1、人人體體工程學工程學第一章第一章 人機工程學概論人機工程學概論 宜人設計、人性化設計的理念大家應該熟悉，今天我們所要學習的內容與上述理念有什么聯系呢？問題： 1. 什么是人機工程學? 2. 人機工程學研究什么內容或問題？（人機工程學研究的對象是什么？） 3. 人機工程學的研究方法是什么？ 4.人機工程學與宜人設計、人性化設計 5.人機工程學與鞋靴設計的關系？. 研究內容： “ 人-產品-環境 ” 的關系1-1 人機學的形成和發展人機學的形成和發展 學科理論學科理論的演進的演進人機學的思想源遠流長人機學的思想源遠流長設計制作器物時，優先考慮的因素是什么？設計制作器物時，優先考慮的因素是什么？自發

2、的思維傾向，本能的行為方式自發的思維傾向，本能的行為方式 器物要和人（使用者）的各種因素相適宜一一. 中國古籍中的卓越論述中國古籍中的卓越論述考工記考工記戰國初期（戰國初期（2400年）我年）我國第一部重要的科技匯編名著。國第一部重要的科技匯編名著。考工記，詳細記載了車輿、車輛、農考工記，詳細記載了車輿、車輛、農具、兵器（刀、槍、弓箭）、禮樂諸器的具、兵器（刀、槍、弓箭）、禮樂諸器的設計制作方法，其中器物制作宜人性方面設計制作方法，其中器物制作宜人性方面的記述非常精彩，令人嘆服。的記述非常精彩，令人嘆服。 天工開物明代科學家宋應星（15871666？）編寫的另一部重要的科技匯編名著。其中有大量

3、插圖，很值得人機工程學工作者深入研究。 二二. 人機工程學的起源與發展人機工程學的起源與發展1、產業革命的沖擊、產業革命的沖擊人機學的孕育人機學的孕育 泰勒（Toylor，18561915）： 鐵鍬作業實驗，時間研究（定額工時），“科學管理之父” 吉爾布雷斯（Gilbreth，18681924）夫婦：砌磚作業實驗，動作研究 卓別林（Chaplin，18891977）：摩登時代 閔斯特伯格（Minsterberg）：心理學與工業效率（1914） 英國：工業保健研究部（1915） 本階段的學科理論的實際傾向：選拔、培訓人，提高工效、人適應機器，與學科正式建立后理論（思想）南轅北轍。 2、 二戰中尖

4、銳的軍械問題二戰中尖銳的軍械問題第二階段第二階段戰斗機、（德國）槍械、火炮 負面：事故頻頻、后果嚴重（如納粹德國的對蘇作戰、）正面：聘請生理醫學、心理學家參與設計，事半功倍（綜合優勢）。基本理論騰飛：機器要適應人（解剖、基本理論騰飛：機器要適應人（解剖、生理、心理）生理、心理）現代人機學誕生。現代人機學誕生。學科理論有：“機器適合人的因素。使操作付出最小，效率最高”（伍德）等。英國海軍部，“交叉學科研究組”（1947）默雷爾（Murrell）： “Ergo”+“Nomos”Ergonomics3、 人機學深入民用品人機學深入民用品人機學的成熟人機學的成熟 戰后向民用產品深入滲透，設計競爭焦點之

5、一。 例如在相機的機械、光學、電子性能水平趨同之時，競爭在較長時期內集中在產品的造型、使用方便等方面。其中“使用方便”、即優良的人機性能尤為關鍵。 登月艙設計中的小插曲， 無人機（在當年）引起的思索 系統、信息、控制三論的影響與滲入，系統優化理論成熟，理論成熟，IEA定義：人機系統優化，定義：人機系統優化，互相適應、合理分工。互相適應、合理分工。4、 對工業文明的反思對工業文明的反思人機學的更高階段人機學的更高階段 3維 + 1維：（人、機、環境）+時間（未來） 人與自然的持久和諧，生態設計，可人與自然的持久和諧，生態設計，可持續設計、再生設計持續設計、再生設計 設計倫理的回歸：天人合一設計倫

6、理的回歸：天人合一 白色污染，一次性筷子，（手絹換）紙巾 省料（不可再生的資源）、節能、多次、循環、重復利用 1-2 人機學的研究對象和目的人機學的研究對象和目的 任例一門學問都不是憑空出現的，總與某一特定的社會歷史環境中人們在生產、生活中的某種發現、某種感受、某種需要有關。常常是這類發現、感受和需要吸引了人們的注意力，誘導人們去研究它，逐步認識到它的特點、本質和發展規律，并且認識到它的研究價值和實用意義，才形成新的專門學科，引起廣泛興趣和深入探討。 一、人機工程學的基本概念和定義一、人機工程學的基本概念和定義 1、人機工程學的基本概念和定義、人機工程學的基本概念和定義 在人機工程學的不同歷史

7、發展時期， 學者們提出過多種關于人機工程學的定義，反映當時人機學學科思想的側重點。 1980年 國際人機工程學學會（國際人機工程學學會（IEA，International Ergonomics Association）給出的定義：）給出的定義： 人機工程學是研究人在某種工作環境人機工程學是研究人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素；研究人和機器及環境的相互作用；研素；研究人和機器及環境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中與閑暇時怎樣考究在工作中、家庭生活中與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學科

8、。科。 從定義看從定義看 對象： 與機器（廣義）設計有關的解剖 學、生理學、心理學工作對象是工作對象是 機器上與人（直接）相關的機器上與人（直接）相關的“人機人機 界面界面” 目的：安全、舒適、高效目的：安全、舒適、高效 內容：人內容：人-機機-環境的最佳匹配、系統優化環境的最佳匹配、系統優化 2000年 人機工程學是研究系統中人和其他組成部分之間的交互關系的一門學科，并運用其理論、原理、數據和方法進行設計，以優化系統的功效和人的健康幸福（well-being）之間的關系。 從定義看從定義看 對象： 人和其他部分的交互關系。 方法：方法：運用其理論、原理、數據和方法進行設計 目的：目的：優化系

9、統的功效和人的健康幸福（well-being）2、學科名稱、學科名稱 人類工效學（工效學，人類工效學（工效學，Ergonomics） 人機學人機學 人體工程學人體工程學 人類工程學人類工程學 人的因素（學）（人的因素（學）（Human Factors） 人因工程（學）人因工程（學） 工程心理學工程心理學 人人-機機-環境系統工程學環境系統工程學 宜人性設計（人機工程設計）宜人性設計（人機工程設計） 人間工學人間工學二、人機學的研究對象和領域二、人機學的研究對象和領域 生產、生活中，存在的問題比比皆是： 公共盥洗間的水池龍頭 老式火車車廂的窗戶 雙肩背書包 叫壺 閱覽室里的座位 全聚德招牌和車船

10、碼頭時刻表的字體 生產線上彈性懸掛的螺絲刀 可以自動錄節目的錄象機 上面所舉的例子，涉及的問題類型就很多了。從所研究和應用的問題類型或領域來看，大體從所研究和應用的問題類型或領域來看，大體可分列如下：可分列如下：1）功能分配、人機分工）功能分配、人機分工 “常明燈”、 花哨的錄象機、 傻瓜相機、 無人機2）產品與人體尺寸的匹配）產品與人體尺寸的匹配 經典例子之一早年蘇式車床 解放初期蘇式戰斗機和火炮 浴室柜子 學生課桌椅箱包設計 鞋靴設計3）顯示裝置的設計與布置）顯示裝置的設計與布置 儀表（尺寸、形式、顏色、字符、排列、位置）、跟蹤控制、視覺特性4）控制裝置的設計與布置）控制裝置的設計與布置

11、控制器（按鈕、旋鈕、操縱桿、鍵盤、）尺寸、形狀、布置5）人的操作力、操作速度、頻率和方法）人的操作力、操作速度、頻率和方法6）人的解剖、生理特性與產品設計）人的解剖、生理特性與產品設計7）人的自然行為傾向與產品設計）人的自然行為傾向與產品設計 （水壓機、水龍頭、）8）人機界面）人機界面 計算機人機界面：感知、認知（記憶）、可靠性（防錯、容錯）、情緒、9）產品使用的環境因素）產品使用的環境因素 溫度、濕度、噪音、照明、振動、（與通訊產品有關）10）其他）其他 勞動科學（作業姿勢、作業空間）、安全保護、行為科學、 與宜人性設計、人性化設計的關系：具體的數據、方法、手段等三、國內外人機學的研究和應用

12、概況三、國內外人機學的研究和應用概況1、研究與應用的領域、研究與應用的領域 在人機學建立與發展過程中，軍事背景是在人機學建立與發展過程中，軍事背景是相當突出的。相當突出的。 在在20世紀世紀60年代以后年代以后 ，開始民用產品和公共設施方面的人機學研究和應用 2、 學術機構與專業教育學術機構與專業教育 1） 學術機構及其活動學術機構及其活動 1）建立最早的人機學學術機構是英國人）建立最早的人機學學術機構是英國人機工程學會，成立于機工程學會，成立于1950年。隨后建立國年。隨后建立國家人機學學會的有：聯邦德國（家人機學學會的有：聯邦德國（1953），），美國（美國（1957），前蘇聯（），前蘇聯

13、（1962），法國），法國（1963），日本（），日本（1964）。現在世界上工）。現在世界上工業與科技較發達的國家均建立了本國的國業與科技較發達的國家均建立了本國的國家人機學學術團體。家人機學學術團體。 英國人機工程學會從1957年起發行會刊ERGONOMICS（人機工程），幾十年一直堅持著，對國際人機學的發展頗有貢獻。美國人機工程學會除發行會刊外，還出版書刊、發布專利，美國是提供人機學研究成果、數據資料最多的國家。 2）國際人機工程學學會（IEA，也譯作國際人類工效學學會）成立于1960年。1961年在瑞典斯德哥爾摩舉行了第一屆國際人機工程學會議。此后，每3年一次的人機學國際會議依次在德國

14、、英國、法國、荷蘭、美國、波蘭、日本等國舉行。其中1982年8月在日本東京舉行的第8屆會議，參加者達800余人，我國學者也應邀參加了會議。3）國際人機工程學標準化技術委員會，代號ISO/CT-159，成立于1957年。是國際標準化組織（International Standardization Organization，簡稱ISO）的一個下屬組織。其活動范圍有以下5個方面：制定與人的基礎特點（物理的、生理的、心理的、社會的）有關的標準；制定對人有影響的與物理因素有關的標準；制定與人在操作中、在過程和系統中的功能有關的標準；制定人機工程學的實驗方法極其數據處理的標準；協調ISO其他技術委員會的工

15、作。4）我國與IEA對應的學術團體稱為“中國人中國人類工效學學會類工效學學會”，英文：Chinese Ergonomics Society，簡稱CES，中國科學技術協會下的一級學會。1989年6月30日成立。 此外，我國在其他一級學會下或行業部門中也設有人機工程方面的學會或專業委員會。如機械工業系統中，在1980年成立了工效學學會；冶金工業系統中的人機學會于1985建立；中國系統工程學會下的“人-機-環境系統工程專業委員會”成立于1993年，等等。 我國人機學的起步雖晚，但30年來發展很快。僅從人-機-環境系統工程委員會成立10年來所開的5次學術會議，累計出版的5卷400多篇論文來看，研究領域

16、已經非常廣泛，并已取得一批有價值的應用成果。 我國已經發布了數十個人機工程方面的技術標準（國家標準、行業標準）。 2） 專業教育專業教育 1）在國際上，高等教育中將人體工程學）在國際上，高等教育中將人體工程學作為必修、選修課開設的專業有管理（勞作為必修、選修課開設的專業有管理（勞動安全和衛生）、設計、航空航天、車輛動安全和衛生）、設計、航空航天、車輛設計與交通工程、機械工程、環境工程等。設計與交通工程、機械工程、環境工程等。人體工程學也被作為這些專業碩士、博士人體工程學也被作為這些專業碩士、博士學位的一個研究方向。學位的一個研究方向。 2）我國高等教育中開設人體工程學課程的情況與國際上類似。目

17、前，我國已有中國農業大學（車輛工程學院）、北京航空航天大學、杭州大學、北京理工大學等院校和研究院所設有人機學研究方向的博士學位授予點。1-3 人機系統與人機研究人機系統與人機研究一、人機系統一、人機系統 人機界面人機界面 人機系統整體優化人機系統整體優化： 球隊，前鋒、后衛， 叫壺， 飛機和飛行員（以飛機起降過程為例說明人機系統的工作情況）， 人機界面：人機界面：一般把機器上實現人與機器互相交流溝通的顯示器、控制器稱為機器的人機界面；有的人機學著作里，把機具上某些與人（操作時）接觸的實體部分也算作機具的人機界面。 人機工程設計人機工程設計，即人機界面設計，有別于工程技術設計。舉例：機床，汽車，

18、洗衣機，電話機，手機，車站站牌，候診室、營業廳， 計算機的人機界面。二、人機功能對比二、人機功能對比 感知感受能力 操作能力 工作效率 信息處理 可靠性 環境條件和耐久性 其他 三、人機合理分工三、人機合理分工 舉例：叫壺、路燈開關、錄象機等 人機分工 結論是： 設計中應把笨重、快速、單調、設計中應把笨重、快速、單調、規律性強、高階運算及在嚴酷和危險條件規律性強、高階運算及在嚴酷和危險條件下的工作分配給機器，而將指令程序的編下的工作分配給機器，而將指令程序的編制、機器的監護維修、故障排除和處理意制、機器的監護維修、故障排除和處理意外事故等工作安排人去承擔。外事故等工作安排人去承擔。 補充 ：1

19、）無人機的沉浮說明，科技的發展，已經很大程度打破了上述界限，（聲控開關路燈、傻瓜相機、熱敏開關，）今后人工智能的進展，必將進一步改變機器監護維修等在人機分工中的位置，提法應該改進， 2）設計創造著生活，實際也在創造著人（和人類）本身，四、人機學的研究方法1、觀察法對操作動作、功能、工藝流程等觀察分析2、實測法3、實驗法4、模擬和模型實驗5、計算機數值仿真6、分析法瞬間操作、知覺與運動、動作負荷、頻率、危象、相關分析等。7、調查研究法簡單訪問、專門調查、精細評分、心理與生理判斷等。1-4人機工程學與人機工程學與鞋靴鞋靴設計設計一、人機工程學與其他學科的關系一、人機工程學與其他學科的關系 人機工程

20、學是一門邊緣學科（交叉學人機工程學是一門邊緣學科（交叉學科）也是一門應用型學科。科）也是一門應用型學科。 所以它與很多學科多有聯系。聯系的所以它與很多學科多有聯系。聯系的深度因具體課題不同而不同。深度因具體課題不同而不同。 人機工程學與其他學科的關系 二、人機工程學與二、人機工程學與鞋靴鞋靴設計設計1. 引例引例 2.視頻視頻2.工作對象和目標的一致性工作對象和目標的一致性 工業設計或藝術設計，與工程設計或技術設計對比有什么不同呢？ 有一種回答是這樣的：工程設計（或技術設計，下同）以處理“物與物”之間的關系為主，而工業設計（或藝術設計，下同）則以處理“人與物”之間的關系為主。 1-5 人機系統

21、設計人機系統設計 人/機系統的設計是總的實體設計，系統應遵循系統化的程序，它包含了以下幾個步驟。第一步，明確系統的目的與條件，將系統的目標具體化，明確系統將在怎樣的約束條件下進行操作。這些約束條件包括要求系統的輸出、系統將接受的輸入、允許的環境因素、單位成本、自然資源的可用性等。第二步，將功能從實際問題中分離出來，并在設計行為一開始就把功能處理的問題作為一種獨立與確定的對象來處理。第三步，把人作為系統中一個完整部分來對待。工程原理不能在離開必須操作和維修機器與設備的人的情況下運用于機器設備的設計中。 當功能已被限定和分配之后，就應當考慮人的性能與能力，并恰如其分地決定由誰是人、機器還是計算機來

22、具體實現某種功能。在進行功能分配的過程中，必須時時牢記人的生理極限，以及人們對于工作場所和適當的社會環境的需要。第四步，應對設計決策做出定義與分類，并嘗試將它們按一定順序進行排列。當證明這種順序對設計規劃和控制是有效的時候，就能給予 設計者一個系統的框架。第五步，分別對硬件設計與制造及人員選擇與培訓做出計劃。 第六步，進行系統的綜合與評價。 圖1-17表達了系統設計的完整決策過程。1-6 人機工程技術標準簡介人機工程技術標準簡介 一個國家各方面標準化制定和執行的水平，是這個國家發展水平的一個衡量指標。 將成熟的研究成果以技術標準的形式加以發布，便于相關部門遵循應用，可以達到（相關技術的）質量控

23、制、縮短設計和研制周期、降低成本、提高規范性等方面的目的。 GB/T 16251-1996 工作系統設計的人類工效學原則（eqv ISO 6385：1981） GB/T 5703-1999 用于技術設計的人體測量基礎項目（eqv ISO 7250：1996） GB/T 5704.15704.4-1985 人體測量儀器 GB/T 10000-1988 中國成年人人體尺寸 GB/T 12985-1991 在產品設計中應用人體尺寸百分位數的通則 GB/T 13547-1992 工作空間人體尺寸 GB/T 14776-1993 工作崗位尺寸設計原則及其數值 GB/T 16252-1996 成年人手部號型 GB/T 14775-1993 操縱器一般人類工效學要求 GB/T 18209.3-# 操作件位置和操作的要求 GB/T 14774-1993 工作座椅一般人類工效學要求 GB/T 3976-1983 學校課桌椅功能尺寸 GB/T 15759-1995 人體模板設計和使用