第1章 人機工程學概論課件

第1章人機工程學概論1效率和安全是人類社會發(fā)展的主題之一1.1.1安全與效率的定義在人類社會發(fā)展過程中，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全一直是推動人類社會發(fā)展的兩大因素。效率－是指單位時間完成的工作量，或勞動的效果與勞動量的比率。安全是和危險相對的，指的是保護勞動者不在生產(chǎn)中受到損傷。1.1什么是交通工效學21.1.2安全與效率的關系效率和安全是相輔相成的，沒有安全的效率必將受到事故的制約，造成人員的傷亡和成本的增加；沒有效率的安全無法為社會提供財富，必將遭到經(jīng)濟規(guī)律的淘汰；同時，世界上沒有絕對的安全，沒有效率的安全也是保守的安全，無意義的安全。因此，只有安全和效率共同發(fā)展，互相協(xié)調(diào)，才能為社會創(chuàng)造更大的財富。31.2功效學的命名與定義工效學是近代才發(fā)展起來的一門新興學科，目前國內(nèi)外還沒有一個統(tǒng)一的名稱。1.2.1學科的命名4

（1）人類工效學，或簡稱工效學，英文Ergonomics這個學科名稱出現(xiàn)最早，歐洲各國和世界其他地區(qū)，根據(jù)這個名稱翻譯為本國文字的較多，因此這個學科名稱在世界上應用最廣。（2）人的因素（學），英文HumanFactors這是美國一直沿用的名稱。由于美國在該學科的影響力，某些東南亞國家和我國臺灣也采用這個名稱。由這個名稱派生出來的名稱還有：人因工程（學），英文HumanFactorsEngineering。（3）人類工程學，英文HumanEngineering類似的名稱有人體工程學。（4）工程心理學，英文EngineeringPsychology有人認為在這個名稱下的學科研究更專注于心理學方面，因而與其他名稱多少有點差異。

5雖然該學科的名稱很多，至今未能統(tǒng)一，但由于該學科是研究人、機械及其工作環(huán)境之間相互作用的學科，而人類工效學最能體現(xiàn)這一學科的本質(zhì)，故我們的課程暫且將其稱為“人類工效學”。61.2.2學科的定義

由于該學科的名稱未能獲得統(tǒng)一，所以該學科所下的定義也不統(tǒng)一，而且還在不但發(fā)展。一、工效學的研究內(nèi)容人－工效學研究的主題；機器－工效學研究中人操作的對向；環(huán)境－工效學研究中，人－機系統(tǒng)所處的外在空間。7二、人類工效學的定義工效學－是指應用生理學、衛(wèi)生學、解剖學、心理學、人體測量學、社會學、工程技術學、和管理科學等研究領域的科學，對機械機械合理設計，對環(huán)境進行充分的認識和利用，以求達到最好的工作效率，同時保證人的安全、健康和舒適的邊緣學科。工效學主要是研究人、機器及環(huán)境三者的相互作用。8國際工效學會對工效學的定義：InternationalErgonomicsAssociation研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素（研究對象）；研究人和機器及環(huán)境的相互作用（研究內(nèi)容）；研究在工作中、家庭生活中與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率,并使之達到最優(yōu)化的學科（研究目的）。

9這個定義的三句話，分別闡明了人機學的研究對象、研究內(nèi)容和研究目的。第一句話指出人機學的研究對象，是工作環(huán)境中的解剖學、生理學、心理學等方面的因素。這些因素除了工業(yè)設計以外，還與管理工程、勞動科學、安全工程、環(huán)境工程等領域有關。第二句話指出人機學的研究內(nèi)容，是人－機－環(huán)境的最佳匹配、人－機－環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化。第三句話指出人機學的研究目的：就是設計一切器物都要考慮人們生活、工作的安全、舒適、高效。這第三句話中，關于設計的目的“安全、舒適、高效”，定義只講應該“考慮”，而沒有選用“確?！?、“盡量達到”之類的詞匯。10《中國企業(yè)管理百科全書》將人機工程學定義為：研究人和機器、環(huán)境的相互作用及其合理結合，使設計的機器與環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特點，達到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。11人—機—環(huán)境的具體含義人——指操作者或使用者；機——泛指人操作或使用的物，可以是機器。也可以是用具、工具或設施、設備等；環(huán)境——是指人、機所處的周圍環(huán)境，如作業(yè)場所和空間、物理化學環(huán)境和社會環(huán)境等；人—機—環(huán)境系統(tǒng)——是指由共處于同一時間和空間的人與其所使用的機以及它們所處的周圍環(huán)境所構成的系統(tǒng)，簡稱人—機系統(tǒng)。12工效學應用實例車廂外表面為墨綠色的舊式旅客列車，還在我國一些短途、慢車或支線上使用著。其硬座車廂窗戶的高度，正與坐著乘客的胸、肩、頭部齊平。打開窗戶，行駛中每小時風速達六、七十或七、八十千米，即使最悶熱的夏季，迎風被吹的乘客也經(jīng)不住多久，而背風一側乘客卻依然熱不可擋，試問窗戶為誰而設呢?這種車型在我國的大地上已經(jīng)運行了半個世紀，是設計者對人們?nèi)狈Α叭宋年P懷”、還是該歸咎于其他原因?須知改進一點也不難，把窗戶提升到比站立者身高略高一點即可，而且這樣做也并不增加生產(chǎn)成本。現(xiàn)在的新式客車已經(jīng)這么改了，即使多個窗戶同時打開，風也不會直吹乘客，卻能在車廂上部形成新鮮空氣的“順流”，效果甚佳。13應用實例在駕駛汽車的人-機-環(huán)境系統(tǒng)中，司機首先要了解車外環(huán)境（車流、人流、交通信號和標志、道路條件等情況）和汽車本身運行狀態(tài)（速度、發(fā)動機溫度、壓力、油量等儀表顯示的情況），以確定行車方針和進行適當?shù)牟倏v。為使司機駕駛省力、安全和舒適，在設計汽車時應根據(jù)人體測量數(shù)據(jù)和生理、心理負荷反應來考慮司機的座位、各顯示器和操縱機構的設置；適當降低汽車重心，使行駛較為穩(wěn)定，乘坐舒適。在設計時還應考慮司機在操作中可能失誤或遭受外來車輛的撞擊，應有預防措施，如采用過速自動報警裝置，增設安全帶、緩沖保險杠、不易破碎的擋風玻璃等。又如改進后的橋式起重機的司機室，將各種操縱桿裝在司機座位的兩側，正前方和兩側都是大玻璃窗，擴大司機的視野并可讓司機坐在座位上操作。操縱桿把手的材料、結構、形狀、位置根據(jù)功能選用和設計，使司機憑觸覺就能操作。整個司機室密閉性良好。這樣就能改善舊式起重機司機室不良的操作條件和客觀環(huán)境對司機工作效能的影響。14三、交通工效學的定義交通工效學是為實現(xiàn)交通運輸目標時，利用心理學、行為學、人體學、車輛工程學、交通工程學、道路工程學等交叉學科的知識，最優(yōu)地并最有成效地處理好駕駛人與車輛、駕駛人與道路環(huán)境、車輛與道路環(huán)境之間的關系，科學、安全地提高交通運輸?shù)墓ぷ餍?，以達到人－機－環(huán)境系統(tǒng)最優(yōu)工效的一門學科。15交通工效學的目標：（1）提高交通運輸?shù)墓ぷ餍?。?）提高交通運輸?shù)陌踩?、可靠性及操作的舒適性。16

1.3工效學的起源與發(fā)展1.3.1經(jīng)驗工效學（20世紀初~二次大戰(zhàn)）研究者大都為心理學家，所以主要是通過心理學的研究來提高工作效率的。特點：機械設計的的主要著眼點在于力學、電學、熱力學等工程技術的原理設計上；在人機關系上是以選擇和培訓操作者為主，使人適應于機器。171.3.2科學工效學（二次大戰(zhàn)~50年代末）

在武器和裝備的更新中，由于設計不當和缺乏訓練，未重視人的因素，導致了較多意外事故的發(fā)生，這使人們意識到“人的因素”的重要性，意識到只有工程技術知識是不夠的，還必須有生理學、心理學、人體測量學、生物力學等學科方面的知識。這一階段的發(fā)展特點是：重視工業(yè)與工程設計中“人的因素”，力求使機器適應于人。181.3.3現(xiàn)代工效學（60年代以來）隨著科學技術和時代的發(fā)展，工效學獲得了更多的發(fā)展機會，特別是隨著控制論、信息論和系統(tǒng)論的建立，使得工效學的應用進入了一個全新的發(fā)展階段。19

現(xiàn)代工效學有三個特點：1）著眼于機械設備的設計，使機器的操作不超越人的能力極限，而不是讓人去適應機器。2）密切與實際應用相結合，通過嚴密計劃設定的廣泛實驗性研究，進行具體的機械裝備設計。3）綜合心理學、生理學、功能解剖學、物理學、數(shù)學、工程學各方面的知識。研究方向：把人-機-環(huán)境作為一個整體來研究，使人－機－環(huán)境系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，從而獲得系統(tǒng)的最高綜合效能。1989年，我國也正式成立了中國人類工效學學會，這標志著我國工效學發(fā)展進入了一個新的時期20211.4工效學的研究內(nèi)容與方法1.4.1學科的研究內(nèi)容研究內(nèi)容具有多樣性、應用性和靈活性。主要包括以下幾個方面：1）人體特性的研究：主要研究在工業(yè)設計中與人體有關的問題。如本書2、3、4章的內(nèi)容。2）工作場所和信息傳遞裝置的設計：主要研究如何設計合適的環(huán)境及信息傳遞裝置，使人可以舒適高效的工作。如本書5、6、7、8章的內(nèi)容。22

3）環(huán)境控制與安全保護：主要研究從長遠利益出發(fā)，如何設計環(huán)境及進行安全保護以保證人在長期工作下健康不受影響，事故危險性最小。如本書9、10章的內(nèi)容。4）人機系統(tǒng)的總體設計：人機系統(tǒng)工作效能的高低主要取決于它的總體設計，即在整體上使“機”與人體相適應，解決好人與機器之間的分工和機器之間信息交流的問題可，使二者取長補短，各盡所長。如本書第11章的內(nèi)容。5）人類工效學發(fā)展動向的研究，如本書12章內(nèi)容231.4.2工效學研究方法1.觀察法可借助攝影或錄象2.實測法借助儀器進行實際測量，見圖1-1

3.實驗法在實驗室或作業(yè)現(xiàn)場進行多次反復觀測，見圖1-24.模擬和模型試驗法，見圖1-3模擬：假人模型沖擊/虛擬技術模型：輸入—系統(tǒng)—輸出245.計算機數(shù)值仿真法，見圖1-46.分析法HoneyWell亨利威爾7.調(diào)查研究法：各種調(diào)查研究的方法（抽樣/詢問/問卷）注重測試方法的可靠性和有效性可靠性（一致性）：重復實驗時，結果應一致.有效性：測試結果能真實反映所評價的內(nèi)容.251.4人機工程學體系及其應用領域1.4.1學科的體系人機工程學是一門綜合性邊緣學科，主要是“人體科學”、“技術科學”和“環(huán)境科學”之間的有機融合，由圖1-5加以描述。1.4.2學科的應用學科的應用領域可參閱表1-1、1-2。重點在下章介紹。261.5人機工程學與工業(yè)設計

1.5.1