人因工程之绪论

人因工程,参考教材,工效学原理与应用张广鹏主编机械工业出版社人因工程孙林岩主编中国科学技术出版社人机工程袁修于、庄达民编著北京航空航天大学出版社HumanFactorsinEngineeringandDesign清华大学出版社,人因工程学丁玉兰主编上海交通大学出版社,1、人因工程学的命名,欧洲国家：英国、荷兰、法国等用Ergonomics（工效学）“Ergos”表示工作，“nomos”表示法则或习惯（laworhabit）。复合词的含义是：应使机械设备的设计符合人的工作或操作的习惯。目前Ergonomics一词已被国际标准化组织正式采纳，中文翻译成“工效学”。,美国：HumanFactorsEngineering（人因工程）HumanFactors（人类因素）HumanEngineering（人类工程学，人体工程学）Biotechnology（生物工艺学）EngineeringPsychology（工程心理学）AppliedExperimentalPsychology（应用实验心理学）等。,第一章绪论,一.人因工程学的学科内涵,日本和前苏联沿用西欧的名称，日语“人间工学”。,我国的标准化名称：人类工效学，工效学。ChineseErgonomicsSociety,CEA,目前在我国对人因工程这门学科也有其他类似的命名：人体工学、人机工程学、人机控制学、人机环境工程学、宜人学、人机学等。,人因工程学也称“人类工效学”、“人体工程学”、“工效学”、“人机工程学”和“人机环境工程学”等。,2、人因工程的定义,（1）美国人因工程学家伍德（CharlesCWood）：“设备的设计适合人的各方面因素，以便在操作上付出最小代价而求得高效率”。,（2）美国人因工程学和应用心理学家查帕尼斯AChapanis）：“人因工程学是在机械设计中考虑如何使人获得操作简便而又准确的一门科学”。,由于人因工程涉及范围宽，内容综合，而学科的侧重点又不同，各国对工效学的定义也不相同。,（3）前苏联对人因工程学的定义：“研究人在生产过程中的可能性、劳动活动方式、劳动的组织安排，从而提高人的工作效率，同时创造舒适和安全的劳动环境，保障劳动者的健康，使人从生理上和心理上得到全面发展的科学”。,（4）国际工效学会（IEA,InternationalErgonomicsAssociation）的定义：“研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学、心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用条件下，在工作中、家庭生活中和休假时，怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等达到最优化的问题”。,各国学者对人因工程所下的定义不同，但在下述两个方面的观点是一致的：（1）人因工程的研究对象：人与广义环境（机器、环境、工具、劳动组织管理等）的相互关系。（2）人因工程的研究目的：如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化。,（5）我国的中国企业管理百科全书对工效学定义：“研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和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”。,人因工程学的定义,综上所述可以认为：人因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，人因工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人机环境系统的科学。,二.人因工程的起源与发展人因工程学产生于上世纪40年代（二战时期），人因工程学所包含的基本原理及思想，可以追溯到人类制造工具的石器时代。,1古代经验人因工程学人类活动早期，古人在生产实践中自觉不自觉地运用了人因工程学设计思想制造工具。,（1）远古人制造的各种石器工具。图满足两个条件：一是人手拿得动、握得住；二是手握的部分适合人手的形态，不会因反作用力而将手刺破。,（2）两千多年前冬官考工记中记载了商周时期按人体尺寸设计各种工具和车辆，黄帝内经中对人体尺寸有了较为详细的描述。,（3）三国时期（公元230年前后）机械师马钧改进织织机（将装有60蹑踏具的机器改造为只有12蹑），不仅易于操作，而且工效提高45倍。,（4）医学之父希波克拉底（Hippocrates，公元前460前370，希腊医学家）在他的外科手术文章中对手术室的合理布置、手术器具设计及最佳操作姿势等进行了详细描述，这些是在长期实践中逐渐总结出的最早涉及人因工程学思想的作业空间和工具合理设计的例证。（5）公元前1200年古希腊对雅典附近的矿场安全就作了相关的规定，如禁止移动坑道中的支撑物，禁止使用易产生过量烟雾的煤油灯，违者将遭受严厉处罚，这些都是最早涉及人因工程学思想的维护操作者健康和劳动安全例证。,古代朴素的人因工程学的基本思想：人与工具互相适应。,2.近代人因工程学背景：19世纪末期，随着工业革命的发展，人们所从事的劳动在复杂程度和负荷量上发生了很大变化，迫切要求采用科学的方法改革工具，以改善劳动条件和提高劳动生产率。,（1）美国工程师、工业工程的创始人泰勒（FWTaylor）：,泰勒1898年进入一家伯利恒钢铁公司，进行了著名的“铁锹铲运”、“生铁搬运”、“金属切割”等试验研究，著科学管理原理。,他发现：工人不管铲运什么东西使用同样大小的一把铁锹。他认为不合理，如果能找到每锹铲运量的最佳重量，那将使工人每天铲运的数量达到最大。经过大量试验，泰勒发现铁锹铲运的最佳重量21磅。他设计大小不同的铁铲，大铲用来铲炉灰，小铲用来铲矿石，这样可以使工人在操作中与铲子达到最佳配合，从而达到每天最大的工作量。泰勒的成功使他工作的公司产量扩大了80，成本降低了30，而工人的工资也提高了20。,“铁锹铲运”试验,（2）动作研究专家吉尔布雷斯（FBGilbreth）夫妇：主要研究生产作业系统中的人的生理和心理特点。著砌砖法。,例1：他们研究了建筑工人砌砖作业中人与脚手架、框架等工具的最佳配合，设计了可调式的脚手架，能够适应人体特点，使操作者省去了弯腰转身等动作。,例2：他们通过高速摄影详细纪录工人的操作动作，分析其动作特点，将工人的砌砖动作从18个简化为5个，使砌砖速度从每日砌砖1000块上升到2700块，大大提高了工作效率。,无论是泰勒的科学管理原理，还是吉尔布雷斯的砌砖法都体现出了管理工程学科对人的因素的重视。,代表人物是德国心理学家斯腾和闽斯托博格（H.Munster-berg），他们将当时“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地联系起来，运用心理学的原理和方法，提出了“通过选拔和训练，使工人适应机器”的思想，建立了相应的职业适应检查实验室。1916年德国已成立了16个技术心理研究机构。,（3）“心理技术学”的提出与应用阶段,例1.创造了一种选拔电车司机的测验仪器。建立了职业适应性检查的实验室，这对于减少作业中的事故，提高工作效率起到了很重要的作用。,例2.一战爆发前夕，某些参战国应用闽斯托博格的心理技术学原理所讲到的原理与方法来挑选军事人员。,近代人机工程学的特点：以机器设计为中心，通过选拔和训练，使人适应机器（也包括环境、工作性质等）。,3.人因工程学的诞生阶段二战时期，由于战争需要，武器系统越来越复杂，人员操作的难度也越来越大。,例、美国制造的轰炸机上有100多个仪表及控制装置，飞行员从外界获取信息，再与标准比较，才能作出反应，因此眼花缭乱，驾驶员的负担非常重。据统计美国在二战期间发生的飞机事故有90%是由于人机学方面的原因造成的。,分析：由于人的心理和生理承受力是有限的，对于这样的复杂系统，其显示部分、联络部分及操作部分的设计不符合人的生理和心理特点，从而易造成操作程序上的混乱。因此完全依靠选拔和培训，已完全不能使人适应不断发展的武器性能要求这样不但给士兵训练带来很大困难，影响了武器效率的发挥，同时使事故率大为增加。,飞行员的判读出错率高于2%！,飞机高度值4160=最短针的读数4X1000+最长针的读数1X100+中长针的读数6X10,二战期间美国战斗机的高度表,人们在屡屡失败中逐渐清醒认识到：只有当武器装备的设计符合使用者的生理、心理特点和能力限度时，才能发挥其高效能，避免事故的发生。,这一阶段是“工程心理学”正式出现、“使机器设备的设计更适合于人”的思想确立的阶段，人因工程学吸取了工程心理学的许多研究成果，并加以发展逐渐形成一门独立性的学科。二战后，军事上的研究成果逐渐被工业企业界及其它部门所采用，如美国的休斯航空公司、贝尔电话实验室、福特汽车公司、通用电器公司（GE）、国际商用机器公司（IBM）等机电制造业的技术人员被纳入到参与人因工程学这一学科研究的队伍中来。人因工程学的应用范围非常广泛，不仅是军事、工程领域，而且已扩展到日常生活之中。第二次世界大战开始及其后的十几年为人因工程学的诞生和成长时期。这一阶段进入了“人机环境”系统的研究。,4.人因工程学成为独立学科的阶段,（2）1957年美国的麦考密克（McCormickEJ）发表了人机工程学的权威著作人类工程学，标志着人因工程学这一学科进入成熟阶段，该书相继被欧、美、日等国广泛采用，并作为大学教科书。,（1）1949年美国的查帕尼兹等出版了应用实验心理学工程设计中人的因素一书，总结了第二次世界大战时期的研究成果，系统介绍了应用实验心理学的方法处理与研究工业设计的问题，论述了人机工程学的基本理论和方法，为人因工程学作为一个独立的学科奠定了理论基础。,人因工程学成为独立学科的标志：,世界各国的人因工程学研究组织：,例：1949年英国在默雷尔（Murrell）的倡导下，成立了第一个人机工程研究会。1953年前联邦德国成立了人机工程学会。1957年9月，美国成立了“人因工程学学会”（HumanFactorsSociety，HFS）。,例：1957年英国正式发行名为Ergonomics会刊，由剑桥大学心理研究所魏尔福特（WelfordAT.）担任主编，并逐渐成为国际性刊物。,这一阶段，“人因工程学”逐渐被完整系统地论述清楚，并与工程心理学逐渐分开。,上世纪60年代，人因工程学学科在世界范围内普遍发展起来。1961年，在瑞士的斯德哥尔摩举行了第一次国际工效学的学术会议，成立了国际工效学学会（InternationalErgonomicsAssociation，IEA），并在以后每隔三年举行一次国际会议。该会议的会刊就是英国的Ergonomics。,1964年日本成立“日本人间工学学会”（JapanErgonomicsResearchSociety），出版人间工学杂志。,人因工程学的蓬勃发展：,1975年成立了国际人机工程学标准化技术委员会，发布了工作系统设计的人类工效学原则的标准，作为人机系统设计的基本指导方针。,随后英、德、美、前苏联等国相继制定了本国的人因工程学国家标准，目前人因工程学已被广泛应用于国防、交通运输、工业、航空航天、农业、大型水电站、建筑、地铁、计算机等领域。,5.我国人因工程学的发展,我国人机工学研究起步较晚，但发展较快，1980年建立了全国人类工效学标准技术委员会，1989年成立了中国人类工效学学会（ChineseErgonomicsAssociation,CEA）。中科院心理学研究所及部分高校建立了工效学或工程心理学研究机构。原杭州大学培养了我国首批工程心理学硕士和博士，许多大学也开设了工效学、人机工程学等相关课程，相应的出版物也日益增多。目前我国工效学已应用于铁路、运输、工程机械、机床设计、航空航天等行业，并取得了可喜的成绩。,三、人因工程学与相关学科的关系,人因工程是一门集“人体科学”、“技术科学”和“环境科学”于一体的综合性的边缘学科，它与其它学科的关系:,人体工效学（Physicalergonomics）研究与人体解剖学、人体测量学、生理学、生物力学等与人体活动有关的工效学问题，相关的研究工作主要有：工作姿势、物料搬运、重复性的活动、与骨骼肌肉相关的工作、作业空间布局、安全与健康等。认知工效学（Cognitiveergonomics）研究与智能处理（如感知、记忆、推理、主观能动性）及人与人、人与系统之间的相互作用等方面的工效学问题，相关的研究工作主要有：人的精神负荷、决策、技巧、人与计算机的界面设计、人的可靠性、工作压力、人员培训等。组织工效学（Organizationalergonomics）研究与社会技术系统有关的组织优化，包括组织结构、政策及处理方法等方面的工效学问题，相关的研究工作主要有：信息处理、人力资源管理、工作方法设计、工作时间设计、梯队、社团工效学、合作、质量管理等。,四、工效学学科的三个专业领域,五.人因工程学的研究方向,1人体因素研究主要研究人的生理、心理和能力限度、人体尺寸等，为制定人机工程标准和进行人机系统设计提供科学依据。研究目的：使机器、作业环境能更好地适应于人。例如：人的感知特性、信息接受、加工和传递能力；人的工作负荷与效能、疲劳的关系；人体尺寸、人体力量、人体活动范围；人的决策过程，影响效率和人为失误的因素等。,2人机系统的总体设计研究人机功能合理分配，相互取长补短，达到人机系统整体最优。机器设计适应于人，但同时考虑到个体差异，适当进行选拔和培训有助于人机系统的优化。,3人机界面设计人与机器的信息的快速、正确交换过程。例如：计算机的软/硬件设计。,4研究工作场所设计和改善主要包括：工作场所总体布置、作业空间与作业区域设计、工作台或操纵台与工作椅设计、工作条件设计等。工作场所设计的合理性，对人的工作效率有直接影响，设计时需要从生理学、心理学、生物力学、人体测量学和社会性等方面进行考虑，以保证符合人的特性和要求。,5研究作业环境及其改善主要研究照明、环境色彩、噪声、微气候、空气污染等条件下，人的生理、心理反应，及对操作者的工作和生活的影响，并提出改善的措施。人因工程学的研究目标：保证操作者的身心健康，使工作效率最优。,6研究作业方法及其改善主要研究人从事体力作业、技能作业和脑力作业时的生理与心理反应、工作能力及信息处理特点。研究作业时合理的负荷及耗能、工作与休息制度、作业条件、作业程序和方法等。,7研究人机系统的安全性与可靠性研究人的可靠性、安全性及人为失误的特征和规律，寻找可能引起事故的人的主客观因素；研究如何通过主、客观因素相互补充和协调，克服不安全因素，以减少系统中不可靠性；研究分析发生事故的人、物、环境和管理等原因，提出预防事故和安全保护措施，搞好系统安全防范与管理工作。,8研究人机系统的组织管理,研究人机环境系统的组织原则，即根据人的生理心理特征，研究机器、技术、作业环境对休息制度的要求。人机系统不是封闭的，是与组织管理、文化和社会相适应的，人机系统的组织管理应考虑这些因素。例如：在“人机环境”系统中，如何进行作业空间布置、实行何种轮班制度等，才能使操作者感到舒适，并能提高工作效率。,（一）调查法调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。它具体包括访谈法、考察法和问卷法。（1）访谈法。是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。（2）考察法。通过实地考察，发现现实的人一机一环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。（3）问卷法。是研究者根据研究目的编制一系列问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。,六.人因工程学的主要研究方法,（二）观测法观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对象的一种方法。这种方法是在不影响事件的情况下进行的，观测者不介入研究对象的活动中，因此能避免对研究对象的影响，可以保证研究的自然性和真实性。（三）实验法实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果推论和变化预测的一种研究方法。,实验法分为两种，实验室实验和自然实验。（1）实验室实验是借助专门的实验设备，在对实验条件严加控制的情况下进行的。（2）自然实验（现场实验）在某种程度上克服了实验室实验的缺点。自然实验虽然也对实验条件进行适当控制，但由于实验是在正常的情境中进行，因此，实验结果比较符合实际。但是，由于实验条件控制不够严格，有时很难得到精密的实验结果。,（四）心理测量法心理测量法（也叫感觉评价法）是运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量作出主观感觉评价。心理测量对象可分为两类：A类：对产品或系统的特定质量、性质进行评价，如声压级、照明的照度及亮度、空气的干湿程度等评价；B类：对产品或系统的整体进行综合评价，如舒适性、使用性、居住性、工作性等。,（五）心理测验法心理测验法是以心理学中有关个体差异理论为基础，将操作者个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，以分析被试心理素质特点。测验必须满足以下两个条件:第一，必须建立常模。常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。第二，测验必须具备一定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。（六）模拟和模型试验法,模拟：假人模型冲击/虚拟技术,模型：输入系统输出,七.人因工程学在工业工程中的地位和作用,1.生产作业的组织管理的需要（现场管理）,例1：生产现场中所制定的各种制度和规范符合人因工程学原理。,例2：制定的培训和选拔规范要符合人因工程学原理。,将人因工程学的原理和思想应用到生产作业的组织管理中，可以有效解决生产中存在的各种问题。例如：许多外资、合资企业对工业工程专业人员需求很大的一个主要原因就是这些人员具有人因工程学知识。,作业现场的许多矛盾都与人因工程学有关。例如：物理环境因素、机器设备的布置、换班制度等问题都与人因工程学有关。依靠经验只能解决片面问题或表面问题，不能从根本上解决问题。,2.突出“以人为本”或“以人力资源为中心”管理的需要现代工业企业管理中突出了人的因素，把人力资源作为管理的主体。在设计一个新系统或改善原来的系统时，首先考虑如何以较小的成本挖掘人的潜力：减少浪费、避免事故，同时减少体力消耗，避免疲劳，保护作业者健康，最终可以实现安全、高效、高质量的生产。人因工程学的主导思想就是“以人为本”。,3标准化管理的需要现代工业工程十分重视标准化工作，而人因工程学是研究人机的最佳配合后，首先提出如何把工具、机器、设备、器具的设计制造纳入标准化轨道。,例，二战后，美国制造的汽车、飞机、轮船大量销往日本，由于日本人的腿不及美国人长，导致不便驾驶汽车，不便使用轮船上的厕所、洗脸盆与其它用具。,人因工程学中的一项重要任务就是人体测量，以人体测量数据为基准制造各种产品。,总结人因工程学与工业工程和工业管理工程对生产系统所起的作用都是提高该系统的效率，而人因工程学学更着重于研究如何以更小的人力资源投入来提高人机系统的效率，因此，凡在工业工程和工业管理工程中有人参与的操作、作业与工作，都渗透着人因工程学学的原理。从事工业工程和工业管理的人员应该首先必须具备人因工程学的基本知识。,七、本门课程的主要内容,用电脑时，有时候想删掉一个文件，操作后，窗户系统会弹出一个警告框：确实要把“xxx”放入回收站吗？是/否早年的录音机要录音时，要同时按下两个键才能录音也是这个原理。用预先的手法避免人易犯的错误在室内设计中也有同样的道理。人们会设计一种床头靠背，去预测主人会怎么去使用它，假设可能遇上什么麻烦，在设计中尽量解决和避免它。,案例,案例：桌台究竟该多高您所使用的书桌、电脑桌和办公桌高度是多少？倘若有兴