人机工程学概述PPT课件

南京理工大学设计艺术系,人机工程学概述BriefIntroduction,.,2,为什么要研究人机工程问题？人机工程学体现了什么？,人机工程学并不仅仅体现人性、人文的关怀，更是科学与技术发展到一定阶段的成果体现。,.,3,1.人机工程学概述,人机工程学的缘起人机工程学的定义人机工程学的相关学科人机工程学在国内外的研究现状现代人机工程学的应用领域,.,4,人机工程学的命名,美国：（HumanEngineering)人类工程学（HumanFactorsEngineering)人的因素工程学西欧：（Ergonomics)人类工效学Ergon（工作）+nomos（自然规律）+ics（学）日本：人间工学其他：人机环境系统工程学、人类工效学、人类工程学、工程心理学等。,.,5,人机工程学定义,2000年8月，国际人机工程学会（InternationalErgonomicsAssociation）对本学科所下的定义为：人机工程学是研究人与系统中其它因素之间的相互作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科。人机工程学专家旨在设计和优化任务、工作、产品、环境和系统，使之满足人们的需要、能力和限度。中国企业管理百科全书将人机工程学定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。,.,6,DefinitionofErgonomics,InAugust2000,theCounciloftheInternationalErgonomicsAssociation(IEA)adoptedanofficialdefinitionofergonomics,presentedbelow.Ergonomics(orhumanfactors)isthescientificdisciplineconcernedwiththeunderstandingofinteractionsamonghumansandotherelementsofasystem,andtheprofessionthatappliestheory,principles,data,andmethodstodesigninordertooptimizehumanwell-beingandoverallsystemperformance.Ergonomistscontributetothedesignandevaluationoftasks,jobs,products,environments,andsystemsinordertomakethemcompatiblewiththeneeds,abilities,andlimitationsofpeople.,.,7,第一章人机工程学概论IntroductionToErgonomics,一般定义：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与产品、人与环境以及产品与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人机环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的学科。人机工程学：按照人的特性设计和改善人机环境系统的科学。,.,8,第一章人机工程学概论IntroductionToErgonomics,人机工程学研究的对象是产品设计中与人有关的问题，将人的需求和能力置于设计技术体系的核心位置。目的为产品、系统和环境的设计提供与人相关的科学数据。追求实现人类和技术完美和谐融合的目标。人机工程学是使技术人性化的科学。,.,9,第一章人机工程学概论IntroductionToErgonomics,人机环境系统,人机环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及他们周围的环境所构成的系统，简称人机系统，在人机系统中，人、机、环境相互依存、相互作用、相互制约完成某一特定的工作或生活过程。,.,10,第一章人机工程学概论IntroductionToErgonomics,人:是指操作者或使用者。,机:泛指人可操作与可使用的物，可以是机器，也可以是用具或生活用品、设施、计算机软件等各种与人发生关系的一切事物。,环境:环境是人与机共处的环境，如作业场所和作业空间，自然环境和社会环境等。,.,11,讨论：在现实生活中，什么样的问题属于人机工程学的研究范畴？,.,12,第一章人机工程学概论IntroductionToErgonomics,人机工程学的起源与发展,经验人机工程学,科学人机工程学,现代人机工程学,早期历史20世纪前期,发展史,19451960年,1960年现在,.,13,ERGONOMICS=HUMANFACTORS(ENGINEERING),GreekErgo=workNomos=lawThestudyormeasurementofworkNowadaysitcanbeappliedtoSportLeisureactivitiesDomesticworkEducationandtrainingHealthandsocialservicesPhysical,extremeandvirtualenvironments,.,14,HISTORYOFERGONOMICS,1857JastrebowskipublishedErgonomics:Thescienceofwork1949Murrellre-introducedthetermafterWW2,.,15,原始人机工程学时期：自有人类使用工具以来，人们从生活、劳动经验中改进工具，以适应人与工具的协调使用。石器时代、冷兵器时代直到工业革命前期经验人机工程学时期：工业革命至二次世界大战期间，该阶段的人机工程学研究，主要是针对工作效率、劳动强度、人员培训进行的研究。科学人机工程学时期：二次大战至50年代期间，由于战争的需要，大杀伤力武器、快速战斗机的大规模使用，由于各种因素的影响，事故频频，美国开始组织专门人力研究事故的原因，在人与武器的关系中，人的因素不容忽视，在设计中不仅有工程技术的问题，而且要研究人的心理与生理、人体测量、生物力学等问题，从而形成了专门人机工程学研究领域，人机工程学作为独立的学科产生了。现代人机工程学时期：60年代至今，由于宇航技术、计算机技术的发展，人机关系更加复杂，给人机工程学的研究提出了更高的要求，引用范围更加广泛。,.,16,历史早期案例,.,17,石器时代的工具已考虑人机因素,历史早期案例,.,18,H:D=8:1,历史早期案例,.,19,16世纪,8世纪,历史早期案例,.,20,历史早期案例,.,21,历史早期案例,.,22,灯具设计,容器设计,历史早期案例,.,23,历史早期案例,.,24,Frank,LillianGilbreth（人机学研究的先躯）：动作研究和车间管理研究；熟练操作与疲劳；工作时间的设计和残疾人使用设备的设计。泰罗铁锹试验：5、10、17、30kg吉尔伯勒斯的砌砖试验：动作研究：18个减少为5个效率：120块/h增加到350块/h学科名称：应用实验心理学,.,25,.,26,.,27,到60年代，美国的人机工程学基本集中在复杂的军事工业的应用上，随着航天技术的发展，人机工程学迅速成为航天工业的一个重要部分。随后，人机工程学迅速发展，开始在军事和航天工业以外的领域得以应用，包括医药公司、计算机公司、汽车公司和其他消费公司。工厂也开始意识到人机工程学在工作场地和产品设计方面的重要性。,19601980年,（仍然不为普通人所了解）,.,28,1979年ThreeMile岛上的核电站事故；1984年12月4日UnionCarbide杀虫剂工厂有毒物质泄漏，4000人死亡，20000人受伤；1986年苏联Chernobyl核电站事故,300人死亡；1989年PhillipsPetroleum塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。,19801990年,（人机工程学的重要性）,.,29,人类空间站的建立；计算机和计算机工程的应用；药物器械设计和老年人产品设计；人的生活和工作质量设计。,1990年以后,（人机环境系统的建立）,.,30,.,31,.,32,.,33,.,34,CHINESEGRANDFATHEROFERGONOMICS?,ZhugeLianginventedthewheelbarrowtocarrysuppliesmoreefficientlytohisarmy.Youcancarrymore,faster,andwithoutinjury,.,35,WHATDOWEMEANBYINTERFACES?,.,36,REPRESENTINGTHEINTERFACE,startbreakingtherelationshipdownintosubcomponentstoanalysetherelationship,.,37,WHEELBARROWUSE(10MINS),Whatfactorscouldyouchangetoimprovewheelbarrowsandwhy?,.,38,INNOVATIONSINWHEELBARROWDESIGN,.,39,Baddesign,Howdoyouopenthegascapdoor?,.,40,Baddesign,设计建议：提示性,Hey,whichsidedoyouuseforcutting?,.,41,Baddesign,设计建议：显示和控制的位置相对应,HowdoyouplaytheCD?,.,42,Baddesign,设计建议：强调重点,Howmuchisthegas?,.,43,Baddesign,设计建议：分组设计,Labelsthatlooklikepushbuttons,.,44,Baddesign,设计建议：选择好的识别性,HowfastamIgoing?,.,45,Baddesign,设计建议：好看+好用,Smoothasglass,.,46,Baddesign,设计建议：显示与控制放于同一层,Stovetopcontrols,.,47,Baddesign,设计建议：考虑使用环境,Top-loadingVCR,.,48,Baddesign,.,49,中间的门如何打开,推那边?,Baddesign,.,50,这是一淋浴器的水控制部分，上面控制手柄是控制顶喷、侧喷出水口的，下面是控制冷热水水温的阀门手柄，在设计上是否合理？,Baddesign,.,51,宇航技术控制论、信息论、系统论和人体科学,现代人机工程学的主要技术背景,使机器适应于人利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计多学科合作,现代人机工程学发展有三个特点：,.,52,人机工程学的相关学科,.,53,人机工程学科体系,.,54,人机工程学在国内外的研究现状,美国：研究性+实用性英国：实用性研究（ergonomics）苏联：标准化日本：感性工学中国：,.,55,人机工程学应用领域,工业：加工场所的布置、加工设备的人机界面设计、劳动效率管理、光环境、温度环境、粉尘噪音、工作姿势等。农业：农业机具人机界面设计、作业姿势、噪音、温湿度等。建筑：脚手架安全、作业姿势、建筑机械的安全等。交通：各种车辆的驾驶姿势、操作空间、高速公路收费闸门的作业环境、驾驶员工作时间研究等。生活：家具的布置、灯光选择、安全舒适、色彩搭配等。,.,56,人机工程学的应用,从铅笔到航天飞机,.,57,人体特性研究：人的特征参数、感觉特性、心理特征、反应特性、疲劳、运动特征等。人机功能分配研究：目的是根据人与机器的不同特点，进行合理的功能分配，使人机系统发挥最大的效率。工作场所设计：工作空间、座位、工作台、作业场所整体布置等。信息传递设计：听觉信息、视觉信息设计。安全保护、环境设计：可靠性设计、温湿度、粉尘、微气候、噪音、震动等。,人机工程学研究的内容,.,58,目前人机工程学的前沿领域研究包括：,人机关系；人与环境关系；人与生态；人的特性模型；人机系统的定量描述；人际关系、直至团体行为、组织行为、心理状态等方面的研究。,.,59,采用笔记、录像等方法，记录工人操作的动作与时间分析、功能分析和工艺流程,（1）观察法,借助仪器进行实际测量，如人体测量；对生理、心理变量的测量、分析等，如心跳、肌电反应等；环境舒适性及信号检知心理测定。,（2）实测法,人机工程学研究的内容、方法,.,60,实验法是人机工程学最常用也是最基本的方法。妥善控制其他若干变量，系统地改变某个变量A，观察A的系统变化对另一变量B的影响。A为实验变量，B称为因变量。实验变量：就是自变量。Y=f（xi）i=1,2,3,n控制变量：其实就是环境的干扰因素。样本：样本是一个典型的统计学概念，从群体的总数中，以随机或其它方法选取一部分作为被试，这样的被试叫做样本。,（3）实验法（统计推测）,.,61,实验案例：显示仪表的认读速度和差错率；色彩环境对人的生理、心理和工作效率的影响；眼动实验等。,.,62,眼动实验研究,.,63,驾驶员眼动规律实验装置,.,64,多功能把手设计试验,.,65,坐姿舒适性分析,坐姿研究装置,.,66,（4）模拟和模型试验法,操作训练模拟器；机械模型。人体模板。,.,67,.,68,研究宇航员生理、心理能力测量装置框图,.,69,研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型,.,70,（5）计算机仿真,军事（系统仿真学报）,数字化人机工程,（6）分析法,瞬间操作分析法知觉与运动信息分析法动作负荷分析法频率分析法危象分析法相关分析法,.,71,（7）调查研究法,人机工程学专家还采用各种调查研究方法来抽样分析操作者或使用者的意见和建议。这种方法包括简单的访问、专门调查、直至非常精细的评分、心理和生理学分析判断以及间接意见与建议分析等。,.,72,人机工程学与工业设计,1、人机工程学与工业设计的关系,对象人类生产或生活所创造的产物现代生产方式的产物(2)目标、理念与使用者取得最佳的身、心匹配，摆正颠倒了的人、物主从关系。(3)性质创造性的活动,.,73,工业设计与人机工程学的关系,环境,.,74,2、人机工程学与工业设计相关的研究领域,3、人机工程学研究的内容对工业设计的作用,C、为设计中考虑”环境因素“提供设计准则,E、为坚持以”人“为核心的设计思想提供工作程序,D、为进行人-机-环境系统设计提供理论依据,A、为工业设计中考虑”人的因素“提供人体尺度,B、为工业设计中”物“的功能合理性提供科学依据,对工业设计的作用,.,75,人机工程学的学习问题,1、依据专业实际学习人机工程学根据工业设计专业的特点进行学习，人机工程学不是一门完全意义上的理论课，而是一门应用性很强的课。,.,76,2、在实际应用中学习人机工程学,在掌握基本原理与方法的基础上进行学习与创新。每一件产品的人机工程学要求是不同的。,.,77,3、以人机工程学作为设计的切入点,.,78,每一件为人设计的工业产品都离不开人机工程学，工业产品的创新都包含了人机工程学的创新。,4、人机工程学是功能决定形式设计理念的主要美学思想基础,.,79,20世纪最伟大的10种人机界面装置,.,80,1、扩音器,扩音器是1915年发明的。扩音器的问世使得人们不仅在乘坐地铁或去郊外远足时能够欣赏自己喜爱的音乐和广播节目，而且还能聆听以电子手段保存下来的早已与世长辞的人的声音以及大自然中根本不存在的种种奇妙声音。在电影院里，扩音器所营造的声的世界将观众们带入一个想象的世界。扩音器亦是本世纪所有具有个性魅力的公众人物与大众沟通的重要工具。,.,81,按键式电话业务是美国电话电报公司在1963年11月正式开通的。几乎所有初次接触按键式电话的人都认为它远胜于转盘式电话。贝尔实验室实验了16种按键排列方式，交叉式的，圆盘式的，不一而足。他们还在电话机的大小、形状、按键的间距、弹性甚至与手指尖接触的部位的外形上作了大量的文章。,2、按键式电话,.,82,3、方向盘,最初的汽车是用舵来控制驾驶的，但是它会把汽车行驶中产生的剧烈振动传导给驾驶者，增加其控制方向的难度。方向盘这种新设计便应运而生，这一齿轮系统操作灵活，很好地隔绝了道路的剧烈振动。但是，在另一个层面上，方向盘却成了造成驾驶员丧命的罪魁祸首。也许，不带方向盘的概念型汽车将是人机工程学与设计领域的新突破。,.,83,70年代早期，70年代早期，带有磁条的信用卡在美国问世，极大的提高了信用卡购物时的验证效率，一下子便受到零售商的青睐。今天在许多场合我