人机工程学绪论

人体工程学第一章人机工程学概论宜人设计、人性化设计的理念大家应该熟悉，今天我们所要学习的内容与上述理念有什么联系呢？问题：1.什么是人机工程学?2.人机工程学研究什么内容或问题？（人机工程学研究的对象是什么？）3.人机工程学的研究方法是什么？4.人机工程学与宜人设计、人性化设计5.人机工程学与鞋靴设计的关系？……..研究内容：“人-产品-环境”的关系§1-1人机学的形成和发展学科理论的演进人机学的思想源远流长设计制作器物时，优先考虑的因素是什么？——自发的思维倾向，本能的行为方式

器物要和人（使用者）的各种因素相适宜一.中国古籍中的卓越论述《考工记》——战国初期（2400年）我国第一部重要的科技汇编名著。《考工记》，详细记载了车舆、车辆、农具、兵器（刀、枪、弓箭）、礼乐诸器的设计制作方法，其中器物制作宜人性方面的记述非常精彩，令人叹服。

《天工开物》——明代科学家宋应星（1587～1666？）编写的另一部重要的科技汇编名著。其中有大量插图，很值得人机工程学工作者深入研究。二.人机工程学的起源与发展1、产业革命的冲击——人机学的孕育泰勒（Toylor，1856～1915）：铁锹作业实验，时间研究（定额工时），“科学管理之父”吉尔布雷斯（Gilbreth，1868～1924）夫妇：砌砖作业实验，动作研究

卓别林（Chaplin，1889～1977）：摩登时时代闵斯特伯格（（Minsterberg）：《心心理学与工业业效率》（1914）英国：工业保保健研究部（（1915））——本阶段的的学科理论的的实际倾向：：选拔、培训训人，提高工工效、人适应应机器，与学学科正式建立立后理论（思思想）南辕北北辙。2、二战中中尖锐的军械械问题——第第二阶段战斗机、（德德国）枪械、、火炮负面：事故频频频、后果严严重（如纳粹粹德国的对苏苏作战、…））正面：聘请生生理医学、心心理学家参与与设计，事半半功倍（综合合优势）。——基本理论论腾飞：机器器要适应人（（解剖、生理理、心理）——现代人机机学诞生。学科理论有：：“机器适合合人的因素。。使操作付出出最小，效率率最高”（伍伍德）等。英国海军部，，“交叉学科科研究组”（（1947））默雷尔（Murrell）：“Ergo”+“Nomos”—Ergonomics3、人机学学深入民用品品——人机学学的成熟战后向民用产产品深入渗透透，设计竞争争焦点之一。。例如在相机的的机械、光学学、电子性能能水平趋同之之时，竞争在在较长时期内内集中在产品品的造型、使使用方便等方方面。其中““使用方便””、即优良的的人机性能尤尤为关键。登月舱设计中中的小插曲，，无人机机（在当年））引起的思索索系统、信息、、控制三论的的影响与渗入入，系统优化化——理论成熟熟，IEA定定义：人机系系统优化，互互相适应、合合理分工。4、对工业业文明的反思思——人机学学的更高阶段段3维+1维：（人、、机、环境））+时间（未未来）人与自然的持持久和谐，生生态设计，可可持续设计、、再生设计设计伦理的的回归：天天人合一白色污染，，一次性筷筷子，（手手绢换）纸纸巾省料（不可可再生的资资源）、节节能、多次次、循环、、重复利用用§1-2人人机学的的研究对象象和目的任例一门学学问都不是是凭空出现现的，总与与某一特定定的社会历历史环境中中人们在生生产、生活活中的某种种发现、某某种感受、、某种需要要有关。常常常是这类类发现、感感受和需要要吸引了人人们的注意意力，诱导导人们去研研究它，逐逐步认识到到它的特点点、本质和和发展规律律，并且认认识到它的的研究价值值和实用意意义，才形形成新的专专门学科，，引起广泛泛兴趣和深深入探讨。。一、人机工工程学的基基本概念和和定义1、人机工工程学的基基本概念和和定义在人机工程程学的不同同历史发展展时期，学者们提出出过多种关关于人机工工程学的定定义，反映映当时人机机学学科思思想的侧重重点。1980年年国际人机工工程学学会会（IEA，InternationalErgonomicsAssociation）给出出的定义：：人机工程学学是研究人人在某种工工作环境中中的解剖学学、生理学学和心理学学等方面的的因素；研研究人和机机器及环境境的相互作作用；研究究在工作中中、家庭生生活中与闲闲暇时怎样样考虑人的的健康、安安全、舒适适和工作效效率的学科科。从定义看对象：与与机器（广广义）设计计有关的解解剖学、生理学学、心理学学工作对象是是机器上与人人（直接））相关的““人机界面”目的：安全全、舒适、、高效内容：人-机-环境境的最佳匹匹配、系统统优化2000年年人机工程学学是研究系系统中人和和其他组成成部分之间间的交互关关系的一门门学科，并并运用其理理论、原理理、数据和和方法进行行设计，以以优化系统统的功效和和人的健康康幸福（well-being）之间间的关系。。从定义看对象：人人和其他部部分的交互互关系。方法：运用其理论论、原理、、数据和方方法进行设设计目的：优化系统的的功效和人人的健康幸幸福（well-being）2、学科名名称人类工效学学（工效学学，Ergonomics））人机学人人体体工程学人人类工程学学人的因素（（学）（HumanFactors）人因工程（（学）工工程心理学学人-机-环环境系统工工程学宜人性设计计（人机工工程设计））人間工学二、人机学学的研究对对象和领域域生产、生活活中，存在在的问题比比比皆是：：公共盥洗间间的水池龙龙头老式火车车车厢的窗户户双肩背书包包叫壶阅览室里的的座位全聚德招牌牌和车船码码头时刻表表的字体生生产线线上弹性悬悬挂的螺丝丝刀可以自动录录节目的录录象机…………上面所举的的例子，涉涉及的问题题类型就很很多了。从所研究和和应用的问问题类型或或领域来看看，大体可可分列如下下：1）功能分分配、人机机分工“常明灯””、花哨哨的录象机机、傻瓜瓜相机、无无人机2）产品与与人体尺寸寸的匹配经典例子之之一——早早年苏式车车床解解放初初期苏式战战斗机和火火炮浴浴室柜子学学生生课桌椅箱包设计鞋靴设计3）显示装装置的设计计与布置仪表（尺寸寸、形式、、颜色、字字符、排列列、位置））、跟踪控控制、视觉觉特性4）控制装装置的设计计与布置控制器（按按钮、旋钮钮、操纵杆杆、键盘、、…）尺寸寸、形状、、布置5）人的操操作力、操操作速度、、频率和方方法6）人的解解剖、生理理特性与产产品设计7）人的自自然行为倾倾向与产品品设计（水压机、、水龙头、、…）8）人机界界面计算机人机机界面：感感知、认知知（记忆））、可靠性性（防错、、容错）、、情绪、……9）产品使使用的环境境因素温度、湿度度、噪音、、照明、振振动、…（（与通讯产产品有关））10）其他他劳动科学（（作业姿势势、作业空空间）、安安全保护、、行为科学学、…与宜人性设设计、人性性化设计的的关系：——具体的的数据、方方法、手段段等三、国内外外人机学的的研究和应应用概况1、研究与与应用的领领域在人机学建建立与发展展过程中，，军事背景景是相当突突出的。在20世纪纪60年代代以后，开始民用用产品和公公共设施方方面的人机机学研究和和应用2、学术术机构与专专业教育1）学术术机构及其其活动1）建立最最早的人机机学学术机机构是英国国人机工程程学会，成成立于1950年。。随后建立立国家人机机学学会的的有：联邦邦德国（1953）），美国（（1957），前苏苏联（1962），，法国（1963）），日本（（1964）。现在在世界上工工业与科技技较发达的的国家均建建立了本国国的国家人人机学学术术团体。英国人机工工程学会从从1957年起发行行会刊《ERGONOMICS（人机机工程）》》，几十年年一直坚持持着，对国国际人机学学的发展颇颇有贡献。。美国人机机工程学会会除发行会会刊外，还还出版书刊刊、发布专专利，美国国是提供人人机学研究究成果、数数据资料最最多的国家家。2）国际人人机工程学学学会（IEA，也也译作国际际人类工效效学学会））成立于1960年年。1961年在瑞瑞典斯德哥哥尔摩举行行了第一届届国际人机机工程学会会议。此后后，每3年年一次的人人机学国际际会议依次次在德国、、英国、法法国、荷兰兰、美国、、波兰、日日本等国举举行。其中中1982年8月在在日本东京京举行的第第8届会议议，参加者者达800余人，我我国学者也也应邀参加加了会议。。3）国际人人机工程学学标准化技技术委员会会，代号ISO/CT-159，成立立于1957年。是是国际标准准化组织（（InternationalStandardizationOrganization，简简称ISO）的一个个下属组织织。其活动动范围有以以下5个方方面：制定与人的的基础特点点（物理的的、生理的的、心理的的、社会的的）有关的的标准；制定对人有有影响的与与物理因素素有关的标标准；制定与人在在操作中、、在过程和和系统中的的功能有关关的标准；；制定人机工工程学的实实验方法极极其数据处处理的标准准；协调ISO其他技术术委员会的的工作。4）我国与与IEA对对应的学术术团体称为为“中国人类工工效学学会会”，英文：：ChineseErgonomicsSociety，简简称CES，中国科学学技术协会会下的一级级学会。1989年年6月30日成立。。此外，我国国在其他一一级学会下下或行业部部门中也设设有人机工工程方面的的学会或专专业委员会会。如机械械工业系统统中，在1980年年成立了工工效学学会会；冶金工工业系统中中的人机学学会于1985建立立；中国系系统工程学学会下的““人-机-环境系统统工程专业业委员会””成立于1993年年，等等。。我国人人机学学的起起步虽虽晚，，但30年来来发展展很快快。仅仅从人人-机机-环环境系系统工工程委委员会会成立立10年来来所开开的5次学学术会会议，，累计计出版版的5卷400多篇篇论文文来看看，研研究领领域已已经非非常广广泛，，并已已取得得一批批有价价值的的应用用成果果。我国已已经发发布了了数十十个人人机工工程方方面的的技术术标准准（国国家标标准、、行业业标准准）。。2）专专业业教育育1）在在国际际上，，高等等教育育中将将人体体工程程学作作为必必修、、选修修课开开设的的专业业有管管理（（劳动动安全全和卫卫生））、设设计、、航空空航天天、车车辆设设计与与交通通工程程、机机械工工程、、环境境工程程等。。人体体工程程学也也被作作为这这些专专业硕硕士、、博士士学位位的一一个研研究方方向。。2）我我国高高等教教育中中开设设人体体工程程学课课程的的情况况与国国际上上类似似。目目前，，我国国已有有中国国农业业大学学（车车辆工工程学学院））、北北京航航空航航天大大学、、杭州州大学学、北北京理理工大大学等等院校校和研研究院院所设设有人人机学学研究究方向向的博博士学学位授授予点点。§1-3人人机系系统与与人机机研究究一、人人机系系统人人机界界面人机系系统整整体优优化：球球队，，前锋锋、后后卫，，叫叫壶，，飞飞机和和飞行行员（（以飞飞机起起降过过程为为例说说明人人机系系统的的工作作情况况），，…人机界界面：：一般把把机器器上实实现人人与机机器互互相交交流沟沟通的的显示示器、、控制制器称称为机机器的的人机机界面面；有有的人人机学学著作作里，，把机机具上上某些些与人人（操操作时时）接接触的的实体体部分分也算算作机机具的的人机机界面面。人机工工程设设计，即人人机界界面设设计，，有别别于工工程技技术设设计。。举例：：机床床，汽汽车，，洗衣衣机，，电话话机，，手机机，车车站站站牌，，候诊诊室、、营业业厅，，…计算机机的人人机界界面。。二、人人机功功能对对比感知感感受能能力操操作能能力工工作效效率信信息处处理可可靠靠性环境条条件和和耐久久性其其他三、人人机合合理分分工举例：：叫壶壶、路路灯开开关、、录象象机等等———人人机分分工结论是是：设计中中应把把笨重重、快快速、、单调调、规规律性性强、、高阶阶运算算及在在严酷酷和危危险条条件下下的工工作分分配给给机器器，而而将指指令程程序的的编制制、机机器的的监护护维修修、故故障排排除和和处理理意外外事故故等工工作安安排人人去承承担。。补充：：1）无无人机机的沉沉浮说说明，，科技技的发发展，，已经经很大大程度度打破破了上上述界界限，，（声声控开开关路路灯、、傻瓜瓜相机机、热热敏开开关，，…））今后后人工工智能能的进进展，，必将将进一一步改改变机机器监监护维维修等等在人人机分分工中中的位位置，，提法法应该该改进进，2）设设计创创造着着生活活，实实际也也在创创造着着人（（和人人类））本身身，四、人人机学学的研研究方方法1、观观察法法对操作作动作作、功功能、、工艺艺流程程等观观察分分析2、实实测法法3、实实验法法4、模模拟和和模型型实验验5、计计算机机数值值仿真真6、分分析法法瞬间操操作、、知觉觉与运运动、、动作作负荷荷、频频率、、危象象、相相关分分析等等。7、调调查研研究法法简单访访问、、专门门调查查、精精细评评分、、心理理与生生理判判断等等。§1-4人人机工工程学学与鞋靴设计一、人人机工工程学学与其其他学学科的的关系系人机工工程学学是一一门边边缘学学科（（交叉叉学科科）也也是一一门应应用型型学科科。所以它与很很多学科多多有联系。。联系的深深度因具体体课题不同同而不同。。人机工程学学与其他学学科的关系系二、人机工工程学与鞋靴设计1.引例例2.视频2.工作对对象和目标标的一致性性工业设计或或艺术设计计，与工程程设计或技技术设计对对比有什么么不同呢？？有一种回答答是这样的的：工程设设计（或技技术设计，，下同）以以处理“物物与物”之之间的关系系为主，而而工业设计计（或艺术术设计，下下同）则以以处理“人人与物”之之间的关系系为主。§1-5人人机系系统设计人/机系统统的设计是是总的实体体设计，系系统应遵循循系统化的的程序，它它包含了以以下几个步步骤。第一步，明明确系统的的目的与条条件，将系系统的目标标具体化，，明确系统统将在怎样样的约束条条件下进行行操作。这这些约束条条件包括要要求系统的的输出、系系统将接受受的输入、、允许的环环境因素、、单位成本本、自然资资源的可用用性等。第二步，将将功能从实实际问题中中分离出来来，并在设设计行为一一开始就把把功能处理理的问题作作为一种独独立与确定定的对象来来处理。第三步，把把人作为系系统中一个个完整部分分来对待。。工程原理理不能在离离开必须操操作和维修修机器与设设备的人的的情况下运运用于机器器设备的设设计中。当功能已被被限定和分分配之后，，就应当考考虑人的性性能与能力力，并恰如如其分地决决定由谁——是人、机机器还是计计算机—来来具体实现现某种功能能。在进行行功能分配配的过程中中，必须时时时牢记人人的生理极极限，以及及人们对于于工作场所所和适当的的社会环境境的需要。。第四步，应应对设计决决策做出定定义与分类类，并尝试试将它们按按一定顺序序进行排列列。当证明明这种顺序序对设计规规划和控制制是有效的的时候，就就能给予设设计计者一个系系统的框架架。第五步，分分别对硬件件设计与制制造及人员员选择与培培训做出计计划。第六步，进进行系统的的综合与评评价。图1-17表达了系系统设计的的完整决策策过程。§1-6人人机工工程技术标标准简介一个国家各各方面标准准化制定和和执行的水水平，是这这个国家发发展水平的的一个衡量量指标。将成熟的研研究成果以以技术标准准的形式加加以发布，，便于相关关部门遵循循应用，可可以达到（（相关技术术的）质量量控制、缩缩短设计和和研制周期期、降低成成本、提高高规范性等等方面的目目的。GB/T16251-1996工工作系统统设计的人人类工效学学原则（eqvISO6385：：1981）GB/T5703-1999用用于技术术设计的人人体测量基基础项目（（eqvISO7250：1996）GB/T5704.1～5704.4-1985人人体测量量仪器GB/T10000-1988中中国成年年人人体尺尺寸GB/T12985-1991在在产品设设计中应用用人体尺寸寸百分位数数的通则GB/T13547-1992工工作空间间人体尺寸寸GB/T14776-1993工工作岗位位尺寸设计计原则及其其数值GB/T16252-1996成成年人手手部号型GB/T14775-1993操操纵器一一般人类工工效学要求求GB/T18209.3-####操作作件位置和和操作的要要求GB/T14774-1993工工作座椅椅一般人类类工效学要要求GB/T3976-1983学学校课桌椅椅功能尺寸寸GB/T15759-1995人人体模板板设计和使使用要求GB/T147