理特性和能力限度时 才能发挥其高效能 避免事故的发生 3 两次世界大战时期 初兴时期 22 1949年 在默雷尔 Murrell 的倡导下 英国成立了第一个人体工程学科研究组 翌年2月16日在英国海军军部召开的会议上通过了人体工程学 Ergonomics 这一名称 正式宣告人体工程学作为一门独立学科的诞生 1949年 查帕尼斯 A Chapanis 等人出版了 应用实验心理学 工程设计中人的因素 一书 总结了二战时期的研究成果 系统论述了人体工程学的基本理论和方法 为人体工程学奠定了理论基础 1954年 伍德森发表了 设备设计中的人类工程学导论 1957年 麦克考米克 E J McCormick 出版了 人类工程学 一书 该书相继被美国 欧洲和日本等国广泛采用作为大学教科书 德国的马克思 普朗克协会人类工程学研究所 英国的劳勃路技术学院 美国的哈佛大学等机构或组织开展了不少有关人体工程学的研究 4 二战至20世纪60年代 迅猛发展 23 20世纪60年代以后 科学技术飞速发展 电子计算机应用的普及 工程系统的进一步复杂及其自动化程度的不断提高 宇航事业的空前发展 一系列新科学的迅速崛起 不仅为人体工程学注入了新的研究理论 方法和手段 而且也为人体工程学提出了一系列新的研究课题 如核电站等重要系统的可靠性问题 计算机的人机界面设计问题 宇航系统的设计问题等等 拓宽了人体工程学的研究领域和应用范围 促进了人体工程学的发展和进步 24 5 20世纪70年代以后 两大特点 在20世纪70年代 人体工程学形成了两大特点 一是人体工程学渗透到人们工作和生活的各个领域 二是人体工程学在高科技领域中得到了应用 自动化系统中人的监控作用 人机信息交互 人工智能等都与人体工程学有着密切的关系 25 26 6 人体工程学在我国 我国的人体工程学研究起步较晚 但发展较快 1935年 中国心理学家陈立出版了 工业心理学概观 这是我国最早介绍工业心理学的专著 陈立和周先庚等在中央研究院和清华大学研究过疲劳 劳动环境等问题 10年动乱时期中断相关研究 1984年 国家科工委成立了军用人 机 环境系统工程标准化技术委员会 1985年建立中国人类工效学标准化技术委员会 至1988年已制订有关国家标准22个 27 6 人体工程学在我国 1989年成立中国人类工效学学会 中国科学院心理学研究所及一些高等院校分别建立了人体工程学研究机构 开设了人体工程学课程 有关人机工程学方面的出版物也日益增多 目前在我国人体工程学已应用于许多部门 如铁路 冶金 汽车运输 工程机械 设计 航天航空 医药等 并取得了不少可喜成绩 但仍然处于发展阶段 28 3 人体工程学研究的内容及应用领域 1 研究内容 2 应用领域 29 1 人体工程学的研究内容 在一百多年的发展中 人因工程学的研究范围不断的发展扩大 作为一门研究人 机 环境三者之间关系的学科 人体工程学的研究重点自始至终都是围绕人本身的 由于各学科的研究领域不同 人体工程学的研究内容也有所差异 但总体来说 主要有以下几个方面 1 生理学 研究人的信息传递系统 能量传递系统 运动系统等基本知识 对人类肌体生理特征的研究 2 心理学 研究感觉 知觉 注意 警觉 拥挤 领域 私密性 向光性等概念 对人类认知特征的研究 3 环境心理学 研究人和环境的交互作用 刺激与效应 人对环境的知觉 环境行为特征和规律等知识 对人类行为特征的研究 4 人体测量学 研究人体特征 人体结构尺寸和功能尺寸及其在环境艺术设计的应用等知识 30 2 人体工程学的应用领域 31 二 人体工程学基础 1 人体生理学知识2 人体心理学知识 32 1 人的生理学知识 人的感觉系统人类能认识世界 改造世界 首先是依靠人的感觉系统 由此才实现人和环境的交互作用 人的感觉系统由神经系统和感觉器官组成 了解神经系统 才能知道心理活动发生的过程 了解感觉器官 才能懂得刺激和效应发生的生理基础 与环境直接作用的主要感官是眼 耳 鼻 口 皮肤以及由此产生的视觉 听觉 嗅觉 味觉和触觉 即 五感 另外还有平衡系统产生的运动觉 33 神经系统是人体生命活动的调节中枢 通过条件反射的形式参与人与环境的互动 眼睛是人体最精密 灵敏的感觉器官 外部环境的80 的信息都是通过眼睛来参与的 是眼睛让人对物体有形态 大小 色彩 明暗和运动的影响 耳朵的特征以及生理机制 决定了人对声音的敏感 使得人能明显的感知音乐的优美和噪声的聒噪 鼻子的嗅觉能辨别有害气体的难闻 也能感受植物的芬芳 空气中的所含的气味 粉尘以及有害气体的含量 不仅影响环境的质量 也直接影响到人的健康 人特有的嗅觉会促使人有目的的改变人生活所在的空间中空气的质量 皮肤能感觉到空气的温度和湿度的大小以及流动的情况 感知室内空间 家具 设备等各个界面给人的刺激程度 振动大小 冷暖程度 质感强度等 感知物体的形环和大小等 34 人的血液循环系统血液循环将体内各种激素运送到身体的各处 各种细胞从血液中接到不同的信号 使得全身活动配合成一个完整的整体 因此 血液循环系统不仅是人体生命的 运输线 同时也是生命活动的 通讯网 1 我们使用家具 如果尺度不合理 比如椅面太高 脚够不着地 坐久了就会影响下肢的血液循环 造成腿脚麻木 人体的血液循环 头和脚都是 散热器 如果地面材料的蓄热系数太小 如水泥或者石材地面 站久了 对下肢的血液循环不利 2 如果设置采暖或者空调系统 其设备布置空调方式也要考虑人体血液循环的特点 以保障人体健康 35 人体运动系统人体的运动系统关系到人的姿势 人体的功能尺寸和人体活动的空间尺度 从而影响家具 设备 操作装置和支撑物的设计 骨骼是人体的支架 支撑身体 保护重要的内脏和神经系统 决定了人的基本形 关节是人体杠杆的重要联结方式和联结结构 肌肉是人体运动系统的动力 使人保持静态平衡和产生动力作用 骨骼 关节和肌肉的共同作用 完成了人体活动的各种动作 如果空间中的部分局部设计不合理就会或者不符合人体运动的科学规律就会造成对人的伤害 36 人体力学人体运动系统的各个组成部分 造就了人的空间形态 也维持了人的内力和重力平衡 他们的共同作用 不仅支撑了人体各个器官 还承担了外来的负荷 由于人体姿势不同 人体内力和重力传递的路线也不同 所以压力也不同 故在设计支撑面时 如家具的椅面 床垫等 要力求压力均匀分布 变 集中负荷承载 为 均匀荷载 以满足人体的舒适要求 37 2 心理学知识 心理学研究的是人的心理现象以及活动规律的科学 心理是人的感觉 知觉 注意 记忆 思维 情感 意志 性格 意识倾向等心理现象的总称 38 心理与行为 人的心理活动一般分为三大类型 一是人的认识活动 如感觉 知觉 注意 记忆 思维 联想等心理活动 二是人的情绪活动 如喜 怒 哀 乐 美感 道德等活动 三是人的意志活动 这是在认识活动和情绪活动基础之上的行为 动作 反应等活动 39 感觉和知觉感觉是人的大脑的两个半球对客观事物的个别特征的反映 感觉是最简单的一种心理现象 是心理活动的基础 能引导我们认识世界 也能提醒我们保护自己 感觉具有以下特征 感觉适应 由于感觉器官不断的接受同一种刺激物的刺激而产生的 感觉疲劳 当同一刺激物的刺激时间过长时 生理就会出现感觉疲劳 感觉对比 同一感觉器官能接受不同刺激物的刺激 进而形成比较 感觉补偿 当某种感觉丧失后 其他感觉可在一定程度上进行补偿 40 知觉是我们大脑的两个半球对于一个具有某些统一特征的对象或现象的反映 如苹果的形 色 味的统一性 建筑的形状 材料 色彩的统一性等 知觉是对外部世界较为深入的反映 知觉具有以下特征 知觉的选择性 人们在知觉事物时 总是有意无意地选择少数事物作为知觉对象而忽略其他 知觉的整体性 任何知觉所反映的都是客观对象和现象的整体而非局部的个别特征 知觉的理解性 人们在知觉事物的过程中 总是根据以往的经验来理解事物 知觉的恒常性 人们知觉事物的过程中 知觉的效果往往不会因知觉的条件改变而改变 41 注意和记忆人的各种心理活动均有一定的指向性和集中性 心理上称为 注意 当一个人对某个事物发生注意时 他的大脑的两个半球的有关部分会形成最优越的兴奋中心 会对周边的其他部分发生负诱导的作用 从而对于这种事物产生高度的意识性 注意分为无意注意和有意注意两种类型 影响注意的因素有两个 一个是人的自身努力和生理因素 二是客观环境 42 记忆是过去的经验在头脑中的反映 是大脑对外界刺激的信息储存 好的设计来源于生活 因此好的设计师会利用记忆的特性 加深对周围世界的记忆 同时利用记忆的特征 创造出好的记忆作品 给人们的头脑中留下 终身难忘 的作品 43 思维和想象思维是人脑对客观现实的间接和概括的反映 它是认识过程的高级阶段 人们通过思维才能获得知识和经验 才能适应和改变环境 才能有目的的进行设计活动 因此 思维是心灵的中枢 思维的基本过程是分析 综合 比较 抽象和概括 分析 就是在头脑中把事物整体分解为各个部分进行思考的过程 综合 就是把事物的各个部分联系起来的思考过程 比较 把事物加以对比 抽象 把事物的本质特征和非本质特征区别开来的过程 概括 把现象中共同的和一般的东西分出来 并以此为基础 再次联系起来的过程 44 想象就是利用原有的形象在大脑中形成新形象的过程 设计师需要想象 每一件成功的创作活动 都是创造想象的结果 成功的作品的创作大体上会走这样的三个阶段 第一阶段是准备阶段 包括提出问题 做出假设 制定研究方法 第二阶段是研究和创作活动进行的阶段 包括实验 假设条件的检查和修正 第三阶段是对研究成果的分析 综合 概括以及问题的解决 45 向光性和私密性向光性是人类的本能和视觉的特征 人生活在光环境中 有光就能增加希望 增强安全感 缩短了人际的距离 人的向光性 对室内设计具有非常重要的利用价值 46 47 48 49 50 私密性指个人或者群体控制自身与他人在什么时候 以什么方式 在什么程度上交换信息 私密性在人际关系中形成了人际距离 即人与人之间保持的空间距离 这种距离 在设计应用中则是实际的空间距离 亲密距离一般0 50cm个人距离一般50 130cm社交距离一般1 3 4m公共距离一般4m以上私密性在环境中的个体表现 产生了个人的空间的概念 即个人身体周围存在的最小空间范围 也就是身体的缓冲区 领域 外人对这个空间的侵犯和干扰都能引起人的焦虑和不安 个人空间会随着个体活动而移动 它是生理和心理共同作用下的最小空间 51 影响私密空间的因素 一 个人因素 年龄 性别 文化 社会地位等二 人际因素 人与人之间的亲密程度三 环境因素 活动性质 场所性质等 52 私密空间具有可变性 在不同的场所会有不同的忍耐限度 所以要求我们设计师对人和环境有充分的理解 因人 因事 因时 因景确定个人空间的大小 因人 就要分清楚不同性别 年龄大小 种族 职业 文化等诸因素 因事 就要分清场合 有共同需求时个人空间就小 如恋爱 跳舞等 需要相互谈论时的个人空间就比较适中 如洽谈 接待 买卖之间 有相互冲突时个人的空间就比较大 如竞赛 谈判 因时 就是社会环境的影响 社会和睦 安定 个人空间小 反之则较大 因景 不同环境 不同的距离 53 错觉错觉是与客观事物不相符的错误的知觉 它既不是客观对象的错误 也不是观察者生理缺陷 是客观对象在特殊环境中的错误表现 人的外感器官一般都会出现错觉现象 视错觉 听错觉 嗅错觉等 在人的错觉现象中 视错觉最为明显 也最有研究价值 视错觉中 图形 色彩 光线 质感 空间等视觉因素均会产生错视现象 他们都与设计关系密切 54 听错觉举例 蛙声十里出山泉 齐白石作 55 错视觉图形错视根据其所引起的错误倾向分为两大类 一 数量上的错觉 大小 长短 远近 高低方面引起的错觉二 方向的错觉 平行 倾斜 扭曲方面引起的错觉 56 长短错觉 数量上的视错 57 梯形错觉 58 侯赛因错觉 59 埃冰斯幻觉 60 61 方向上的视错觉 62 不共线错觉 63 不平行错觉 64 65 66 螺旋错觉 67 克塔克螺旋 68 69 70 71 波动错觉 72 73 74 色彩错觉 75 76 卡尼札消磨亮度错觉 77 三 人体测量学与设计应用 第一节人体测量第二节人体测量学在设计中的应用 78 1 人体测量学知识 概念 人体测量学是通过测量人体各部位尺寸来确定个人之间和群体之间在人体尺寸上的差别的一门科学 1870年比利时数学家奎特里出版了 人体测量学 一书 创建了这一学科 并将该学科命名为 人体测量学 人体测量学一词由希腊语表示 人 意义的anthropos和表示 测量 意义的metrein合成而来 我国 在1962年中国建筑科学研究院发表的 人体尺度的研究 中 有关我国人体尺寸的测量值 可以暂作为设计参考 79 公元前一世纪罗马建筑大师维特鲁威 vitruvian 发现了人体基本上以肚脐为中心的人体尺寸关系 文艺复兴 达芬奇创作了著名的人体比例图 80 后来很多哲学家 数学家 艺术家等对人体尺度进行了大量的研究 积累了大量的数据 但是大多数都是从美学的角度来研究人体的比例关系 直到一战航空工业的发展 人们才开始迫切的需要人体尺度数据 后来将人体数据广泛的应用在民用生活产品中来 目前很多建筑学家 室内设计师 工业设计师大量的应用人体数据测量成果 提高建筑环境质量 合理的确定建筑空间尺度 科学的从事各种家具和设备设计 节约材料和造价 81 1 种族从人种学的角度看 由于地域遗传等因素 不同的民族在体格方面有明显的差异 人体尺度也随之不一样 2地区由于地理环境 生活习俗 生活水准的不一样 同一民族 在不同的地区 其人体尺寸也会有较的差异 3 性别男女在14周岁以前 在活动方面 没有太大的差异 甚至有些女孩子身高还会超出男孩子 但是到了青春期 人体差异非常的明显 2 影响人体测量的个体和群体差异的主要因素有 82 4 年龄人在一生的成长中 各个年龄阶段人体尺寸都有变化 5 职业脑力劳动者与体力劳动者 运动员和教育工作者等 人体尺寸的差异较大 6 环境不同时期由于经济条件 文化生活水平 生活习惯等都会影响到人体尺寸的变化 目前全人类都处于增高期 83 84 85 86 3 人体测量学与设计的关系 工业产品设计中 小到钢笔 手表 眼镜 鞋子 要使产品符合人的使用要求 必须了解人的手型及尺寸 头型及尺寸 脚型及尺寸 中到冰箱 沙发 写字台等 要使产品更适用 就得了解人在开启冰箱时的弯姿的舒适尺度 坐着休息时的坐姿舒适尺度 大到工厂的生产流水线 要使机器正常运转 工人能简单 方便操作 就得了解人在操作机器时所允许的活动范围 87 人体测量的数据是环境艺术设计重要的基本资料之一 人们在日常生活中使用的用具和设施 有的是属于生活或工作中使用的工具 有的则构成了生活和工作环境的一个组成部分 设计时必须符合人体生理 心理及身体特性 这样才能使工作 生活舒适 提高工作效率 减少事故 例如 桌椅 门 过道的尺寸等必须与使用者人体尺寸相符 否则会影响安全 健康 效率以及生活情绪 88 4 人体测量的内容和方法 人体测量的内容主要有四个方面 人体构造尺寸 人体功能尺寸 人体重量和人体的推拉力1 人体构造尺寸 主要指人体的静态尺寸 包括头 躯干 四肢等部位在标准状态下测得的尺寸 2 人体功能尺寸 主要指人体的动态尺寸 这是人体在活动时所测得的尺寸 89 3 人体重量 测量人体重量的目的在于科学的设计人体支撑物和工作面的结构 4 人体推拉力 目的在于合理的确定橱门的开启力和橱柜抽屉的重量 进而科学的设计家具五金的构造 人体测量的方法主要有 丈量法 摄像法 问卷法 自控和遥感测试法 90 91 92 人体测量中的百分位及其使用原则百分位 由于人的个体和群体差异 人体尺寸都有很大变化 设计时不用平均数 而是对某一尺寸在一定范围内进行