人機(jī)工程學(xué)第1章+緒論.ppt

1、第1章 緒論,1.1 人機(jī)工程學(xué)及其發(fā)展史 1.2 人機(jī)系統(tǒng) 1.3 人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容和應(yīng)用 1.4 人機(jī)工程學(xué)的研究方法,1.1 人機(jī)工程學(xué)及其發(fā)展史,1.1.1 什么是人機(jī)工程學(xué) 人機(jī)工程學(xué)是20世紀(jì)40年代后期跨越不同學(xué)科和領(lǐng)域， 應(yīng)用多種學(xué)科的原理、 方法和數(shù)據(jù)發(fā)展起來的一門新興的邊緣學(xué)科。 由于它的學(xué)科內(nèi)容的綜合性、 涉及范圍的廣泛性以及學(xué)科側(cè)重點的不同， 學(xué)科的命名具有多樣化的特點。,例如， 在歐洲多稱為工效學(xué)(Ergonomics)； 在美國多稱為人類因素學(xué)(Human Factors)、 人類工程學(xué)(Human Engineering)、 工程心理學(xué)(Engineering

2、 Psychology)； 在日本稱為人間工學(xué)等。 在我國所用的名稱有人機(jī)工程學(xué)、 工效學(xué)、 人機(jī)學(xué)、 人體工程學(xué)等， 本書使用人機(jī)工程學(xué)這一名稱。 人機(jī)工程學(xué)目前也無統(tǒng)一的定義。,著名的美國人機(jī)工程學(xué)專家W.E.伍德森(W.E.Woodson)認(rèn)為： 人機(jī)工程學(xué)研究的是人與機(jī)器相互關(guān)系的合理方案， 亦即對人的知覺顯示、 操縱控制、 人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計及其布置和作業(yè)系統(tǒng)的組合等進(jìn)行有效的研究， 其目的在于獲得最高的效率和作業(yè)時感到安全和舒適。 前蘇聯(lián)的學(xué)者將人機(jī)工程學(xué)定義為人機(jī)工程學(xué)是研究人在生產(chǎn)過程中的可能性、 勞動活動方式、 勞動的組織安排， 從而提高人的工作效率， 同時創(chuàng)造舒適和安全的勞動環(huán)

3、境， 保障勞動人民的健康， 使人從生理上和心理上得到全面發(fā)展的一門學(xué)科。,國際人機(jī)工程學(xué)會(International Ergonomics Association ， 簡稱IEA)的定義為人機(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、 生活和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、 健康、 安全和舒適等問題的學(xué)科。 中國企業(yè)管理百科全書中對人機(jī)工程學(xué)所下的定義為人機(jī)工程學(xué)是研究人和機(jī)器、 環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合， 使設(shè)計的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、 心理特點， 達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、 安全、 健康和舒適的目的。,綜上所述，

4、盡管各國學(xué)者對人機(jī)工程學(xué)所下的定義不同， 但在下述兩方面卻是一致的： 1) 人機(jī)工程學(xué)的研究對象是人、 機(jī)、 環(huán)境的相互關(guān)系。 2) 人機(jī)工程學(xué)研究的目的是如何達(dá)到安全、 健康、 舒適和工作效率的最優(yōu)化。,1.1.2 人機(jī)工程學(xué)發(fā)展簡史 早在石器時代， 人類就學(xué)會了選擇石塊打制成可供敲、 砸、 刮、 割的各種工具， 從而產(chǎn)生了原始的人機(jī)關(guān)系。 此后， 在漫長的歷史歲月里， 人類為了擴(kuò)大自己的工作能力和提高自己的生活水平， 便不斷地創(chuàng)造發(fā)明， 研究制造各種工具、 用具、 機(jī)器、 設(shè)備等。 但是卻忽略了對自己制造的生產(chǎn)工具與自身關(guān)系的研究， 于是導(dǎo)致了低效率， 甚至對自身的傷害。,19世紀(jì)末， 人

5、們開始采用科學(xué)的方法研究人的能力與其所使用的工具之間的關(guān)系， 從而進(jìn)入了有意識地研究人機(jī)關(guān)系的新階段。 這一階段(大致從19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代)， 在人與工具的關(guān)系以及人與操作方法的研究方面， 最具有影響力的首推現(xiàn)代管理學(xué)的先驅(qū)泰勒(F.W.Taylor)。 1898年泰勒進(jìn)入美國的伯利恒鋼鐵公司后， 對鏟煤和礦石的工具鐵銑進(jìn)行研究， 找到了鐵銑的最佳設(shè)計以及每次鏟煤或礦石的最適重量。,同時， 泰勒還進(jìn)行了操作方法的研究， 剔除多余的不合理的動作， 制定最省力高效的操作方法和相應(yīng)的工時定額， 大大提高了工作效率。 1911年吉爾布雷斯夫婦(F.B.Gilbreth and L.M.Gil

6、breth)通過快速拍攝影片， 詳細(xì)記錄工人的操作動作后， 對其進(jìn)行分析研究， 將工人的砌磚動作進(jìn)行簡化， 使砌磚速度由原來的120塊/h提高到350塊/h。 現(xiàn)代心理學(xué)家閔斯托博格(H.Munsterberg)1912年前后出版了心理學(xué)與工作效率等書， 將當(dāng)時心理技術(shù)學(xué)的研究成果與泰勒的科學(xué)管理學(xué)從理論上有機(jī)地結(jié)合起來， 運用心理學(xué)的原理和方法， 通過選撥與培訓(xùn)， 使工人適應(yīng)于機(jī)器。,20世紀(jì)20年代， 心理技術(shù)學(xué)傳入中國， 1935年我國心理學(xué)家陳立出版了工業(yè)心理學(xué)概觀， 這是我國最早系統(tǒng)介紹工業(yè)心理學(xué)的專著。 該階段人機(jī)關(guān)系研究的特點是， 以機(jī)器為中心進(jìn)行設(shè)計， 通過選撥和訓(xùn)練， 使人適

7、應(yīng)于機(jī)器。 在此期間的研究成果為人機(jī)工程學(xué)學(xué)科的形成打下了良好的基礎(chǔ)。,第二次世界大戰(zhàn)期間， 由于戰(zhàn)爭的需要， 軍事工業(yè)得到了飛速發(fā)展， 武器裝備變得空前龐大和復(fù)雜。 此時， 完全依靠選撥和訓(xùn)練人員， 已無法使人適應(yīng)不斷發(fā)展的新武器的性能要求， 事故率大為增多。 據(jù)統(tǒng)計， 美國在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)生的飛機(jī)事故中， 90%是由人為因素而造成的。 人們在屢屢失敗中逐漸認(rèn)識到， 只有當(dāng)武器裝備符合使用者的生理、 心理特性和能力限度時， 才能發(fā)揮其高效能， 避免事故的發(fā)生。 于是， 對人機(jī)關(guān)系的研究， 從“人適機(jī)”轉(zhuǎn)入“機(jī)宜人”的新階段。 從此， 工程技術(shù)才真正與生理學(xué)、 心理學(xué)等人體科學(xué)結(jié)合起來。

8、,第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后， 人機(jī)關(guān)系的研究成果廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。 1949年， 在默雷爾(Murrell)的倡導(dǎo)下， 英國成立了第一個人機(jī)工程學(xué)科研究組。 翌年2月16日在英國海軍部召開的會議上通過了人機(jī)工程學(xué)(Ergonomics)這一名稱， 正式宣告人機(jī)工程學(xué)作為一門獨立學(xué)科的誕生。 1949年查帕尼斯(A.Chapanis)等人出版了應(yīng)用實驗心理學(xué)工程設(shè)計中人的因素一書， 總結(jié)了第二次世界大戰(zhàn)時期的研究成果， 系統(tǒng)地論述了人機(jī)工程學(xué)的基本理論和方法， 為人機(jī)工程學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。 1954年伍德森發(fā)表了設(shè)備設(shè)計中的人類工程學(xué)導(dǎo)論。,1957年麥克考米克(E.J.Mc Cormick)出

9、版了人類工程學(xué)一書， 該書相繼被美國、 歐洲和日本等國廣泛采用作為大學(xué)教科書。 在這一階段， 德國、 美國先后成立了人機(jī)工程學(xué)會， 德國的馬克思普朗克協(xié)會人類工程學(xué)研究所、 英國的勞勃路技術(shù)學(xué)院、 美國的哈佛大學(xué)等都開展了不少人機(jī)工程學(xué)方面的研究工作， 人機(jī)工程學(xué)原理也為許多工業(yè)設(shè)計師所采用。,20世紀(jì)60年代以后， 科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展， 電子計算機(jī)應(yīng)用的普及， 工程系統(tǒng)的進(jìn)一步復(fù)雜及其自動化程度的不斷提高， 宇航事業(yè)的空前發(fā)展， 一系列新科學(xué)的迅速崛起， 不僅為人機(jī)工程學(xué)注入了新的研究理論、 方法和手段， 而且也為人機(jī)工程學(xué)提出了一系列新的研究課題。 如核電站等重要系統(tǒng)的可靠性問題、 計算機(jī)的

10、人機(jī)界面設(shè)計問題、 宇航系統(tǒng)的設(shè)計問題等等， 拓寬了人機(jī)工程學(xué)的研究領(lǐng)域和應(yīng)用范圍， 促進(jìn)了人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。,60年代人機(jī)工程學(xué)研究的指導(dǎo)思想是將人、 機(jī)、 環(huán)境作為一個完整的系統(tǒng)， 使系統(tǒng)中的人、 機(jī)、 環(huán)境獲得最佳匹配， 以保證系統(tǒng)整體最優(yōu)。 70年代以后， 在指導(dǎo)思想上有人主張應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)人類的基本價值， 特別強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)、 工具、 環(huán)境設(shè)計中考慮操作者的個體差異， 讓科學(xué)技術(shù)不僅在產(chǎn)品性能上能滿足人類要求， 而且使人類在操作機(jī)器的過程中也獲得滿足。,國際人機(jī)工程學(xué)會(IEA)1960年成立至今， 先后召開了10屆國際性會議， 英國、 美國、 德國、 日本、 法國等許多國家的人機(jī)工程

11、學(xué)會均與IEA建立了聯(lián)系。 1975年成立國際人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(ISO/CT159)， 至1986年共制訂8個標(biāo)準(zhǔn)草案或建議， 發(fā)布工作系統(tǒng)設(shè)計的人機(jī)工程學(xué)原則標(biāo)準(zhǔn)， 作為人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本方針。 此外， 許多國家設(shè)立了專門的人機(jī)工程學(xué)研究機(jī)構(gòu)。 英、 德、 美、 蘇等國都相繼制訂了本國的人機(jī)工程學(xué)國家標(biāo)準(zhǔn)。,目前， 人機(jī)工程學(xué)已被廣泛應(yīng)用于國防、 交通運輸、 工業(yè)、 航天航空、 農(nóng)業(yè)、 建筑等各個領(lǐng)域。 我國的人機(jī)工程學(xué)研究起步較晚， 但發(fā)展較快。 1980年建立全國人類工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會， 至1988年已制訂有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)22個。 1989年成立中國人類工效學(xué)學(xué)會。 中國科學(xué)院

12、心理學(xué)研究所及一些高等院校分別建立了人機(jī)工程學(xué)研究機(jī)構(gòu)， 開設(shè)了人機(jī)工程學(xué)課程。 有關(guān)人機(jī)工程學(xué)方面的出版物也日益增多。 目前在我國人機(jī)工程學(xué)已應(yīng)用于許多部門， 如鐵路、 冶金、 汽車運輸、 工程機(jī)械、 機(jī)床設(shè)計、 航天航空、 醫(yī)藥等， 并取得了不少可喜成績。,有關(guān)資料表明， 近期內(nèi)人機(jī)工程學(xué)的研究方向可歸納為： 工作負(fù)荷研究(在體力、 腦力活動中和工作緊張時， 人的生理和心理負(fù)荷的研究)； 工作環(huán)境研究(一般工作環(huán)境和特殊工作環(huán)境中人的生理、 心理效應(yīng))； 工作場地、 工作空間、 工作裝備的人機(jī)工程學(xué)研究； 信息顯示特別是計算機(jī)終端顯示中人的因素研究； 計算機(jī)設(shè)計與使用的人機(jī)工程學(xué)研究； 安

13、全管理及人的可靠性研究； 工作成效的測量和評定； 機(jī)器人設(shè)計的智能模擬等。,1.2 人機(jī)系統(tǒng),當(dāng)今世界， 沒有機(jī)器的幫助人們幾乎不能達(dá)到自己的目的。 但沒有人的操作， 機(jī)器也不能自己工作。 人機(jī)系統(tǒng)的外延相當(dāng)廣泛， 工人用車床加工零件， 構(gòu)成了工人車床人機(jī)系統(tǒng)； 人與工具、 人與桌椅等都是人機(jī)系統(tǒng)。,人機(jī)系統(tǒng)之所以能夠不斷發(fā)展， 是由于人機(jī)系統(tǒng)中人與機(jī)器能夠互相補償各自的不足。 因此， 任何一個人機(jī)系統(tǒng)都需要解決人與機(jī)器的合理分工問題。 既然人與機(jī)器在完成系統(tǒng)目標(biāo)上有分工， 隨之而來的就是人與機(jī)器的信息交換問題人機(jī)界面問題。 為了使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)， 人機(jī)之間的信息交換必須保證準(zhǔn)確、 迅速。

14、人機(jī)系統(tǒng)的改善， 不僅依賴工程技術(shù)人員對機(jī)器進(jìn)行改進(jìn)， 使機(jī)器更適合于人體因素， 同時也依賴于選擇適當(dāng)?shù)牟僮髡呋驅(qū)Σ僮髡哌M(jìn)行有目的的訓(xùn)練。,因為某些特定的作業(yè)僅適合一部人。 這就是職業(yè)選撥和訓(xùn)練對人機(jī)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)。 人的行為特性十分復(fù)雜， 因此有必要了解人的機(jī)能， 才能使系統(tǒng)安全、 高效地運行。 可見人機(jī)系統(tǒng)是指人為了達(dá)到某種預(yù)定目標(biāo)， 針對某些特定條件， 利用已經(jīng)掌握的科學(xué)技術(shù)， 組成的人、 機(jī)、 環(huán)境共存的體系。 這就是廣義的人機(jī)系統(tǒng)， 也稱為人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)。 狹義的人機(jī)系統(tǒng)僅指人與機(jī)器組成的共存體系。,1.2.1 人機(jī)系統(tǒng)的基本類型 從最簡單的人與手工工具的結(jié)合， 到各種不同復(fù)雜程度的人與機(jī)

15、器的結(jié)合， 任何一個基本人機(jī)系統(tǒng)都是由信息傳遞、 信息處理、 控制和反饋等基本結(jié)構(gòu)所組成的。 按照人在系統(tǒng)中的作用， 人機(jī)系統(tǒng)可分成三種基本類型。,1. 手工勞動系統(tǒng) 手工勞動系統(tǒng)由人和輔助機(jī)械或手工工具構(gòu)成(見圖1 - 1),主要動力來源于人， 人既作為動力源又作為控制者， 系統(tǒng)的效率主要取決于人。,圖1 - 1 手工勞動系統(tǒng),2. 半自動化、 機(jī)械化系統(tǒng) 該系統(tǒng)由人和機(jī)械設(shè)備或半自動化機(jī)械設(shè)備構(gòu)成(見圖1 2)， 人主要充當(dāng)生產(chǎn)過程的控制者或操作者， 動力一般由機(jī)械系統(tǒng)提供。 這種系統(tǒng)中， 人與機(jī)械之間信息交換頻繁復(fù)雜。 人通過感知生產(chǎn)過程中來自機(jī)械、 產(chǎn)品的信息， 經(jīng)大腦加工處理， 用控

16、制手柄、 開關(guān)等裝置實施對機(jī)械的控制。,圖1 - 2 半自動化、 機(jī)械化系統(tǒng),3. 自動化系統(tǒng) 自動化系統(tǒng)由人和自動化機(jī)械設(shè)備構(gòu)成(見圖1 - 3)， 在一般情況下， 機(jī)械的運轉(zhuǎn)可完全不依賴于人的控制， 機(jī)械本身就是一個閉環(huán)系統(tǒng)， 人只是管理者和監(jiān)視者。 只有發(fā)生意外情況， 人才采取強(qiáng)制措施。,圖1 - 3 自動化系統(tǒng),1.2.2 人與機(jī)的結(jié)合方式 在人機(jī)系統(tǒng)中， 人與機(jī)的結(jié)合方式一般有三種基本模式， 如圖1 - 4所示。,圖1 - 4 人與機(jī)的結(jié)合方式 (a)人與機(jī)串聯(lián)； (b)人與機(jī)并聯(lián)； (c)人與機(jī)串并聯(lián),1. 人與機(jī)串聯(lián)方式 人通過機(jī)器的作用產(chǎn)生輸出， 因此會導(dǎo)致人和機(jī)的特性互相干擾

17、。 雖然人的長處通過機(jī)器得以發(fā)揮， 但人的弱點也會同時被擴(kuò)大。 所以， 采用串聯(lián)系統(tǒng)時， 必須進(jìn)行人機(jī)功能的合理分配， 使人成為控制的主體。,2. 人與機(jī)并聯(lián)方式 人通過顯示裝置和控制裝置， 間接地作用于機(jī)器， 產(chǎn)生輸出。 當(dāng)系統(tǒng)正常時， 人管理、 監(jiān)視系統(tǒng)的運行， 系統(tǒng)對人幾乎無操作要求； 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時， 系統(tǒng)由自動控制變?yōu)槭謩涌刂疲?人與機(jī)器的結(jié)合也變?yōu)榇?lián)方式， 這就要求人迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷和操作。 3. 人與機(jī)串并聯(lián)方式 又稱混合結(jié)合方式， 是最常用的結(jié)合方式。,1.2.3 人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與人在系統(tǒng)中的地位 研究人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的主要目的是歸納總結(jié)人機(jī)系統(tǒng)的變化特點， 認(rèn)識人在人機(jī)系

18、統(tǒng)中的地位和作用， 以便使系統(tǒng)設(shè)計能符合人的生理和心理特點， 提高系統(tǒng)的可靠性和有效性。 1. 人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展變化特點 1) 科學(xué)技術(shù)進(jìn)步以機(jī)器取代人的體力， 這不僅延長了人的體力， 也使體力消耗降低了， 但是人的精神負(fù)擔(dān)加重了。 為了重新估計管理復(fù)雜系統(tǒng)對操作人員的工作負(fù)荷， 必須制定新的勞動定額標(biāo)準(zhǔn)。,2) 機(jī)器由單機(jī)作業(yè)逐漸向多功能聯(lián)動機(jī)組發(fā)展， 機(jī)器結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜， 使作業(yè)者了解其運行狀況和掌握操作技術(shù)的難度增加了， 而且人對機(jī)器運行狀態(tài)的了解常用編碼方式。 因此需要研究采取什么樣的編碼方式， 更便于操作者能可靠地監(jiān)控系統(tǒng)。 3) 由于機(jī)械化和自動化的發(fā)展， 使管理對象、 監(jiān)控對象及

19、其參數(shù)的數(shù)量增加了， 致使作業(yè)者對系統(tǒng)狀態(tài)的分析復(fù)雜化。 因此， 需要確定人的功能限度問題。,4) 現(xiàn)代生產(chǎn)過程使作業(yè)者直接參與和觀察加工對象、 控制加工過程的機(jī)會減少了， 取而代之的是人與被控對象之間“插入”了一套信息傳遞裝置。 信息通常以編碼方式提供， 要求作業(yè)者譯碼， 同時也以編碼方式對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行控制， 改變了作業(yè)者的活動方式。 因此， 必須研究譯碼和作業(yè)者的訓(xùn)練問題。,5) 信息傳遞在時間上和空間上漸趨密集化， 不僅使作業(yè)者的信息接收能力、 存儲能力和處理能力產(chǎn)生較大差別， 而且還使作業(yè)者對技術(shù)裝備的依賴性增加。 因此， 必須研究相應(yīng)的對策。 6) 現(xiàn)代技術(shù)裝備的使用， 對作業(yè)者的工

20、作速度和準(zhǔn)確性的要求越來越高， 不僅受到機(jī)器的制約， 而且往往超過人的感官能力。 所以， 必須研究人的感知特征和限度， 采取必要的措施。,7) 高度自動化使作業(yè)者的作業(yè)負(fù)荷很低， 人在低負(fù)荷條件下， 缺少足夠的信息刺激， 使人產(chǎn)生煩燥感， 警覺性降低， 注意力分散， 一旦出現(xiàn)異常信號， 又感到驚慌失措。 為此， 必須采取對策， 保持警惕性。 8) 航天和深海技術(shù)的發(fā)展， 必須研究人在系統(tǒng)中失重和超重條件下的行為和能力問題。,2. 人機(jī)系統(tǒng)中人的地位 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與完善， 人獲得了卓越的成就， 比如發(fā)明了機(jī)器人。 但機(jī)器人也只不過是一種機(jī)器， 它只能代替人的部分工作， 而且是人的意識再現(xiàn)。

21、 因為勞動是人有意識的活動， 所以人是勞動的主體。 但科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 會使勞動工具先進(jìn)， 勞動條件改善， 也會改變對勞動主體的要求。 如人能同時感知多少信息， 人以什么樣的速度、 準(zhǔn)確性和形式來執(zhí)行等。 顯然這只能依賴于設(shè)計者在設(shè)計人機(jī)系統(tǒng)時， 對系統(tǒng)中人體因素的考慮程度。,1.3 人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容和應(yīng)用,1.3.1 人機(jī)工程學(xué)的研究任務(wù) 根據(jù)研究表明， 人的工作主要有三種類型： 肌肉工作、 感知工作和智能工作。 現(xiàn)代化機(jī)器裝備的使用， 不僅僅在于代替肌肉工作延長人的體力， 還在于設(shè)法代替人的感知和智能工作。 事實上機(jī)器已經(jīng)承擔(dān)了部分人的腦力勞動。 但是實踐證明， 無論效率多高的機(jī)器裝備

22、， 如果不能適應(yīng)人的生理和心理特性就不會得到應(yīng)有的效果。,同理， 一個現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)乃至生活系統(tǒng)， 要發(fā)揮其效能， 也必須適應(yīng)人的生理和心理特性。 因為在生產(chǎn)系統(tǒng)或生活系統(tǒng)中， 總是由人與機(jī)器設(shè)備和環(huán)境條件構(gòu)成一個有機(jī)的綜合體。 在這個綜合體中， 人是主體。 盡管由于電子計算機(jī)的應(yīng)用， 使人的智能工作部分地得到代替， 但在感知方面， 機(jī)器設(shè)備代替人的功能還比較困難。 即使隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 機(jī)器設(shè)備完全能夠代替“三方面工作”， 還存在人把人的各種心理特點轉(zhuǎn)移給機(jī)器設(shè)備的問題， 即人始終是有意識地操縱機(jī)器和控制環(huán)境， 這種主從關(guān)系決定了機(jī)器的設(shè)計、 環(huán)境條件的控制必然要適應(yīng)人的特性。,人機(jī)工程

23、學(xué)把人機(jī)環(huán)境作為一個整體研究， 從而打破了工程學(xué)、 生理學(xué)和心理學(xué)從各個側(cè)面研究的慣例。 因此人機(jī)工程學(xué)的主要任務(wù)是對人機(jī)環(huán)境綜合體進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究， 用人類創(chuàng)造的科學(xué)技術(shù)為這一綜合體建立合理且又可行的實用方案， 使人獲得舒適、 安全、 健康的環(huán)境條件， 力圖提高人本身的能力， 從而達(dá)到提高工效的目的。,1.3.2 人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容 人機(jī)工程學(xué)研究的內(nèi)容應(yīng)包括理論和應(yīng)用兩個方面， 但當(dāng)今本學(xué)科研究的總趨勢還是側(cè)重于應(yīng)用。 而對于學(xué)科研究的主體方向， 則由于各國科學(xué)和工業(yè)基礎(chǔ)的不同， 側(cè)重點也不相同。 例如， 在美國側(cè)重工程和人際關(guān)系， 在法國側(cè)重勞動生理學(xué)， 在前蘇聯(lián)注重工程心理學(xué)等。,

24、一般說來隨著工業(yè)化程度的提高， 學(xué)科研究的內(nèi)容有如下規(guī)律： 先由人體測量、 環(huán)境因素、 作業(yè)強(qiáng)度和疲勞等方面著手研究； 然后再進(jìn)一步轉(zhuǎn)到操縱顯示設(shè)計、 人機(jī)系統(tǒng)控制以及人機(jī)工程學(xué)原理在各種工業(yè)與工程設(shè)計中應(yīng)用等方面的研究； 進(jìn)而深入到人機(jī)工程學(xué)的前沿領(lǐng)域， 如人機(jī)關(guān)系、 人與環(huán)境關(guān)系、 人與生態(tài)、 人的特性模型、 人機(jī)系統(tǒng)的定量描述、 人際關(guān)系， 直至團(tuán)體行為、 組織行為等方面的研究。,1. 人體因素的研究 人的生理、 心理特性和能力限度是人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。 從工程設(shè)計的角度出發(fā)， 人機(jī)工程學(xué)研究人體有關(guān)的主要問題是， 人體形態(tài)特征參數(shù)、 人的感知特征、 人的行為特征與可靠性以及人在勞動

25、過程中的生理心理特征等。 從而為與人體相關(guān)的機(jī)電設(shè)備、 工具、 用品、 用具、 設(shè)施、 作業(yè)以及人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計提供有關(guān)人的數(shù)據(jù)資料和要求。,2. 人機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計研究 人機(jī)系統(tǒng)總體效能的高低首先取決于總體設(shè)計的優(yōu)劣， 所以要在整體上使機(jī)與人相適應(yīng)。 應(yīng)根據(jù)人和機(jī)各自的特點， 合理分配人機(jī)功能， 使其在人機(jī)系統(tǒng)中發(fā)揮各自的特長， 并互相取長補短、 有機(jī)配合， 保證系統(tǒng)的功能最優(yōu)。,3. 工作場所和信息傳遞裝置設(shè)計研究 工作場所包括： 工作空間、 座位、 工作臺或操縱臺等。 工作場所設(shè)計的是否合理， 將對人的工作效率產(chǎn)生直接的影響。 只有使作業(yè)場所適合于人的特點， 才能保證人以無害于健康的姿勢

26、從事勞動， 既能高效地完成工作， 又感到舒適和不致過早地產(chǎn)生疲勞。 人與機(jī)、 環(huán)境之間的信息交流是通過人機(jī)界面上的顯示器和控制器完成的。 為了使人機(jī)之間的信息交換迅速、 準(zhǔn)確且不易使人疲勞， 所以要研究顯示器使其和人的感覺器官的特性相匹配， 研究控制器使其和人的效應(yīng)器官相匹配， 以及它們之間的相互配合問題。,4. 作業(yè)改善的研究 人機(jī)工程學(xué)研究人從事不同作業(yè)時的生理、 心理變化， 并據(jù)此確定作業(yè)的合理負(fù)荷及能量消耗， 制定合理的休息制度， 采取正確的操作方法， 以減輕疲勞， 保障健康， 提高作業(yè)效率。 人機(jī)工程學(xué)還研究作業(yè)分析和動作經(jīng)濟(jì)原則， 尋求經(jīng)濟(jì)、 省力、 有效的標(biāo)準(zhǔn)工作方法和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時

27、間， 以消除無效勞動， 合理利用人力和設(shè)備， 提高工作效率。,5. 環(huán)境控制與安全保護(hù) 人機(jī)工程學(xué)所研究的工作效率， 不僅是指使從事的工作在短期內(nèi)有效地完成， 而且是指在長期內(nèi)不存在對人體健康有害的影響， 并使事故危險縮小到最低限度。 人機(jī)工程學(xué)通常研究溫度、 濕度、 照明、 噪聲、 振動、 色彩、 空氣污染等一般工作與生活環(huán)境條件對人作業(yè)活動和健康的影響， 以及控制和改善不良環(huán)境的措施， 來保護(hù)操作者免遭因作業(yè)而引起的病痛、 疾患、 傷害。,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， 計算機(jī)終端顯示中的人體因素， 計算機(jī)設(shè)計與使用的人機(jī)工程學(xué)問題， 工作成效的測量與評定， 人在異常工作環(huán)境條件下的生理效應(yīng)以及機(jī)器

28、人設(shè)計的智能模擬等也是人機(jī)工程學(xué)研究的重要內(nèi)容。,1.3.3 人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用 人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用十分廣泛。 在不同的產(chǎn)業(yè)部門， 人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用課題的舉例如表1 - 1所示。 無論什么產(chǎn)業(yè)部門為生產(chǎn)手段的工具、 機(jī)械及設(shè)備的設(shè)計和使用以及生產(chǎn)場所的環(huán)境改善； 為減輕作業(yè)負(fù)擔(dān)而對作業(yè)方式的改善和研究開發(fā)； 為防止單調(diào)勞動而對作業(yè)進(jìn)行合理的安排； 為防止人的差錯而設(shè)計的安全保障系統(tǒng)； 為提高產(chǎn)品的操作性能、 舒適性和安全可靠性， 對整個系統(tǒng)的設(shè)計和改善等都是應(yīng)該開發(fā)研究的課題。 而這些正是人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用研究的主要內(nèi)容。,表1 - 1 各產(chǎn)業(yè)部門人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用課題,1.4 人機(jī)工程學(xué)的研究方法,人機(jī)

29、工程學(xué)的研究廣泛采用了人體科學(xué)和生物科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的研究方法和手段， 也采取了系統(tǒng)工程、 控制論、 統(tǒng)計學(xué)等其他學(xué)科的一些研究方法。 而且本學(xué)科的研究也建立了一些獨特的新方法， 以探討人、 機(jī)、 環(huán)境要素間復(fù)雜的關(guān)系問題。 這些方法包括： 測量人體各部分靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)； 調(diào)查、 詢問、 觀察人在作業(yè)時的行為和反應(yīng)特征；,對時間和動作的分析研究； 測量人在作業(yè)前后以及作業(yè)過程中的心理狀態(tài)和生理指標(biāo)的動態(tài)變化； 觀察和分析作業(yè)過程中、 工藝流程中存在的問題； 分析差錯和意外事故的原因； 進(jìn)行模擬實驗或用電子計算機(jī)進(jìn)行模擬實驗； 運用數(shù)字或統(tǒng)計學(xué)的方法找出各變數(shù)之間的相互關(guān)系， 以便從中得出正確的結(jié)

30、論或發(fā)展成有關(guān)理論等。,1.4.1 人機(jī)工程學(xué)的一般研究方法 目前常用的研究方法有以下幾種。 1. 實測法 實測法是借助工具、 儀器設(shè)備進(jìn)行測量的方法。 例如人體尺寸的測量， 人體生理參數(shù)的測量(能量代謝、 呼吸、 脈博、 血壓、 尿、 汗、 肌電、 心電等)， 作業(yè)環(huán)境參數(shù)的測量(溫度、 濕度、 照明、 噪聲、 特殊環(huán)境下的失重、 輻射等)。,2. 實驗法 實驗法是在人為設(shè)計的環(huán)境中測試實驗對象的行為或反應(yīng)的一種研究方法， 一般在實驗室進(jìn)行， 但也可以在作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行。 如人對各種儀表示值的認(rèn)讀速度、 誤讀率與儀表顯示的亮度、 對比度、 儀表指針和表盤的形狀、 觀察距離、 觀察者的疲勞程度和心

31、情等關(guān)系的研究。,3. 詢問法 調(diào)查人通過與被調(diào)查人的談話， 評價被調(diào)查人對某一特定環(huán)境、 條件的反應(yīng)。 詢問法需要具備高超的技巧和豐富的經(jīng)驗， 調(diào)查人要對詢問的問題、 先后順序和具體的提法作好充分準(zhǔn)備； 對所調(diào)查的問題采取絕對中立的態(tài)度； 對被調(diào)查人要熱情關(guān)心， 建立友好的關(guān)系。 這種方法能幫助被調(diào)查人整理思路， 對了解被調(diào)查人過去沒有認(rèn)真考慮過的問題特別有效。,4. 測試法 根據(jù)研究內(nèi)容， 對典型生產(chǎn)環(huán)境中的人進(jìn)行測試調(diào)查， 收集其在特定環(huán)境中的反應(yīng)和表現(xiàn)， 從中分析產(chǎn)生的原因、 差異等。 測試法可根據(jù)情況， 采取個體測試、 小組測試或抽樣測試等不同方法。,5. 觀察法 通過直接或間接觀察

32、， 記錄自然環(huán)境中被調(diào)查對象的行為表現(xiàn)、 活動規(guī)律， 然后進(jìn)行分析研究的方法。 其技巧在于能客觀地觀察并記錄被調(diào)查者的行為而不受任何干擾。 根據(jù)調(diào)查目的， 可事先讓被調(diào)查者知道調(diào)查內(nèi)容， 也可不讓知道而秘密進(jìn)行。 有時也可借助攝影或錄相等手段。,6. 模擬和模型試驗法 由于機(jī)器系統(tǒng)一般比較復(fù)雜， 因而在人機(jī)系統(tǒng)研究時常采用模擬法。 它是運用各種技術(shù)和裝置的模擬， 對某些操作系統(tǒng)進(jìn)行逼真的試驗， 可得到所需要的更符合實際的數(shù)據(jù)的一種方法。 例如訓(xùn)練模擬器、 各種人體模型、 機(jī)械模型， 計算機(jī)模擬等。 因為模擬器或模型通常比所模擬的真實系統(tǒng)價格便宜得多， 而又可以進(jìn)行符合實際的研究， 所以獲得較多

33、的應(yīng)用。,7. 分析法 分析法是在上述各種方法中獲得一定的資料和數(shù)據(jù)后采用的一種研究方法。 目前， 人機(jī)工程學(xué)常采用如下幾種分析法： 1) 瞬間操作分析法。 生產(chǎn)過程一般是連續(xù)的， 人和機(jī)之間的信息傳遞也是連續(xù)的。 但要分析這種連續(xù)傳遞的信息比較困難， 因而只能用間歇性的分析測定法， 對操作者和機(jī)械之間在每一間隔時刻的信息進(jìn)行測定后， 再用統(tǒng)計推理的方法加以整理， 從而獲得人機(jī)系統(tǒng)的有益資料。,2) 知覺與運動信息分析法。 由于外界給人的信息首先由感知器官傳到神經(jīng)中樞， 經(jīng)大腦處理后產(chǎn)生反應(yīng)信號， 再傳遞給肢體對機(jī)器進(jìn)行操作， 被操作的機(jī)器狀態(tài)又將信息反饋給操作者， 從而形成一種反饋系統(tǒng)。 知

34、覺與運動信息分析法就是對此反饋系統(tǒng)進(jìn)行測定分析， 然后用信息傳遞理論來闡明人機(jī)間信息傳遞的數(shù)量關(guān)系。,3) 動作負(fù)荷分析法。 在規(guī)定操作所必須的最小間隔時間的條件下， 采用電子計算機(jī)技術(shù)來分析操作者連續(xù)操作的情況， 從而可推算操作者工作的負(fù)荷程度。 另外， 對操作者在單位時間內(nèi)工作負(fù)荷進(jìn)行分析， 也可獲得用單位時間的作業(yè)負(fù)荷率來表示操作者的全工作負(fù)荷。 4) 頻率分析法。 對人機(jī)系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)使用頻率和操作者的操作動作頻率進(jìn)行測定分析， 可以獲得作為調(diào)整操作人員負(fù)荷參數(shù)的依據(jù)。,5) 危象分析法。 對事故或近似事故的危象進(jìn)行分析， 特別有助于識別容易誘發(fā)錯誤的情況， 同時也能方便地查找出系統(tǒng)中存在的而又需用復(fù)雜的研究方法才能發(fā)現(xiàn)的問題。 6) 相關(guān)分析法。 在分析方法中， 常常要研究兩種變量， 即自變量和因變量。 用相關(guān)分析法能夠確定兩個以上的變量之間是否存在統(tǒng)計關(guān)系。 利用變量之間的統(tǒng)計關(guān)系可以對變量進(jìn)行描述和預(yù)測， 或者從中找出合乎規(guī)律的東西。 由于統(tǒng)計學(xué)的發(fā)展和計算機(jī)的應(yīng)用， 使相關(guān)分析法成為人