人机工程学及其应用培训讲学

1、此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除 人机工程学及其应用 一、人机工程学的定义 人机工程学是从人的生理和心理出发， 研究人机环境相互关系和相互作 用的规律， 以优化人机环境系统的新兴学科。 人机工程学研究在设计人机系 统时如何考虑人的特性和能力， 以及人受机器、 作业和环境条件的限制。 人机工 程学还研究人的训练， 人机系统设计和开发， 以及同人机系统有关的生物学或医 学问题。 二、人机工程学的应用领域 人机工程的应用领域是十分广泛的，几乎涉及人类工作和生活的各个方面。 下面列出几大类主要应用方向： （1）人体工作行为解剖学和人体测量；工作事故，健康与安全包括人体测 量和工作空间设计；

2、 姿势和生物力学负荷研究； 与工作有关的骨骼、 肌肉管理问 题；健康人机工程；安全文化与安全管理；安全文化评价与改进； （2）认知工效学和复杂任务；环境人机工程认知技能和决策研究；环境状 况和因素分析；工作环境人机工程； （3）计算机人机工程；显示与控制布局设计；人机界面设计与评价软件人 机工程；计算机产品和外设的设计与布局； 办公环境人机工程研究； 人机界面形 式； （4）专家论证：多工作环境；人的可靠性专家论证调查研究；法律人机工 程；伤害原因；人的失误和可靠性研究；诉讼支持； （5）工业设计应用医疗设备；坐的设计与舒适性研究；家具分类与选择； 工作负荷分析； （6）管理与人机工程人力资源

3、管理；工作程序；人机规则和实践；手工操 作负荷； （7）办公室人机工程与设计；医学人机工程办公室和办公设备设计；心理 生理学；行为标准；三维人体模型； （8）系统分析；产品设计与顾客；军队系统；组织心理学；产品可靠性与 安全性；服装人机工程；三维人体模型；军队人机工程；自动语音识别； （9）人机工程战略；社会技术系统；暴力评估与动机； （10）可用性评估与测试；可用性审核；可用性评估；可用性培训；试验与 验证；仿真与试验；仿真研究；仿真与原型； 三、人机工程学的设计原理 人机工程设计基本原则主要是： （1）以人为中心； （2） 合理的人、机功能分配； （3） 防错容错设计； （4） 评 价，

4、再设计。 设计时把与人有关的诸因素统一、 协调地加以考虑。 机器和环境的设计要考 虑人的特性，不能超过人的能力限度，而且要力求人操作时最省力、最方便、最 舒适，使机器和环境宜人。使人适应机器和环境。 评价一件产品是否符合人机工程学的规范，主要标准为： （1）产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合； （2）产品是否顺手和好使用； （3）是否防止了使用操作时意外伤害和错用时产生的危险； （4）各操作单元是否实用，各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认； （5）产品是否便于清洗、保养及修理。 在人机工程学中， 产品的设计重点是放在操作者方面。 一般来说， 有反复性 或持久性的使用动作， 都会受到人

5、体尺寸的影响， 这包括静态和动态两种人体测 量尺寸数据的影响。 一般在产品的设计中， 许多问题并不都能得到充足的人机工 程学方面的数据，此时设计者就要采取假设、验证、综合等方法加以解决。 人的因素对工业产品设计的影响。有些，如人体测量尺寸、人的肌力、运动 特性、生理特性等是可以测量的，是理性方面的；有些，如心理变化、环境作用 等则不易直接测量，有些属于情感方面的，还难找出一套标准作为依据。因此， 人机工程学的设计，不能以机械的态度对待。 人的需求分为 7 个方面：生理的需求，指人类免于饥饿、口渴、寒冷等的基 本要求；安全的需求：指人免于危险的要求；归属需求：指人免于孤独的需求； 尊严的需求：指

6、人要求有成就感的需求等；认知需求：即人要求了解、探索的需 求；审美需求：即人们追求秩序的需求；自我实现的需求：指人要求发挥自己的 潜能，发展自己的个性，要求表现自己的需求。人的需求与产品之间的关系如下 图所示： 1 / L 是 / Z_ 如人 与设计关系最为密切的需求因素可归纳为 3个方面：生理性需求、心理性需 求、智性的需求。 1、生理性需求：对待这种类型的需求，最重要的观念就是借助产品功能来 弥补人们无法达到或不方便完成的许多工作。这种设计，不外乎就是把设计看成 是人类本身系统的再延伸。例如，电话的设计就是听觉能力的再延伸， 计算机是 人脑的延伸。又如各类椅子、床等的设计，就是弥补人们自身

7、所能承担的支撑能 力范围的不足而产生的。 2 、心理性需求：审美需求、归属需求、认知需求或自我实现的需求（马洛 斯的分类）都是属于心理性的需求范围。产品设计中的造型美观、精致等一些使 人赏心悦目的要求，就是出于这方面的考虑。为满足这种需求，对设计的要求是 很高的。例如，要求产品能适合宜人性的要求，要体现某种使用者的身份、地位、 个性，要满足使用者的成就感和归属要求等。 3、智性的需求：这类需求一般是指所设计的产品对人有一种特别的意义， 例如具有开拓智慧、 智力的意义。 智性上的需求大致包括人们提高智能水平、 解 决问题的能力、效益、速度等方面。如现代计算机代替算盘的设计，现代电子衡 器代替以前

8、机械衡器，现代办公系统等的设计，都是为了满足人们的这种需求。 广义上讲， 现代的符号语言设计也是为了提高信息传递高效、 简便、可靠的要求 而设计的，也是为了满足人们的智性上的需求产品造型上强调信息传达性也是如 此。 在人机工程学的具体设计中要考虑的人机工程学因素主要包括以下 5 个方 面： （1）运动学因素：即研究动作的几何形式，探讨产品操作上的动作形式、 人的操作动作轨迹以及与此有关的动作协调性与韵律性等。 （2）动量学因素：即研究动作与产生动量的问题，如水龙头把手和打火机 的设计等。 （3）动力学因素：主要讨论产品动态操作上所需花费的力量、动作的大小 等。 （4）心理学因素：主要探讨操作空

9、间和动作等对人的安全感、舒适感、情 绪等的影响。 （5）美学因素：主要指在心理感受的基础上，在形态的设计方面如何满足 认得精神审美要求。 四、人机工程学在生活中的应用 人机工程学不但可以应用于宇宙飞船、 喷气飞机、电气火车、 汽车等复杂的 机械系统，而且可以应用于日常生活用品设计之中。如台架、水龙头、把手、椅 子、桌子等。人机系统并不是人与机械的简单结合， 它们之间有着复杂的关系 因 此：在人机系统中， 人和机械下能割裂开来研究， 应该根据人与机械的相互关系， 用系统的观点对作业和环境条件进行分析研究，并正确使用分析结果。 应用举例：从人机工程学的观点来看， 椅子是坐的机器 。从简单的板凳到

10、牙科诊所的医疗椅，座椅的复杂程度以及它与人的关系大不相同。 座椅的设计，要依据坐的场所（如飞机、轮船、舰艇、坦克、公共汽车、办 公、家庭、车站等），座椅的功能（休息、工作、休闲等）、座椅的材料（皮革、 木头、水泥等）、人机工程学原则来进行设计。 同一张座椅，如果其背部曲线与座面的设计不同， 给人的感觉完全是两样的。 这一点则要靠人机工程设计与试验检测来完成。 座椅根据其使用目的，可以分为三类： 第一类为工作座椅。 这类座椅用于办公室及各种坐姿操作场所。 设计时应将 舒适性与操作效率一并考虑。 靠背根据工作性质， 可以上下调节或前后调节， 最 好支撑在45节腰椎处。座面应近于水平，座椅高度应可调。 第二类为休息用椅，这类座椅适用于休息室及各种交通运输工具中， 如飞机、 汽车、火车、轮船中的乘客座椅。这类座椅应以舒适性作为设计重点。 第三类为多功能座椅。 适用于多种场合， 既可就餐时用， 也可作为工作用椅 或备用椅，便于搬动和堆贮。 从人机工程学的角度出发， 设计不同的椅子， 才能适应不同的要求， 如减少 引起疲劳、干扰操作的因素，如温度、湿度、气压、光线、色彩、噪声、振动、 沙尘、空间等，更好的发挥它们的