人机工程学讲义

1、人机工程学讲义课程说明课程性质：工业设计专业基础课 专业主干课 课程程教学的的目的及及意义使学生掌掌握人机机工程学学的基本本原理、原则和和规律；启发学学生的设设计思维维、培养养工业设设计中贯贯穿人机机工程设设计的思思维方式式，联系系设计实实践，锻锻炼学生生发现问问题和解解决问题题的能力力，培养养其理论论联系实实际的优优良学风风。3教学学内容及及要求本课程是是一门多多学科综综合的边边缘学科科。人机机学研究究的主要要内容就就是“人机机环境境”系统，人机学学既研究究人、机机、环境境每个子子系统的的属性，又研究究人机系系统的整整体结构构及其属属性。力力求达到到人尽其其力，“机”尽其用用，环境境尽其美美

2、，使整整个系统统安全、高效，且对人人有较高高的舒适适度和生生命保障障功能。最终目目的是使使系统综综合使用用效能最最高。 要求学生生在产品品设计过过程中掌掌握人机机工学的的基本理理论和基基本方法法，具备备独立应应用人体体工学于于产品设设计的能能力。教学学方法及及教学手手段11）课堂堂精讲 利用用多媒体体等手段段讲解人人机工程程学的有有关理论论内容22）课堂堂讨论 和学学生一起起分析讨讨论产品品设计实实例, 启发思思维，教教学互动动33）课题题设计 指导导学生按按照人机机工程学学的思想想和方法法进行实实际的设设计5主要要参考书书目人机工工程学丁玉兰兰 220055年 北北京理工工大学出出版社 人机

3、机工程设设计郭郭青山 汪元辉辉 19999年 天津大大学出版版社产品设设计中的的人机工工程学 王继继成 20004年年化学工工业出版版社设计心心理学 美美 唐唐纳德 A 诺诺曼 20003年中中信出版版社实用设设计人机机工程学学 王王熙元等等 220011年中国国纺织大大学出版版社人机界界面设计计 罗仕仕鉴等 20002年年机械工工业出版版社工业设设计应用用人类工工程学 周周美玉 20001年年中国轻轻工出版版社人机工程程学概论论同学们你你们所学学的专业业是工业业设计，工业设设计目的的是满足足人的需需求，包包括物质质层面也也包括精精神层面面，不管管是我们们设计一一个产品品、设计计一个空空间，人

4、人的需求求是设计计的出发发点，也也是设计计的目的的和归宿宿。人机机工程学学是研究究人、机机、及其其工作环环境之间间相互作作用的学学科。其其研究目目的是使使在所设设计的人人机环境境系统中中，人尽尽其力，“机”尽其用用，环境境尽其美美，使整整个系统统安全、高效，且对人人有较高高的舒适适度和生生命保障障功能。最终目目的是使使系统综综合使用用效能最最高。设计需要要感性的的认识，更需要要理性的的思考。工业设设计是艺艺术与科科学技术术相结合合的学科科，人机机工程学学的支持持就是赋予予设计科科学化的的色彩，使设计计更少的的受设计计者主观观意想影影响。工工业设计计要求设设计最终终将形式式与功能能相统一一，而人

5、人机工程程学对设设计的功功能性，无论是是满足物物质性的的功能还还是精神神性的功功能的满满足都起起科学的的支撑，为人性性化的设设计提供供了依据据。形态态判断设设计价值值的一种种冲击。人机工程程学的命命名与定定义 人人机工程程学是一一门涉及及诸多方方面的综综合性边边缘学科科。它在在自身发发展的过过程中，逐步打打破了各各学科之之间的界界限，并并有机的的融合了了各相关关学科的的理论，不断地地完善自自身的基基本概念念，理论论体系、研究方方法以及及技术标标准和规规范。111 学学科的命命名由于该学学科研究究和应用用的范围围极其广广泛，各各个领域域的研究究人员都都试图从从自身的的角度来来给本学学科命名名和定

6、义义，因此此，世界界各国对对本学科科的命名名不尽相相同，即即使在同同一个国国家里，命名也也不统一一。美国的“Humman Enggineeeriing”译为“人类工工程学”或“人体工工程学”； HHumaan FFacttorss ; Humman Facctorrs EEngiineeerinng人类类因素学学或人类类因素工工程学原苏联及及东欧国国家的“Enggineeeriing Psyychoologgy”一般译译为“工程心心理学”； 日本的相相应学科科译为：人间间工学人体工工程学；人机工工程学；人类工工效学；人机控控制学；宜人学学等等。 国际上较较为通用用的名称称是采用用西欧各各国的命

7、命名“Erggonoomiccs”希腊语语中的两两个词根根“Erggon”(工作作、出力力)和“Nommicss”(规律律、正常常化)构构成的即即“人类工工效学”，本意意为人的的劳动规规律，也也可理解解为把机机械产品品设计成成十分符符合人类类的工作作或动作作的法则则或习惯惯，该词词能全面面的反映映本学科科的本质质，词义义能保持持中立性性。 人机机工程学学术语语已被我我国广大大科技工工作者所所接受，并成为为工程技技术界较较为通用用的名称称。 因本课程程主要从从研究人人-机关关系的角角度为工工业设计计者提供供有关这这一边缘缘学科的的基础知知识，因因采用人人机工程程学的名名称。但是，任任何一个个学科

8、的的名称和和定义都都不是一一成不变变的，特特别是新新兴边缘缘学科，随着学学科的不不断发展展，还会会发生变变化。112 学学科的定定义 学科的的命名一一样，本本学科所所下的定定义也不不统一，而且随随着学科科的发展展，在不不断变化化。美国人类类工程学学专家 C.CC伍德（Chaarlees CC.Woood）：设备设计计必须适适合人的的各方面面因素，以便在在操作上上付出最最小的代代价而求求得最高高的效率率。W.B.伍德森森（W.B.WWooddsonn）:人类工程程学研究究的是人人与机器器相互关关系的合合理方案案，即对对人的知知觉显示示、操作作控制、人机系系统设计计及其布布置和作作业系统统的组合合

9、等进行行有效的的研究，其目的的在于：获得最最高 的的效率及及作业时时作业者者感到安安全和舒舒适。查帕尼斯斯（A.Chaapannis）: 人类工工程学是是在机械械设计中中，考虑虑如何使使人获得得操作简简便而又又准确的的一门学学科。日本专家家： 人类类工程学学是根据据人体解解剖学、生理学学和心理理学等特特性，了了解并掌掌握人的的作业能能力与极极限，及及其工作作、环境境、起居居条件等等和人体体相适应应的科学学国际人类类工效学学学会(Intternnatiionaal EErgoonommicss Asssocciattionn，简称称lEAA)界定定本学科科研究的的范围引引录如下下：“人机工工程学

10、是是研究人人在某种种工作环环境中的的解剖学学、生理理学和心心理学等等方面的的各种因因素，研研究人和和机器及及环境的的相互作作用；研研究在工工作中，家庭生生活中和和闲暇时时间内怎怎样统一一考虑工工作效率率，人的的健康、安全和和舒适等等问题的的学科。”中国企企业管理理百科全全书将将人机工工程学定定义为： 研究究人和机机器、环环境的相相互作用用及其合合理结合合，使设设计的机机器与环环境系统统适合人人的生理理、心理理等特点点，达到到在生产产中提高高效率、安全、健康和和舒适的的目的。我国19979年年出版的的辞海海中对对人机工工程学的的定义：人机工程程学是一一门新兴兴的边缘缘学科。它是运运用人体体测量学

11、学、生理理学、心心理学和和生物力力学以及及工程学学等学科科的研究究方法和和手段，综合地地进行人人体结构构、功能能、心理理以及力力学等问问题研究究的学科科。用以以设计使使操作者者能发挥挥最大效效能的机机械、仪仪器和控控制装置置，并研研究控制制台上各各个仪表表的最适适位置。综上所述述可以认认为：由此可见见，人机机学的研研究范围围很广，涉及的的学科领领域很多多，是一一门多学学科相互互渗透的的交叉性性学科。 “人机工工程学是是研究人人与系统统中其他他因素之之间的相相互作用用,以及及应用相相关理论论、原理理、数据据和方法法来设计计以达到到优化人人类和系系统效能能的学科科。人机工程程学将人人类的需需求和能

12、能力置于于设计技技术体系系的核心心位置,为产品品、系统统和环境境的设计计提供了了与人类类相关的的科学数数据，追追求实现现人类和和技术完完美和谐谐融合的的目标。人机工程程学是以以人的生生理、心心理特性性为依据据，应用用系统工工程的观观点，分分析研究究人与机机械、人人与环境境以及机机械与环环境之间间的相互互作用，为设计计操作简简便省力力、安全全、舒适适，人机环境的的配合达达到最佳佳状态的的工程系系统提供供理论和和方法的的科学。 因此，人机工工程学可可简单定义义为：按照人的的特性设设计和改改善人机环境系系统的科科学。人机工程程学的起起源与发发展人机思想想的萌芽芽 人机工工程学虽虽然是现现代新兴兴的学

13、科科，但是是有证据据表明人人机工程程学原理理在远古古25000年前前就已经经为人所所知并保保存了下下来。那那些在现现今设计计中所关关注的人人机工程程学主题题几乎都都可以找找到它的的萌芽。考古发发现的不不同领域域人机工工程学设设计的例例子证明明了人类类祖先对对实用性性和提高高生活、改善工工作条件件的关注注。种种种征兆显显示在古古代已经经拥有很很好的关关于人的的因素的的知识，并借此此实现以以人为中中心的设设计目标标。以人为中中心设计计理念的的萌芽Platto戏剧剧中引用用的一句句格言：“人是所所有东西西的测量量尺度”。形象象的表达达了以人人为中心心的设计计理念。有许多多例子可可以表明明这种概概念如

14、何何应用于于实际情情况。比比如用来来测量长长度的尺尺度单位位的名称称及大小小都来源源与人体体。使用用这种测测量系统统，许多多建筑的的基本单单元都与与人体成成比例。基于对人人的因素素良好知知识的设设计迹象象雕像和绘绘画表明明了古希希腊人有有很好的的人类学学知识，他们利利用人体体各部分分的相对对比例关关系作为为设计的的基本比比例。比比如：庙庙宇圆柱柱的高度度是其柱柱脚直径径的8倍倍。而88：1正正是女性性身高和和脚长之之间的比比。由于了解解人的视视错觉特特性，古古希腊建建筑师在在设计建建筑物时时充分利利用视错错觉，给给观者特特别的感感觉。例例如 帕帕提亚神神庙中巨巨大的柱柱子并非非是笔直直的，而而

15、故意设设计成一一定的弯弯曲弧度度，却给给人以挺挺拔精巧巧的感觉觉。人机工程程设计建建议欧洲医学学之父希希波克拉拉底(Hipppoccrattes)（公元元前4660公公元前3370）在他关关于外科科手术的的文章中中，对手手术场所所进行了了具体的的介绍和和建议。他建议议手术可可以根据据操作动动作来决决定站着着或坐着着进行，但总要要采取最最舒适的的姿势。他描述述了这些些动作姿姿势，并并决定手手术医生生、病人人及灯光光源（包包括自然然光和人人造光）的相对对位置，以使手手术更容容易，也也能避免免闪光刺刺眼。在在同篇文文章中，他也提提出到手手术用具具应该放放在靠近近医生手手术操作作手边，但同时时又不能能

16、防碍操操作动作作。在另另一篇文文章中还还提到手手术用具具应该具具有怎样样的形状状、尺寸寸、重量量及结构构，以便便使用更更方便。在这些些文章中中可以发发现工作作场所和和工具设设计应用用人机工工程学原原理的明明确资料料。使劳动负负荷最小小化的设设计 大理石石是当时时庙宇等等公共建建筑中使使用的主主要建筑筑材料。这种石石材很重重。如帕帕提农神神庙的圆圆柱和横横梁每根根重达110吨以以上。由由于大部部分重要要的公共共建筑都都健在山山顶。更更大大提提高了大大理石修修砌的难难度。研研究推测测，当时时采用了了许多使使劳动负负荷最小小化的设设计。大部分大大理石琢琢刻工作作都是在在采石场场完成。有两个个好处。首

17、先，在平地地上雕刻刻更易进进行。同同时增加加了安全全性。第第二，运运输的大大理石块块的重量量可以减减轻。使用有动动物或人人力拖车车来运输输大理石石。在必必须被提提升到山山顶上时时，在山山顶部安安装了一一个大的的定滑轮轮。系在在满载的的拖车上上的牵引引绳通过过定滑轮轮改变方方向，这这样骡马马或人力力只要沿沿斜坡往往下拉，就可将将满载的的拖车拖拖到坡顶顶，大大大减轻了了骡马或或人力的的工作负负荷。安全性设设计为防止马马车下滑滑，用杆杆相连的的一对木木制砌块块系在马马车下侧侧，垫在在尾轮后后侧，这这个系统统至今仍仍被用做做天然的的停车制制动器，例如当当重型卡卡车停在在斜坡上上时的情情况。12066

18、日常常器皿的的人机学学设计在古代，壶罐是是最常见见的器皿皿。在各各种壶罐罐中可以以发现有有多种巧巧妙的设设计解决决方法。多种多多样、不不同尺寸寸的壶罐罐有不同同的用途途，适用用于不同同的人体体尺寸。尤其是是把手的的处，公元前5510年年陶双耳耳瓶。公公元1世世纪古罗罗马陶制制双耳尖尖底瓶公元前116世纪纪时期的的青铜罐罐（古代代盛水容容器）具具有两个个特别的的把手。一个垂垂直置于于罐口附附近的颈颈部，另另一个水水平至于于靠近底底部的位位置。下下面的把把手能够够很好的的控制液液体的流流出，而而上面把把手可以以提起水水罐。使使用时，一只手手用力提提举，另另一只手手可抓住住下面的的把手，以控制制水流

19、出出的方向向。两个水平平、左右右对称的的手柄位位于中间间位置，第三个个垂直安安在颈部部。当罐罐中充满满水时，两个水水平把手手供两手手一起提提举。第第三个把把手则用用于在罐罐空载时时供用户户单手提提拿。它它也可以以在肩扛扛时方便便抓握以以保持稳稳定。这这个例子子显示了了对同一一种容器器不同使使用情况况的关注注：满载载或空载载、提或或扛。图是一些些双耳瓶瓶（两个个手柄的的罐，用用以存放放像酒、油之类类的液体体。特征征是有两两个对称称位于瓶瓶颈的垂垂直把手手，并都都有一个个窄小锥锥形的底底部，当当盛满液液体要往往其他容容器灌注注时，可可充当第第三个把把手。这这样还可可以节约约储存空空间，紧紧贴瓶颈颈

20、的把手手可让瓶瓶子在有有限的空空间里安安全存放放。并允允许智力力放置与与特殊地地面或沙沙地。如如果把手手位于瓶瓶身，会会很容易易损坏。我国古代代人机设设计考工记记在察察车之道道中曾谈谈到各种种车辆的的尺度与与人、马马的关系系。其云云“凡察车车之道，欲其朴朴属而微微置轮已崇崇，则人人不能登登也，轮轮已庳，则于马马终古登登弛也。故兵车车之轮六六尺有六六寸，田田车之轮轮六尺有有三寸.”车的各种种尺度取取决于人人的尺度度，所谓谓“轮已崇崇-意思是是：车轮轮太高则则人不易易上下，轮太低低，拉车车的马就就会十分分费力终终日如爬爬坡。明代著名名戏曲家家李渔设设计了一一种暖椅椅和凉杌杌，暖椅椅内设一一储炭火火

21、抽屉，“御尽其其寒，使使四肢均均受其利利”。充分考考虑了人人机环境境系统进进行设计计以人为为本。英国是世世界上开开展人机机工程学学最早的的国家，但本学学科的奠奠基性工工作实际际上是在在美国完完成的。所以，人机工工学有“起源于于欧洲，形成于于美国”之说。虽然本本学科的的起源可可以追溯溯到200世纪初初期，但但作为一一门独立立的学科科已有660多年年的历史史。在其其形成与与发展史史中，大大致经历历了以下下三个阶阶段经验人机机工程学学19世纪纪后期，一系列列的发明明、发现现为西方方工业的的迅速发发展提供供了新技技术基础础，机械械化的生生产方式式和机器器大工业业日趋成成熟，并并转而追追求效率率。这时时

22、的机械械设计多多以功能能的实现现为目标标，机械械生产出出来后，让人去去适应机机器，以以它们的的运转来来决定与与调节着着工人的的生产活活动。生生产的效效率与节节奏完全全由机器器所决定定，操作作者只能能被动地地跟随机机器的节节奏工作作，以便便使机器器充分发发挥其效效率。由由于机器器设计没没有充分分考虑人人的因素素，对操操纵机器器的工人人必须加加以选拔拔与训练练，并要要尽量创创造条件件使他们们保证机机器高效效率工作作。基于于工业生生产的实实际要求求促成了了心理工工艺学和和泰罗制制的产生生和发展展。20世纪纪初，美美国学者者F.WW.泰罗罗（Frredeericck.WW.Taayloor）在在传统管

23、管理方法法的基础础上，首首创了新新的管理理方法和和理论，并据此此制定了了一整套套以提高高工作效效率为目目的的操操作方法法，考虑了了人使用用的机器器、工具具、材料料及作业业环境的的标准化化问题。例如他他曾经研研究过铲铲子的最最佳形状状、重量量、研究究过如何何减少由由于动作作不合理理而引起起的疲劳劳等。其中比较较典型的的是“铁锹作作业试验验研究”。18898年年他用形形状相同同而铲量量不同的的四种铁铁锹(每每次可铲铲重量分分别为55kg、10kkg、117kgg和300kg)，分别别去铲同同样一堆堆煤。试试验结果果，用110kgg的铁锹锹铲煤效效率最高高，因此此他设计计了许多多大小不不同的铁铁锹,

24、 以适应应装卸不不同的物物料. 在此以以后, 他还进进行过搬搬运生铁铁的研究究, 通通过制定定每次的的搬运量量, 搬搬运速度度, 休休息时间间, 使使作业者者充分发发挥劳动动潜力, 从而而提高工工作效率率.继之之，吉尔尔布雷斯斯(Frrankk BGillbreeth)通过高高速摄影影机将建建筑工人人的砌砖砖动作拍拍摄下来来，并对对其中有有效动作作和无效效动作进进行分析析研究，提出合合理方案案，从而而使工人人的砌砖砖速度提提高近33倍。泰泰罗和吉吉尔布雷雷斯的试试验研究究成果为为人机学学的建立立奠定了了基础。其后，随随着生产产规模的的扩大和和科学技技术的进进步，科科学管理理的内容容不断充充实丰

25、富富，其中中动作时时间研究究、工作作流程与与工作方方法分析析、工具具设计、装备布布置等，都涉及及人和机机器、人人和环境境的关系系问题，而且都都与如何何提高人人的工作作效率有有关，其其中有些些原则至至今对人人类工程程学研究究有意义义。因此此人们认认为他的的科学管管理方法法和理论论是后来来人类工工程学发发展的奠奠基石。从泰罗的的科学管管理方法法和理论论的形成成到第二二次世界界大战之之前，成成为经验验人机工工程学阶阶段，这这一阶段段主要研研究内容容是：研研究每一一职业的的要求；利用测测试来选选择工人人和安排排工作；规划利利用人力力的最好好办法；制定培培训方案案，是人人力得到到最有效效的发挥挥；研究究

26、最优良良的工作作条件；研究最最好的管管理组织织形式；研究工工作动机机，促进进工人和和管理者者之间的的通力合合作。在经验人人类工程程学发展展阶段，研究者者大都是是心理学学家学家家，其中中突出的的代表是是美国哈哈佛大学学心理教教授H. 闵斯斯特泼格格，在其其代表作作心理理学与工工业效率率中，提出了了心理学学对人在在工作中中的适应应与提高高效率的的重要性性。闵的的心理学学研究工工作与泰泰罗的科科学管理理方法联联系起来来，解决决了选择择、培训训人员与与改善工工作条件件、减轻轻疲劳等等实际问问题。这一阶段段主要特特点是：机器设设计的主主要着眼眼点在于于力学、电学、热力学学等工程程技术方方面的优优选上，在

27、人机机关系上上是以选选择和培培训操作作者为主主，使人人适应于于机器。科学人类类工程学学科学技术术的发展展，使机机器的性性能、结结构越来来越复杂杂，人与与机器的的信息交交换量也也越来越越大，这这样单靠靠人去适适应机器器已很难难达到目目的。第二次世世界大战战期间, 一些些国家, 特别别是英国国和美国国, 大力发发展各种种效能高高、威力力大的新新式武器器装备. 由于于片面地地注重了了功能和和技术研研究, 忽视了了人的因因素，忽忽视了对对使用者者操作能能力的研研究和训训练, 因而由由于操作作失误而而导致失失败的教教训屡见见不鲜。以飞机机为例, 由于于座舱及及仪表的的显示位位置设计计不当,经常造造成驾驶

28、驶员读仪仪表或操操作错误误, 进进而发生生事故. 由于于操作复复杂、不不灵活和和不符合合人的生生理尺寸寸而造成成武器命命中率低低等现象象经常发发生。据据统计，美国在在第二次次世界大大战中飞飞机事故故率的880是是由于人人机工程程方面的的原因造造成的。失败的的教训引引起决策策者和设设计者的的高度重重视。通过研究究分析认认识到，在人和和武器的的关系中中，主要要的限制制因素不不是武器器而是人人，并深深深感到到“人的因因素”在设计计中是不不能忽视视的一个个重要条条件。设设计好的的高效能能装置，除了工工程技术术知识外外，还必必须有心心理学、生理学学、人体体测量学学、生物物力学等等学科方方面的知知识。因此

29、，二二战期间间，首先先在军事事领域中中开展了了与设计计相关学学科的综综合研究究和应用用。如在在设计武武器时聘聘请解剖剖学家、生理学学家、心心理学家家为机器器设计出出谋献策策，提供供适合操操作人员员生理、心理需需要的设设计参数数。这样样，就相相继出现现了“实验心心理学”、“人体测测量学”等学科科。19957年年，美国国的麦克克考米克发发表了第第一部关关于人机机学的专专著EEronnomiics，19959年年亨利-德雷夫夫斯（HHenrry DDreyyfusss）发发表的人的测测量标标志着这这一学科科已进入入了较为为成熟的的阶段。科学人类类工程学学一直延延续到220世纪纪50年年代末。在其发发

30、展的后后一段，由于战战争的结结束，学学科的综综合研究究从军事事领域向向非军事事领域发发展，并并逐步把把应用在在军事领领域的研研究成果果来解决决工业与与工程设设计中的的问题，如飞机机、汽车车、机械械设备、建筑设设施以及及生活用用品等。人们还还提出在在设计工工业机械械设备时时也应集集中运用用工程技技术人员员、医学学家、心心理学家家等相关关学科专专家的共共同智慧慧。本学科在在这一阶阶段发展展的特点点是：重重视工业业与工程程设计中中“人的因因素”，力求求使机器器适应于于人。课堂思考考问题：在公元元前人们们所设计计的物品品就已经经体现了了以人为为中心的的思想，为什么么到了220世纪纪反而走走了弯路路。答

31、案：11 HYPERLINK /htm/design/gongye/lilun/shejishi/images/shejishi4.jpg 远祖时时代,人人类的生生存环境境是极为为严酷的的,人们们不但受受到洪水水、严寒寒等自然然灾害的的威胁,还常常常遭到野野兽的袭袭击。因因此,人人类最早早的设计计工作就就是在受受威胁的的情况下下为保护护生命安安全而开开始的。早期设设计的如如猎具、衣物、掩体、武器等等,都是是为了抵抵御自然然灾害和和野兽的的袭击。在这种种情况下下,设计计便成了了生死攸攸关的问问题。按按照达尔尔文适者者生存的的理论,人类作作为自然然物种之之一,其其生存取取决于适适应自然然环境的的能

32、力,这种“适应”必须包包括设计计制造有有用的工工具来保保护自己己的能力力。在危危急条件件下,由由生存的的愿望和和能力就就会产生生出生存存设计。这种设设计的质质量决定定了设计计者的生生与死,因而常常常是很很成功的的设计。如果设设计失误误,后果果将是致致命的。因此,这些失失误会马马上得到到纠正。经过无无数次反反复修改改的过程程,早期期人类的的设计在在当时人人们的物物质条件件下达到到了很高高的水平平。无论论是澳大大利亚土土著居民民所使用用的飞镖镖,还是是格陵兰兰人所用用的兽皮皮筏都是是这样。尽管这这些设计计在技术术上都是是极为简简单的,但在实实际使用用上却非非常有效效。人类类的设计计就是在在满足生生

33、存最基基本需求求的工具具的基础础上发展展起来的的。2过去去的许多多物品其其设计者者就是制制造者和和使用者者，他们们会本能能的考虑虑人的生生理心理理及环境境因素，不断在在使用中中改进完完善，成成为适合合自己的的东西，最终就就非常符符合人机机原理。而现今今，产品品设计者者通常远远离产品品的最终终用户，所以考考虑人的的因素就就不直接接。3所以以产品设设计以用用户为中中心进行行人机工工程设计计就会尤尤其重要要。现代人机机工程学学到了600年代，欧美各各国进入入了大规规模经济济发展时时期，在在这一时时期，由由于科学学技术的的进步，使人机机工程学学获得了了更多的的发展机机会。例如：在宇航航技术的的研究中中

34、，提出出了人在在失重情情况下如如何操作作，在超超重情况况下人的的感觉如如何等新新问题。又如原原子能的的利用、电子计计算机的的应用以以及各种种自动装装置的广广泛使用用，使人人-机关关系更趋趋复杂。同时在在科学领领域中，由于控控制论、信息论论、系统统论和人人体科学学中新理理论的建建立，在在本学科科中应用用新理论论和新技技术来进进行人机机系统的的研究应应运而生生。所有有这一切切不仅给给人机工工学提供供了新的的理论和和新的实实验场所所，同时时也给该该学科的的研究提提出了新新的要求求和新的的课题，从而促促使人机机工程学学进入了了系统的的研究阶阶段。可可以称为为：现代代人机工工程学发发展阶段段。也经经历了

35、几几个阶段段11996019880年快快速发展展（仍然然不为普普通人所所了解）到60年年代，美美国的人人机工程程学基本本集中在在复杂的的军事工工业的应应用上，随着航航天技术术的发展展，人机机工程学学迅速成成为航天天工业的的一个重重要部分分。随后后，人机机工程学学迅速发发展，开开始在军军事和航航天工业业以外的的领域得得以应用用，包括括医药公公司、计计算机公公司、汽汽车公司司和其他他消费公公司。工工厂也开开始意识识到人机机工程学学在工作作场地和和产品设设计方面面的重要要性。例如瑞典典设计师师曾纳尔尔(Ruune Zerrnelll)针针对阿特特拉斯-柯普柯柯公司生生产的电电钻手握握不便及及噪声大大

36、的缺点点,利用用人机模模型和“8小时时执握”试验于于19555年设设计出了了阿特拉拉斯LBBB333型手持持电钻,执握舒舒适,操操作方便便,而且且噪音小小。由此此可见人人机工程程原理在在工具设设计中的的重要性性。罗维为美美国宇航航局设计计的宇航航器在宁宁静的太太空里，如何使使宇航员员在座舱舱内感觉觉舒适、方便，并减少少孤独感感，这是是工业设设计的一一个新的的课题。他设计计了skkylaab里始始终有一一个窗户户可以看看到地球球，并且且为宇航航小组的的每个成成员设计计了一个个私人空空间来缓缓解他们们的压力力并且得得到休息息。还为为这个三三人飞行行小组设设计了一一个三角角形餐桌桌，这样样在他们们三

37、人中中就没有有一个头头领，因因为他觉觉得三人人中没有有人去支支配其他他人是至至关重要要的。并并且设计计了一套套的宇航航员在太太空飞行行中营养养、卫生生和排泄泄的方案案。NAASA的的总负责责人称赞赞罗维考考虑到了了宇航员员的生活活环境的的各个方方面，为为宇航员员建立了了一个合合理，舒舒适的环环境。当当宇航员员完成阿阿波罗登登月飞行行后，从从太空向向罗维发发来电报报，感谢谢他完美美的设计计工作。21998019990年重重新认识识阶段（计算机机、灾难难人机工工程学的的重要性性）19799年Thrree Mille岛上上的核电电站事故故；进入七十十年代以以后, 随着电电子技术术的进步步和计算算机的

38、广广泛应用用, 操作系系统对人人的要求求越来越越高, 系统中中考虑人人的因素素也显得得越来越越重要. 特别别是美国国三里岛岛核电站站事件的的发生, 对人人类工效效学的发发展起了了很大的的推动作作用.19799年3月月28日日凌晨44点, 在美美国宾夕夕法尼亚亚洲哈里里斯柏格格附近的的三里岛岛核电站站, 一一个临时时的障碍碍引起该该核电站站一号机机组供水水系统和和发动机机自动关关闭. 在零点点几秒之之后, 系统中中建立的的予备保保险系统统开始正正常工作作, 提提供新的的供水系系统. 紧接着着四个关关键性的的错误一一起发生生了, 以从末末有过的的事实证证明人在在复杂系系统中的的表现是是多么重重要.

39、 第一个个错误发发生在故故障发生生之前. 予备备供水系系统的管管道被维维修工人人关闭了了. 而这个个维修工工人从此此就没有有上班. 结果果是核反反应中心心由于得得不到循循环冷水水的供应应以排除除它的热热量. 温度开开始升高高, 并并把周围围的冷水水变成蒸蒸汽. 压力迅迅速升高高.但是预备备保险系系统继续续正常工工作. 圆形棒棒下降到到反应堆堆使核反反应程序序放慢. 压压力释放放闸打开开了以释释放在主主冷却系系统中产产生的蒸蒸汽. 当压力力下降到到低于警警戒水平平后, 自动释释放闸收收到了关关闭的信信号. 正象在在一个热热循环系系统中当当屋内温温度达到到了一定定的温度度时, 热循环环系统就就自行

40、关关闭一样样. 在在这时, 第二二个错误误发生了了. 由由于闸门门失灵, 这个个闸门并并没有关关闭.在发动机机关闭的的一分钟钟之内, 三三里岛核核电站的的操作人人员正在在试图从从无数的的红灯, 警报报中猜测测到底发发生了什什么事. 虽然然根据他他们过去去受训的的经验他他们对事事故有一一个大概概的了解解, 但但有一个个信号使使他们误误入歧途途. 压压力释放放显示器器显示的的是命令令状态, 而不不是实际际状态. 操作作人员以以为压力力释放闸闸是关闭闭的.这这是第三三个关键键性的错错误. 同时, 予备备的自动动保险系系统继续续工作. 一个个紧急水水泵自动动打开, 开开始向系系统提供供系统急急需的冷冷

41、却剂. 在这这里, 操作人人员做出出了一个个决定使使也许是是一个小小事故变变成了大大灾难. 由于于屏幕显显示压力力已经很很高, 释放闸闸已经关关闭, 操作人人员决定定自已而而不是用用机器来来控制系系统. 他们把把紧急水水泵关闭闭了. 这个决决定是基基于操作作人员的的推测系系统中的的冷却剂剂太多了了而不是是太少了了. 反反应堆得得不到急急需的冷冷却剂, 事故故很快就就到了不不可收拾拾的地步步.事故的调调查表明明:第一一, 不不是某一一个失误误, 错错误, 事件或或机器失失灵导致致这场事事故. 这场事事故是由由许多因因素共同同引起的的. 第第二, 人的的错误是是在许多多不同的的方面的的,从操操作人

42、员员错误地地把紧急急冷却剂剂关闭到到设计人人员设计计闸门的的显示器器时告诉诉人们应应当做什什么, 而不是是闸门当当时的状状态. 第三, 也许许是最重重要的, 大量量的信息息和复杂杂的显示示形式超超过了操操作人员员内在的的, 有有限的能能力, 如注意意力, 记忆力力, 决决策能力力等. 因此在在三里岛岛事件中中与在其其他事件件中一样样, 虽虽然人的的错误是是事故的的直接原原因, 操作人人员本身身并没有有什么过过错, 而是系系统的设设计者应应当受到到责备, 因为为他们给给了操作作人员无无法胜任任的工作作. 这这就象在在体力劳劳动中, 某一工工作要求求某人在在某一关关键时刻刻扛起3300公公斤的重重

43、物. 当这个个人扛不不起这个个重量时时, 我们能能够埋怨怨这个人人没有使使出全身身的力气气吗?19844年12月4日Uniion Carrbidde杀虫虫剂工厂厂有毒物物质泄漏漏，40000人人死亡，200000人人受伤；印度博帕帕尔(BBhoppal)灾难是是历史上上最严重重的工业业化学意意外，死死伤者数数以十万万计，对对环境更更造成难难以补救救的破坏坏。19984年年12月月3日晚晚上，联联合碳化化公司(Uniion Carrbidde)在在印度MMadhhya Praadessh的博博帕尔的的化工厂厂发生毒毒气泄漏漏事件，估计导导致3,5000至7,5000人实时时死亡。当晚约约40吨吨

44、致命气气体(主主要是用用来生产产杀虫剂剂的中间间产物mmethhyliisoccyannatee)从工工厂泄漏漏，6个个防漏保保险装置置不是发发生故障障就是被被关闭，加上警警报器没没有开启启，附近近居民根根本无从从得悉意意外的发发生。结结果导致致很多居居民在睡睡梦中死死去，其其它则勉勉强蹒跚跚到街上上等待救救援。吸吸入有毒毒气体的的最初反反应包括括呕吐，眼鼻喉喉被毒气气灼伤引引致剧烈烈的刺痛痛，大多多数受害害者的死死因是由由于呼吸吸困难窒窒息致死死。到现现时为止止意外已已导致116,0000人人死亡，另外有有几十万万名居民民的健康康受到不不同程度度的影响响,他们们除了肺肺部功能能受到损损害，神

45、神经、肠肠胃、生生殖及免免疫系统统亦受到到伤害。19866年苏联联Cheernoobyll核电站站事故,3000人死亡亡；19899年Phiilliips Pettrolleumm塑料工工厂在一一场爆炸炸中夷为为平地。319990年年以后科科学发展展阶段（人机环境系系统的建建立）人类空间间站的建建立；计算机和和计算机机工程的的应用；药物器械械设计和和老年人人产品设设计；人民生活活和工作作质量设设计；现代人类类工程学学发展有有三个特特点：）不同同于传统统人类工工程学研研究中着着眼与选选择和训训练特定定的人，使之适适应工作作要求，而是着着眼于工工程设计计及各类类产品设设计。）密切切与实际际应用相相

46、结合，通过严严密计划划规定的的广泛实实验性研研究，尽尽可能利利用所掌掌握的基基本原理理，进行行具体的的产品设设计）力求求使实验验心理学学，生理理学，功功能解剖剖学，人人类学等等学科专专家与物物理学，数学，工程技技术等方方面的研研究人员员共同努努力，密密切合作作现代人机机工程学学的研究究方向是是：把“人机机环境境系统”作为一一个统一一的整体体来研究究的，即在充分分考虑人人与机相相互关系系的同时时，还要要考虑到到各种环环境因素素(如声声、光、气体、温度、色彩、辐射等等)以及及在高空空或水下下作业的的生命保保障系统统等。这这样，就就把人机机相互适适应的柔柔性设计计提高到到人一机机一环境境的系统统设计

47、高高度，使使人一机机一环境境的系统统和谐统统一，从从而获得得系统 最佳的的综合使使用效能能。1.3 人机工工程学的的研究内内容与方方法1.3.1 学学科的研研究内容容包括理论论和应用用两部分分,但侧侧重于应应用。对对于学科科研究的的主体方方向，由由于各国国科学和和工业基基础不同同，各国国的侧重重点不同同:美国国工程和和人际关关系；法法国-劳动动生理学学；前苏苏联-工程程心理学学；保加加利亚-人人体测量量；捷克克和印度度-劳动卫卫生学虽然各国国侧重点点不同但但综观本本学科在在各国的的发展过过程，可可以看出出确定本本学科研研究内容容有如下下的一般般规律。总的来来说，工工业化程程度不高高的国家家往往

48、是是由人体体测量、环境因因素、作作业强度度和疲劳劳等方面面着手研研究，随随着这些些问题的的解决，才转到到感官知知觉、运运动特点点、作业业姿势等等方面的的研究，然后在在再进一一步转到到操纵、显示设设计、人人机系统统控制以以及人机机工程学学原理在在各种工工业与工工程设计计中应用用等方面面的研究究；最后后则进入入人机工工程学的的前言领领域：人人机关系系、人与与环境关关系、人人与生态态、人的的特性模模型、人人机系统统的定量量描述、人际关关系直至至团体行行为、组组织行为为的功能能方面的的研究。人机学研研究的主主要内容容就是“人机机环境境”系统，简称人人机系统统(Maan-mmachhinee syyst

49、eem)。构成人机机系统“三大要要素”的人、机、环环境，可可看成是是人机系系统中三三个相对对独立的的子系统统，分别别属于行行为科学学、技术术科学和和环境科科学的研研究范畴畴。根据系统统学第一一定律知知道：系系统的整整体属性性不等于于部分属属性之和和，其具具体状况况取决于于系统的的组织结结构及系系统内部部的协同同作用程程度。 因此，研究人人机学应应该做到到既研究究人、机机、环境境每个子子系统的的属性，又研究究人机系系统的整整体结构构及其属属性。力力求达到到人尽其其力，“机”尽其用用，环境境尽其美美，使整整个系统统安全、高效，且对人人有较高高的舒适适度和生生命保障障功能。最终目目的是使使系统综综合

50、使用用效能最最高。 综上所所述，可可将人机机学研究究的主要要内容归归纳为四四个方面面:“ HYPERLINK /erji/me/course/06010302.htm 人的因因素”研究 “ HYPERLINK /erji/me/course/06010303.htm 机的因因素”研究 “ HYPERLINK /erji/me/course/06010304.htm 环境因因素”研究“ HYPERLINK /erji/me/course/06010305.htm 综合因因素”研究 1.3.1.11 人的的因素即人与与产品关关系的设设计在人与产产品关系系中，作作为主体体的人，既是自自然的人人，也是

51、是社会的的人。在在自然方方面的研研究包括括：人人体尺寸寸参数 主要要包括动动态和静静态情况况下人的的作业姿姿势及空空间活动动范围等等，它属属于人体体测量学学的研究究范畴。人人的机械械力学参参数 主要包包括人的的操作力力、操作作速度和和操作频频率，动动作的准准确性和和耐力极极限等，它属于于生物力力学和劳劳动生理理学的研研究范畴畴。人人的信息息传递能能力 主要包包括人对对信息的的接受、存贮、记忆、传递、输出能能力，以以及各种种感觉通通道的生生理极限限能力，它属于于工程心心理学的的研究范范畴。人的的可靠性性及作业业适应性性 主主要包括括人在劳劳动过程程中的心心理调节节能力，心理反反射机制制，以及及人

52、在正正常情况况下失误误的可能能性和起起因，它它属于劳劳动心理理学和管管理心理理学研究究的范畴畴。 总之，人的的因素涉及的的学科内内容很广广，在进进行产品品的人机机系统设设计时应应科学合合理地选选用各种种参数。在社会方方面的研研究包括括： 人在工工作和生生活中的的社会行行为、价价值观念念、人文文环境等等。目的的是解决决各种机机械设备备、工具具、作业业场所及及各种用用具和用用品的设设计如何何与人的的生理、心理特特点适应应，从而而才有可可能为使使用者创创造安全全、舒适适、健康康、高效效的工作作条件1.3.1.2 机的的因素操纵控控制系统统 主要要指机器器接受人人发出指指令的各各种装置置，如操操纵杆、

53、方向盘盘、按键键、按钮钮等。这这些装置置的设计计及布局局必须充充分考虑虑人输出出信息的的能力。信息息显示系系统 主主要指机机器接受受人的指指令后，向人作作出反馈馈信息的的各种显显示装置置，如模模拟显示示器、数数字显示示器、屏屏幕显示示器，以以及音响响信息传传达装置置、触觉觉信息传传达装置置、嗅觉觉信息传传达装置置等。无无论机器器如何把把信息反反馈给人人，都必必须快捷捷、准确确和清晰晰，并充充分考虑虑人的各各种感觉觉通道的的“容量”。安全保保障系统统 主要要指机器器出现差差错或人人出现失失误时的的安全保保障设施施和装置置。它应应包括人人和机器器两个方方面，其其中以人人为主要要保护对对象，对对于特

54、殊殊的机器器还应考考虑到救救援逃生生装置。1.3.1.3 环环境因素素环境因素素包含内内容十分分广泛，无论在在地面、在高空空或在地地下作业业，人们们都面临临种种不不同的环环境条件件，它们们直接或或间接地地影响着着人们的的工作、系统的的运行，甚至影影响人的的安全。一般情情况下，影响人人们作业业的环境境因素主主要有以以下几种种：物理环环境 主主要有照照明、噪噪声、温温度、湿湿度、振振动、辐辐射、粉粉尘、气气压、重重力、磁磁场等。化学环环境 主主要指化化学性有有毒气体体、粉尘尘、水质质以及生生物性有有害气体体、粉尘尘、水质质等。心理理环境 主要指指作业空空间(如如厂房大大小，机机器布局局，道路路交通

55、等等)，美美感因素素(如产产品的形形态、色色彩、装装饰以及及功能音音乐等)。 此外还还有人际际关系等等社会环环境对人人心理状状态构成成的影响响.1.3.1.4 综综合因素素人机间间的配合合与分工工(也称称人机功功能分配配) 应全全面综合合考虑人人与机的的特征及及机能，使之扬扬长避短短，合理理配合，充分发发挥人机机系统的的综合使使用效能能。列出出人与机机的特征征机能比比较，可可供设计计时选用用参考.根据据列表分分析比较较可知，人机合合理分工工为：凡凡是笨重重的、快快速的、精细的的、规律律的、单单调的、高阶运运算的、操作复复杂的工工作，适适合于机机器承担担；而对对机器系系统的设设计、维维修、监监控

56、、故故障处理理，以及及程序和和指令的的安排等等，则适适合于人人来承担担。人机信信息传递递 是指人人通过执执行器官官(手、脚、口口、身等等)向机机器发出出指令信信息，并并通过感感觉器官官(眼、耳、鼻鼻、舌、身等)接受机机器反馈馈信息。担负人人机信息息传递的的中介区区域称之之为“人机界界面至少少有三种种。即操操纵系统统人机界界面、显显示系统统人机界界面和环环境系统统人机界界面。目目的是使使人与机机器的信信息传递递达到最最佳，使使人机系系统的综综合效能能达到最最高。人的安安全防护护人的作业业过程是是由许多多因素按按一定规规律联系系在-起起的，为为了共同同的目的的而构成成一个有有特定功功能的有有机整体

57、体。因此此，在作作业过程程中只要要出现人人机关系系不协调调，系统统失去控控制，就就会影响响正常作作业，轻轻则发生生事故，影响工工效，重重则机器器损坏，人员伤伤亡。运运用间接接安全技技术措施施，使设设备从结结构到布布局，均均能保证证其危险险部位不不被人体体触及到到，避免免事故发发生。132 学学科的研研究方法法 人机工工程学的的研究广广泛采用用了人体体科学和和生物科科学等相相关学科科的研究究方法和和手段，也采用用了系统统工程、控制论论、统计计学等其其他学科科的一些些研究方方法，而而且本学学科的研研究也建建立了一一些独特特的新方方法，以以探讨人人、机、环境要要素间复复杂的关关系问题题。这些方法法包

58、括：测量人人体各部部分静态态和动态态数据；调查、询问或或直接观观察人在在作业时时的行为为和反应应特征；对时间间和动作作分析研研究；测测量人在在作业前前后以及及作业过过程中的的心理状状态和各各种生理理指标的的动态变变化；观观察和分分析作业业过程和和工艺流流程中存存在的问问题；分分析差错错和意外外事故的的原因；进行模模型实验验或用电电子计算算机进行行模拟实实验；运运用数字字和统计计学的方方法找出出各变数数之间的的相互关关系，以以便从中中得出正正确的结结论或发发展成有有关理论论。常用的研研究方法法有：1 自然然观察法法： 是是研究者者通过观观察和记记录自然然情景下下发生的的现象来来认识研研究对象象的

59、一种种方法。对动作作分析、功能分分析、工工艺流程程分析都都用此法法。有目目的、有有计划的的科学观观察，是是在不影影响事件件的情况况下进行行的。观观察者不不参与与与研究对对象的活活动避免免对其产产生影响响，可以以保证研研究的自自然性与与真实性性。自然观察察法也可可以借助助特殊仪仪器，这这样更准准确、更更深刻地地获得感感性知识识。如：要获取取人在厨厨房里的的行为，可以用用摄像机机把对象象在厨房房里的一一切活动动记录下下来，然然后，逐逐步分析析整理。松下电电器为了了设计电电熨斗曾曾对公司司上百名名员工家家熨衣处安安放摄象象机，从从中发现现问题。发现电电熨斗线线防碍工工作、电电熨斗放放置麻烦烦等问题题

60、。2 实测测法：借借助仪器器设备进进行实际际测量的的方法，对人体体静态与与动态参参数的测测量，对对人体生生理参数数的测量量或对系系统参数数、作业业参数的的测量等等。是普普遍使用用的方法法如为了了获得坐坐椅设计计所需要要的人体体尺度，我们必必须对使使用者人人群进行行实际的的测量，对所测测的数据据进行统统计处理理，为坐坐椅的设设计提供供人体尺尺度依据据3 实验验法：当当实测发发受到限限制时采采用的一一种方法法一般在在实验室室进行。但也可可以在作作业现场场进行。如为了了获得人人对各种种不同显显示仪表表的认读读速度和和差错率率的数据据时，一一般在实实验室进进行。如如需了解解色彩环环境对人人的心理理、生