第1章人机工程学(第三版)

江西美术专修学院人体工程学北京理工大学出版社出版主讲：古文第1章人机工程学概论Page3建筑的内部空间主要为人使用，它几乎所有部分都与人类的活动有关。随着人们生活水平的提高和科学技术的进步，对生活环境在舒适性、效率性等方面有了更高的要求，技术和科学的进步也要求室内设计对解决这一系列的问题有更严谨和科学的方法。人体工程学正是这样的一门关于“人”的学科。1.1人机工程学的命名与定义人体工程学（HumanEngineering)：研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。1.1.1学科的命名1.人机工程学2.人因工学（HumanFactors）3.工效学Ergonomics＝ergon（工作、劳动）＋nomos（规律、规则）3.生命科学工程（Life-Scineces-Engineering)4.生物力学（Biomechanics)5.人体状态学（HumanConditioning）6.人-机-系统（Man-MachineSystem）人体工程学在国外由于研究的方向不用，因而产生了很多部用或意义相近的名称。同时不同的名称所研究的重点也略有差别Page51.1.2学科的定义人体工程学是一门技术学。强调理论与实践的结合，重视科学与技术的全面发展，从基础科学、技术科学、工程技术这三个层次来进行纵身探讨。与人体工程学有关的基础科学知识主要包括：心理学、生理学、解剖学、系统工程等。从各门学科之间的横向关系看，人体工程学试图解决的是人与机器、人与环境之间不和谐的矛盾。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各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。Page7人体工程学是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系为解决该系统中人的效能、健康问题提出理论与方法的科学。人体工程学的定义Page8在人、机、环境三个要素中“人”是指作业者或者使用者。“机”是指机器包括人操作和使用的一切产品和工程系统。“环境”是指人们工作和生活的环境。Page9“系统”是人体工程学最重要的概念和思想。人体工程学的特点：它不是孤立的研究人、机、环境这三个要素，而是从系统的总体高度，将他们看成一个相互作用、相互依存的系统。“系统”由相互作用和相互依赖的若干组成部分集合成的具有特定功能的有机整体。Page10“人的效能”主要是指人的作业效能；即人按照一定的要求完成某项作业时所表现出的效率和成绩。一个人的效能决定于工作性质、人的能力、工具和工作方法，决定于人、机、环境三个要素之间的关系是否得到妥善处理。Page11包括身心健康和安全。心理因素能直接影响生理健康和作业效能，因此人体工程学不仅要研究某些因素对人的生理损害，而且要研究某些因素对人的心理损害。人体工程学着重研究造成事故的人为因素。“人的健康”Page12在解决系统中的人的问题上，主要由两条途径：1）使机器、环境适合于人2）通过最佳的训练方法，使人适应于机器和环境。1.2人机工程学的起源与发展1.2.1早期文明的发展自从有了人类和与之同时诞生的人类文明,人们就一直在不断的改进自己的生活质量和生产效能,尽管古时候不可能产生今天这样的科学研究方法,但在人们的创造和劳动中已经潜在的存在人体工程学的萌芽。Page14旧石器时代多为打制石器。Page15质地粗糙，棱角分明。Page16新石器时代多为磨制石器。Page17表面光滑Page18适当加入装饰图案Page19三足两耳鼎，此设计便于架火烹饪食物和移动，装饰部位多集中在腰部以上。1.2.2独立学科的发展20世纪初，F·W·泰罗(FrederickW.Taylor,1856-1915)首创了新的科学理论和一套以高工作效率为目的，省时，省力。高效的管理方法，被称为“泰罗制”，这是从理论上对人体工程学进行归纳研究的开始。Page21作为一门独立的学科产生于20世纪40年代晚期。过去人们认为人体本身会随着机械文明的进步同时进化。然而事实证明，飞快发展的只有人类对自然地认识、产生工具和科学技术，人类的肉体从古至今并没有什么本质上的变化。随之发展后，就要解决人类的能力与机械关系的复杂问题。经验人机工程学（20世纪初~二次大战）特点：机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术的原理设计上；在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。科学人机工程学（二次大战~50年代末）由于设计不当和缺乏训练，导致了较多意外事故的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性，意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。这一阶段的发展特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。Page24繁琐的仪表给人操作带来不便。现代人机工程学（60年代以来）现代人机工程学有三个特点：1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，进行具体的机械装备设计。3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。研究方向：把人-机-环境作为一个整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。Page26学科在国内的发展情况学科在国内的发展情况学科在国内的发展情况学科在国内的发展情况本学科在国内起步虽晚，但发展迅速。解放前仅有少数人从事工程心理学的研究，到60年代初，也只有在中科院、中国军事科学院等少数单位从事本学科中个别问题研究，而且其研究范围仅局限于国防和军事领域。但是，这些研究却为我国人体工学的发展奠定了基础。十年动乱期间，本学科的研究曾一度停滞，直至70年代末才进入较快的发展时期。随着我国科学技术的发展和对外开放，人们逐渐认识到人体工学研究对国民经济发展的重要性。目前，该学科的研究和应用已扩展到工农业、交通运输、医疗卫生以及教育系统等国民经济的各个部门，由此也促进了本学科与工程技术和相关学科的交叉渗透，使人体工学成为既有深厚理论基础又有广泛应用领域的边缘学科。学科在国内的发展1.3人机工程学的研究内容与方法1.3.1学科的研究内容研究内容具有多样性、应用性和灵活性。主要包括以下几个方面：1）生理学：研究人的感觉系统，血液循环系统，运动系统等基本知识。2）心理学：研究感觉，知觉，警觉，拥挤，领域，私密性，向光性等心理因素。3）环境心理学：研究人和环境的交互作用，几次与效应，信息的传递和反馈，环境行为特征和规律等知识。4）人体测量学：研究人体特征，人体结构尺寸和功能尺寸机器在工程设计中的应用知识。Page29进行人体工程学研究时要遵循以下的原则：物理的原则心理、生理兼顾的原则考虑环境的原则Page301.3.2学科的研究意义学科以人-机关系为研究对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法。从室内设计的角度来说，人体工程学的主要作用在于通过对生理和心理的正确认识，使室内环境因素适应人类生活活动的需要，进而达到提高室内环境质量的目标。它根据人的体能结构，心理形态和活动需要等综合因素，充分运用科学的方法，通过合理的室内空间和设施家具的设计，达到是人在室内的活动高效、安全和舒适的目的。Page31Page32Page33从室内角度来看，人体的运动器官和感觉器官与活动的关系最密切。人体工程学的研究意义：1）为确定空间范围提供依据。在确定空间范围的同时，搞清楚使用这个空间的人数，每人需要多大的活动面积，空间内有哪些家具设备以及这些家具和设备需要占用多少面积等。Page34Page35Page36Page37Page38Page39Page40人与人在指定空间内的活动最小范围Page41Page422）为设计家具提供依据家具分为人体家具，贮藏家具等。为满足这些家具的要求，必须以人体工程学作为指导，使家具符合人体的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸。Page43Page44Page45Page46Page47Page48Page49Page50Page51Page52Page53Page54为满足人们不同的需要，家具的尺寸也会相应调整。Page553)为确定感觉器官的适应能力提供依据视觉：学科研究人的视野范围（包括静视野和动视野）、视觉适应及视错觉等生理现象。听觉：学科首先要研究人的听觉极限，其次，要研究音量大小会给人带来怎样的心理反应及声音的反射、回音等现象。4）实现“以人为本”的人性化设计理念。Page56Page57Page58Page59Page60Page611.3.2研究方法1.观察法可借助摄影或录象2.实测法借助仪器进行实际测量，见图1-13.实验法在实验室或作业现场进行多次反复观测，见图1-24.模拟和模型试验法，见图1-35.系统综合分析法模拟：假人模型冲击/虚拟技术模型：输入—系统—输出图1-1返回人体工程学的应用图1-2返回人体工程学的应用图1-3返回人体工程学的应用1.4人机工程学体系及其应用领域1.4.1学科的体系人机工程学是一门综合性边缘学科，主要是“人体科学”、“技术科学”和“环境科学”之间的有机融合。1.4.2学科的应用学科的应用领域可参阅表1-1、1-2。1.5人机工程学与工业设计1.5.1为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数1.5.2为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据1.5.3为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则1.5.4为进行人－机－环境系统设计提供理论依据1.5.5为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程序。参阅表1-3、1-4。图1-4返回图1-5返回人体工程学学科范畴Page70Page71Page72Page73Page74