第1章--人机工程学概论

人类工程学，上海海洋大学李俊工程学院，202电话：61900811-mail : junli，进化还是退化，出什么问题了？什么？怎么样？第1章人机工程学概述第2章人体测量和数据应用第3章人类感知和运动特征第4章人类心理和行为特征，应用第5章人类信息界面设计第6章工作台椅子和工具设计第7章工作姿势和动作设计第8章工作位置和空间设计第9章人类和环境界面设计第10章事故分析和安全设计第11章人机系统总体设计展望第12章人机工程发展新趋势第1章人机工程导论。1.1人类工效学的命名和定义1.2人类工效学的起源和发展1.3人类工效学的内容和方法1.4人类工效学系统及其应用领域1.5人类工效学和工业设计1.1人类工效学的命名和定义人机工程学：研究人类、机器及其工作环境之间相互作用的学科。1.1.1学科1的命名。美国：人文因素；人类因素工程人类学或人类因素工程。人类工程学2。欧洲：人类工程学=工作、劳动+法律、规则人类工程学3。其他：工程心理学(前苏联)；人类工程(日本)；人体工程学；人体工程学；人体工程学；人机控制科学；愉快的学习等。1950年，英国成立了英国机器人学会，1957年，它成立了自己的期刊Ergonomics。人类因素工程协会于1957年在美国成立。它的期刊是HumanFactors。日本于1963年成立了日本人类工程学会。国际机器人协会成立于1960年。1980年4月，国家人类工效学标准化技术委员会成立，1984年，国家军事人机环境系统工程标准化技术委员会成立。1989年，中国工效学学会成立，其季刊人类工效学于1995年9月创刊。美国人体工程学专家查尔斯伍德：设备设计必须适合人的因素的所有方面，以便在操作中以最低的成本获得最高的效率。美国人机工程学专家伍德森：对人与机器关系的合理规划，即对人的感知显示、操纵控制、人机系统设计、操作系统的部署和组合进行有效研究，以提高人的工作效率。同时创造一个舒适安全的工作环境，保护劳动者的健康，使人能够从生理和心理科学中得到全面发展，1.1.2学科定义，研究人在一定工作环境中的解剖学、生理学和心理学等因素；研究人、机器和环境之间的相互作用；一门研究如何在工作、家庭生活和假期中以统一的方式考虑工作效率、人类健康、安全和舒适问题的学科。“国际工效学协会”和“国际工效学协会”的定义被认为是迄今为止最权威和最全面的研究目标：两个目标是提高工作效率和质量；为了满足人们的价值需求，研究内容集中在人与工作和日常生活中使用的产品、设备、设施、程序和环境之间的关系。在该研究方法中，诸如人的能力、行为、限制和特征等相关信息被系统地研究并应用于产品的设计和制造、操作程序和使用环境。该学科的目标是关注人类，认识到个人能力和局限性的差异，强调经验数据和评估在设计过程中的重要性，并从系统的角度考虑问题。2.中国企业管理百科全书，研究人、机器和环境的相互作用及其合理组合，使设计的机器和环境系统适合人类的生理和心理特征，达到提高生产效率、安全性、健康性和舒适性的目的。以上两个定义本质上是相同的。也就是说，研究人-机-环境系统中三大要素之间的关系，以解决人的效率和健康问题。人机工程学以人类的生理和心理特征为基础，运用系统工程的观点来分析和研究人与机器、人与环境、机器与环境之间的相互作用。它是一门为简单、省力、安全、舒适的工程系统的设计和运行提供理论和方法的科学，人、机器和环境之间的合作达到最佳状态。因此，人类工程学可以定义为根据人类特征设计和改进人机环境系统的科学。综上所述，IEA的人机工程学定义是一门研究人与系统中其他因素之间相互作用的科学，并应用相关理论、原则、数据和方法进行设计，以使人健康、舒适并具有最佳的整体性能。4-人-机-环境系统，人-机-环境系统是指由处于同一时间和空间的人、他们使用的机器和他们周围的环境组成的系统，称为人-机系统。在人机系统中，人-机-环境是相互依存、相互作用、相互制约的，以完成特定的生产或生活过程。1.2、人机工程学的起源和发展，自从有了人类社会，人类的生活就离不开电器，因此，从一开始就有了人类，人和电器之间也有了最原始的人机关系。由于人们的使用和改进，这些工具已经从简单到复杂逐渐变得科学。在我国的古典家具中，如太师椅和茶几，我们可以清晰地看到人机概念的影子。另一个例子是我国的指南车，其传动机构采用机械知识和反馈原理，这符合现代人机工程学的原则。这种实际的人机关系及其发展，我们称之为经验人机工程，1.2人机工程的起源和发展，1.2.1经验人机工程(20世纪初第二次世界大战)工业革命后，人们从事的劳动在复杂性和负荷方面发生了很大变化。改革工具以改善工作条件和效率已经成为一个紧迫的问题。因此，人们开始研究经验工效学提出的问题。下面我们将列出几部著名的研究作品。1884年，德国学者AMosso对人类劳动疲劳进行了实验研究。向工作的人体施加微小的电流，该电流随着人体疲劳程度的变化而变化，从而用不同的电信号来反映人体的疲劳程度。这项实验研究为未来的“劳动科学”奠定了基础。1898年，美国学者FWTaylor从人机工程学的角度研究了铲土作业的效率。他用四把形状相同的铲子和分别重5公斤、10公斤、17公斤和30公斤的铲子铲了同样一堆煤。虽然17公斤和30公斤的铲子每次铲出大量的煤，但是实验结果表明铲出量为10公斤的铲子具有最高的工作效率。他做了许多实验，最终找到了最佳的铲子设计和每把铲子在处理松散的颗粒状材料如煤粉、铁屑、沙子和铁矿石时最合适的重量。这是人机工程学过程中著名的“铲运实验”。砌砖实验是1911年由FBGilreth在美国建筑工人砌砖的基础上进行的。他用快速照相机拍摄工人的砌砖动作，然后分析这些动作以消除多余的无效动作，最终提高工作效率，并将工人的砌砖速度从当时的每小时120块提高到每小时350块。泰勒和吉尔布雷斯的这些重要实验产生了巨大的影响，并成为后来人类工程学重要分支所谓“时间和运动研究”的主要内容。特别是，泰勒的研究成果成为美国和一些欧洲国家在20世纪初为提高劳动生产率而实施的“泰勒体系”。特点：机械设计的主要重点是机械、电气和热力学等工程技术的原理设计。在人机关系中，主要是选择和培训操作人员，使人们能够适应机器。1.2.2科学工效学(第二次世界大战 20世纪50年代末)，由于设计不当和缺乏训练，导致了更多的事故，这使人们认识到“人的因素”的重要性，认识到仅有工程知识是不够的，还必须具备生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科的知识。这一发展阶段的特点是：重视工业和工程设计中的“人的因素”，努力使机器适应人类。1.2.3现代人机工程学(自20世纪60年代以来)，现代人机工程学有三个特点：1)注重机械设备的设计，使机器的操作不超过人的能力极限，而不是让人们适应机器。2)紧密结合实际应用，通过严格计划下的大量实验研究，进行具体的机械设备设计。3)心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学和工程学的综合知识。研究方向：从整体上研究人-机-环境，以获得系统的最高综合效率。1.3人类工效学的研究内容和方法，1.3.1学科的研究内容，以及各国人类工效学研究的基本状况由于各国学科和产业基础不同，各国人类工效学的研究方向和重点也不同，例如，美国侧重于工程和人际关系；法国关注劳动生理学；前苏联重视工程心理学；保加利亚强调人体测量；捷克共和国、印度等。注意劳动卫生。研究内容具有多样性、适用性和灵活性。主要包括以下几个方面：1)人体特征研究：主要研究工业设计中与人体相关的问题。如本书第2、3和4章所述。2)工作场所和信息传输设备的设计：主要研究如何设计合适的环境和信息传输设备，使人们能够舒适高效地工作。如本书第5、6、7和8章所述。3)环境控制与安全保护：主要研究从长远利益的角度来看，如何设计环境，进行安全保护，以保证人们的健康不受影响，事故风险最小化。如本书第9章和第10章所述。4)人机系统的总体设计：人机系统的工作效率主要取决于其总体设计，即使“机器”适应人体整体，解决好人与机器之间的分工和机器之间的信息交换问题，使二者相辅相成，取长补短。如本书第11章所述。5)人机工程学发展趋势的研究，如本书第12章的内容，1.3.2研究方法、研究方法、观察分析方法、实际测量方法、实验方法、计算机数值模拟方法、模拟和模型试验方法，1.4.1学科体系、人机工程学、人体科学、工程科学、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、环境测试、工业设计、工程设计、安全工程、系统工程、机械工程、管理工程。 人类工程学是以“人类科学”和“工程技术”的结合命名的，是环境科学不断渗透和交叉于工程科学的产物。 它把人类科学中的人类学、生物学、心理学、卫生学、解剖学、生物力学和人体测量学视为“一个肢体”。以环境保护、环境医学、环境卫生、环境心理学、环境监测技术等环境科学学科为“另一个分支”。“主干”由工业设计、工业经济、系统工程、交通工程、企业管理和其他科技学科组成。它形成了这门学科的体系。从人类工程学的角度来看，它是一门综合性的边缘学科。它的研究领域是多种多样的，可以说它与国民经济的各个部门都有着密切的联系。1980年4月，国家标准局成立了国家人类工效学标准化技术委员会。1984年，国防科技工业委员会成立了国家军事人机环境系统工程标准化技术委员会。1989年，国家人体工程学学会成立。你在1995年创立人类因素和人类工程学是什么意思？2.中国人因工程的主要研究领域和类别心理工作和认知工程航空航天人因交通和驱动因素产品设计和可用性工程职业安全与健康核电人因人力资源管理。3.中国专业人因工程研究机构简介；人机交互、用户界面设计、可用性工程、驱动因素、工业安全等。清华大学工业工程系；人力资源管理等。Xi交通大学工业工程系；知识工程、人机界面、人工智能等。上海交通大学工业工程系；产品研发等。虚拟设计、产品设计、汽车设计人因仿真、产品开发与设计、湖南理工大学安全与环境工程系安全人因可靠性、汽车设计、东北大学管理科学与工程系产品设计、核电安全等。大连海事大学中欧可用性研究中心可用性工程，人机交互和信息可及性，1.4.3人因工程的应用，主要有以下几个方面：(1)基础研究(2)生产和生活应用(3)安全管理和可用性(4)其他方面，(1)人体工作行为基础研究，解剖学和人体测量学生理学和医学人体工程学环境人体工程学手动操作负荷显示和控制布局设计控制室设计认知人体工程学和复杂任务。(2)生产和生活应用工作空间设计，工业设计应用办公人机工程学设计产品设计和客户车辆和交通人机工程学计算机软件人机工程学计算机终端人机工程学界面设计和评估，(3)安全管理和可用性事故健康和安全人员可靠性风险评估可用性评估用户需求和用户指导，(4)管理和人机工程学其他方面多工作环境系统分析任务分析管理培训和人员培训特殊人机工程学应用，(1.5)人机工程学和工业设计， (1)人机工程学与工业设计的异同，人机工程学与工业设计在基本思想和工作内容上有很大的一致性：人机工程学的基本理论“产品设计应适合人体生理、心理因素”与工业设计的基本概念“产品的创造应满足人们的物质和文化需求”，含义基本相同，侧重点略有不同； 工业设计和人类工程学也研究人和事物之间的关系以及人和事物之间的界面问题。由于工业设计在历史发展过程中融入了更多的文化因素，如对美的追求，工作领域也包括视觉传达设计等方面，而工效学广泛应用于劳动和管理科学，这是两者的区别。为工业设计中“人的因素”的考虑和工业设计中“对象”的功能合理性提供科学依据，为工业设计中“环境因素”的考虑提供设计准则，为人机环境系统的设计提供理论依据，为坚持“人”为核心的设计理念提供工作程序。参考表1-3和1-4。人机工程学在一些产品中有更多的应用，而在其他产品中应用较少，例如下面的机械手。人机工程学原理在一些产品中的应用相对简单，因此没有必要进行复杂的人机工程学研究，而一些产品需要进行复杂的人机工程学研究，例如飞机的驾驶舱。日本零驾驶舱，飞机，Xi安焦通大学，太阳队，dc3驾驶舱，波音727驾驶舱，管理学院，Xi安焦通大学，太阳队，美国航天飞机控制室，近年来为公众所知的一些重大人类事故，挑战者号事故，切尔诺贝利核电站控制室，切尔诺贝利核电站灾后，宇航员座椅是为特定的人设计的，手套