工业工程中的人机工程学.ppt

工业工程中的人机工程学,第一章人机工程学概论第二章人机工程学中需要考虑的人的因素第三章人机交互第四章人机工程学中需要考虑的环境因素第五章人机系统总体设计,工业工程中的人机工程学,第一章人机工程学概论,一、概述,二、人机工程学的发展历程,四、人机工程学的学科体系,第一章人机工程学概论,三、人机工程学研究的内容,本章重点在于了解掌握人机工程学的基本概念和定义；人机工程学发展历程中经历的三个时期。要了解尽管人机工程学学科名称多样，定义存在不同程度的分歧，但是本学科的研究对象、研究方法、理论体系等方面并不存在根本上的区别。,第一章人机工程学概论,第一章人机工程学概论概述,1.1、学科命名的由来,欧洲：Ergonomics。人类工程学或工效学，英文Ergonomics这个学科名称在世界上应用最广。美国：HumanFactors。HumanFactorsEngineering人类因素学或人类因素工程学。其他：工程心理学（前苏联）；人间工学（日本）；人体工程学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学等。,第一章人机工程学概论概述,1.2、人机工程学的基本定义,A人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素。B研究人和机器及环境的相互作用。C研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。这个定义的三句话，分别阐明了人机学的研究对象、研究内容和研究目的。,1.2.1、人机工程学的定义研究对象第一句话指出人机学的研究对象，是工作环境中的解剖学、生理学、心理学等方面的因素。这些因素与工业设计、管理工程、劳动科学、安全工程、环境工程等领域有关。例如工业设计而言，产品是给人用的、视觉传达是供人看的、环境是为人在其间生活、工作的，当然三类设计都涉及到人的解剖学、生理学、心理学因素，它们便是人机学的研究对象。,第一章人机工程学概论概述,1.2.2、人机工程学的定义研究内容第二句话指出人机学的研究内容，是人机环境的最佳匹配、人机环境系统的优化。,第一章人机工程学概论概述,1.2.3、人机工程学的定义研究目的第三句话指出人机学的研究目的：就是设计一切器物及环境都要考虑人们生活、工作的安全、舒适、高效。,第一章人机工程学概论概述,第一章人机工程学概论概述,第一章人机工程学概论概述,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，分析研究人与机械、人与环境以及机械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科学。因此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人机环境系统的科学。,1.3、人机环境的具体含义人指操作者或使用者；机泛指人操作或使用的物，可以是机器。也可以是用具、工具或设施、设备等；环境是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等；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它们所处的周围环境所构成的系统，简称人机系统。,第一章人机工程学概论概述,人机环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互制约。人机工程学的特点：学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。人机工程学的研究对象：人机环境系统的整体状态和过程。人机工程学的任务：使机器的设计和环境条件的设计适应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。,第一章人机工程学概论概述,第一章人机工程学概论概述,2000年8月，国际工效学协会发布了新的人机工程学定义：人机工程学是研究系统中人和其它组成部分的交互关系的一门科学，并运用其理论、原理、数据和方法进行设计，以优化系统的工效和人的健康幸福之间的关系。新定义中，更加强调了“交互”的概念，这是符合时代、技术发展的。,第一章人机工程学概论概述,1.4、人机环境设计时应注意的问题设计的目的“安全、舒适、高效”，定义只讲应该“考虑”而没有选用“确保”、“尽量达到”之类的词汇。因为设计总有多方面约束条件，又常有多种因时、因地而异的目标；好的设计，在于针对具体对象，在多种约束条件和多重目标之间恰当地把握住平衡。,第一章人机工程学概论概述,从系统优化的角度来看，人机工程学研究可以分为安全、效率、舒适、感性和体验4个层次。系统安全最基本的需求。安全既包括人的身体不受伤害，更重要的是人的心理健康。系统效率人的效率，人机系统的效率。这取决于人机之间的匹配。舒适人的一种状态，如生理上的负荷程度，心理上的精神和情绪等方面。感性和体验人的价值的体现。,第一章人机工程学概论概述,2.1、人机工程学的发展历程孕育期（20世纪前期）这一时期研究的核心是最大限度地开挖人的操作效率。（工业革命的开始）从对待人机关系这个基本方面考察，总体来看是要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。例如：人们发现，手术中医生用来观察病人的时间和医生用来寻找器材的时间相当，因此解决的方法是为主刀医生配置一名副手，这种方式一直延续到现在。诞生期（第二次世界大战）科技的发展和军事的需要，催生了人机工程学的诞生。战争中武器装备的不断升级，使得士兵在很短的时间内要做出反应，因此武器装备的发展，生产效率的提高，仪器仪表的快速认知，催生了人机工程学的诞生。,第一章人机工程学概论发展历程,快速发展期（20世纪五六十年代以后）在设计和工程方面，人机学的研究和应用不再局限于军事工业和装备。而是迅速地延伸到民用品等广阔的领域，如家具、家用电器、室内设计、医疗器械、汽车与民航客机、计算机设备与软件、生产设备与工具，消费者伤害的诉讼分析等等。这个时期的主要特征是，人机工程学不在是一门简单的独立学科，而是受到控制论，系统论和信息论等多种理论体系的充实。成熟期（信息时代的来临）人机工程学的定义更加统一。同时在吸取可持续发展理念以后，将原先的三维(人、机、环境)和谐统一，加上一维(时间、未来)，演进为四维的和谐统一。人类的责任，现代生活对未来的影响，不同地域的人们快捷联络的方式，新技术对人类生活引发的变化，使人机工程学涉及的面更广，相互联系的范围更大。,第一章人机工程学概论发展历程,3.1、人机工程学的研究内容人机关系；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。,第一章人机工程学概论研究内容,1、工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷。2、工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。3、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。4、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人的因素研究。5、计算机设计与人机工程学研究。6、工作成效的测量与评定。8、人机环境系统中心理学的研究。,第一章人机工程学概论研究内容,第一章人机工程学概论研究内容,研究方法,观察法,实测法,实验法,计算机数值仿法,调查研究法,分析法,第一章人机工程学概论研究内容,第一章人机工程学概论学科体系,人机工程学,人体科学,技术科学,环境科学,生理学,心理学,劳动卫生学,人体测量学,人体力学,环境卫生学,环境医学,环境心理学,环境保护学,环境检测学,工业设计,工程设计,安全工程,系统工程,机械工程,管理工程,第一章人机工程学概论研究内容,第一章人机工程学概论研究内容,第一章人机工程学概论研究内容,第一章人机工程学概论研究内容,第一章人机工程学概论研究内容,讨论在我们的生活中那些地方体现了人机工程学的应用?（产品、环境、建筑、工作、管理等。),第一章人机工程学概论学科体系,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素,一、人的生理研究,二、人的认知研究,四、人的社会因素研究,三、人的文化因素,五、人的心理及情感因素研究,本章重点在于应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)、环境之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高管理品质和生产率。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素,一、人的生理研究人的生理研究包括诸如身高、体重、臂长、活动范围、骨骼形态、各种感觉器官的认知等多方面。这些生理因素受到年龄、性别、体能、生理障碍、生活习惯等多方面的影响。1.1、人体测量1.2、动作经济原则1.3、人体感知与运动系统,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,1.1.1人体测量学人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。人体测量包括：1、静态尺寸测量（人体结构上的尺寸）2、人体功能上的尺寸（包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸）,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,人体测量中数据不符合正态分布的测量项目，起分布特征可以通过累计频率的百分位和百分位数来描述。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,主要人体尺寸的应用原则A、极限设计原则：主要内容包括设计的最大尺寸参考人体尺寸的低百分位；设计的最小尺寸参考人体的高百分位。B、可调原则：设计优先采用可调式结构。一般调节范围应从第5百分位到第95百分位。C、一般产品，大小百分位常选择95或第5百分位，对于涉及人的健康的产品，大小百分位常分别为第99百分位和第1百分位。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,例如在设计安全护网的开口大小的时候，要采用低百分位位人体尺寸参数。在设计普通房门高度的时候，要采取第95百分位的数值。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,作业空间设计是典型的运用人体尺寸作为参考的设计类型。人的作业按照人的作业姿势可以分为坐姿作业、立姿作业和坐立交替作业，不同的作业姿势应用人体尺寸的情况各不相同，需要在设计中仔细考虑。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,办公室人员的习惯坐姿,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,座椅高度为3854厘米能使躯体上部感觉舒服；造成大腿疼痛的原因主要是工作时体重压在大腿上，其次才是座椅的高度；如果座椅可调并备有脚垫台，桌子高度应为7478厘米；以提供最大的调节范围；57的坐姿工作人员有腰痛症状；肩痛和颈痛的占24，手和手臂痛的占15，大多数打字员抱怨桌子太高；,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,在坐着工作人员中有29的人有膝痛和脚痛的症状，其中大多数是身材不高的人，这是因为没有垫脚台，人只好坐在椅子前缘；无论身材大小，绝大多数人都希望坐面要低于桌面2730厘米，人倾向于优先保证躯体部分的自然姿势，坐姿人员中腰痛的占57，图中倒靠背上的时间占整个工作时间的42，说明靠背的重要性。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,工作座椅的设计原则,通过研究，设计工作椅应注意：,（1）高度可调。办公椅的高度调节范围为3853cm。（2）可防止座椅打滑。椅脚应设计5个，平分在4045cm的圆周上。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,工作座椅的设计原则,（3）给人留有足够的活动空间。需要经常站立的座椅应采用小脚轮。（4）应保证腿的活动空间，以减轻腿的疲劳。（5）坐面应为4045cm宽，3842cm长，坐面中部稍微下凹，前缘呈弧曲面，坐面后倾46。（6）坐面的材料应透气而且不打滑，以增加坐面的舒服感。,（7）座椅靠背的垂直高度应为4850cm，宽为3236cm；垫腰凸缘应高于坐面最低点1020cm，以支承腰椎和骶骨；靠背横向应以4050cm半径向后呈凹面。（8）可调靠背应按腰部支承来调节，靠背尺寸应为高30cm，宽38cm，垂直和水平方向均可调。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,（9）垫脚台可防止身材小的人由于坐面过高而引起的不正确姿势；（10）人的肘关节部应可自然下垂，前臂内收90，坐面距桌面或者（作业面）的高度应为2730cm。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,1.2动作经济原则：1.2.1、关于人体的应用：(1)双手应同时开始并同时完成任务。(2)避免长时间的抬手作业。(3)双臂动作需对称，反向操作时也应一致。(4)手的动作应该以较低级别来完成较高的工作效率。(5)连续曲线运动时，因尽量采用方向突变的直线运动。(6)动作应当轻松自然，保持运动的连贯性和自发性。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,作业岗位的选择,依据工作任务的性质来选择作业岗位,作业岗位分为坐姿岗位，立姿岗位和坐、立姿交替岗位，见图8-1。8.1.1三种作业岗位的特征1.坐姿作业岗位：适于从事轻、中作业且不要求作业者在作业过程中走动的工作。2.立姿作业岗位：适于从事中、重作业以及坐姿作业岗位的设计参数和工作区域受到限制的工作。3.坐、立姿交替岗位：适于操作者在作业的过程中不得不采用不同的作业姿势来完成的工作。,作业岗位设计要求和原则,1.设计要求1）作业岗位的布局应保证工作能在上肢所能达到的范围内完成，且考虑下肢的舒适性。2）考虑操作动作的频繁程度。3）考虑作业者的群体。2.设计原则1）作业岗位应考虑作业者的生理特点和动作的经济性原则。2）作业岗位的各组成部分应符合工作特点和人机工程学要求。3）作业岗位不允许无关物体存在。4）作业岗位设计应符合国家有关标准和规程的要求。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,有关概念作业空间设计应以“人”为中心，以人体尺度为重要设计基准。1.近身作业空间指作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下所能完成作业的空间范围。2.个体作业场所指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域，如：汽车驾驶室，计算机操作台。3.总体作业空间不同个体作业场所的布置构成总体作业空间，如计算机房或办公室。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,关于工作场所的应用：（1）工具物料的放置应在固定位置。（2）工具物料及装置应放置在工作者前面近处。（3)工具物料应按照最佳的工作顺序排列。（4）辅助以适当的照明设备，使视觉满意舒适。（5）工作台及座椅的高度，要考虑工作者的舒适程度。（6）工作台及座椅的样式，应使工作者保持良好的姿势。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,水平作业面主要在坐姿作业和坐、站姿作业场合使用，它必须位于作业者舒适的手工作业空间范围内，见下图。对于正常作业区域，作业者应能在小臂正常放置而上臂处于自然悬垂状态下舒适的操作。对最大作业区域，应使在臀部伸展状态下能够操作，且这种作业状态不宜持续很久。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,在站姿和坐、站姿作业中，作业面高度必须依从一定的原则进行设计,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,1.3人体感知与运动系统感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映，感觉是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。感觉类型：视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、皮肤感觉、本体感觉等。本体感觉能告知操作者躯体正在进行的动作及其相对于环境和机器的位置；而其他感觉能将外部环境的信息传递给操作者。感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感觉中枢，便产生了感觉。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,视触觉形式：工作环境的色彩环境，标语或操作提示的图形效果及色彩，提示信息的方式，宣传材料的制作，材料肌理的应用等。（光线的作用，合理的避开眩光）听触觉形式：信息提示音的应用，噪音的防范与适应，声音控制系统及语音系统识别，会客区域划分等（声音的规律化）触触觉形式：人体体感舒适度（温度、湿度），静电的防护、防护设备人机接触面。化学形式：色彩不同及鲜艳程度不同引发不同的味觉。特殊气味的警示效果。本位及空间感觉形式：通道的安排，路线划分及布置等,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,适应感觉器官经持续刺激一段时间以后，在刺激不变的情况下，感觉逐渐减小以至消失。久而不闻其臭,相互作用在一定条件下，各种器官对其适宜刺激的感受能力都将受到其他刺激的干扰影响而降低，由此使感受性发生变化的现象称为感觉的相互作用。相互作用的利用（劳动环境和条件）,感觉的基本特征,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,对比同一感受器官接受完全不同但属同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象。同时对比几种刺激物同时作用于同一感受器官继时对比几种刺激物先后作用于同一感受器官,余觉刺激消失后，感觉可以存在一极短时间的现象。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,1整体性在知觉时，把由许多部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的整体的特性。熟悉对象的感知（经验）不熟悉对象的感知（倾向于有意义的整体）影响因素：1接近2相似3封闭4连续5美的形态,知觉的基本特征,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,2选择性在知觉时，对对象从背景的优先区分并清晰反映的特性。一般区分条件：1对象和背景的差别2对象的运动3主观因素（任务、目的、知识、经验、兴趣、情绪）,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,3理解性在知觉时，用以往所获得的知识经验来理解当前的知觉对象的特征，称为知觉的理解性。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,4恒常性知觉的条件在一定的范围内发生变化，而知觉的印象保持不变的特征。是经验在知觉中起作用的结果。视觉恒常性表现特别明显，主要有：1大小恒常性2形状恒常性3明度恒常性4颜色恒常性,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,5错觉对外界事物不正确的知觉。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,视觉的人体获取感知的主要方式。人的视觉具有以下一些特点：1）视野、视角及视区。2）视敏度（对文字、大小、色彩、图形等的认知能力）3）明暗适应度。4）视错觉。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,视野指人的头部和眼球固定不动的情况下观察正前方所能看得见的空间范围。常用角度表示。在垂直平面内的视野（上50下70）,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,2）视敏度（对文字、大小、色彩等的认知能力）,1，一般结论：直体笔画和直体尖角的字形优于圆弧曲线字体，正体字优于斜体字。2，汉字识别以仿宋体、黑体为最佳，普通宋体也很好。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,形状、色彩和光线是对视觉影响较大的部分。通过对形状的研究，可以将图符分为三种类型：图形、符号、记号。对于这三种类型的图符，可以采用不同的设计方式：具象型、抽象型、强制型。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,人对于色彩有冷暖、轻重、远近、大小、味道浓淡等各种不同的体会。如暖色（红色、橙色）可以表示出危险、火、爱、刺激等含义。冷色（蓝色、绿色、青色等）表示惆怅、忧郁等。白色表示纯洁、雪、死亡等。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,暗适应和明适应急剧变化，引起视力下降亮度频繁改变的场所，采用照明和佩带有色眼镜工作面亮度均匀而不产生阴影,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,7闪烁与眩光闪烁：眼睛会感觉光的周期性时间变动的现象60次/S无感觉20次/S有较明显感觉10次/S人非常厌烦眩光：眼睛受强光的刺激不能完全发挥机能的现象黄种人比白种人更讨厌眩光（眼球的黑色素多，吸收散光）,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,听觉是仅次于视觉的人体获取感知的方式。声音信号具有以下一些特点：1）声音向四周等能传播。2）声音具有强迫性。3）声音具有绕道和穿透烟雾的性能。4）声音信号可以传递的更远。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,人的各种感觉器官的感受能力的发展是不平衡的，而不同的职业又有各自不同方面的感受能力，如对音乐工作者，要求具有较高的听觉分辨能力，对美术工作者及其某些行业的检验人员要求有较高的视觉颜色分辨能力，而对自动化系统的监控人员，则要求视觉和听觉都有较高的感受性。感受性对于职业的选择和工种的分配具有实际的价值和意义。人的感觉能力又具有很大的发展潜力，经过训练后，某些方面的感受性可以获得极大的提高。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,1.2.2感觉的适应在同一刺激物的持续作用下，人的感受性发生变化的过程，称为“感觉的适应”。这种适应现象，除痛觉外，几乎在所有感觉中都存在，但适应的表现和速度是不同的。除暗适应外，其余各种感觉适应大都表现为感受性逐渐下降乃至消失。视觉适应中的暗适应约需45分钟以上；明适应约需1-2分钟；听觉适应约需15分钟；味觉和轻适应分别适应约需30S和2S。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素认知研究,二、人的认知研究人的知觉、学习、思维、交流等脑力活动。研究时需要了解用户需要感知什么，何时感知，感知与动作是否协调等。在设计时要分析使用者认知后的可能行为，是否遵循可视化原则，及在感觉后自明设计的基本功能操作，控制与功能间是否有良好的匹配关系。2.1作业内容的三分法2.2流程程序图,知觉的定义：知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。知觉的过程：客观事物的各种属性分别作用于人的不同感觉器官，引起人的各种不同感觉，经大脑皮质联合区对来自不同感觉器官的各种信息进行综合加工，于是在人的大脑中产生了对各种客观事物的各种属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的决策，这便是知觉。综述：感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素生理研究,2.1作业內容三分法1.重复性操作：约占80%，只要给予正确而密集的培训即可。根据操作之难易，在214天內可学会。2.调整性操作：约占15%，可边做边学边教，在13个月內可学会。3.异常性处理：约占5%，并不影响实际派工，因无事先定制的排除标准，只能遇到了就临时处理，从中吸取经验，需三个月至一年时间不等。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素认知研究,2.2流程程序图以符号表示工作流程上所发生的操作、检验、搬运、等待、储存等动作顺序，并记录所需时间、移动距离等情报的图表。依分析对象克分为两大类：1、以物为准的流程程序图，记录过程中材料或零件被处理的步骤。例如生产流水线的设计，就是根据产品生产的流程顺序来设计的。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素认知研究,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素认知研究,顾客,店堂,商品,现金、支票,商品,店堂,进入,选购,支付,提取,退出,这就是人在商店里的购物行为。,2、以人为准的流程程序图，记录操作人员所有的连贯的动作。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素文化因素,三、人的文化因素关注与设计和生活相关的群体活动、信仰、民族习惯和生活方式等。有助于了解用户和设计之间的关系，及用户使用、操作时的行为和态度。在这方面，需要设计者和工程管理人员，充分考虑使用者的文化、地域背景，根据他们的特殊情况进行分析设计，满足他们的需求。而在另一方面，人的文化因素作为一种广义的文化特征而存在。如果作为一种处理方式来设计产品，则这种产品会使多种特征性(如民族性、纯粹性)因素中性化，如果去除产品商标，就很难认出是哪国的或哪个公司的产品。当然，这方面也说明了产品中存在着共同性因素，它使全人类能做出同样的反应。人的感觉和判断能力有着国际性的、客观性的特征。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素文化因素,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素文化因素,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素文化因素,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素社会、情感因素,四、人的社会因素指社会生活中相互作用的各个方面。包括家庭结构、工作模式、健康状况、政治环境、娱乐，体育活动、旅游等。物理环境对人的影响是直接的，但社会环境因素对人的影响是间接的，复杂的，能改变人的认识和行为。人的社会因素可以上升为“宏观人机工程学”。一个复杂的系统，往往需要很多人的参与，因此在这里面除了人，机，物理环境外，还包括组织设计和管理系统。在一个团体中，人的行为受到个人因素和组织因素两个方面的影响。团体与个人的适应是以人为中心的。当环境变化时，团体（包括个人）需要调整来适应这种变化，一般的调整方式有：工作设计和组织发展。,为提高人对工作的满意程度，在工作设计上一般采用两种方法：工作扩展和工作丰富。工作扩展增加人执行的任务的数量和种类，意味着扩大人的工作职责范围。如在生产线上把几个生成步骤集中起来，让一个工人去完成。工作丰富工作者对工作计划、效能的控制，或者是工作人更多的参与组织的决策。比如工作者在操作时，可以根据具体情况具有更大的自主权和决策权。例如，当工作简化后，单一工人只从事某一特定工作，工作时间长后容易对工作本身产生单调，简单的感觉，从而厌倦，不负责任。在行为方面反映为缓慢、漫不经心、产生压力。当适当的进行工作扩展和工作丰富后，技能的多样性和连续性，以及工作的自主性会让工作者了解工作的意义，同时扩大工人的责任体验，对工作结果的重要性的认识也会提高。从而激发工人的工作动机和工作质量。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素社会、情感因素,五、人的情感因素关注于了解用户和设计之间的关系，用户使用、操作时的行为和态度。这种关系是相互的，即人对工作或产品的认知态度，以及工作或产品、环境反馈到人身上所产生的情感结果。同时结合上面所说的工作扩展和工作丰富，在工作设计的时候，要充分的考虑到人的情感因素。适当的扩展和丰富工作者的工作量和范围，能激发工作者的工作热情和动机，但同时也要避免工作量过多和频繁所带给工作者的疲劳和抵触情绪。一般而言，对于初学者或基础操作人员来说，能马上看到成效的工作能让他们获得较大的满足感和工作热情。而对于有良好教育和对整个工作全局有较好了解的人员，对于工作的持久性和未来性的成果有较好的把握。,第二章人机工程学中需要考虑的人的因素社会、情感因素,第三章人机交互,一、人机交互界面概述,二、交互设计的过程和方法,第三章人机交互,本章重点在于了解人机工程学的立足点从某种意义上说就是研究人和机器的交互过程。交互设计的对象包括：界面（传统分为硬件界面和软件界面）。以界面为载体的交互方式；以及环境因素。交互设计是一个设计与评估交替进行，逐步逼近最佳设计的循环上升的过程。以用户为中心是交互设计的指导原则。,第三章人机交互,人机系统一旦建立，人机界面随之产生，人机系统的人机界面是指系统中的人、机、环境之间的相互作用的区域。它可以分类为：1)功能性设计界面接受物的功能信息，操纵与控制物，同时也包括与生产的接口，即材料运用、科学技术的应用等等。这一界面反映着设计与人造物的协调作用。2)情感性设计界面即物要传递感受给人，取得与人的感情共鸣。情感把握在于深入目标对象的使用者的感情，而不是个人的情感抒发。要避免“投入热情，不投入感情”，避免个人的任何主观臆断与个性的自由发挥。这-界面反映着设计与人的关系。3)环境性设计界面外部环境因素对人的信息传递。环境的物理条件与精神氛围是不可忽缺的界面因素。设计界面是以功能性界面为基础，以环境性界面为前提，以情感性界面为重心而构成的，它们之间形成有机和系统的联系。,第三章人机交互人机界面交互概述,对功能性界面来说，它实现的是使用性内容，任何一件产品或内外环境，其存在的价值首要的是在于使用性，由使用性牵涉到多种功能因素的分析及实现功能的技术方法与材料运用。功能性界面设计要建立在符号学的基础上。国际符号学会对符号学所下定义是：符号是关于信号标志系统(即通过某种渠道传递信息的系统)的理论，它研究自然符号系统和人造符号系统的特征。广义说，能够代表其他事物的东西都是符号，如字母、数字、仪式、意识、动作等，最复杂的一种符号系统可能就是语言。设计功能界面，不可避免地要让使用者明白功能操作。每一操作对人来说应是符合思维逻辑的，是人性的，而对机械、电子来说则应是准确的、确定无疑的，这双方的信息传递是功能界面的核心内涵。,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,一般而言，在考虑人机交互设计的时候，需要考虑下面几个方面：操纵器的编码设计（物理特征）外形结构设计（外观形状）操纵力设计（是否方便好用）信息反馈控制（信息反馈是否快捷准确）防偶发启动设计（是否有防护突发事件的设计）操纵装置的布置（布局合理性）,第三章人机交互人机界面交互概述,操纵器的编码设计主要有：1形状编码2表面纹理编码3标记编码4位置编码5颜色编码6尺寸编码7声音编码,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,控制器外形结构设计,第三章人机交互人机界面交互概述,操纵力设计,操作阻力主要有静摩擦力、弹性阻力、粘滞阻尼和惯性等,信息反馈控制,信息反馈方式，使操作者获得关于操作控制器结果的信息，以便使操作者及时纠正执行的错误信息。,第三章人机交互人机界面交互概述,f一组控制器必须按正确的顺序操作时才能被启动，使控制器彼此之间具有连锁作用。,防止控制器偶发启动的7种办法,a将控制器安装在陷入控制板的凹槽内,b在控制器上加保护罩,c将控制器安装在不易被碰撞的位置上,d使控制器的运动方向向着最不可能发生意外用力的方向,e操作者必须连续做两种操作运动，才能使控制器被启动，而后一种操作运动与前一种操作运动的方向不同，以此将控制器锁定在位置上,g适当增大控制器的操作阻力。,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,任何一件产品或环境只有与人的情感产生共鸣才能为人所接受，“敝帚自珍”正体现着人的感情寄托，也体现着设计作品的魅力所在。而作为传递情感的设计，重点在于细节的把握，在细微处提醒出设计者对于使用者的关心，将可能遇到的问题在设计时重复的考虑到并予以解决。例如笔记本键盘设计。,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,第三章人机交互人机界面交互概述,1.2交互设计的过程交互设计的核心内容包括：1）确立用户需求。设计者需要了解谁是目标用户，他们有哪些需要没有得到满足。这些需要构成某个设计开发或流程设计的基础。2）概念设计。针对用户的需求来获得最合理的解决手段。包括概念生成，概念选择和概念测试。3）方案原型化。随着设计的深入，需要设计概念更加具体，以便发现其中的问题。通过这样的方法，使得设计者与用户间进行交流和评估。4）设计评估。评估是为了预判断最终产品的可用性和用户体验程度。评估争强了用户对最终成果的参与程度。,第三章人机交互交互设计的过程与方法,在这个以用户为中心的设计过程中需要注意的方面：1）设计的目的是以人为本，但设计结果不可能满足所有人的要求，因此要尽量多的符合大多数用户的需求。2）设计以人为本，同时也要因人而宜。既根据不同用户特点，模拟想象用户在生活和工作中遇到的问题和常用的功能，使设计时就提前考虑并解决这些实际问题。3）硬件界面的设计更强调功能性的作用分工，而软件性的界面更强调通俗易懂，简洁美观。,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,动态和静态施力，基本区别之一在于它们对血液流动的影响。静态施力时，收缩的肌肉组织压迫血管，阻止血液进入肌肉，肌肉无法从血液得到糖和氧的补充，不得不依赖于本身的能量贮备。对肌肉影响更大的是代谢废物不能迅速排除，积累的废物造成肌肉酸痛，引起肌肉疲劳。动态施力时，肌肉有节奏地收缩和舒张，舒张时又使新鲜血液进入肌肉，此时血液输送量比平时提高几倍。血液大量流动不但使肌肉获得足够的糖和氧，而且迅速排除了代谢废物。,静态施力与动态施力相关的几个问题,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,肌肉施力方式决定于作业方式。根据这两种作业的条件，可以分析肌肉施力情况：（1）动态作业时肌肉动态施力，即肌肉有节奏地吸缩和舒张，施力和放松。（2）静态作业时肌肉静态施力，即肌肉保持收缩施力状态。,静态施力的划分可以参照下列标准：（1）持续10秒以上，肌肉施大力；（2）持续1分钟以上，肌肉中等施力；（3）持续4分钟以上，肌肉施小力（约为个人最大肌力的13）。,第三章人机交互交互设计的过程与方法,由于人的体格强弱不同，肌肉收缩产生力的能力也因人而异，个体之间的这种差异，通常用所谓最大肌力表示。最大肌力是指以某种方式用力所达到的最大值。静态施力时，肌肉内供血受阻的大小与肌肉收缩产生的力成正比。用力大小达到最大肌力的60时，血液输送几乎会完全中断。用力较小时，仍能获得部分血液循环。当用力只有个体最大肌力的1520时，血液循环基本正常。静态施力越大，肌肉内压力越大，血液不能循环时，肌肉就越易出现疲劳。,第三章人机交互交互设计的过程与方法,其他作业条件相似，静态施力与动态施力相比有下列生理效应：更大的能量消耗；心搏率加快；需要更长的恢复期。,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第一类症状劳累性疼痛这种症状为，痛的持续时间短，痛的位置容易确定，一般位于肌肉和腱上。只要卸掉肌肉的负荷，痛也随之消失，劳累通过休息即可恢复。第二类症状损伤性疼痛是指痛的部位包括肌肉和腱，并扩散到关节，即使停止工作，仍疼痛不止，而且这种疼痛总与某个特别动作或者身体姿势有密切关系。这类疼痛的原因是身体内的某些炎症和某些组织的病变，它出现得比第一类症状晚。,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,避免弯腰或其他不“自然”的身体姿势；避免长时间地抬手作业；坐着工作比站着工作省力；双手同时操作时，手的运动方向应相反或者对称运动，单手作业本身就造成背部肌肉静态施力；作业位置的高度应按工作者的眼睛和观察时所需的距离来设计；常用工具应按其使用的频率或操作频率安放在人的附近；当手不得不在较高位置作业时，应使用支承物来托住肘关节、前臂或者手；,5.避免静态施力,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第三章人机交互交互设计的过程与方法,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素,一、人的舒适性,二、行为与环境,四、行为与工作空间尺寸,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素,三、行为与工作空间分布,主要介绍人和环境交互作用的基础和过程主要介绍行为与环境，即人的行为表现、特征、和规律,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素,1.1人的舒适性这是一个复杂的动态概念。它因人、因时、因地而不同。讨论人和环境的交互作用时必须明确这是一个相对概念。（同样的室内环境，如一套一室一厅的单元住宅；又如临近马路的住宅等等，有的人满意，有的人不满意。）凡是能使在该环境中80%的人感到满意，那么这个环境就是这个时期的舒适环境。环境噪音问题30-80dB能为多数人接受，到了120dB就使人感到很烦躁，30dB以下，太安静了也会使人产生寂寞甚至恐怖的感觉，所以30-80dB的声环境就是环境噪音的舒适环境。（当然，还有安全、卫生等问题）,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素人的舒适性,行为舒适性是环境行为的舒适程度：比如，我们累了，要坐下来休息，坐地板或高凳都不舒适，那么，这种环境就达不到行为舒适性的要求。知觉舒适性是指环境刺激引起的知觉舒适程度：如上述休息的地方，即使有椅子坐，但很热、很嘈杂，灰尘很多，光线很暗，显然这个环境不能满足人的感官要求，因而这个环境也不舒适。,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素人的舒适性,视觉与环境（1）光设计（2）色彩设计（3）形态设计（4）质地设计（5）空间设计3听觉与环境4肤觉与环境（1）触觉（2）振动（3）温度觉（4）痛觉,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素人的舒适性,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素人的舒适性,1.2行为与环境人和环境交互作用所引起的心理活动，其外在表现和空间状态的推移，称之为环境行为。不同环境的刺激作用，人类自身不同的需求，社会不同因素的影响，所表现出的环境行为是各不相同的。人的需要得到满足以后，便构成了新的环境，又将对人产生新的刺激作用。故满足人的需要是相对，暂时的。环境、行为和需要的共同作用将进一步推动环境的改变，推动人类活动的发展。,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与环境,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与环境,通过流程秩序和图表的形式来记述人在环境中的行为秩序。由此可见“进入”、“选购”等各种行为状态是有一定秩序的，绝不能倒过来。这就要求室内设计，首先要将顾客“引进”商店由顾客很好地选择商品，最后才能成交付款。,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与环境,顾客,店堂,商品,现金、支票,商品,店堂,进入,选购,支付,提取,退出,这就是人在商店里的购物行为。,也可将人的流动行为的空间轨迹模式化。这种轨迹不仅表现出人的空间状态的移动，而且反映了行为过程中的时间变化。（这种模式主要用于对购物行为、观展行为、疏散避难行为、通勤行为）,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与环境,门厅,起居室,餐厅,10,60,30,户内流动行为,卧室,移动便捷度、既空间选择概率,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与环境,1.3行为与工作空间分布我们分析研究人的行为特征、行为习性、行为模式的主要目的就在于合理地确定人的行为与空间的对应关系。即空间的连接、空间的秩序、进而确定空间的位置，即空间的分布。不同的环境行为有不同的行为方式，不同的行为规律，也表现出各自的空间流程和空间分布。例如商店设计需要采取不同的方法来吸引顾客，除了用橱窗直接展示商品外，还在入口处标明商品的分布情况，增加休闲环境，方便顾客逗留，吸引潜在购物者前来购物。,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与工作空间分布,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与工作空间分布,顾客,店堂,进入,门厅、通道,商品,货架,选购,钱柜,支付,商品,提取,托运,柜台托运处,顾客,退出,出口,现金,每一个行为空间的具体形状及其中的家具、设备的布置还要考虑人在空间的分布情况，即分布图形。由于人们之间亲密度不同，人际距离则大小不等，关系密切者则聚在一起，各组团之间又呈现出较大的公共空间距离。,第四章人机工程学中需要考虑的环境因素行为与工作空间分布,分类,秩序图形,随意图形,聚块图形,队列或工作路径，走道或方形指引,流畅性自由活动空间，运动场所,会议或公共场所，适用于大空间的划分,1.4行为与工作空间尺寸适应行为要求的工作空间尺度，是相对概念，其空间大小也是动态尺