人机工程学01-绪论

艺术学院专业课程人体工程学吴欣彦人机工程学参考书目：《人体工程学与室内设计》中国建筑出版社同济大学刘盛璜《建筑环境心理学》中国建筑工业出版社常怀生《人体尺度和室内空间》天津科学技术出版社龚锦曾坚校《室内设计资料集》《建筑设计资料集》中国建筑工业出版社《普通人体工程学》湖南科学技术出版社赵红洪《视觉与视觉环境》同济大学出版社杨公侠人机工程学（1）学科的命名人类工程学——HumanEngineering人的因素工程学——HumanfactorsEngineering人体工程学、人机工程学、人类工效学（Ergonomics）（2）学科的定义人体工程学是以人的生理的、感知的、社会的和环境的因素为依据，研究人与人机系统中其他元素之间的相互关系，创造健康、安全、舒适、协调的人—机—环境系统提供理论和方法的学科。第一部分绪论1人机工程学的命名与定义人机工程学《辞海》——人体工程学是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。人体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-机-环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。人、机、环境的具体含义：人——指操作者或使用者；机——泛指人操作或使用的物，如工业产品、设备设施、建筑结构、环境规划、生活用品等；环境——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。人机工程学国际人机工程学学会（IEA，InternationalErgonomicsAssociation）1960的定义：人机工程学是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；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。三句话，分别说明人机学的研究对象、内容与目的。IEA2008年8月的新定义：人机工程学是研究系统中人与其他部分交互关系的学科，运用其理论、数据和方法进行设计，应用系统工效优化及人的健康、舒适之目的。新定义概略、简洁，强调了系统中人与其他因素交互作用的观念。设计应在多种约束和多重目标之间恰当地把握住平衡。人机工程学要求的“安全、舒适、高效”，是重要的，但受到其他条件的约束、其他目标的制衡，不是唯一的，也未必总是优先的。人机学里的“机”或“机器”是广义的，指一切人造器物：大到飞机、轮船、火车，小到钳子、笔、水杯；也包括建筑、环境及其中的设施等。人机工程学引例日常生活中的物品，从使用的角度看--------哪个好？人机工程学12345人机工程学12345人机工程学Q1：为什么大巴、地铁的车门高度定为2M，扶手栏杆的直径采用30mm上下？Q2：为什么课桌椅的高度、宽度定为当前尺寸？Q3：为什么电脑键盘的字母如此排列？每个键设计为凹面？Q4：为什么学生的书包设计为双肩包，背带处比较厚软？Q5：为什么银行ATM机所有的屏幕都向后倾斜？Q6：为什么计算器、手机上的按键颜色、形态不一样，为什么按键时配以声音？Q7：为什么汽车的仪表盘字体使用黑体居多？Q8：为什么在有的灯光环境下人呆着舒服，有的却很难受？Q9：生活当中有很多使用不方便的产品，为什么不方便？如何去改良？……人机工程学第一节人体工程学的研究对象和目的一、引例——思想萌芽源远流长器物要和人（使用者）的各种因素相适宜。——人机工程学基本理论的简洁表述。鲁智深的禅杖原始人狩猎所用的棍棒、石块或投枪，……半坡遗址中的石桌、石凳、陶土餐饮具，……人机学基本思想的萌芽是人自发的思维倾向，本能的行为方式。人机工程学“人的因素”：不限于人体尺寸、体能、肢力等人体生理方面，还涉及人的感知、认知、情感、精神、心理、社会等更深广方面。在产品、视觉传达、环境设计中都很重要。图1-1戏说张爷和他的蛇矛身高2.5倍的蛇矛，耍得开吗？人机工程学涂上黄色“警示条”多好？左撇子、右撇子都合适！太高啦！！人机工程学开关和炉口如何对应？无所适从一目了然从哪边开？想过感受过这些问题吗？人机工程学例12生产设备的正反两例反适合高1.37m、肩宽0.64m、手臂平展2m之畸形人使用的车床。正把带电机的旋具弹性吊挂着使用。图1-5畸形人适用的车床图1-6弹性悬挂的螺丝刀例13北京一些大医院里的“电热开水机”，水龙头上有红、绿两个指示灯，想喝热开水者很困惑：绿色表示“通行”，但也表示凉（温度低）；红色表示热，但又表示“禁止”。到底哪个灯亮表示是热开水呢？人机工程学三、日常生活中人机学问题的巡视例1大沙发豪华气派，坐着却腰疼。例2宾馆单人床配两个同样大小的枕头，多余吗？例3旧式旅客列车的窗户。例4公共卫生间为什么总有人做不到“便后冲水”？例5楼道里“人走关灯”的标语与彻夜长明的灯互相嘲笑。例6升级换代产品——双肩背书包（图1-2）。图书包提挎方式与脊柱形态人机工程学例8阅览室里，学生们坐在长条形桌案两侧专心致志地看书学习，…抬起头来略事思索，正巧对坐那位也抬起了头，…倒霉，是陌生的异性同学！——设计心理学问题。例9深色发亮的小药片塑料袋，说明文字很小，颜色与塑料袋颜色的对比又弱；存款单居然是白纸上印着橙黄色的字。例10形形色色的剪刀，里面学问可不少（图1-3）。图1-3功能形态各异的剪刀人机工程学例11老年人手机人机工程学例12“同学，引路标牌这么写更好”人机学问题比比皆是：床柜、桌椅、寝室、水房、浴室、餐厅、超市、网吧、实习工厂、银行、邮局、学习文具、计算机、手机、实验室、图书馆、运动场、公交车……无处不在。发现和思考人机学问题的深广度，是检验学习效果的标准之一。所以人体工程学的目的：主要研究科技和空间环境与人类之间的交互作用，在实际的工作学习、生活环境中，人体工程学者应用学科知识进行设计，以达到人类安全、舒适、健康、工作效率提高的目的。人机工程学第二节人体工程学的形成和发展学科思想的演进一、中国古籍中的卓越论述图1-8《考工记》中兵器宜人性的论述……用于劈杀大刀、剑戟，使用有方向性，握柄截面应为椭圆，凭手握柄杆的感知，无须眼看可掌握刀刃、钩头的方向。用于刺杀的枪矛，使用没有方向性，柄杆的截面应该做成圆形。……要根据弓箭手的性格来配备弓箭，性情温和、行动迟缓者：强劲急疾的硬弓；暴躁性急、行动快猛者：柔韧的软弓。…（译文）人机工程学工作、劳动姿态都那么自然、舒展，很好地把握了工具、设备与人体尺寸的适应性问题！d）琢玉c）黑粒去壳取仁a）分金炉清锈清底b）铸钟、铸鼎《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，是中国古代一部综合性的科学技术著作，有人也称它是一部百科全书。人机工程学起源于欧洲，形成于美国。人体工程学（Ergonomics)一词是1857年波兰教授雅斯特莱鲍夫斯基提出的。1、早期人机工程学（20世纪初到二战之前）人物：泰勒（FrederickW.Taylor）特点：设计以功能的实现为目标，人适应于机器与工作；2、科学人机工程学（二战期间）特点：重视工业与工程设计中“人”的因素，力求使机器适应于人；3、现代人机工程学（20世纪60年代）以人为本，从整体上来研究人—机—环境系统，以创造最适合于人的各种产品和作业环境，使人—机—环境系统和谐统一，从而获得最优综合性能。二、人体工程学的起源与发展人机工程学二、人机学的形成、发展和学科思想的演进古代文明中科学思想萌芽，不等同于现代科学理论。人体学发展简史和学科思想的演进，可分4个阶段。1．对劳动工效的苛刻追求——人机学的孕育F.W.泰勒（1856-1915）的“时间与动作研究”（TimeandMotionStudy），吉尔布雷斯夫妇的“砌砖作业实验”等多项研究。图1-10F.W.泰勒1914年，教授闵斯特伯格的《心理学与工业效率》出版1919年布氏夫妇合著的《疲劳研究》出版。1919年英国“工业保健研究部”，展开工效问题的广泛研究，包括作业姿势、负担限度、体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿度，以及工作中播放音乐的效果等等。至此，提高工效的方法开始建立在科学实验的基础上，有了现代科学的形态。人机工程学但这一时期研究的核心，是最大限度地开挖人的操作效率。从人机关系方面考察，总体看是要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。在学术理论上，与现代人机学是南辕北辙、因此，应该看作是人机学的孕育期。卓别林（1889-1977）与《摩登时代》人机工程学2．二战中尖锐的军械问题——人机学的诞生一战到二战，飞机大幅度技术升级，但事故、伤亡频发。投巨资研制的“先进”飞机未必能打胜仗，使人惊愕，进而醒悟：飞机的技术性能必须与使用人的生理机能相适配。有的国家聘请生理医学、心理学家参与设计，经费增加有限，却事半功倍，效果显著。二战中入侵前苏联德军的枪械问题，…现实使各国科技界终于认识到：器物设计必须与人的解剖学、生理学、心理学条件相适应。1947年，英国海军部成立交叉学科研究组。次年默雷尔建议构建一个新的科技词汇“Ergonomics”，新学科名称及其涵盖的研究内容为各国学者所认同，现代人机学诞生。人机工程学当时美国人伍德说：“设备设计必须适合人的各方面因素，使操作的付出最小，而获得的效率最高。”反映了这一时期人机学的学科思想。人机学的学科思想至此完成了重大的转变：从以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。20世纪五、六十年代后，人机学的研究和应用，从军工迅速延伸到民用品等广阔领域，主要有家具、家电、室内设计、医疗器械、汽车与民航客机、飞船宇航员生活舱、计算机设备与软件、生产设备与工具、事故与灾害分析等。3．向民用品等广阔领域延伸——人机学的发展加之系统论的渗入，人机学学科思想又有新发展，IEA的定义明确：人机（及环境）系统的优化，人与机器应互相适应、人机之间应合理分工。人机学的理论至此趋于成熟。人机工程学4．反思工业文明与可持续发展：人机学的更高阶段反思工业文明的负面后果，以可持续发展理论为统领，人机学正经历着新的学科思想演进。绿色设计、生态设计、节能设计、再生设计等理念，立足于人与自然保持持久和谐，回归到中国古代“天人合一”的设计伦理。人机学此前的观念是：要求人、机、环境三者和谐统一。以可持续发展理念为指导，则由人、机、环境三维加上一维（未来），演进为人、机、环境、未来四者和谐统一。人机学的应用，以下方面可能形成今后热点：计算机人机界面、永久太空站的生活工作环境、弱势群体（残疾人、老年人）的医疗和便利设施、海陆空交通安全保障、生理与心理保健产品与设施等等。数字技术、信息技术、基因技术急剧地改变着人类的文明进程，带给人们空前福祉的同时，必须警觉其危及人们体魄和精神健康的负面影响，人机学今后将任重而道远。人机工程学以设计体现对弱势群体的关爱！人机工程学三、人机学的学术团体和教育1．国际的和各国的学术团体及其主要活动（1）各主要工业国的学术团体及其活动英国最早建立人机工程学会，成立于1950年。随后建立国家人机学学会的有：联邦德国（1953），美国（1957），前苏联（1962），法国（1963），日本（1964）等。英国人机工程学会从1957年起发行会刊《ERGONOMICS》，坚持几十年一直至今，贡献卓著。美国人机工程学会发行会刊，出版书刊、发布专利，是提供人机学研究成果、数据资料最多的国家。在20世纪漫长的冷战年代，为了军备竞赛，美国对人机工程研究投入巨大，1970年代有4400人从事人因工程研究，其中属于军事部门者850名。美国陆海空三军制定了很多军事人机工程技术标准。（2）国际人机工程学学会国际人机工程学学会（IEA）成立于1960年。1961年举行了第一届国际人机工程学会议。此后，每三年举行一次，至今未曾间断。（3）国际人机工程学标准化技术委员会代号ISO/TC-159，成立于1957年。人机工程学2．我国的学术团体及其主要活动（1）中国人类工效学学会英文：ChineseErgonomicsSocie