人机工程学第一章人机工程学概论课件.ppt

1、授课：赵秀霞授课：赵秀霞时间：时间：2006.122006.12人机工程人机工程参参考考教教材材人机工程学人机工程学 丁一兰主编丁一兰主编北京理工大学出版社北京理工大学出版社普通人机工程学普通人机工程学 杨君顺主编杨君顺主编 陕西科技大学陕西科技大学设计心理学设计心理学 李彬彬主编李彬彬主编中国轻工业出版社中国轻工业出版社消费心理学消费心理学马义爽、王春利主编马义爽、王春利主编首都经济贸易大学出版社首都经济贸易大学出版社参考教材参考教材人机工程人机工程 袁修于、庄达民编著袁修于、庄达民编著北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社人体工程学与室内设计人体工程学与室内设计 刘盛璜主编刘盛璜主编

2、中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社人因人因工程工程 孙林岩主编孙林岩主编中国科学技术出版社中国科学技术出版社Human Factors in Engineering and Design 清华大学出版社清华大学出版社1 1、学科命名的由来、学科命名的由来 欧洲欧洲：Ergonomics 人类工程学或工效学。人类工程学或工效学。美国美国：Human Factors;Human Factors Engineering人类因素学或人类因素工程学。人类因素学或人类因素工程学。其他其他：工程心理学（：工程心理学（前苏联前苏联）；人间工学）；人间工学（日本日本）；人体工程学；人机工程学；人类）；人体工程

3、学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学等。工效学；人机控制学；宜人学等。一、概述一、概述2 2、人机工程学的定义、人机工程学的定义（一）（一）国际人机工程学会国际人机工程学会（International Ergonomics Association）：研究人在某种工作环境中的解剖学、：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、生活中和休假环境的相互作用，研究在工作中、生活中和休假时怎样统一考虑工作效率时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒、人的健康、安全和舒适等问题的学科。适等问

4、题的学科。2、人机工程学的定义（二）中国企业管理百科全书中国企业管理百科全书将人机工程学定义为：将人机工程学定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。2 2、人机工程学的定义、人机工程学的定义(三）三）综上所述可以认为：人机工程学是以人的生理、心综上所述可以认为：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人理特性为依据，应用系统工程的

5、观点，分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用，与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人为设计操作简便省力、安全、舒适，人机机环境环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。因此，科学。因此，人机工程学可定义为：按照人的特性人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人设计和改善人机机环境系统的科学。环境系统的科学。人人指操作者或使用者；指操作者或使用者；机机泛指人操作或使用的物，可以是机器。也可泛指人操作或使用的物，可以是机器。也可以是用具、工具或设施、设备等；以是用具、工具或设施、设备

6、等；环境环境是指人、机所处的周围环境，如作业场所是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等；和空间、物理化学环境和社会环境等；人人机机环境系统环境系统是指由共处于同一时间和空是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人构成的系统，简称人机系统。机系统。（1 1）人）人机机环境的具体含义：环境的具体含义：3 3、具体含义说明、具体含义说明（2 2）人）人机机环境之间的关系：环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互制约。相互依存；相互作用；相互制约。（3 3）人机工程学的特点：）人机工程

7、学的特点：学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。（4 4）人机工程学的研究对象：）人机工程学的研究对象：人人机机环境系统的整体状态和过程。环境系统的整体状态和过程。（5 5）人机工程学的任务：）人机工程学的任务：使机器的设计和环境条件的设计适应于人的生理使机器的设计和环境条件的设计适应于人的生理、心理特征，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安、心理特征，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统全舒适，心情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。获得最佳经济效益和社会效益。4 4、人

8、机工程学的发展史、人机工程学的发展史早期历史萌芽时期（早期历史萌芽时期（2020世纪前期）世纪前期）兴起时期（一战初期到二战前兴起时期（一战初期到二战前 ）成长时期人机工程职业诞生（成长时期人机工程职业诞生（1945194519601960年）年）快速发展时期（快速发展时期（1960196019801980年）年）计算机、灾难和诉讼（计算机、灾难和诉讼（1980198019901990年）年）19901990年以后年以后管理的发端个体个体群体群体阶级阶级国家国家生存生存剩余财产剩余财产阶级分化阶级分化分分工工协协作作商商品品交交换换私有财产私有财产氏氏族族首首领领国国家家机机器器产业革命产业革

9、命工工场场手手工工业业管管理理理理论论美国美国19世纪末期世纪末期机机器器大大工工业业人机工程学的萌芽时期人机工程学的萌芽时期 人机关系总的特点是以机器为中心，通过选人机关系总的特点是以机器为中心，通过选拔和培训使人去适应机器。拔和培训使人去适应机器。泰勒在伯利恒钢铁公司进行了铁铲实验，研究铁泰勒在伯利恒钢铁公司进行了铁铲实验，研究铁铲的尺寸、形状与日工作量之间的关系，得出当铲的尺寸、形状与日工作量之间的关系，得出当每铲铲煤每铲铲煤9.5kg9.5kg时，日产量达到最大（时，日产量达到最大（47t47t），），使工作效率成倍提高（使工作效率成倍提高（12.5t12.5t），开了工作能力），开了

10、工作能力与效率研究的先河。与效率研究的先河。Frank ,Lillian GilbrethFrank ,Lillian Gilbreth（人机学研究的（人机学研究的先躯）：动作研究和车间管理研究。熟练操作与先躯）：动作研究和车间管理研究。熟练操作与疲劳；工作间的设计和残疾人使用设备的设计。疲劳；工作间的设计和残疾人使用设备的设计。20世纪前期世纪前期（使人适应机器）（使人适应机器）早期历史早期历史兴起阶段兴起阶段 一战为工作效率研究提供了重要背景，该阶一战为工作效率研究提供了重要背景，该阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器的适应问题。段主要研究如何减轻疲劳及人对机器的适应问题。许多国家成立了各种

11、工业心理学研究机构；许多国家成立了各种工业心理学研究机构；19241924年年19321932年，美国霍桑实验，是对人的工年，美国霍桑实验，是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。工作效率不仅作效率研究中的一个重要里程碑。工作效率不仅受物理的、生理的因素影响，还受组织因素、工受物理的、生理的因素影响，还受组织因素、工作气氛和人际关系等因素的影响。作气氛和人际关系等因素的影响。一战初期到二战前一战初期到二战前（心理学受到关注）（心理学受到关注）职职业业的的诞诞生生成成长长阶阶段段19451960年年 片面强调设备的功能研究，忽视了人的能力限度片面强调设备的功能研究，忽视了人的能力限度导致效率降低

12、。只有当设备适应操作者的生理、心理导致效率降低。只有当设备适应操作者的生理、心理特征和人的能力限度时，才能提高性能。特征和人的能力限度时，才能提高性能。19451945年美国军方成立年美国军方成立工程心理实验室工程心理实验室；19491949年人机工程研究会在英国成立，第一本有关人机年人机工程研究会在英国成立，第一本有关人机的书的书应用经验心理学：工程设计中的人因学应用经验心理学：工程设计中的人因学出版；出版；19501950年英国成立了世界上第一个人类工效学会；年英国成立了世界上第一个人类工效学会；19571957年年9 9月美国政府出版周刊月美国政府出版周刊人的因素学会人的因素学会；196

13、01960年国际人机工程协会成立。年国际人机工程协会成立。（使机器适应人）（使机器适应人）快快速速发发展展发发展展阶阶段段19601980年年到到6060年代，美国的人机工程学基本集中在复杂的年代，美国的人机工程学基本集中在复杂的军事工业的应用上，随着航天技术的发展，人机军事工业的应用上，随着航天技术的发展，人机工程学迅速成为航天工业的一个重要部分。随后，工程学迅速成为航天工业的一个重要部分。随后，人机工程学迅速发展，开始在军事和航天工业以人机工程学迅速发展，开始在军事和航天工业以外的领域得以应用，包括医药公司、计算机公司、外的领域得以应用，包括医药公司、计算机公司、汽车公司和其他消费公司。工

14、厂也开始意识到人汽车公司和其他消费公司。工厂也开始意识到人机工程学在工作场地和产品设计方面的重要性。机工程学在工作场地和产品设计方面的重要性。（仍然不为普通人所了解）（仍然不为普通人所了解）计算机、灾难计算机、灾难 重新认识阶段重新认识阶段19801990年年19791979年年Three MileThree Mile岛上的核电站事故；岛上的核电站事故；19841984年年1212月月4 4日日Union CarbideUnion Carbide杀虫剂工厂有毒物杀虫剂工厂有毒物质泄漏，质泄漏，40004000人死亡，人死亡，2000020000人受伤；人受伤；19861986年苏联年苏联Che

15、rnobylChernobyl核电站事故核电站事故,300,300人死亡；人死亡；19891989年年Phillips PetroleumPhillips Petroleum塑料工厂在一场爆炸塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。中夷为平地。（人机工程学的重要性）（人机工程学的重要性）如何保证重大系统的安全性和可靠性成为如何保证重大系统的安全性和可靠性成为人机工程学研究的又一重要领域！人机工程学研究的又一重要领域！科学发展阶段科学发展阶段1990年以后年以后人类空间站的建立；人类空间站的建立；计算机和计算机工程的应用；计算机和计算机工程的应用；药物器械设计和老年人产品设计；药物器械设计和老年人产品设计

16、；人民生活和工作质量设计；人民生活和工作质量设计；（人（人机机环境系统的建立）环境系统的建立）越来越多的应用于计算机和信息技术及空越来越多的应用于计算机和信息技术及空间技术的应用中。间技术的应用中。我国人机发展进程我国人机发展进程1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。议。1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我国第一次派人参加。我国第一次派人参加。国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）1975年成立了国际人机工年成立了国际人机工程标准委员会（程标准委员会（TC159）。1981年我国相应成

17、立中国人类工效学标准技术委员年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。会。1989年成立年成立中国人类工效学学会中国人类工效学学会1991年年1月成为月成为国际人类工效学协会国际人类工效学协会正式成员正式成员 各国人机工程研究的基本状况各国人机工程研究的基本状况由于各国学科由于各国学科和工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点和工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点也有所不同，例如也有所不同，例如:美国侧重工程和人际关系美国侧重工程和人际关系；法国侧重劳动生理学法国侧重劳动生理学；前苏联注重工程心理学前苏联注重工程心理学；保加利亚偏重人体测量保加利亚偏重人体测量；捷克、印度等注重劳

18、动卫生学。捷克、印度等注重劳动卫生学。二、人机工程学研究的内容和方法二、人机工程学研究的内容和方法（一）人机工程学的内容（一）人机工程学的内容1.人体因素的研究人体因素的研究人机系统设计的基础人机系统设计的基础2.工作场所和信息传递装置设计研究工作场所和信息传递装置设计研究对人的工作效对人的工作效率产生直接影响率产生直接影响3.劳动生理与作业分析的研究劳动生理与作业分析的研究劳动负荷劳动负荷4.人机系统的设计研究人机系统的设计研究总体效能的发挥总体效能的发挥5.环境控制和安全保护环境控制和安全保护劳动保障劳动保障二、人机工程学研究的内容和方法二、人机工程学研究的内容和方法（一）人机工程学的内容

19、（一）人机工程学的内容近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：1、工作负荷研究、工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷。素引起的生理负荷和心理负荷。2、工作环境的研究工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应，包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。人机工程学的研究。3、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学

20、的研究。4 、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人机界面设计。人机界面设计。5、计算机设计与人机工程学研究。计算机设计与人机工程学研究。6、工作成效的测量与评定。工作成效的测量与评定。7、机器人设计的智能模拟等。机器人设计的智能模拟等。8、人、人机机环境系统中心理学的研究。环境系统中心理学的研究。（二）人机工程学学科体系（二）人机工程学学科体系人机工程学人机工程学人体科学人体科学 技术科学技术科学环境科学环境科学生理学生理学心理学心理学劳动卫生学劳动卫生学人体测量学人体测量学人体力学人体力学环境卫生学环境卫生学环境医学环境医学环境心

21、理学环境心理学环境保护学环境保护学环境检测学环境检测学工业设计工业设计工程设计工程设计安全工程安全工程系统工程系统工程机械工程机械工程管理工程管理工程 （三）人机工程学常用研究方法：（三）人机工程学常用研究方法：1.1.实测法：实测法：人体测量人体测量2.2.实验法：实验法：反应时反应时3.3.询问法：询问法：访谈试验访谈试验4.4.测试法：测试法：高温环境人的反应高温环境人的反应5.5.观察法：观察法：非正式组织非正式组织6.6.模拟和模型试验法：模拟和模型试验法：训练器模型训练器模型7.7.分析法：分析法：相关分析、危象分析等相关分析、危象分析等（三）人机工程学常用研究方法：（三）人机工程

22、学常用研究方法：测量人体各部分静态和动态数据；测量人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作的分析研究；对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用计算机进行模拟实验；进行模型实验或用计算机进行模拟实验；运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互

23、关系，运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展有关理论。以便从中得出正确的结论或发展有关理论。三、人机工程学与工业工程三、人机工程学与工业工程工业工程的目标就是设计一个生产系统及工业工程的目标就是设计一个生产系统及该系统的控制方法，使它以最低的成本生产具有该系统的控制方法，使它以最低的成本生产具有特定质量水平的某种或几种产品，并且这种生产特定质量水平的某种或几种产品，并且这种生产必须是在保证工人和最终用户的健康和安全的条必须是在保证工人和最终用户的健康和安全的条件下进行的件下进行的希克斯（著名工业工程专家）希克斯（著名工业工程专家）三、人机工程学与工业工程三

24、、人机工程学与工业工程（一）两者强调的都是系统的最优化（一）两者强调的都是系统的最优化工业工程工业工程生产系统最优化生产系统最优化人机工程人机工程人机系统最优化人机系统最优化（二）两者都把人的因素放在第一位（二）两者都把人的因素放在第一位工业工程工业工程通过对人的研究达到提高生通过对人的研究达到提高生产率的目的产率的目的人机工程人机工程把人作为产品设计的出发点，把人作为产品设计的出发点，是产品和环境设计适应人的特征是产品和环境设计适应人的特征三、人机工程学与工业工程三、人机工程学与工业工程（三）为工业工程中（三）为工业工程中“人的因素人的因素”提供尺度参考提供尺度参考（四）为工业工程中（四）为工业工程中“物物”的功能的功能 合理性提供依据合理性提供依据（五）为工业工程中（五）为工业工程中“环境因素环境因素”提供设计准则提供设计准则（六）为人机系统设计提供理论依据（六）为人机系统设计提供理论依据四、本课程的主要内容四、本课程的主要内容 第二章第二章 人的作业能力和疲劳人的作业能力和疲劳 第三章第三章 人体测量与人体机能人体测量与人体机能 第四章第四章 人的神经系统与感知人的神经系统与感知 第五章第五章 作业环境作业环境 第六章第六章 机器体系机器体系 第七章第七章 工作空间工作空间 第八章第八章 人机系统设计人机系统设计 第九章第九章 事故分析与安全设计事故分析与安全设计