第一章人因工程学概述

人因工程学中国矿业大学矿业工程学院工业工程系陆刚邮箱：[e-mail]《人机工程学》丁一兰主编北京理工大学出版社《人因工程》廖建桥主编高等教育出版社《人因工程》孙岩林主编高等教育出版社参考教材参考教材《人因工程》蔡启明、余臻编著科学出版社《人因工程》张宏林主编高等教育出版社《HumanFactorsinEngineeringandDesign》清华大学出版社第一章人因工程学概述主要内容基础篇：人的因素、人体测量；人的生理特征、心理认知特征；人的信息处理；人的作业环境应用篇：作业空间设计；人的体力、脑力负荷；人机界面设计、人机系统。总论：人因工程学的概论扩展篇：劳动安全与事故预防在人类进化过程中，从原始的完全依靠自然生活到逐渐学会制作简单工具，再到发展了各种复杂工具和技术。现在人类已经能够使用各种技术生产大量的产品和设备。其中包括祖先所不可能想象产品。在这个过程中，科学技术作为第一生产力发挥着至关重要作用。然而技术的发展与人的因素是不可分割的，研究工具和技术中人的因素就是人因工程发展的起因，随着生产技术的发展和人类对于自身认识的加深，人因工程也越来越深入地与技术融合在一起，同时也越来越深入地融入人们的生活之中。第一节人因工程学的命名及定义人因工程学(HumanFactorsEngineering)是研究人一机一环境三者之间相互关系的学科，是近几十年发展起来的一门边缘性应用学科。一、命名目前，该学科在国内外还没有统一的名称。在美国称为人的因素工程学或人类工程学，西欧国家称为人类工效学(Ergonomics)，日本称为人间工学。我国关于该学科的命名出现多种，如，人机工程学、人体工程学、工程心理学、人类工效学、人类工程学、人的因素等。近几年使用人因工程学和人类工效学命名的较多，本书旨在强调重视人的因素的作用，故使用人因工程学这一名称。二、定义第一节人因工程学的命名及定义国际人因工程学会（InternationalErgonomicsAssociation）：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、生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。《中国企业管理百科全书》将人因工程定义为：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，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。二、定义人因工程学就是按照人的特性设计和改进人一机一环境系统的科学。第一节人因工程学的命名及定义人——指操作者或使用者；机——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；环境——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；人—机—环境系统——是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机器以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人—机系统。人—机—环境的具体含义：第一节人因工程学的命名及定义研究的目标：提高工作效率和质量，满足人们的价值需要。为了实现人、机、环境之间的最佳匹配，人因工程学把人的工作优化问题作为追求的重要目标。其标志是使处于不同条件下的人能高效、安全、健康、舒适地工作和生活。高效是指在保证高质量的同时具有较高的工作效率;安全是指减少或消除差错和事故;健康是指设计和创造有利于人体健康的环境因素;舒适是指作业者对工作有满足感或舒适感.第一节人因工程学的命名及定义研究内容上：着重于研究人类以及在工作和日常生活中所用到的产品、设备、设施、程序与环境之间的相互关系.研究方法上：对人的能力、行为、限制和特点等相关信息进行系统研究，并将之用于产品、操作程序及使用环境的设计和制造中.学科特点(1)产品是为顾客服务的，设计时应始终把用户放在首位，并考虑生产者和相关者(2)必须意识到个体在能力和限制上的差异，并且充分考虑到这些差异对各种设计可能造成的影响。(3)强调设计过程中经验数据和评价的重要性。依靠科学方法和使用客观数据去检验假设，推出人类行为方式的基础数据。(4)用系统观点考虑问题，意识到事物、过程、环境和人都不是独立存在的。(5)人因工程学不只是基于表格数据和一些指标来进行设计。(6)人因工程学不是设计产品的模型。必须通过研究个体差异，从而在为用户设计产品时考虑到不同的特征。(7)人因工程学不同于常识。从某种程度上说，应用常识也能够改进设计，而人因工程学远不止这些。本学科起源于欧洲，形成于美国。人因工程学科诞生前后，经历了以下几个发展阶段。一、人因工程学的萌芽时期20世纪初，美国人泰勒(科学管理的创始人)进行了著名的铁铲实验和时间研究实验，他还对工人的操作进行了时间研究，改进操作方法，制定标准时间，在不增加劳动强度的条件下提高了工作效率。与泰勒同一时期的吉尔布雷斯夫妇开展了动作研究，创立了通过动素分析改进操作动作的方法。第二节人因工程学的起源与发展本学科起源于欧洲，形成于美国。人因工程学科诞生前后，经历了以下几个发展阶段。一、人因工程学的萌芽时期第二节人因工程学的起源与发展在这一时期，德国心理学家闵斯托伯格倡导将心理学应用于生产实践，其代表作是《心理学与工业效率》，提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。20世纪初，虽然已孕育着人因工程学的思想萌芽，但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。由于机器进步很快，使人难以适应，因此大量存在着伤害人身心的问题。二、人因工程学的兴起时期这一阶段处于第一次世界大战至第二次世界大战之前。第一次世界大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。自1924年开始，在美国芝加哥西方电气公司的霍桑工厂进行了长达8年的“霍桑实验”，这是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。实验得到的结论是工作效率不仅受物理的、生理的因素影响，还发现组织因素、工作气氛和人际关系等都是不容忽视的因素。第二节人因工程学的起源与发展这一阶段包括第二次世界大战至20世纪60年代。二战以前，人与机器装备的匹配，主要是通过选拔和培训，使人去适应机器装备。二战期间，由于战争的需要，首先在军事领域开始了与设计相关学科的综合研究与应用，使人适应机器转入到使机器适应人的新阶段。第二节人因工程学的起源与发展三、人因工程学的成长时期1945年第二次世界大战结束时，本学科的研究与应用逐渐从军事领域向工业等领域发展。并逐步应用军事领域的研究成果来解决工业与工程设计中的问题。此外，美国、日本和欧洲的许多国家先后成立了学会。为了加强国际间交流，1960年正式成立了国际人类工效学会(IEA)，标志着该学科已经发展成熟，该组织为推动各国的人因工程发展起了重要作用。第二节人因工程学的起源与发展三、人因工程学的成长时期20世纪70年以后，人类经历了多次大规模的技术性灾难。这些事件推动了人因工程的发展。1979年ThreeMile岛上的核电站事故；1984年印度博帕尔一家碳化物农药工厂发生有毒物质泄漏，4000人死亡，20000人受伤；1986年苏联Chernobyl核电站事故,导致300人死亡，大量的人员遭到有害射线的辐射，上百万平方公里的土地被放射性物质污染；1986年美国航天飞机“挑战者号”失事；1989年PhillipsPetroleum塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。第二节人因工程学的起源与发展四、人因工程学的发展时期三里岛核电站事件美国三里岛压水堆核电厂二号堆于1979年3月28日发生的堆芯失水而熔化和放射性物质外逸的重大事故。当时,美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第组反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，堆心压力和温度骤然升高，2小时后，大量放射性物质溢出。6天以后，堆心温度才开始下降，蒸气泡消失引起氢爆炸的威胁免除了。100吨铀燃料虽然没有熔化，但有60%的铀棒受到损坏，反应堆最终陷于瘫痪。事故发生后，全美震惊，核电站附近的居民惊恐不安，约20万人撤出这一地区。切尔诺贝利核电站控制室灾后的切尔诺贝利核电站人类的重大灾难事故——挑战者号失事人类的重大灾难事故——挑战者号失事20世纪70年以后，人因工程学进入了一个新的发展时期。这个时期人因工程学的发展有三大基本趋向。（1）研究领域不断扩大。研究领域扩大到：人与工程设施、人与生产制造、人与技术工艺、人与方法标准、人与生活服务、人与组织管理等要素的相互协调适应上。第二节人因工程学的起源与发展四、人因工程学的发展时期（2）应用的范围越来越广泛。人因工程学的应用扩展到社会的各行各业，包括人类生活的各个领域，如衣、食、住、行、学习、工作、文化、体育、休息等各种设施用具的科学化、宜人化。（3）在高技术领域中发挥特殊作用。高技术与人类社会往往产生不协调的问题，只有综合应用包括人因工程在内的交叉学科理论和技术，才能使高技术与固有技术的长处很好结合，协调人的多种价值目标，有效处理高技术社会的各种问题。第二节人因工程学的起源与发展四、人因工程学的发展时期中国最早开展工作效率研究的是心理学家。20世纪30年代，清华大学开设了工业心理学课程，1935年，陈立先生出版了“工业心理学概观”，这是我国最早系统介绍工业心理学的著作。新中国成立后，中国科学院心理研究所和杭州大学的心理学家开展了操作合理化、技术革新、事故分析、职工培训等劳动心理学研究。“文化大革命”使许多研究陷于停顿。70年代后期，一些研究单位和大学，成立了工效学或工程心理学研究机构。第二节人因工程学的起源与发展五、我国人因工程学科的发展1980年5月成立了中国人类工效学标准化技术委员会和中国心理学会工业心理学专业委员会。1984年国防科工委还成立了军用人—机—环境系统工程标准化技术委员会。20世纪80年代末，我国已有几十所高等学校和研究单位开展了人因工程学研究和人才培养工作。许多大学在应用性学科开设了有关人因工程学方面的课程。1989年6月29-30日在上海同济大学召开了全国性学科成立大会，定名为中国人类工效学学会。第二节人因工程学的起源与发展五、我国人因工程学科的发展人因工程学的研究包括理论和应用研究两个方面。但学科研究的总趋势还是侧重应用。其主要内容可概括为以下8个方面：(1)研究人的生理与心理特性。人因工程学系统地研究人体特性，如人的感知特性、信息加工能力、传递反应特性；人的工作负荷与效能、疲劳；人体尺寸、人体力量、人体活动范围；人的决策过程、影响效率和人为失误的因素等。第三节人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容(2)研究人机系统总体设计。人机系统的效能取决于它的总体设计。系统设计的基本问题是人与机器之间的分工以及人与机器之间如何有效地进行信息交流等问题。(3)研究人机界面设计。在人机系统中，人与机相互作用的过程就是利用人机界面上的显示器与控制器，实现人与机的信息交换的过程。研究人机界面的组成并使其优化匹配，产品就会在功能、质量、可靠性、造型及外观等方面得到改进和提高，也会增加产品的技术含量和附加值。第三节人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容第三节人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容(4)研究工作场所设计和改善。工作场所设计包括工作场所总体布置、工作台或操纵台与座椅设计、工作条件设计等。(5)研究工作环境及其改善。作业环境包括一般工作环境，如照明、颜色、噪声、振动、温度、湿度、空气粉尘和有害气体等，也包括高空、深水、地下、加速、减速、高温、低温及辐射等特殊工作环境。第三节人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容(6)研究作业方法及其改善。人因工程学主要研究人从事体力作业、技能作业和脑力作业时的生理与心理反应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷及能量消耗、工作与休息制度、作业条件、作业程序和方法；研究适宜作业的人机界面等等。(7)研究系统的安全性和可靠性。人因工程研究人为失误的特征和规律，人的可靠性和安全性，找出导致人为失误的各种因素，以改进人—机—环境系统，通过主观和客观因素的相互补充和协调，克服不安全因素，搞好系统安全管理工作。(8)研究组织与管理的效率。人因工程学要研