人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展歷程

供學(xué)習(xí)參考供學(xué)習(xí)參考人機(jī)工程學(xué)的開展歷程美國著名人機(jī)工程學(xué)家W.E.Woodson對(duì)人機(jī)匚程學(xué)的定義為：人機(jī)L程學(xué)足研究人機(jī)交互關(guān)系的合理方案，主要研究人的知覺顯示、操縱控制等人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、布置、組合等,以求得人機(jī)交互系統(tǒng)的安全、舒適和效率.EJMcCormick和MSSanders在《HumanFactorsinEngineeringandDesign》—檸中將人機(jī)「程學(xué)簡要概括為：“為人的使用而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)”以及“獲得最優(yōu)的工作和生活條件”蘇聯(lián)學(xué)者認(rèn)為：人機(jī)匚程學(xué)處研究人的可能性'活動(dòng)方式、勞動(dòng)的組織安排等，目的是在生產(chǎn)過程中獲得較高的「作效率，并且具市?良好的舒適和安全的工作環(huán)境，保證人的健康工作，滿足人生理和心理全面發(fā)展的學(xué)科!我國著名學(xué)者封根泉對(duì)人機(jī)I：程學(xué)做了深入的研究，在其《人體1：程學(xué)》著作中定義：人機(jī)I：程學(xué)是為了解決人和機(jī)料系統(tǒng)之間的關(guān)系，II的在于使人在機(jī)淵系統(tǒng)中的工作效能獲得最優(yōu)巴國際人機(jī)L程學(xué)會(huì)(InternationalErgonomicsAssociation,簡稱1EA)對(duì)人機(jī)I.程學(xué)的定義為；人機(jī)匚程學(xué)是研究人的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等因素，研究人機(jī)系統(tǒng)與環(huán)境之間各組成部分的相互作用，使人在特定1作環(huán)境下獲得舒適、安全、健康和效率的學(xué)科科一車人機(jī)r程學(xué),是從汽車設(shè)計(jì)角度出發(fā),研究人在汽車使用過程中的生理、心理的變化,以及在人-車-環(huán)境中各種因素的相互作川.指導(dǎo)汽車及其部件設(shè)計(jì).目的在于設(shè)計(jì)出盡可能滿足人的要求，只備良好舒適性、安全性的汽乍產(chǎn)品..簡而三?之,汽車人機(jī)L程學(xué)，是人機(jī)匚程學(xué)理論與方法在汽車這一具體產(chǎn)品中的實(shí)際應(yīng)用。汽車人機(jī)［程學(xué)在汽車設(shè)計(jì)過程中具有十分重要的作用，主要體現(xiàn)在叫(1)汽車是人的乘坐、生活和工作空間，設(shè)計(jì)的車必須讓人滿意。汽車新產(chǎn)品開發(fā)的第?沙是基丁?人機(jī)匚程的總布置設(shè)計(jì)和外部輪廓尺寸的確定，汽車人機(jī)界而設(shè)計(jì)是汽車人機(jī)I：程設(shè)訂的主要內(nèi)容。(2)汽車的上動(dòng)安全和被動(dòng)安全，無論是試驗(yàn)和設(shè)計(jì)、使用與評(píng)價(jià)，都離不開汽乍人機(jī)I.程學(xué)；交通安仝機(jī)高效保證的實(shí)質(zhì)是研究人-乍-路-環(huán)境系統(tǒng)這個(gè)典型的汽車人機(jī)工程問題。(3)汽車生產(chǎn)線的高效、節(jié)能，是汽車人機(jī)工效研究的重要課題。生產(chǎn)線的布局要符合1：效學(xué)的要求，它最終關(guān)系到?個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品成本和產(chǎn)品質(zhì)量，亦即企業(yè)競爭力和生存問題。國外對(duì)人機(jī)匚程學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究較早，并逐漸形成了學(xué)科學(xué)術(shù)組織。1949年12月，英國學(xué)者莫雷爾（K.F.Murrell）提出了uErgonomicsM這個(gè)詞，并作為人機(jī)I：程學(xué)的學(xué)科名稱。1950年英國人機(jī)工程學(xué)研究協(xié)會(huì)正式成立，1957年發(fā)行了會(huì)刊,刊名為（ErgonomicsK《Ergonomics》對(duì)于人機(jī)工程學(xué)的研究在國際上具有廣泛的影響，現(xiàn)已成為國際人機(jī)工程學(xué)會(huì)的會(huì)刊⑴。1957年，美國人機(jī)工程學(xué)會(huì)成立，同時(shí)發(fā)行「會(huì)刊（HumanFactorsh美國的人機(jī)I程學(xué)發(fā)展十分迅速,到目前為止.已是世界上出版人機(jī)I：程學(xué)書刊最多的國家叫I960年，國際人機(jī)匚程學(xué)會(huì)正式成立。1961年，國際人機(jī)I：程學(xué)第一屆學(xué)術(shù)會(huì)議舉行，地點(diǎn)在瑞典的斯德哥爾摩，此后每三年舉行一次⑸。國際人機(jī)工程學(xué)會(huì)的成立，為世界各國人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。自20世紀(jì)60年代開始，蘇聯(lián)、日本、德國、法國、荷蘭、瑞典、瑞L、丹麥、芬蘭等國相繼成立了人機(jī)I：程學(xué)學(xué)會(huì)或者專門從事人機(jī)工程學(xué)的研究機(jī)構(gòu)，為人機(jī)工程學(xué)的研究、應(yīng)用以及人才培養(yǎng)提供了重要支持九在汽車人機(jī)匚程學(xué)領(lǐng)域，國外的研究起始于20世紀(jì)50年代，并且做了大量的測繪分析和基礎(chǔ)性研究I：作。美國推出了很多推薦性標(biāo)準(zhǔn)，有的現(xiàn)在仍然被國際標(biāo)準(zhǔn)組織延用，如三維H點(diǎn)裝置、眼橢圓等車身布置I：具,國外十分重視人機(jī)」.程學(xué)研究在汽車設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用,如H本、美國等在設(shè)計(jì)新車型時(shí)都要做相應(yīng)的人機(jī)「程分析.并抽取一些有經(jīng)驗(yàn)的人進(jìn)行卜:觀評(píng)價(jià)。國外的人機(jī)I：程學(xué)在汽車駕駛至HKJ應(yīng)用研究很快進(jìn)入了實(shí)用階段，人機(jī)工程學(xué)已成為其在汽車設(shè)計(jì)中重要因素R在前期的研究中，國外在應(yīng)用人機(jī)〔程學(xué)原理進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了長期卓有成效的L：作。后來，伴隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)的發(fā)展，國外汽車人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用研究得到了乂一次質(zhì)的飛躍。自1998年以來，國外很多汽車廠商開始著手于將人機(jī)工程學(xué)理論融入到計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，陸續(xù)開發(fā)了數(shù)字化人體模型，用于輔助汽車人機(jī)工程設(shè)計(jì)。20世紀(jì)60年代末，美國波音公司利用最早開發(fā)的人體模型技術(shù)評(píng)價(jià)笈機(jī)伸及工作任務(wù)，被稱為“第一個(gè)男人”項(xiàng)目，乂稱“波音男人”.后來，美國航空醫(yī)學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的飛行員系統(tǒng)人機(jī)I：程研究部門在這個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,添加了大量不同男性和女性的模型，構(gòu)造了CAMBIMAN模型,來評(píng)價(jià)更大型機(jī)組人員的伸及工作任務(wù)/在前人的基礎(chǔ)上，美國密歇根大學(xué)Chaffin等人1984年后開發(fā)了一種三維靜態(tài)強(qiáng)度預(yù)測軟件，簡稱3DSSPI，tm,這款軟件可以應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)上，同時(shí)，英國拉夫堡大學(xué)的Porter教授等人開發(fā)了SAMMIE（SystemforAidingMiinMachineInteractionEvaluation),該軟件有一些通用的模型，用以評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)者所關(guān)心的各種伸及、I?涉和視野等任務(wù)?，F(xiàn)在，該軟件在歐洲的汽車和S機(jī)產(chǎn)品開發(fā)上得到「廣泛應(yīng)用川。20世紀(jì)80年代由加拿大GenicomConsultants公司開發(fā)的軟件SAFEWORK,它所提供的模型考慮了人體尺寸和形狀等的計(jì)測量數(shù)據(jù)間的多重相關(guān)性。SAFEWORK可以幫助設(shè)計(jì)人員選擇適怠座椅位置和模擬簡單運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方法，同時(shí)提供了有視野和人機(jī)界面功能網(wǎng).1987年，德國TECMATH軟件公司和慕尼黑工業(yè)大學(xué)受德國汽+制造商的聯(lián)合資助，開始開發(fā)基于德國人體的用于汽車車室內(nèi)部布置設(shè)計(jì)的RAMSIS軟件。在研究中，采用試驗(yàn)研究的方法來確定駕駛員選擇的坐姿情況，以及坐在不同的汽車實(shí)物模型、不同汽車上所去現(xiàn)出的生理和心理上的不舒適情況。這些試臉數(shù)據(jù)和人員的人休計(jì)測模型相結(jié)合,就可以使設(shè)計(jì)者考察乘坐在具有不同大小車室和不同座椅狀態(tài)的汽車上的不同尺寸和不同外形切駛員的表現(xiàn).RAMSIS軟件有一套很復(fù)雜的方法,包括描述不同人群了組特征的方法和利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)合理坐姿的方法。最近，乂將羋計(jì)克機(jī)圖像技術(shù)引入其中，使人體模型的表現(xiàn)史為理想刈。RAMSIS軟件的問世，受到「汽車行業(yè)的廣泛關(guān)注，目前應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，在很多汽車企業(yè)已成為人機(jī)1.程設(shè)計(jì)的實(shí)際標(biāo)潴。目前在全球，有超過70%以上的轎車制造商在使用RAMSIS軟件，包括奧迪、大眾、寶馬、保時(shí)捷、戴姆勒-克萊斯勒、福特、通用等知名品牌，其中,奧迪公司目前唯一的人機(jī)工程分析工具就是RAMSISinCAT1AV4?國內(nèi)的一些乘用車企業(yè)也在使用RAMSIS軟件，如上海大眾、華晨金林、上海通用(泛亞汽車技術(shù)中心)和長安汽車等。另外，國外的一些卡車制造商，如福萊納、依維柯等，以及一些汽車零部件供應(yīng)商如佛吉亞、關(guān)世通等都在使用RAMSIS軟件進(jìn)行人機(jī)工程設(shè)計(jì)。數(shù)字化人體模型具有實(shí)用、高效的特點(diǎn)，在汽車行業(yè)很快得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程設(shè)計(jì)技術(shù)為汽車人機(jī)L程設(shè)計(jì)提供了新的方法，避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中反復(fù)試驗(yàn)導(dǎo)致耗時(shí)長、成本高的缺點(diǎn)。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國進(jìn)行人機(jī)廠.程學(xué)的研究相對(duì)較晚。20世紀(jì)60年代初,只有中科院、中國軍事科學(xué)院等從事個(gè)別問題的研究，其研究成果主要應(yīng)用了國防和軍事領(lǐng)域,這是我國人機(jī)匚程學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)山。20世紀(jì)80年代初，人機(jī)工程學(xué)作為一門學(xué)科確立起來,各高校和研究所開始著于研究，建立研究室。1980年，封根泉的《人體工程學(xué)》出版,成為我國第一本人機(jī)I.程學(xué)專考，同年4月，全國人類工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立。1984年，國家軍用人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立。這些機(jī)構(gòu)的建立,有力地推動(dòng)了人機(jī)工程學(xué)講究在我國的發(fā)展叫1989午，中國人類「?效學(xué)學(xué)會(huì)(ChineseErgonomicsSociety?簡稱CES)正式成①,這是我國人機(jī)「程學(xué)最正式的全國性學(xué)術(shù)組織，并在1991年加入國際人機(jī)I程學(xué)會(huì)，1995年創(chuàng)刊《人類［效學(xué)》。這是我國人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的重要里程碑幾隨后,很多高校和中國科學(xué)院分別建立了研究機(jī)構(gòu),開設(shè)人機(jī)工程學(xué)課程.人們對(duì)人機(jī)匚程學(xué)的應(yīng)用越來越重視，相關(guān)教材、專著、學(xué)術(shù)論文等日益增加，各行業(yè)陸續(xù)制定了相關(guān)人機(jī)工程學(xué)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)川。國內(nèi)對(duì)汽車人機(jī)工程學(xué)的研究，起初人多利用人體模板或直接引用國外的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行車身內(nèi)部設(shè)計(jì)，后期一些乘用車廠.商逐漸借用三維數(shù)字化人體模型來輔助車輛設(shè)計(jì)。近年來，一啖高校開始著手于計(jì)算機(jī)輔助汽車人機(jī)1：程設(shè)計(jì)技術(shù)的研究。吉林大學(xué)黃金陵、任金東等人提出了汽車布置過程中設(shè)計(jì)座椅位置和預(yù)測調(diào)節(jié)范圍的模擬分析方法,并且研制了相應(yīng)的CAD系統(tǒng),輔助汽車設(shè)計(jì)人員島效地完成座椅布置設(shè)計(jì)。其研究的方法適用于不同駕駛員群體，不同類型的車輛，克服了傳統(tǒng)SAE推薦的適意H點(diǎn)位置線的缺點(diǎn)⑺。哈爾濱工業(yè)大學(xué)宋寶玉等人應(yīng)用人體I：程學(xué)成果在AutoCAD環(huán)境中開發(fā)了駕駛室內(nèi)部總布置計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠?yàn)轳{駛室合理布置提供理論依據(jù)，并且可以校核已有駕駛室布置的合理性也20世紀(jì)90年代末，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)毛恩榮、林建等人采用面向?qū)ο蟮睦^承方法，構(gòu)造了一個(gè)完整的一維人體模型,該人體模型可以構(gòu)造出任意的法態(tài)，并可以以空間任意角度方位顯示在屏幕上，應(yīng)用該人體模型，可以進(jìn)行人體操縱動(dòng)作模擬、姿志研究、人機(jī)系統(tǒng)的操作界面分析等”2000年，江蘇理L大學(xué)劉軍、秦洪武等人，以SAE和人體【程學(xué)相關(guān)標(biāo)港為依據(jù),開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)的CAVE系統(tǒng)。該系統(tǒng)中含有三個(gè)仃分位的人體模型，可用于對(duì)汽車駕駛室的踏板、座椅（含乘坐區(qū)）、儀式板、風(fēng)窗玻璃、雨刮器、后視鏡等結(jié)構(gòu)和布置進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核四。20。2年，吉林大學(xué)李國富、宋傳學(xué)、黃金陵等人以CATIA軟件為支撐，利用GH語言和^在吉開發(fā)了一套車身總布置系統(tǒng)。該系統(tǒng)中包含了各種車身總布置匚具（如眼橢圓、頭廊包絡(luò)線、手伸及界面等）和各種法規(guī)要求（如風(fēng)窗玻璃刮水器劑掃面枳和區(qū)域、安全帶固定點(diǎn)位置等）""o國內(nèi)在汽車人機(jī)I：程學(xué)領(lǐng)域的研究取得了較大的進(jìn)步，但是同國外相比，仍然存在不足，國內(nèi)對(duì)人機(jī)I：程學(xué)的研究，特別是?些設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)，主要集中在高校、研究所等領(lǐng)域，在汽車行業(yè)尚未得到十分廣泛的應(yīng)用。通過調(diào)研等渠道了解到，部分汽車企業(yè)雖然與高校聯(lián)手開發(fā)了一些設(shè)計(jì)軟件，但是這些軟件通常存在著不足之處，如系統(tǒng)兼容性較差、對(duì)系統(tǒng)配置要求較高、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)更新性較差，而且這些軟件一般只針對(duì)汽車某一方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，功能不全面.在乘用車領(lǐng)域，國內(nèi)一些汽車企業(yè)引入了國外較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)「程設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)"旦是在客車行業(yè),大多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍然采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,或直接借鑒國外的研究成果。本文借助人機(jī)L程軟件RAMSIS作為設(shè)計(jì)和分析工具，結(jié)合汽車人機(jī)II程學(xué)原理，對(duì)國內(nèi)某款客車駕駛室進(jìn)行人機(jī)匚程設(shè)計(jì)，研究客車駕駛室人機(jī)工程設(shè)計(jì)方法。世界衛(wèi)生組織發(fā)布的2009年《道路安全全球現(xiàn)狀報(bào)告》顯示，全球每年有120萬人死在道路上，2000萬到5000萬人遭受非致命傷害，道路交通事故仍然是其死亡和傷殘的主要原因必。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近兩年我國的交通事故率有所降低網(wǎng)，但是交通事故帶來的傷害仍然十分嚴(yán)重，特別是客貨車等營運(yùn)性車輛的事故仍然比較突出，而且這些車輛一旦發(fā)生事故，多為搟死群傷，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成曰大的損失。如2012年1月發(fā)生在貴州蘭海高速公路的客車事故，導(dǎo)致18人死亡，多人受傷。美國高速公路交通安全局（NationalHighwayTrafficSafetyAdministration,NHTSA）曾對(duì)交通事故的原因做過調(diào)查研究，其結(jié)果表明：很多公路交通事故主要是駕駛員人為因素（占75.4%）和駕駛員身體狀況（占14%）所導(dǎo)致。這些人為因素包括駕駛員注意力不集中、視野不佳等導(dǎo)致駕駛員決策失誤，從而引發(fā)交通事故，向且，駕駛疲勞是引發(fā)交通事故的最主要誘因⑼。同時(shí)，有很多國家對(duì)客乍駕駛員1.作、健康和事故的關(guān)系做了大量研究網(wǎng)叫研究結(jié)果顯示，彳涮設(shè)計(jì)因素在駕駛員疲勞、疾病和事故中占有非常大的比重。我國很多學(xué)者對(duì)交通事故的成因做了大量的分析研究間.從文獻(xiàn)［17］的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出,疲勞駕駛在交通事故成因中占的比例最高，大約為23.11%,文獻(xiàn)［18］指出：通過對(duì)2032例屬于駕駛員責(zé)任事故的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，感知錯(cuò)誤是交通事故發(fā)生的主要原因，占54.18%判斷決策錯(cuò)誤占35.XX%。并提出：人是交通活動(dòng)的主體，必須依據(jù)人機(jī)I：程學(xué)和交通安全心理學(xué)原理指導(dǎo)汽車設(shè)計(jì)，從而預(yù)防、控制人為事故的發(fā)生。駕駛空是駕駛員的上要活動(dòng)空間，駕駛空設(shè)計(jì)不當(dāng)是造成駕駛員疲勞的正要原因之一。例如：踏板、駕駛員座椅、方向盤的相對(duì)位置關(guān)系不合理，并缺少足夠的調(diào)節(jié)能力，不能很好地適合駕駛員以及達(dá)到減振的效果，將會(huì)極易導(dǎo)致駕駛疲勞：駕駛室視野、照明不好,風(fēng)窗玻璃、組合儀表設(shè)計(jì)不合理,容易使駕駛員產(chǎn)生視覺疲勞：駕駛室內(nèi)操縱元件設(shè)計(jì)不合理，駕駛員在長期反復(fù)操作下也會(huì)增加疲勞程度，我國的客車工業(yè)從20世紀(jì)60年代開始起步，隨