人体工效学PPT课件

1、人体工效与康复工程 参考书 1.Jan Dul, Bernard Weerdmeester, Ergonomics for beginners, London, 1995,Taylor & Francis. 2.钱学森等，论人体科学，人民军医出版社。 3.陈信，袁修干，人机环境系列丛书， 北京航空航天大学出版社。 4.丁玉兰，人机工效学，北京理工出版社。 5.航天医学工程系统丛书，国防工业出版社。 6.毛恩荣，车辆人机工程，中国农业大学。 第一章 导论 一 人体工效学的基本定义 二 工效学的发展史 三 主要研究内容 四 研究方法 一 人体工效学的基本定义 先看看几个与我们密切相关的人体 工效有

2、关的例子： 人体采用哪种姿势最舒服？ 坐着时采用哪种姿势最舒服？ 使用什么鼠标最不易疲劳？ 什么样的手机键盘最好？ 什么样的计算机键盘最好？ 一 人体工效学的基本定义 工效学 是研究人工作或劳动的自然规律或法则的科学。 研究对象为工程技术设计中与人体有关的问题，目的是解决 工程技术设计设计如何与人体各种要求相适应，从而使人机 系统（包括操纵机器的人和他所操纵的机器在内的整个系统） 工作效能达到最高。 人体工效学 就是研究人在工作或劳动的自然规律或 法则中人的生理、心理以及人与机器和环境的关系，获取最 大的劳动成果，同时保证人自身的安全、健康、舒适和满意。 人机工程学的多种学科名称: (1)人类

3、工效学，或简称工效学，英文Ergonomics这个学科名称在世界 上应用最广。 (2)人的因素(学)，英文Human Factors 这是美国一直沿用的名称。 (3)人类工程学，英文Human Engineering 类似的名称有人体工程学。 一 人体工效学的基本定义 一 人体工效学的基本定义 (4)工程心理学，英文Engineering Psychology 这个名称下的学科研究更 专注于心理学方面。 (5)人机环境系统工程学、宜人性设计 (人机工程设计)等，研究内 容相同或相近。在日本，该学科的日文汉字是“人同工学” 二 工效学的发展史孕育期 美国工程师FW泰勒(Frederick WTo

4、ylor，1856-1915) 开创的“时间与动作研究”（Time And Motion Study）包括泰勒的 “铁锹 作业实验”，和吉尔布雷斯夫妇的“砌 砖作业实验”等多项研究。 “铁锹作业实验”是用种大小不同的铁锹，交给工人使用，比较他们 在每个班次8h里的工作效率。结果表明工效有明显差距。这其实是关于体 能合理利用的最早科学验。 另一个专题是对比各种不同的操作方法、操作动作的工作效率；这就 是关于合理作业姿势的最早科学研究。 二 工效学的发展史孕育期 二 工效学的发展史孕育期 砌砖作业实验是用当时问世不久的连续拍摄的摄影机，把建筑工人的 砌砖作业过程拍摄下来，进行详细分解分析，精简掉所

5、有非必要动作，并 规定严格的操作程序和操作动作路线，让工人像机器一样刻板“规范”地 连续作业，他们合著的疲劳研究(1919年出版)更被认为是美国“人的因 素”方面研究的先驱。 20世纪的两次世界大战期间，制空权是交战各国必争的焦点之一。飞 行员在高空复杂多变的气象条件下控制飞行，本来就不轻松。驾驶战斗机 与敌机格斗，还要高度警觉地搜索、识别、跟踪和攻击敌机，躲避与摆脱 对方的威胁，短短几十秒内，在警视窗外敌情的同时，要巡视、认读各种 仪表，立即做出判断，完成多个飞行与作战操作，更是不易。 二 工效学的发展史诞生 例如，一战时期英国SE5A战斗机上只有7个仪表，到二战时期的 “喷火”战斗机上增加

6、到了19个。一战时期美国“斯佩德”战斗机上的控 制器不到10个，到二战时期P-51上增加到了25个。这就使得经过严格选拔、 培训的“优秀飞行员”也照顾不过来，致使意外事故、意外伤亡频频发生。 二 工效学的发展史诞生 二 工效学的发展史 英国海军部摩瑞尔（K.F.H.MURRELLK.F.H.MURRELL）的一次会议上组成了一个 学会，学会成员包含人体解剖学家、生理学家、工程师、心理学家、劳 动研究人员、建筑师、照明工程师等。与会者感到迫切需要为学会取一 个名字，最后者感到迫切需要为学会取一个名字，最后决定采用一个复 合词“Ergonomics”(Ergonomics”(工效学) )来称呼该新

7、兴学科。 ErgonomicsErgonomics由两个 希腊词“Ergos”Ergos”和“Nomics”Nomics”构成，前者意思是“工作”、“劳动”， 后者是“自然法则”、“自然规律”。 6060年代，载人航天活动的成功使得以工效研究目的的人、机、环境相互 关系的研究显得极为突出，先后出现人的因素（Human FactorsHuman Factors）、人体工 程（Huaman EngineeringHuaman Engineering） 工程心理学（Engineering PsychologyEngineering Psychology）、工 效学（ErgonomicsErgonom

8、ics）、人的因素工程（Human Factor EngineeringHuman Factor Engineering）、人 机系统（Man-Machine SystemMan-Machine System）等学科名称。但这个时期主要研究重点是让 人如何适应机器、适应环境，缺乏从系统总体全面研究人、机、环境的相互 关系。 二 工效学的发展史发展和成熟 二 工效学的发展史发展和成熟 1980 1980年，美国科学院应陆、海、空三军的要求，组成专门的委员会，着重 分析和研究该领域的研究现状，并于19831983年提出题为人的因素研究需要 的专门报告。 二 工效学的发展史四维的和谐统一 总的说是要

9、求保护生态环境、人与自然保持持久和谐，设计伦理回归 到中国古代“天人合一”的理念。人机学此前的观念是：要求人、机、环 境三者和谐统一。吸取可持续发展理念以后，可以表述为：要求人、机、 环境、未来四者和谐统一。即由原先的三维(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。 19811981年，在著名科学家钱学森的指导下，陈信、龙升照发表了人机 环境系统工程（学）概述一文。该文根据载人航天预先研究的实践概括性 地提出了人机环境系统工程的科学概念。在中国标志一门新兴科学的形 成。 现在每年都有相关工效学国际会议举办，较为著名的有国际数值人会议、 国际工效学会议等。 二 工

10、效学的发展史发展和成熟 国际的和各国的学术团体及其主要活动 1.国际的和各国的学术团体及其主要活动 (1)各主要工业国的学术团体及其活动 最早建立的人机学学术团体是 英国人机工程学会，成立于l950年。随后建立国家人机学学会的有：联邦 德国(1953年)、美国(1957年)、前苏联(1962年)、法国(1963年)、日本(1964 年)。 国际的和各国的学术团体及其主要活动国际的和各国的学术团体及其主要活动(a) 国际的和各国的学术团体及其主要活动(b) 现在世界上工业与科技较发达的国家均建立了本国的国家人机学学术 团体。 英国人机工程学会从1957年起发行会刊ERGONOMICS(人机工 程

11、)，几十年一直坚持着，对国际人机学的发展贡献卓著。 国际的和各国的学术团体及其主要活动 国际的和各国的学术团体及其主要活动(c) (2)国际人机工程学学会 国际人机工程学学会(IEA，也译作国际人 类工效学学会)成立于1960年。l961年在瑞典斯德哥尔摩举行了第一届 国际人机工程学会议。 国际的和各国的学术团体及其主要活动 国际的和各国的学术团体及其主要活动(d) 此后，每三年一次的人机学国际会议依次在德国、英国、法国、 荷兰、美国、波兰、1313本等国举行。其中19821982年8 8月在日本东京举行 的第8 8届会议，参加者达800800余人，我国学者也首次应邀参加了这次 会议。 国际的

12、和各国的学术团体及其主要活动 国际的和各国的学术团体及其主要活动(e) (3)国际人机工程学标准化技术委员会 代号IS0TC-159，成立于 l957年。其活动情况另作介绍。 国际的和各国的学术团体及其主要活动 目前在我国主要有三个协会从事人体工效学的研究：环境控制、生保与救生 协会，人机与环境工程协会，人类工效学学会(Chinese Ergonomics Society，简 称CES ）。 国际上最著名的协会是International Society of Ergonomics。 主要杂志 Ergonomics Applied Ergonomics International Journa

13、l of Industrial Ergonomics 国际的和各国的学术团体及其主要活动 三 研究内容 飞机坐舱工效评价 缺氧力量工效 日常生活中人体工效学问题 在我们的日常生活中，可以说时时处处都存在着人机学问题，包括合 理的和不合理的事例。在全面学习本课程之前，环视、巡察、指点一番， 使我们概略地了解到，原来有这么多属于人提工效学应该关注和解决的问 题，心中有数，对学习课程很有好处。下面只是随意列举一些，简单地把 问题所在点出来，不多解说。因为进一步分析、研讨，将在以后各章各节 中陆续展开。 例1腰疼沙发(a) 城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸 疼了，不得不在腰

14、后面垫上一个“腰靠”。为什么? 例1腰疼沙发(b) 大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎 段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。 这就是产品设计中的解剖学问题。 主枕头附枕头(a) 一些“上档次”的宾馆里，单人床常配有两个同样的枕头。本意是让 习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。但这真 是一个愚不可及的“高招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别， 哪有一倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝 大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。 主枕头附枕头(b) 其实只要采用一个稍许高一点的“主枕头

15、”、再配一个较薄的“附枕 头”，岂不就能满足多数人的需要了吗?并不难解决。问题出在哪里?缺乏 “产品应与生理条件相适应”的考究。 例3车厢窗户(a) 车厢外表面为墨绿色的旧式旅客列车，其硬座车厢窗户的高度，正与 坐着乘客的胸、肩、头部齐平。打开窗户，行驶中每小时风速达六、七十 或七、八十千米，即使最闷热的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久，而 背风一侧乘客却依然热不可挡. 例3车厢窗户(b) 其实改进一点也不难，把窗户提升到比站立者身高略高一点即可，而 且这样做也并不增加生产成本。现在的新式客车已经这么改了，即使多个 窗户同时打开，风也不会直吹乘客，却能在车厢上部形成新鲜空气的“顺 流”，效果甚

16、佳。 例4脚踏钮(或脚踏杆)冲水 公共卫生间里水箱拉绳边上贴着醒目的提示“便后冲水”，但是不冲 水的现象司空见惯。公众素质有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱 拉绳把手不干净是人人皆知、也人人腻味的，可见拉绳水箱本身就存在宜 人性的问题，应该从设计角度来寻求解决办法。现在大城市的公厕里脚踏 钮(或脚踏杆)冲水正在推广，效果显然可见。 例5声光控延时开关 (a) “节约用电人走关灯”的条子随处可见，人走楼空后楼道里的照明灯 还是彻夜长明。这种大家都熟悉的现象，也需要从设计的角度来寻找原因 和改进措施。开关都安置在楼道照明灯的就近位置，关了灯，楼道一抹黑， 怎么下楼、拐弯、出门呢? 例5声光控延

17、时开关 (b) 现在声光控延时开关价格已相当便宜，用声光控延时开关，人来灯亮， 人走灯灭，可解决问题。另外，也可以从合理安排开关位置方面寻找解决 办法。 例6双肩背书包和单肩背书包(a) 双肩背书包和单肩背书包从人机学看，双肩背书包在使用解剖学和心 理学方面优势明显。 例6双肩背书包和单肩背书包(b) 背双肩背书包，脊柱两侧受力均衡，能保持正直形态(图3-1a)；而单 肩斜挎或手提书包，脊柱都因单侧受力而形成侧向弯曲(图3.1b、c)，使椎 间盘受压均匀分布的生理状态不能正常维持，于是消耗的体能更多，这是 解剖学、生理学方面。 例6双肩背书包和单肩背书包(c) 用双肩背书包，两手无负担，行动自

18、由灵便，也适合中小学生的活泼 好动天性，这是心理学方面。 例6双肩背书包和单肩背书包(d) 图3-1 书包提挎方式与脊柱形态 例7叫壶(a) 用普通水壶烧水，若没人在炉子边上守着，水开了可能弄得满屋水气 至因开水噗出来浇灭了火，引起一阵忙乱。用壶盖上装了个小气哨的“叫 壶”烧水，即可避免这种忙乱。 例7叫壶(b) 两种水壶烧水的基本功能是相同的，但叫壶能把水烧开的信息“自动” 传递给一定距离以外的人，在人机学里，叫做“人机界面”得到了改善， 从而使得产品更为“宜人”。 例8图书馆长条形桌案 不少学校的图书馆阅览室里，座位安排在长条形桌案相对着的两侧。 师生们低头阅读或伏案书写时倒也无事。但阅读

19、中也难免要停下来略事思 索，于是把头抬了起来，倘若正巧此时对座的那位也抬起了头，不 经意间互相目光交接，双方都觉得尴尬。这就是设计心理学方面的问题。 例9不同颜色的药袋(a) 银灰色或蓝色发亮的小塑料袋里装着药片，药片的服用量、服用方法 都用小字印在包装袋上，包装袋闪闪有光，文字和底色的对比又弱，也许 年轻人还行，中老年人想看清上面的说明确实费劲。 例9不同颜色的药袋(b) 一家全国性的大银行，近几年的存款单居然是白纸上印着橙黄色(注意， 是橙黄而不是橙红)的字，真是跟人们的眼睛找别扭、过不去!这些都是对视 觉特性掌握失当的问题，也属于人机学的研究范围。 例10形形色色的剪刀(a) 被剪对象有

20、大有小、有硬有软、有的要剪复杂的形状且要求特别精细、 有的要伸入孔洞或拐进尖角去施剪，所以除了剪纸、剪布的普通剪 刀外，还有理发剪等专用剪刀，以及形形色色的外科手术剪。 例10形形色色的剪刀(b) 要适应上述各种不同的使用条件，达到人机学使用 “安全、舒适、高 效”的目标，剪刀前面刃片的形状和尺寸、后面把手的形状和尺寸，有很 多的解剖学、生理学问题需要考究，就绝非简单的事情。图3-2展示了部分 不同类型的剪刀。 例10形形色色的剪刀(c) 图32功能形态各异的剪刀 例11带“耳朵”的垃圾箱(a) 北京市推出了一种“带耳朵的垃圾箱”(图3-3)，一个“耳朵”里装有 卷纸，供欲吐痰者取用。另一个“

21、耳朵”是投放烟蒂的烟蒂缸；里面装有 沙子，供人用来抿灭烟头。这项设计涉及人机工程的多个方面：使用者行 为方式和使用者心理的调查和研究、产品(垃圾箱)与人体尺寸的适应性、产 品与环境因素、产品与环卫工人、等等， 例11带“耳朵”的垃圾箱(b) 图3-3带“耳朵”的垃圾箱 人 人机关 系 人环关 系 人机环境 关系 机器环境 机环关 系 人机环境系统工程研究范畴示意图 人体工效学的主要研究内容为：环境和机器对人体生理、心理的危害， 操作或使用的部件如何适于人的使用，人对环境控制与生命保障系统的设计 要求，以及人机系统的总体设计要求等。 1 1）人的特性 人的工作能力研究，人的基本素质的测试与评价，

22、人的体力负荷、智力 负荷和心理负荷研究，人可靠性研究，人的数学模型（控制模型和决策模型） 研究，人体测量技术研究，人员的选拔和训练研究，人体尺寸、结构特点， 人体信息 获取、传递、提取和决策等特性，以及人体可靠性等。研究人体是工效学最 重要的研究领域，也是发挥工效学作用的最重要内容。 2 2）环境对人体特性的影响 不同的环境对人体特性的影响不同，必须搞清楚不同环境下人体的特性， 才能保证功能分配合理，设计初保证完成任务的装备。通常的环境因素有： 重力（超重、微重力），振动、噪声，温、湿环境，大气环境，照明环境， 辐射环境等。 3 3）人机功能分配 所谓人、机功能分配就是工作的目的和任务，把一些

23、作业分配给人完成， 把一些作业分配让机器（自动系统）完成，把一些作业由人操作机器完成。 人、机功能分配也是顶层决策的重要内容，分配的合理性很大程度上决 定水平和效益。 4 4）人机界面 人与机器之间进行信息和能量交换的场所包括显示装置和控制装置 称之为人机界面。 人机界面的信息交流是一个十分复杂的过程，必须了解人和机器方面 的特性，使二者相互匹配。 5 5）工效学评价 工效学评价就是检验人使用的产品是否符合人的特性及要求，任务是否 符合中人的生理、 心理。工效学鉴定或评价是工效学的重要环节和步骤，是 确保人使用机器质量和任务研究方案设计的合理性。 人体工效学科体系 人体工效学 人体科学 技术科

24、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 四 研究方法 人体工效学的研究方法很多，主要可分为： 1 1）试验法 2 2）观察法 3 3）询问法 4 4）模拟和仿真 5 5）实测法 6 6）分析法 表2.2 调查的熟练驾驶员一揽表 姓名 职业驾龄 （年）单位（或车牌） 刘兴昆教练16 昆明理工大学驾驶员培 训学校教练 李宏教练15 昆明理工大学驾驶员培 训学校教练 王柏泉教练22 昆明理工大学驾驶员培 训学校教练 徐设民教练15 昆明理工大学驾驶员培 训学校教

25、练 杨述泽教练18 昆明理工大学驾驶员培 训学校教练 乔文体教练23 昆明理工大学驾驶员培 训学校教练 徐学斌驾驶员16云K03509 黄国荣驾驶员20云Q01189 王军驾驶员14贵F00313 李云波驾驶员10云S03422 王从举驾驶员15云D02389 徐英德驾驶员16云A04326 表高速公路安全线形指标评价驾驶员咨询表 （第一次调查表） 填表人： 职称： 专业： 从事目前专业时间： 年 月 日 安全评价指标安全评价指标重要等级重要等级 算术平算术平 均值均值 平均方平均方 差差 几何几何 平均平均 值值 平均平均 方差方差 评价指标评价指标具体指标具体指标 很重很重 要要 重重 要要 一一 般般 略略 有有 点点 不不 重重 要要 平 面 直 线 直线长度135120.6000.0530.6430.058 圆 曲 线 半径大小642000.8670.0220.8790.027 曲线长度462000.8330.0190.84