人機(jī)工程學(xué)的基本概念、定義和日常生活中人機(jī)學(xué)問題

1、人機(jī)工程學(xué)的基本概念定義和日常生活中人機(jī)學(xué)問題第一章人機(jī)工程學(xué)概論大綱人機(jī)學(xué)的研究對(duì)象和目的 人機(jī)學(xué)的形成和發(fā)展 學(xué)科思想的演進(jìn)人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)工程設(shè)計(jì)操縱器設(shè)計(jì)中的其它因素本章重難點(diǎn)介紹本章重點(diǎn)在于了解掌握人機(jī)工程學(xué)的基本概念和定義；人機(jī)工程學(xué)發(fā)展歷程中經(jīng)歷的三個(gè)時(shí)期；了解在人機(jī)工程學(xué)經(jīng)驗(yàn)期中的幾項(xiàng)比較著名的研究試驗(yàn)。要了解盡管人機(jī)工程學(xué)學(xué)科名稱多樣，定義存在不同程度的分歧，但是本學(xué)科的研究對(duì)象、研究方法、理論體系等方面并不存在根本上的區(qū)別。人機(jī)工程設(shè)計(jì)作為高起專學(xué)生了解的內(nèi)容不做要求。第一節(jié)人機(jī)學(xué)的研究對(duì)象和目的一、人機(jī)工程學(xué)的基本概念和定義二、日常生活中人機(jī)學(xué)問題1、人機(jī)工程學(xué)的基本概念和

2、定義人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素。研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用。研究在工作中、家庭生活中與閑暇時(shí)怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學(xué)科。這個(gè)定義的三句話，分別闡明了人機(jī)學(xué)的研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容和研究目的。研究對(duì)象(a)第一句話指出人機(jī)學(xué)的研究對(duì)象，是工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等方面的因素。這些因素除了工業(yè)設(shè)計(jì)以外，還與管理工程、勞動(dòng)科學(xué)、安全工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域有關(guān)。研究對(duì)象(b)單就工業(yè)設(shè)計(jì)的三類設(shè)計(jì)而言，產(chǎn)品是給人用的、視覺傳達(dá)是供人看的、環(huán)境是為人在其間生活、工作的，當(dāng)然三類設(shè)計(jì)都涉及到人的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)因素，它們便是人機(jī)學(xué)的

3、研究對(duì)象。研究?jī)?nèi)容第二句話指出人機(jī)學(xué)的研究?jī)?nèi)容，是人機(jī)環(huán)境的最佳匹配、人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化。研究目的 第三句話指出人機(jī)學(xué)的研究目的：就是設(shè)計(jì)一切器物都要考慮人們生活、工作的安全、舒適、高效。定義中注意的幾個(gè)問題定義中值得注意的有:設(shè)計(jì)的目的“安全、舒適、高效”，定義只講應(yīng)該“考慮”而沒有選用“確?！?、“盡量達(dá)到”之類的詞匯。因?yàn)樵O(shè)計(jì)總有多方面約束條件，又常有多種因時(shí)、因地而異的目標(biāo)；好的設(shè)計(jì)，在于針對(duì)具體對(duì)象，在多種約束條件和多重目標(biāo)之間恰當(dāng)?shù)匕盐兆∑胶?。定義中注意_目的(a)定義中注意_目的(b)人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)要求的“安全、舒適、高效”，常常是重要的，但肯定也要受到其他條件的約束、其他目標(biāo)的制

4、衡，不但不是惟一的，也未必總是優(yōu)先的。 定義中注意_目的(舉例)例如，把我國(guó)火車硬臥車廂的三層鋪改為兩層鋪，或者把所有硬座都改為臥鋪，安全、舒適方面就可大為改善，豈不簡(jiǎn)單?但是現(xiàn)在并沒有這么做，因?yàn)檫€有其他種種條件的約束。定義中注意_目的(c)所以實(shí)際課題中的人機(jī)工程設(shè)計(jì)，目標(biāo)往往并非達(dá)到最理想的“安全、舒適、高效”效果，而是在限定條件下提高“安全、舒適、高效”的程度。 定義中注意_ “機(jī)”人機(jī)工程學(xué)里面所說的“機(jī)”、或“機(jī)器”是廣義的，泛指一切人造器物：大到飛機(jī)、輪船、火車、生產(chǎn)設(shè)備，小到一把鉗子、一支筆、一個(gè)水杯；也包括室內(nèi)外人工建筑、環(huán)境及其中的設(shè)施，等等。人機(jī)工程學(xué)的多種學(xué)科名稱(a)

5、人機(jī)工程學(xué)的多種學(xué)科名稱:(1)人類工效學(xué)，或簡(jiǎn)稱工效學(xué)，英文Ergonomics這個(gè)學(xué)科名稱在世界上應(yīng)用最廣。(2)人的因素(學(xué))，英文Human Factors 這是美國(guó)一直沿用的名稱。(3)人類工程學(xué)，英文Human Engineering 類似的名稱有人體工程學(xué)。人機(jī)工程學(xué)的多種學(xué)科名稱(b)(4)工程心理學(xué)，英文Engineering Psychology 這個(gè)名稱下的學(xué)科研究更專注于心理學(xué)方面。(5)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)、宜人性設(shè)計(jì) (人機(jī)工程設(shè)計(jì))等，研究?jī)?nèi)容相同或相近。在日本，該學(xué)科的日文漢字是“人同工學(xué)” 2、日常生活中人機(jī)學(xué)問題在我們的日常生活中，可以說時(shí)時(shí)處處都存在著人機(jī)學(xué)

6、問題，包括合理的和不合理的事例。在全面學(xué)習(xí)本課程之前，環(huán)視、巡察、指點(diǎn)一番，使我們概略地了解到，原來有這么多屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)應(yīng)該關(guān)注和解決的問題，心中有數(shù)，對(duì)學(xué)習(xí)課程很有好處。下面只是隨意列舉一些，簡(jiǎn)單地把問題所在點(diǎn)出來，不多解說。因?yàn)檫M(jìn)一步分析、研討，將在以后各章各節(jié)中陸續(xù)展開。例1腰疼沙發(fā)(a) 城市里有的家庭買了大沙發(fā)，豪華氣派，可是坐不多久腰部就難受酸疼了，不得不在腰后面墊上一個(gè)“腰靠”。為什么?例1腰疼沙發(fā)(b)大沙發(fā)座面進(jìn)深大，無論怎么后靠，腰椎后面總是空著，使脊柱腰椎段向后的彎曲度加大，形成了不正常的腰椎形態(tài)，不符合坐姿解剖學(xué)要求。這就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的解剖學(xué)問題。例2主枕頭附枕頭(

7、a) 一些“上檔次”的賓館里，單人床常配有兩個(gè)同樣的枕頭。本意是讓習(xí)慣低枕頭的人用一個(gè)枕頭，習(xí)慣高枕頭的人兩個(gè)枕頭疊起來用。但這真是一個(gè)愚不可及的“高招”、“損招”!一般人們對(duì)枕頭高度要求的差別，哪有一倍之多呢?其結(jié)果是：用一個(gè)枕頭絕大多數(shù)人嫌低，而兩個(gè)摞起來絕大多數(shù)人又嫌高，很少有人能獲得“正常待遇”。例2主枕頭附枕頭(b)其實(shí)只要采用一個(gè)稍許高一點(diǎn)的“主枕頭”、再配一個(gè)較薄的“附枕頭”，豈不就能滿足多數(shù)人的需要了嗎?并不難解決。問題出在哪里?缺乏“產(chǎn)品應(yīng)與生理?xiàng)l件相適應(yīng)”的考究。例3車廂窗戶(a) 車廂外表面為墨綠色的舊式旅客列車，其硬座車廂窗戶的高度，正與坐著乘客的胸、肩、頭部齊平。打開

8、窗戶，行駛中每小時(shí)風(fēng)速達(dá)六、七十或七、八十千米，即使最悶熱的夏季，迎風(fēng)被吹的乘客也經(jīng)不住多久，而背風(fēng)一側(cè)乘客卻依然熱不可擋.例3車廂窗戶(b)其實(shí)改進(jìn)一點(diǎn)也不難，把窗戶提升到比站立者身高略高一點(diǎn)即可，而且這樣做也并不增加生產(chǎn)成本?，F(xiàn)在的新式客車已經(jīng)這么改了，即使多個(gè)窗戶同時(shí)打開，風(fēng)也不會(huì)直吹乘客，卻能在車廂上部形成新鮮空氣的“順流”，效果甚佳。例4腳踏鈕(或腳踏桿)沖水公共衛(wèi)生間里水箱拉繩邊上貼著醒目的提示“便后沖水”，但是不沖水的現(xiàn)象司空見慣。公眾素質(zhì)有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉繩把手不干凈是人人皆知、也人人膩味的，可見拉繩水箱本身就存在宜人性的問題，應(yīng)該從設(shè)計(jì)角度來尋求解決辦法

9、。現(xiàn)在大城市的公廁里腳踏鈕(或腳踏桿)沖水正在推廣，效果顯然可見。 例5聲光控延時(shí)開關(guān) (a) “節(jié)約用電人走關(guān)燈”的條子隨處可見，人走樓空后樓道里的照明燈還是徹夜長(zhǎng)明。這種大家都熟悉的現(xiàn)象，也需要從設(shè)計(jì)的角度來尋找原因和改進(jìn)措施。開關(guān)都安置在樓道照明燈的就近位置，關(guān)了燈，樓道一抹黑，怎么下樓、拐彎、出門呢?例5聲光控延時(shí)開關(guān) (b)現(xiàn)在聲光控延時(shí)開關(guān)價(jià)格已相當(dāng)便宜，用聲光控延時(shí)開關(guān)，人來燈亮，人走燈滅，可解決問題。另外，也可以從合理安排開關(guān)位置方面尋找解決辦法。例6雙肩背書包和單肩背書包(a) 雙肩背書包和單肩背書包從人機(jī)學(xué)看，雙肩背書包在使用解剖學(xué)和心理學(xué)方面優(yōu)勢(shì)明顯。例6雙肩背書包和單肩

10、背書包(b)背雙肩背書包，脊柱兩側(cè)受力均衡，能保持正直形態(tài)(圖l-2a)；而單肩斜挎或手提書包，脊柱都因單側(cè)受力而形成側(cè)向彎曲(圖、c)，使椎間盤受壓均勻分布的生理狀態(tài)不能正常維持，于是消耗的體能更多，這是解剖學(xué)、生理學(xué)方面。例6雙肩背書包和單肩背書包(c)用雙肩背書包，兩手無負(fù)擔(dān)，行動(dòng)自由靈便，也適合中小學(xué)生的活潑好動(dòng)天性，這是心理學(xué)方面。 例6雙肩背書包和單肩背書包(d)圖1-1 書包提挎方式與脊柱形態(tài)例7叫壺(a) 用普通水壺?zé)?，若沒人在爐子邊上守著，水開了可能弄得滿屋水氣至因開水噗出來澆滅了火，引起一陣忙亂。用壺蓋上裝了個(gè)小氣哨的“叫壺”燒水，即可避免這種忙亂。例7叫壺(b)兩種水壺

11、燒水的基本功能是相同的，但叫壺能把水燒開的信息“自動(dòng)”傳遞給一定距離以外的人，在人機(jī)學(xué)里，叫做“人機(jī)界面”得到了改善，從而使得產(chǎn)品更為“宜人”。例8圖書館長(zhǎng)條形桌案 不少學(xué)校的圖書館閱覽室里，座位安排在長(zhǎng)條形桌案相對(duì)著的兩側(cè)。師生們低頭閱讀或伏案書寫時(shí)倒也無事。但閱讀中也難免要停下來略事思索，于是把頭抬了起來，倘若正巧此時(shí)對(duì)座的那位也抬起了頭，不經(jīng)意間互相目光交接，雙方都覺得尷尬。這就是設(shè)計(jì)心理學(xué)方面的問題。 例9不同顏色的藥袋(a) 銀灰色或藍(lán)色發(fā)亮的小塑料袋里裝著藥片，藥片的服用量、服用方法都用小字印在包裝袋上，包裝袋閃閃有光，文字和底色的對(duì)比又弱，也許年輕人還行，中老年人想看清上面的說明

12、確實(shí)費(fèi)勁。例9不同顏色的藥袋(b)一家全國(guó)性的大銀行，近幾年的存款單居然是白紙上印著橙黃色(注意，是橙黃而不是橙紅)的字，真是跟人們的眼睛找別扭、過不去!這些都是對(duì)視覺特性掌握失當(dāng)?shù)膯栴}，也屬于人機(jī)學(xué)的研究范圍。 例10形形色色的剪刀(a) 被剪對(duì)象有大有小、有硬有軟、有的要剪復(fù)雜的形狀且要求特別精細(xì)、有的要伸入孔洞或拐進(jìn)尖角去施剪，所以除了剪紙、剪布的普通剪刀外，還有理發(fā)剪等專用剪刀，以及形形色色的外科手術(shù)剪。例10形形色色的剪刀(b)要適應(yīng)上述各種不同的使用條件，達(dá)到人機(jī)學(xué)使用 “安全、舒適、高效”的目標(biāo)，剪刀前面刃片的形狀和尺寸、后面把手的形狀和尺寸，有很多的解剖學(xué)、生理學(xué)問題需要考究，

13、就絕非簡(jiǎn)單的事情。圖1-1展示了部分不同類型的剪刀。例10形形色色的剪刀(c)圖11功能形態(tài)各異的剪刀 例11帶“耳朵”的垃圾箱(a) 北京市推出了一種“帶耳朵的垃圾箱”(圖1-2)，一個(gè)“耳朵”里裝有卷紙，供欲吐痰者取用。另一個(gè)“耳朵”是投放煙蒂的煙蒂缸；里面裝有沙子，供人用來抿滅煙頭。這項(xiàng)設(shè)計(jì)涉及人機(jī)工程的多個(gè)方面：使用者行為方式和使用者心理的調(diào)查和研究、產(chǎn)品(垃圾箱)與人體尺寸的適應(yīng)性、產(chǎn)品與環(huán)境因素、產(chǎn)品與環(huán)衛(wèi)工人、等等，例11帶“耳朵”的垃圾箱(b)圖1-2帶“耳朵”的垃圾箱小結(jié) 大學(xué)生活環(huán)境中的人機(jī)學(xué)問題比比皆是:床柜轉(zhuǎn)椅、寢室水房、電腦手機(jī) 、超市網(wǎng)吧、實(shí)習(xí)工廠、銀行郵局、實(shí)驗(yàn)市

14、、圖書館、運(yùn)動(dòng)場(chǎng). 總之日常生活中的人機(jī)學(xué)問題無處不在。第二節(jié)人機(jī)學(xué)的形成和發(fā)展學(xué)科思想的演進(jìn)一、人機(jī)學(xué)的形成和發(fā)展及其思想演進(jìn)二、人機(jī)學(xué)的學(xué)術(shù)團(tuán)體與教育1 、現(xiàn)代人機(jī)學(xué)與古代論述 現(xiàn)代不少社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)的理論，在古代文明中都曾經(jīng)有過孕育和萌芽，但并不能說古代就已經(jīng)有了這些科學(xué)理論。人機(jī)工程學(xué)也一樣，古代縱有令人贊嘆的器物、堪稱精辟的論述，但那與建立起一門完整的學(xué)科還完全是兩回事。 現(xiàn)代人機(jī)學(xué)與古代論述區(qū)別(a) 其間的區(qū)別，主要在以下兩個(gè)方面：第一，一種觀念，沒有升華為明確的、具有普遍性的理論，就不具有對(duì)一般事物的指導(dǎo)意義。由于沒有明確的理論旗幟，她還是脆弱的，難免在外在條件(如人類文明

15、發(fā)展的某種趨勢(shì))的沖擊下，陷于迷失和丟失。現(xiàn)代人機(jī)學(xué)與古代論述區(qū)別(b)第二，僅有處理某一種、某一類事物的正確方法、觀念，但沒有對(duì)于一般事物進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的研究，未曾提出完整的原則、結(jié)論和數(shù)據(jù)資料，也不可能有更普遍的指導(dǎo)意義?，F(xiàn)代人機(jī)學(xué)與古代論述區(qū)別_舉例例如，古籍中闡述了的弓箭性能與人的性格的關(guān)系，那么，怎么處理其他千百種器物與人的性格的關(guān)系呢?古籍中說明了幾種兵器握桿的形制，那么，農(nóng)具的握桿又該如何呢?古籍中講了不同條件下鍬的合理形制，那么，什么是鐮刀镢頭的合理形制呢?現(xiàn)代人機(jī)學(xué)與古代論述區(qū)別(c) 既然古籍沒有回答所有這些更一般性的問題，自然不能對(duì)器物制作具有普遍的指導(dǎo)意義。中國(guó)古籍中有

16、如此精辟的論述，足令炎黃子孫感到自豪，但那與現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)終究是不應(yīng)相提并論的。人機(jī)工程學(xué)的4個(gè)階段(a) 下面分4個(gè)階段，講述人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史和學(xué)科思想的演進(jìn)，從中可以看到：原本屬于“自發(fā)思維傾向、本能行為方式”的樸素人機(jī)學(xué)思想萌芽在什么樣的歷史條件下、因?yàn)槭裁丛蚨允?、而被拋棄?誤入歧途后造成了怎樣的后果? 這種后果怎樣促成了人們的反省、從而建立了現(xiàn)代人機(jī)學(xué)理論，完成一種思想觀念從白發(fā)到自覺的歷史飛躍?人機(jī)工程學(xué)的4個(gè)階段(b)學(xué)科理論怎樣在歷史中逐步演進(jìn)?人機(jī)學(xué)進(jìn)行了哪些系統(tǒng)的研究?確立了哪些原則?積累了哪些數(shù)據(jù)資料?2對(duì)勞動(dòng)工效的苛刻追求人機(jī)學(xué)的孕育美國(guó)工程師FW泰勒(Fred

17、erick WToylor，1856-1915，圖l-5)開創(chuàng)的“時(shí)間與動(dòng)作研究”（Time And Motion Study）包括泰勒的 “鐵鍬作業(yè)實(shí)驗(yàn)”，和吉爾布雷斯夫婦的“砌磚作業(yè)實(shí)驗(yàn)”等多項(xiàng)研究。 孕育期_“鐵鍬作業(yè)實(shí)驗(yàn)”“鐵鍬作業(yè)實(shí)驗(yàn)”是用種大小不同的鐵鍬，交給工人使用，比較他們?cè)诿總€(gè)班次8h里的工作效率。結(jié)果表明工效有明顯差距。這其實(shí)是關(guān)于體能合理利用的最早科學(xué)驗(yàn)。另一個(gè)專題是對(duì)比各種不同的操作方法、操作動(dòng)作的工作效率；這就是關(guān)于合理作業(yè)姿勢(shì)的最早科學(xué)研究。 孕育期_砌磚作業(yè)實(shí)驗(yàn)砌磚作業(yè)實(shí)驗(yàn)是用當(dāng)時(shí)問世不久的連續(xù)拍攝的攝影機(jī)，把建筑工人的砌磚作業(yè)過程拍攝下來，進(jìn)行詳細(xì)分解分析，精簡(jiǎn)

18、掉所有非必要?jiǎng)幼?，并?guī)定嚴(yán)格的操作程序和操作動(dòng)作路線，讓工人像機(jī)器一樣刻板“規(guī)范”地連續(xù)作業(yè)，他們合著的疲勞研究(1919年出版)更被認(rèn)為是美國(guó)“人的因素”方面研究的先驅(qū)。孕育期_心理學(xué)1914年，美國(guó)哈佛大學(xué)心理學(xué)教授閔斯特伯格(Minsterberg)，把心理學(xué)與泰勒等人的上述研究綜合起來，出版了心理學(xué)與工業(yè)效率一書。l915年英國(guó)成立了軍火工人保健委員會(huì)，研究生產(chǎn)工人的疲勞問題；孕育期_廣泛研究l919年此組織更名為“工業(yè)保健研究部”，展開有關(guān)工效問題的廣泛研究，內(nèi)容包括作業(yè)姿勢(shì)、負(fù)擔(dān)限度、男女工體能、工間休息、工作場(chǎng)所光照、環(huán)境溫濕度以及工作中播放音樂的效果等等。孕育期_小結(jié)但這一時(shí)期

19、研究的核心是最大限度地開挖人的操作效率。從對(duì)待人機(jī)關(guān)系這個(gè)基本方面考察，總體來看是要求人適應(yīng)于機(jī)器，即以機(jī)器為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)；研究的主要目的是選拔與培訓(xùn)操作人員。在基本學(xué)術(shù)理論上與現(xiàn)代人機(jī)學(xué)是南轅北轍，存在對(duì)立的。因此，應(yīng)該把這段時(shí)期看作人機(jī)學(xué)的孕育期。 3、二戰(zhàn)中尖銳的軍械問題人機(jī)學(xué)的誕生20世紀(jì)的兩次世界大戰(zhàn)期間，制空權(quán)是交戰(zhàn)各國(guó)必爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。飛行員在高空復(fù)雜多變的氣象條件下控制飛行，本來就不輕松。駕駛戰(zhàn)斗機(jī)與敵機(jī)格斗，還要高度警覺地搜索、識(shí)別、跟蹤和攻擊敵機(jī)，躲避與擺脫對(duì)方的威脅，短短幾十秒內(nèi)，在警視窗外敵情的同時(shí)，要巡視、認(rèn)讀各種儀表，立即做出判斷，完成多個(gè)飛行與作戰(zhàn)操作，更是不易。

20、軍械問題_飛機(jī)儀表從第一次世界大戰(zhàn)到第二次世界大戰(zhàn)，隨著科技進(jìn)步，飛機(jī)逐漸實(shí)現(xiàn)了飛得更快更高、機(jī)動(dòng)性更優(yōu)的技術(shù)升級(jí)。與之相應(yīng)，機(jī)艙內(nèi)的儀表和操作件(開關(guān)、按鈕、旋鈕、操縱桿等)的數(shù)量，也急劇增多了，如左圖軍械問題_飛機(jī)儀表舉例例如，一戰(zhàn)時(shí)期英國(guó)SE5A戰(zhàn)斗機(jī)上只有7個(gè)儀表，到二戰(zhàn)時(shí)期的“噴火”戰(zhàn)斗機(jī)上增加到了19個(gè)。一戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)“斯佩德”戰(zhàn)斗機(jī)上的控制器不到10個(gè)，到二戰(zhàn)時(shí)期P-51上增加到了25個(gè)。這就使得經(jīng)過嚴(yán)格選拔、培訓(xùn)的“優(yōu)秀飛行員”也照顧不過來，致使意外事故、意外傷亡頻頻發(fā)生。其他的兵器和民用產(chǎn)品出現(xiàn)在飛機(jī)上的問題擦亮了人們的眼睛，再去考察其他的兵器和民用產(chǎn)品，才發(fā)現(xiàn)從復(fù)雜機(jī)器到簡(jiǎn)單

21、工具，類似的問題原來程度不同地普遍地存在著。其他產(chǎn)品舉例例如，二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)的德國(guó)軍隊(duì)的槍械問題，也是一個(gè)典型的事例。俄羅斯冬季極冷，槍械必須戴上手套使用。但德軍的槍械扳機(jī)孔較??；在天寒地凍的俄羅斯廣袤大地上，戴了手套手指伸不進(jìn)扳機(jī)孔，不戴手套手指立即凍僵，甚至能被冰冷的金屬粘住。這說明，器物不但要與人的生理?xiàng)l件相適應(yīng)，而且還必須顧及環(huán)境的因素。 產(chǎn)品的改進(jìn)(a) 針對(duì)前面這些問題，有的國(guó)家開始聘請(qǐng)生理醫(yī)學(xué)專家、心理學(xué)家來參與設(shè)計(jì)。儀表還是那么多，改進(jìn)它們的顯示方式、尺寸、讀值標(biāo)注方法、指針刻度和底板的色彩搭配、重新布置它們的位置和順序，使之與人的視覺特性相符合，結(jié)果就提高了認(rèn)讀速度、降低了

22、誤讀率。產(chǎn)品的改進(jìn)(b) 操作件也還是那么多，改進(jìn)它們的形狀、大小、操作方式(扳擰、旋轉(zhuǎn)或按壓)、操作方向、操作力、操作距離及安置的順序與位置，使之與人手足的解剖特性、運(yùn)動(dòng)特性相適應(yīng)，結(jié)果就提高了操作速度、減少了操作失誤。這些做法并不需要增加多少經(jīng)費(fèi)投入，卻收到了事半功倍的顯著效果。現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)生的背景從第二次世界大戰(zhàn)到戰(zhàn)后初期，上述正反兩方面的現(xiàn)實(shí)，使各國(guó)科技界加深了這樣的認(rèn)識(shí)：器物設(shè)計(jì)必須與人的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)條件相適應(yīng)。這就是現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)生的背景。 一個(gè)新的學(xué)科名稱(a)l947年7月，英國(guó)海軍部成立了一個(gè)研究相關(guān)課題的交叉學(xué)科研究組。次年英國(guó)人默雷爾(KFHMurrell

23、)建議構(gòu)建一個(gè)新的科技詞匯“Ergonomics”，并將它作為這個(gè)交叉學(xué)科組的學(xué)科名稱。一個(gè)新的學(xué)科名稱(b)新的學(xué)科名稱及其涵蓋的研究?jī)?nèi)容為各國(guó)學(xué)者所認(rèn)同，意味著現(xiàn)代人機(jī)學(xué)的誕生。Ergonomics是由兩個(gè)希臘詞根“er-gon”和“nomos”綴接而成的，前一詞根意為出力、工作、勞動(dòng)，后一詞根意為規(guī)律、規(guī)則。一個(gè)新的學(xué)科名稱(c)一些專家在當(dāng)時(shí)對(duì)人機(jī)工程學(xué)所做的闡釋，便反映了這一時(shí)期的學(xué)科思想。例如美國(guó)人伍德(Charles CWood)說：“設(shè)備設(shè)計(jì)必須適合人的各方面因素，使操作的付出最小，而獲得最高的效率?！绷硪恢匾录?949年恰帕尼斯(AChapanis)等三人合著的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理

24、學(xué)工程設(shè)計(jì)中人的因素一書出版，該書總結(jié)了此前的研究成果，最早系統(tǒng)論述了人機(jī)學(xué)的理論和方法。這是新學(xué)科建立時(shí)期的另一重要事件。誕生期_小結(jié)與人機(jī)學(xué)的孕育期對(duì)比，學(xué)科思想至此完成了一次重大的轉(zhuǎn)變：從以機(jī)器為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行模瑥?qiáng)調(diào)機(jī)器的設(shè)計(jì)應(yīng)適合人的因素。4、向民用品等廣闊領(lǐng)域延伸人機(jī)學(xué)的發(fā)展和成熟直到20世紀(jì)五六十年代，在設(shè)計(jì)和工程方面，人機(jī)學(xué)的研究和應(yīng)用還主要局限于軍事工業(yè)和裝備(但在勞動(dòng)和生產(chǎn)管理方面的研究和應(yīng)用，不局限于軍事部門。)。從那時(shí)以后，迅速地延伸到民用品等廣闊的領(lǐng)域，主要有：家具、家用電器、室內(nèi)設(shè)計(jì)、醫(yī)療器械、汽車與民航客機(jī)、飛船宇航員生活艙、計(jì)算機(jī)設(shè)備與軟件、生產(chǎn)設(shè)備與工具、

25、事故與災(zāi)害分析，消費(fèi)者傷害的訴訟分析等等。 該時(shí)期的人機(jī)學(xué)焦點(diǎn)事實(shí)上，近幾十年來，人機(jī)工程常常成為設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。例如在相機(jī)的機(jī)械、光學(xué)、電子性能水平趨同之時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)集中在產(chǎn)品的造型、使用方便等方面。其中“使用方便”即優(yōu)良的人機(jī)性能尤為關(guān)鍵。 4.2 繼承中新的發(fā)展20世紀(jì)五六十年代以來，人機(jī)學(xué)的學(xué)科思想在繼承中又有新的發(fā)展。設(shè)計(jì)中重視人的因素固然仍是正確的原則，但若單方面地過于強(qiáng)調(diào)機(jī)器適應(yīng)于人、過于強(qiáng)調(diào)讓操作者“舒適”、“付出最小”，在理論上也是不全面的。 “三論”相繼建立與發(fā)展20世紀(jì)五六十年代系統(tǒng)論、信息論、控制論這“三論”相繼建立與發(fā)展，人機(jī)學(xué)的學(xué)科思想又有了新的發(fā)展，前

26、面已經(jīng)介紹的IEA關(guān)于人機(jī)學(xué)的定義，就是在這一時(shí)期提出的，反映了新轉(zhuǎn)變之后的學(xué)科思想。人機(jī)學(xué)的理論趨于成熟與人機(jī)學(xué)建立之初強(qiáng)調(diào)“機(jī)器設(shè)計(jì)必須適合人的因素”不同，IEA的定義闡明的觀念是人機(jī)(以及環(huán)境)系統(tǒng)的優(yōu)化，人與機(jī)器應(yīng)該互相適應(yīng)、人機(jī)之間應(yīng)該合理分工。人機(jī)學(xué)的理論至此趨于成熟。5、對(duì)工業(yè)文明的反思與可持續(xù)發(fā)展人機(jī)學(xué)的更高階段 人機(jī)學(xué)和其他一切事物一樣，只要還存在著，就必然會(huì)繼續(xù)發(fā)展和演變。人機(jī)學(xué)如今在如何演進(jìn)、今后還將如何演進(jìn)呢?以下是一些提供探討的芻議。 人機(jī)學(xué)可能形成的熱點(diǎn)人機(jī)學(xué)的應(yīng)用，除了上一段中所列的種種方面會(huì)繼續(xù)下去以外，以下方面可能形成熱點(diǎn)：計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面；永久太空站的生活工

27、作環(huán)境；弱勢(shì)群體(殘疾人、老年人)的醫(yī)療和便利設(shè)施；海陸空交通安全保障；生理與心理保健產(chǎn)品與設(shè)施等等。人機(jī)學(xué)以提高人們的生活質(zhì)量為目的，今后無疑將任重而道遠(yuǎn)。 可持續(xù)發(fā)展理念的影響反思200年以來，尤其是近半個(gè)多世紀(jì)工業(yè)文明的負(fù)面后果，可持續(xù)發(fā)展的理念成為當(dāng)代文明的強(qiáng)音，影響了當(dāng)代很多學(xué)科的思想?？梢哉J(rèn)為，由于可持續(xù)發(fā)展理論的滲透，現(xiàn)今人機(jī)學(xué)的學(xué)科思想也正經(jīng)歷著又一次新的演進(jìn)。可持續(xù)發(fā)展理論下的設(shè)計(jì)觀有節(jié)能設(shè)計(jì)、再生設(shè)計(jì)(可回收利用)、生態(tài)設(shè)計(jì)等等。四維的和諧統(tǒng)一總的說是要求保護(hù)生態(tài)環(huán)境、人與自然保持持久和諧，設(shè)計(jì)倫理回歸到中國(guó)古代“天人合一”的理念。人機(jī)學(xué)此前的觀念是：要求人、機(jī)、環(huán)境三者和

28、諧統(tǒng)一。吸取可持續(xù)發(fā)展理念以后，可以表述為：要求人、機(jī)、環(huán)境、未來四者和諧統(tǒng)一。即由原先的三維(人、機(jī)、環(huán)境) 和諧統(tǒng)一，加上一維(時(shí)間、未來)，演進(jìn)為四維的和諧統(tǒng)一。6國(guó)際的和各國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)1.國(guó)際的和各國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng) (1)各主要工業(yè)國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其活動(dòng) 最早建立的人機(jī)學(xué)學(xué)術(shù)團(tuán)體是英國(guó)人機(jī)工程學(xué)會(huì)，成立于l950年。隨后建立國(guó)家人機(jī)學(xué)學(xué)會(huì)的有：聯(lián)邦德國(guó)(1953年)、美國(guó)(1957年)、前蘇聯(lián)(1962年)、法國(guó)(1963年)、日本(1964年)。國(guó)際的和各國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(a)國(guó)際的和各國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(b)現(xiàn)在世界上工業(yè)與科技較發(fā)達(dá)的國(guó)家均建立了本

29、國(guó)的國(guó)家人機(jī)學(xué)學(xué)術(shù)團(tuán)體。英國(guó)人機(jī)工程學(xué)會(huì)從1957年起發(fā)行會(huì)刊ERGONOMICS(人機(jī)工程)，幾十年一直堅(jiān)持著，對(duì)國(guó)際人機(jī)學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)卓著。國(guó)際的和各國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(c)(2)國(guó)際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會(huì) 國(guó)際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會(huì)(IEA，也譯作國(guó)際人類工效學(xué)學(xué)會(huì))成立于1960年。l961年在瑞典斯德哥爾摩舉行了第一屆國(guó)際人機(jī)工程學(xué)會(huì)議。國(guó)際的和各國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(d)此后，每三年一次的人機(jī)學(xué)國(guó)際會(huì)議依次在德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、荷蘭、美國(guó)、波蘭、13本等國(guó)舉行。其中1982年8月在日本東京舉行的第8屆會(huì)議，參加者達(dá)800余人，我國(guó)學(xué)者也首次應(yīng)邀參加了這次會(huì)議。國(guó)際的和各國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活

30、動(dòng)(e)(3)國(guó)際人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 代號(hào)IS0TC-159，成立于l957年。其活動(dòng)情況另作介紹。我國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(a)2.我國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(1)中國(guó)人類工效學(xué)學(xué)會(huì) 英文：Chinese Ergonomics Society，簡(jiǎn)稱CES，1989年6月30日成立。是我國(guó)與IEA對(duì)應(yīng)的國(guó)家學(xué)術(shù)團(tuán)體，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)下的一級(jí)學(xué)會(huì)。我國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(b)該學(xué)會(huì)成立以來已組織召開了多次學(xué)術(shù)會(huì)議，協(xié)同國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局制定了數(shù)十個(gè)人機(jī)工程的國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人機(jī)學(xué)在我國(guó)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。(2)中國(guó)人類工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。我國(guó)的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng)(c)(3)其他的人

31、機(jī)學(xué)學(xué)術(shù)組織 我國(guó)在其他一級(jí)學(xué)會(huì)下或行業(yè)部門中，也設(shè)有人機(jī)工程方面的學(xué)會(huì)或?qū)I(yè)委員會(huì)。如機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)中，在1980年成立了工效學(xué)學(xué)會(huì)；冶金工業(yè)系統(tǒng)中的人機(jī)學(xué)會(huì)于1985年建立；中國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)下屬的人機(jī)工程學(xué)專業(yè)委員會(huì)也于l985年建立；中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)下的“人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)委員會(huì)”成立于l993年。我國(guó)人機(jī)學(xué)的起步雖然較晚，但20多年來發(fā)展進(jìn)步很快。人機(jī)學(xué)的專業(yè)教育(a)3.人機(jī)學(xué)的專業(yè)教育(1)在國(guó)際上，高等教育中將人機(jī)工程學(xué)作為必修、選修課開設(shè)的專業(yè)有管理(勞動(dòng)安全和衛(wèi)生)、工業(yè)設(shè)計(jì)、航空航天、車輛設(shè)計(jì)與交通工程、機(jī)械工程、環(huán)境工程等。人機(jī)工程學(xué)也被作為這些專業(yè)碩士、博士學(xué)位的一個(gè)研

32、究方向。人機(jī)學(xué)的專業(yè)教育(b)(2) 在我國(guó)，高等教育中開設(shè)人機(jī)工程學(xué)課程的情況與國(guó)際上類似。目前，我國(guó)已有一批高等院校和研究院所設(shè)有人機(jī)學(xué)研究方向的博士學(xué)位授予點(diǎn)。第三節(jié)人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)工程設(shè)計(jì)一、人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)界面二、人機(jī)工程設(shè)計(jì)三、人機(jī)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介1、人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)界面這一部分主要講述基本定義系統(tǒng) 系統(tǒng)的概念要點(diǎn)(a)這個(gè)概念里有兩個(gè)要點(diǎn)，第一，各部分組合在一起是要達(dá)到一定目標(biāo)、共同完成某些任務(wù)的。這是該概念中的必要條件；把幾件事物放在一起，如果不存在這個(gè)必要條件，就不能稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)的概念要點(diǎn)(b)第二，各部分是有聯(lián)系、在互動(dòng)中發(fā)揮功能、完成任務(wù)的。與其他部分不存在這種聯(lián)系的事物，一

33、般不屬于系統(tǒng)的組成部分，即不是該系統(tǒng)的子系統(tǒng)。因此，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)被確認(rèn)，就意味著：明確了目標(biāo)和怎樣達(dá)到該目標(biāo)，分析了需要哪些組成部分，以及這些部分如何協(xié)作來實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。系統(tǒng)論的基本思想系統(tǒng)論的基本思想，是系統(tǒng)的各個(gè)組成部分(子系統(tǒng))的作用，應(yīng)通過總體來解釋評(píng)價(jià)。雖然總體的高效能一般地依賴于各子系統(tǒng)的優(yōu)良效能，但更依賴于各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。離開互相協(xié)調(diào)、在互動(dòng)中有效發(fā)揮作用的前提，子系統(tǒng)的“獨(dú)善其身”對(duì)整個(gè)系統(tǒng)并無價(jià)值，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)所不取的。人機(jī)系統(tǒng)(a)2.人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)系統(tǒng)特指人與機(jī)(器)共同組成的系統(tǒng)。很明顯，人機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)涵是：人與機(jī)器協(xié)同去達(dá)到目標(biāo)、完成任務(wù)。由于環(huán)境條件常能影響人機(jī)系統(tǒng)

34、的工作情況，研究者把環(huán)境這個(gè)共同起作用的部分與人機(jī)系統(tǒng)結(jié)合起來成為一個(gè)系統(tǒng)，就是人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)。人機(jī)系統(tǒng)(b)人機(jī)系統(tǒng)可能很小很簡(jiǎn)單，也可能很龐大很復(fù)雜。如前所述，這里的“機(jī)”是廣義的。人在使用一把鉗子、一把鐮刀、一個(gè)卷發(fā)器時(shí)，就各構(gòu)成一個(gè)人機(jī)系統(tǒng)。人騎自行車，開機(jī)床，開起重機(jī)，駕駛汽車、飛機(jī)時(shí)也各構(gòu)成了人機(jī)系統(tǒng)。更復(fù)雜的人機(jī)系統(tǒng)由多人、多“機(jī)”所構(gòu)成。人機(jī)系統(tǒng)_舉例例如，一條生產(chǎn)線由數(shù)百人、數(shù)百臺(tái)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)人機(jī)系統(tǒng)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的一個(gè)軍事單位、實(shí)施航天飛行的龐大組織、大公司的辦公系統(tǒng)、大企業(yè)的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)等等，均是較大的人機(jī)系統(tǒng)。但根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)本科教學(xué)的需要，本教材一般不涉及很復(fù)雜的人機(jī)系統(tǒng)。人機(jī)

35、界面(a)3.人機(jī)界面單人單機(jī)構(gòu)成的人機(jī)系統(tǒng)及其工作(運(yùn)行)狀態(tài)，一般用圖1-7表示。 圖17單人單機(jī)人機(jī)系統(tǒng) 人機(jī)界面(b)圖1-7這一類人機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行過程，如圖中6個(gè)箭頭循環(huán)所指：人(操作者) 通過手腳操縱控制器(操縱器)，機(jī)器按人操縱的指令運(yùn)行的同時(shí)，將其當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)在顯示器上顯示出來，人的眼耳等感覺器官接受信息并傳遞給大腦，大腦經(jīng)過分析判斷，再通過手腳進(jìn)行操作如此循環(huán)下去，形成人機(jī)系統(tǒng)的工作流程。人駕駛汽車或飛機(jī)的狀態(tài)，是這一運(yùn)行過程的典型實(shí)例。 人機(jī)界面(c)圖17所示人機(jī)系統(tǒng)的工作過程中，把機(jī)器的信息傳遞給人的是顯示器，接受人賦予的信息(指令)的是控制器；可見，顯示器和控制器是人

36、(操作者)與機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)雙向信息交流的接口、通道。他們就是機(jī)器上的人機(jī)界面，或者說是人機(jī)界面的一種、人機(jī)界面的一部分。 人機(jī)界面_定義人機(jī)學(xué)文獻(xiàn)里關(guān)于人機(jī)界面的定義，尚未完全統(tǒng)一。本教材采用如下的定義：一般把機(jī)器上實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器互相交流溝通的顯示器、控制器稱為人機(jī)界面；機(jī)器上與人的操作有關(guān)的實(shí)體部分，也是機(jī)器的人機(jī)界面。人機(jī)界面_定義注意上述定義有兩點(diǎn)值得注意。第一，定義的前一句話指明，人機(jī)界面只是機(jī)器的某一部分(顯示器、控制器等)，而不能說人的某一部分(譬如眼耳、手腳)也是人機(jī)界面。第二，從人機(jī)學(xué)應(yīng)用的需要來看，定義里的后一句話不應(yīng)該忽略。 人機(jī)界面_補(bǔ)充有的學(xué)者指出，人機(jī)系統(tǒng)所處的環(huán)境條件，

37、如照明、振動(dòng)、噪聲、工作空間、小環(huán)境氣候以及生命保障條件等，也作用于人的生理、心理過程，對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)有所影響，因此也是一種人機(jī)界面。 2、人機(jī)工程設(shè)計(jì)1.人機(jī)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和目的簡(jiǎn)要地說，人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象是人機(jī)界面，設(shè)計(jì)涉及解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等人的因素，要達(dá)到的目標(biāo)是生活、工作的舒適、安全、高效。這樣，就把人機(jī)工程設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)區(qū)別開來了。人機(jī)工程設(shè)計(jì)舉例(a)舉車床設(shè)計(jì)為例。車床里的傳動(dòng)系統(tǒng)、各種機(jī)構(gòu)、材料及熱處理、潤(rùn)滑系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)及電路系統(tǒng)、床身、底座和其他零部件的剛、強(qiáng)度，等等，都不是人機(jī)界面，因此不屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象，而是工程技術(shù)設(shè)計(jì)的工作。人機(jī)工程設(shè)計(jì)舉例(b)而車床操

38、作部件的尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系統(tǒng)和刻度盤等標(biāo)識(shí)系統(tǒng)等等，才是車床人機(jī)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。至于車床的造型和色彩設(shè)計(jì)，一般地屬于工業(yè)設(shè)計(jì)(工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)) 的范圍，但造型和色彩顯然與人的心理因素、精神因素有關(guān)，可見與人機(jī)工程設(shè)計(jì)也是相關(guān)的。人機(jī)工程設(shè)計(jì)舉例(c)理解了上面這個(gè)例子，就可舉一反三，分析其他產(chǎn)品中的哪些部分屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象、哪些部分不屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對(duì)象。人機(jī)合理分工(a)2.人機(jī)合理分工凡進(jìn)行產(chǎn)品的人機(jī)工程設(shè)計(jì)，就應(yīng)該明確一個(gè)觀念：我們?cè)O(shè)計(jì)的不是孤立的產(chǎn)品，而是人機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)品這個(gè)子系統(tǒng)。設(shè)計(jì)任何產(chǎn)品，確定這個(gè)產(chǎn)品“做什么用?”、“有什么用?”，即對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行“功能定位”，無疑是必須最先加以明確的。人機(jī)合理分工(b)而這實(shí)質(zhì)上是對(duì)人機(jī)系統(tǒng)的總功能進(jìn)行分解以后，把這部分功能“分配”給了產(chǎn)品子系統(tǒng)。與此同時(shí)，不論設(shè)計(jì)者當(dāng)時(shí)是否已經(jīng)意識(shí)到，設(shè)計(jì)者也把另一部分功能分配給了人這個(gè)子系統(tǒng)。 人機(jī)合理分工_舉例例如設(shè)計(jì)樓道走廊的照明燈，設(shè)計(jì)者把照明燈的普通開關(guān)安置在照明燈附近的墻壁上，這就意味著設(shè)計(jì)者把開燈關(guān)燈這個(gè)功能分配給人了。倘若設(shè)計(jì)者決定采用聲控開關(guān)或光敏開關(guān)(環(huán)境亮度低到一定程度，開關(guān)自動(dòng)接通)，就意味著設(shè)計(jì)者把開燈關(guān)燈這個(gè)功能分配給“開關(guān)一燈”這個(gè)產(chǎn)品子系統(tǒng)了。 人機(jī)功能分配人機(jī)功能分配，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)首要和頂層的問題。如果這個(gè)問題處