人体工程学概论课件

1、人体工程学概论人体工程学简介一、什么是人体工程学 1.人体工程学也叫“生物工程学（biotechnology）， “人机机工程学”、“人类工程学”（human engineering）。 2.人体工程学：以人机关系，人与环境的关系为研究对象，以侧重和统计分析为基础研究方法，目的在于使机器与环境的设计更好地适用于人，提高人在生活与工作中的安全度。舒适度和效益。二、人机关系简史 （1）原始的人机关系 约500，000年前，直立人采用手斧作为砍砸，切割 和锥子的工具。 约50，000年前，出现以兽骨、兽角或遂石为尖端的 长矛和装有骨制把柄、实制刀口的刮削器。 约15，000年前，出现磨制石器和弓箭，

2、还出现了石镜。 已具备了两条件： 1.大小适合人手抓握和臂膀运 动。 （最初的人体工程学）2.其手握部分适合人手的形态 和生理条件适于拿捏且 不刺破手掌。 3.住所：穴居、巢居、帐篷。（2）古代的人机关系 约7000至5000年前，有了文字和最初的社会等 级。 约4000年前，有了战车，轮距与今天的标准敞 篷货车和早期铁路轨距一致。 还对车轮和兵器的尺寸做了详细说明。（3）近代的人机关系 十四五世纪，生理学的研究在文艺复兴时向物质 生产领域延伸。 十八世纪下半叶，研究工具的改良和劳动条件的 “优化”， 研究人机结合的“最佳”状态，以期最大限度地 提高生产效率。提出通过劳动分工来提高效率是亚 当

3、斯密。 福特生产的小汽车，产量从6400辆到2000万辆，工 人人数未见显著增长。 十九世纪80年代末，科学管理的研究寻求综合与分 析工人的传统劳动经验。然后通过测量工人的工作 潜力来理性化和标准化每项任务。 泰勒提出对岗位要求、劳动工具、操作方法、劳动 技能等因素相互关系研究。 霍桑提出霍桑效应，标志人际关系作为人与人生物 组织之间的重要因素得到重视。 亚伯拉罕马斯洛提出了人的动机的“优势层次”（4）现代的人机关系 人体工程学做为学科，基础性发展是在第二次世界 大战期间。 新式武器装备的设计逐渐受重视。 二十世纪六十年代，人体工程学在世界范围内普遍 发展起来。三、人体工程学研究的主要内容 人

4、体工程学是研究人机环境的学科，是一门涉及多方面的边缘学科，与许多领域相关，如： 1.按重要性排列： 2.应用频度排列：3.另类目的,例如：柔道、桑搏、巴西柔术，利用投技使对手屈服。警 察的某些专业技术达到有效抗暴的目的，瑜珈利用人体工程学的原 理做出优美的姿态，使身体得到锻炼。 （1）人体因素的研究 是从工程设计的角度出发，解决与人体有关的问题，如人体形态特征参数、人的感知特征、人的行为特征以及人在劳动中的心理特征等，从而为人机环境系统设计，创造舒适、安全、健康、高效的作业环境。 （2）人机系统的总体研究 人机系统并不是单独存在的，而是相互依存、相互适应的不可分割的关系。人机系统设计的成功要素

5、在于充分考虑到了人和机的各自特点，相互取长补短，优化配合，保证了人机系统的最合理化。 （3）环境因素的研究 通过研究使环境适应人的需求。通常环境可分为普通环境与特殊环境，前者是对各种作业空间，如场地、建筑、室内空间环境等研究，后者是对如化工、采矿、极地、航空等环境中的高温、高压、噪声、辐射和有害气体污染的研究。三、人体工程学与室内设计的关系 人体的结构非常复杂。从人在室内活动的角度看，人体的感觉器官和运动器官与活动的关系最为紧密。房间内部的安排和布置都会影响人的知觉和行为，颜色可以使人产生冷暖的感觉，家具的安排可使人开阔或挤压的感觉。因而，与人的知觉和行为有关的空间和家具器物的设计，必须考虑人

6、的形体特征、动作特性和体能极限等人体特征。 人体工程学在室内设计中的作用主要体现在：确定人在室内活动空间中所需空间的主要依据；确定家具器物的各种设施的体积尺度的范围；提供室内生活环境的最佳参数以适应人的居住；通过对视觉要素的计测得到的数据，为室内视觉环境提供最佳依据。人体工程学概述主要内容：第一节：人体工程学的起源与发展第二节：人体工程学研究的主要内容与方法 一、人体工程学研究的主要内容 二、人体工程学的研究方法 三、人体工程学研究要遵循的原则 四、人体工程学于环境以设计的关系第一节：人体工程学的起源与发展起源： 人体工程学作为一门兴起的学科，其发展是与工业革命是分不开的。自工业革命以来，安全

7、、健康、舒适已成为人们关注的问题，在欧美等西方国家尤其受到学者们的重视。早在20世纪初，学者FW泰罗就在传统管理方法的基础上，首创了新的管理方法和理论，研究怎样操作才能省时、省力、高效，并制订了一整套以提高工作效率为目的的制作方法，被称为“泰罗制”，这也是人们从理论上对人体工程学进行归纳研究的开始。人体工程学的发展的三个阶段：第一阶段：人适应机器。 在第一次世界大战期间，英国成立了工业疲劳研究所，但人体工程学的研究还不是很普遍。这个阶段主要研究者大多数是心理学家，研究也主要集中在从心理学角度，选择和培训操作者，使人能和好的适应机器。 第二阶段：机器适应人。 二战期间，由于战争的需要，军事工业得

8、到了飞速发展，武器装备变得空前庞大和复杂。由于设计不当和缺乏训练，无法使人适应不断发展的新武器的性能要求，导致了较多意外事故的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性，意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。于是人机关系的研究进入了一个新的阶段，即从“人适机”转入“机宜人”的阶段，科学人体工程学应运而生。第三阶段：人机环境相互协调。 20世纪60年代以后，随着人体工程学涉及的领域不断扩大，其研究的内容也和现代社会紧密相连，仅停留在“人机器”之间的研究已远远不能满足社会的需要。环境、能源问题已是人们不容回避的现实，于是人体工程学也进入一个新的

9、发展阶段。“人机环境”成为这个阶段的主要研究内容，他涉及的领域相当广泛，目的是使“人机环境”能够更好的协调发展。人环境机器之间适应关系：环境人机器适应适应适应第二节：人体工程学研究的主要内容与方法一、人体工程的研究内容（大体分为三个方面） 1. 工作系统中的人 人体尺寸；信息的感受和处理能力；运动的能力；学习的能力；生理及心理需求；对物理环境的感受性；对社会环境的感受性；知觉与感觉的能力；个人之差；环境对人体能的影响；人的长期、短期能力的限度及愉适点；人的反射及反应形态；人的习惯与差异 ( 民族、 性别 )；错误形成的研究。2. 工作系统中直接由人使用的机械部分如何适应人的使用。这部分分三类：

10、 显示器： 仪表、信号、显示屏。 操纵器： 各种机具的操纵部分， 杆、 钮、 盘、轮、踏板等。 机 具： 家具、设备等。3. 环境控制，如何适应人的使用 普通环境： 建筑与室内空间环境的照明、温度、湿度控制等。 特殊环境： 冶金、化工、采矿、航空、宇宙和极地探险等行业，有时会遇到极特殊的环境：高温、高压、振动、噪声、辐射和污染等。二、人体工程学的研究方法： 1、自然观察法。自然观察法是研究者通过观察和记录自然情况下发生的现象来认识研究对象的一种方法。 2、实测法。这是一种借助于实验仪器进行测量的方法，也是一种比较普遍使用的方法。 3、实验法。实验法是党当实测法受到限制时所选择的试验方法。 4、

11、分析法。分析法是对人机系统已取得的资料和数据进行系统分析的一种方法。1、物理原则：如杠杆原理、惯性定律、重心原理，在人体工程学中也适用。2、生理、心理兼顾原则：人体工程学必须了解人的生理结构，还要了解心理因素。3、考虑环境的原则：人机关系并不是单独存在的，它存在于具体的环境中，单独研究人、机械、环境的同时，还要把他们综合起来研究。 三、在进行人体工程学研究室要遵循以下原则：四、人体工程学与环境艺术设计的关系1、为确定空间场所范围确定依据 影响场所空间大小、形状的因素相当多，但是，最主要的因素还是人的活动范围以及设施的数量和尺寸。因此，在确定场所空间范围时，必须搞清楚使用这个场所空间的人数，每个

12、人需要多大的活动面积，空间内有那些设施和设备需要要占用多少面积等等。2、为设计家具、设施等提供依据 家具、设施的主要功能是使用，因此，无论是人体家具还是储存家具都要满足使用要求。属于人体家具的椅、床等，要让人坐着舒适，书写方便，睡的香甜，安全可靠，减少疲劳。属于储存家具的柜、橱、架等，要有适合储存各种衣物的空间，并且便于人们存取。为了满足上述要求，设计家具、设施时必须以人体工程学作为指导，使家具、设施符合人体的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸。3、为确定感觉器官的适应能力提供依据 人的感觉器官在什么情况下能够感觉到刺激物，什么样的刺激物是可以接受的，什么样的刺激物是不能接受的，这是人体工程学需

13、要研究的另一个课题。人的感觉能力是有差别的，从这一事实出发，人体工程学既要研究一般的规律，又要研究不同年龄、不同性别的人的感觉能力的差异。以视觉为例，人体工程学要研究人的视野范围（包括静视野和动视野）、视觉适应及视错觉等生理现象。人机工程学的命名与定义 人机工程学（Man-Machine Engineering)： 研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。学科的命名 1. 人类工程学Human Engineering 2. 人因工程学Human Factors Engineering 3. 工效学 Ergonomicsergon（工作、劳动）nomos（规律、规则）学科的定义 研究人在某种

14、工作环境中的解剖学、生理学和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； 研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。人机工程学的起源与发展经验人机工程学（20世纪初二次大战） 特点：机械设计的的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术的原理设计上；在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。科学人机工程学（二次大战50年代末） 由于设计不当和缺乏训练，导致了较多意外事故的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性，意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。 这一阶段的发展特

15、点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。现代人机工程学（60年代以来） 现代人机工程学有三个特点： 1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。 2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，进行具体的机械装备设计。 3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。 研究方向：把人-机-环境作为一个整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。人机工程学的研究内容与方法学科的研究内容 研究内容具有多样性、应用性和灵活性。主要包括以下几个方面： 1）人体特性的研究：主要研究在工业设计中与人体有关的问题。如本书2

16、、3、4章的内容。 2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。 3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发，如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健康不受影响，事故危险性最小。 4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。 5） 人机工程学发展动向的研究。研究方法1. 观察法 可借助摄影或录象2. 实测法 借助仪器进行实际测量，见图1-1 3. 实验法 在实验室

17、或作业现场进行多次反复观 测，4. 模拟和模型试验法，模拟：假人模型冲击/虚拟技术模型：输入系统输出图1-15. 计算机数值仿真法6. 分析法 HoneyWell亨利威尔7. 调查研究法：各种调查研究的方法（抽样/询问/问卷）注重测试方法的可靠性和有效性 可靠性（一致性）：重复实验时，结果应一致. 有效性：测试结果能真实反映所评价的内容.1.4人机工程学体系及其应用领域 1.4.1 学科的体系 人机工程学是一门综合性边缘学科，主要是“人体科学”、“技术科学”和“环境科学”之间的有机融合，加以描述。 1.4.2学科的应用 重点在下章介绍。人机工程学与工业设计为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺

18、度参数为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则为进行人机环境系统设计提供理论依据为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程序。图1-2图1-3图1-4图1-5 人体工程的起源和历史 人体工程学的定义 工业设计与人体工程人体工程的起源任何事物的发展都取决于事物内部的矛盾。人体工程学的发展首先是由于人和“人造物”之间的矛盾。人的能力和系统要求不匹配人和人造物的发展不平衡研究物先于研究人Newton Isaac (1642-1722)Wilhelm Wundt (1830-1920)人类文明出现了失衡的状态，其特征是：人与人造物、人与环境失去了和谐。人体工

19、程的历史早期历史赫梯战车（古代中东地区） 明代家具 古希腊的人体工程学：概述古希腊的人体工程学：马车古希腊的人体工程学：刹车系统古希腊的人体工程学：工具古希腊的人体工程学：日常用品二战前泰勒（W Taylor) 最早进行人和机器匹配问题研究的学者 铁锹实验 铁锹试验也称铁砂和煤炭的挖掘实验，是系统地研究铲上负载后，研究各种材料能够达到标准负载的锹的形状、规格，以及各种原料装锹的最好方法的问题。泰勒因这项试验提出了新的构想：将实验的手段引进到经营管理领域；计划和执行分离；标准化管理；人尽其才，物尽其用是提高效率的最好方法。科学管理原理吉尔伯瑞斯（F Gilbreth ） 时间和动作研究 手术研究

20、莫斯特伯格（H Musterberg) 用实验方法进行人员挑选和培训1945-1960人体工程学诞生时期第二次世界大战影响1949年英国人体工程学会（Ergonomics Research Society）成立 1955年美国人因工程学会（Human Factors Society ）成立 1959年国际工效学协会（International Ergonomics Society ）成立 1960-1990人体工程学迅速发展时期专家证人（Expert-witness) 大型事故1990以后人体工程学迅速发展时期 计算机和人机交互 特殊人群 从个体研究走向社会、群体研究 从人的尺度转向心理、情感研究人体工程的定义人体工程学是一门技术学科。研究层面基础科学技术科学工程技术涉及领域