第二章 人因工程概述

面向制造业人因工程专题内容专题一：人因工程概述专题二：人的作业能力和疲劳专题三：人机界面设计专题四：人机工作环境评价专题五：人机系统设计与评价专题一人因工程概述人因工程基本理念以物就人而非以人易物换言之，人因的目的是：提高效率，如提高产质、减少失误，增加信赖度等等。增进人性价值(HUMANVALUES)，如降低工作压力和疲劳度，增进安全，提升舒适感和满足感，以及改善生活品质等。人因工程聚焦人类与其生活和工作中所涉及的产品、设备、程序和环境的交互作用上。机器人环境达成的途径系统地将人员的能力、限度、特征、行为与动机等有关信息应用在人们所用的物品及使用时的环境的设计中。人机工程学的定义（一）国际人机工程学会（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。人机工程学的定义（二）《中国企业管理百科全书》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。人机工程学的定义(三）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。因此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。命名多样化定义不一边界模糊综合性强应用广美国：人类工程学（HumanEngineering)；西欧、俄国、日本：人类工效学（Ergonomics)；我国：一直以来__人机工程学；目前逐步__人因工程学。人因工程的名称人因工程的发展经验人因工程学科学人因工程学现代人因工程学1940s1960s经验人因工程学源于Gilbreth夫妇的动作研究和车间管理研究。主要特点机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理设计上，在人际关系上适宜选择和培训操作者为主，使人适应于机器。研究每一职业的要求；利用测试来选择工人和安排工作，规划利用人力最好方法；制定培训法；使人得到最有效的发挥；研究最优良的工作条件和管理组织形式，促进工人和管理者之间的通力合作。主要研究内容科学人因工程学源于英美等国人因研究机构的建立主要特点重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适用人；研究课题已超出了心理学的研究范畴；生理学家、工程技术专家涉身到该学科中共同研究。逐步认识到在任何机器的关系中，“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件；要设计好一个高效能的装备，只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学等、人体测量学、生物力学等科学方面的知识。主要研究内容现代人因工程学源于航天事业的发展主要研究内容：1）把人、机和环境系统作为一个统一的整体来研究；2）创造最适应于人操作的机械设备和作业环境，3）是人、机、环境系统相谐调，从而获得系统的最高综合效能。主要特点：1）不同于传统人因工程学研究中着眼于选择和训练特定的人，使之适应工作要求；现在人因工程学照片与机械装备的设计，使机器的操作不超越人类能力的界限之外。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，尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计。3）力求使实验心理学、生理学、功能解剖学等学科的专家和物理学、数学、工程学方面的研究人员共同努力、密切合作。人因的研究方法研究方法通常分为三类：描述性研究、试验性研究、评价性研究几乎所有的方法都遵循以下的基本决策过程：选择研究地点选择变量选择采样主体收集数据分析数据描述性研究试验性研究评价性研究使用范围人的特征变量对人行为的影响评价系统或产品研究地点选择可移动实验室实际环境、实验室、模拟现实（完全可替代的）实际环境变量选择标准变量、分类变量独立变量、非独立变量标准变量采样主体代表性抽样、随机抽样、样本空间具有代表性、与目标群体受独立变量方式一致最终用户群体数据收集调查和访问计算机辅助（大运算量）较困难，采用观察或访问分析数据基本统计方法，如平均数、中位数等复杂些的统计方法，如方差分析类似试验性研究常用的研究方法研究方法观察法实测法实验法计算机数值仿法调查研究法分析法人机工程学学科体系人体科学技术科学环境科学生理学心理学劳动卫生学人体测量学人体力学环境卫生学环境医学环境心理学环境保护学环境检测学工业设计工程设计安全工程系统工程机械工程管理工程人机工程学人因的研究内容本学科的根本研究方向却是通过届时人、机、环境之间相互关系的规律，以达到确保人机环境系统总体性能的最优化。1）人体特性的研究：2）人机系统的总体设计主要研究对象是：在工业系统设计中与人体有关的问题。在整体上是“机”与人体相适应。3）工作场所和信息装置的设计传递包括工作空间设计、工作台和操纵台设计以及作业场所的总体布置。4）环境控制与安全保护设计工作负荷研究工作环境研究个场地、工作空间、工具装备的人因研究机械式的人机工程学研究，特别是计算机终端显示中人的因素研究计算机设计与使用的人因研究安全管理的人因研究工作成效的测量与评定机器人设计的智能模拟等人因工程的范畴总而言之，人因工程的发展人因工程的发展一些新的重要的人因工程研究与应用领域：改变工作组织与设计方法论与作业相关的肌肉骨骼性不适电子消费产品的使用性测试人—计算机接口软件组织设计与心理—社会性工作组织与生理相关的工作环境的人因工程设计核电厂控制室设计培训过程中的人因工程与心理相关的工作负荷劳动力成本计算产品责任道路安全与汽车设计技术向工业发展中国家的转移人—系统接口技术通过50多年的研究和应用,人因工程已发展出自己独特的应用技术,即“人—系统接口技术”(Human-SystemInterfaceTechnology)。涉及到人和系统之间的接口设计时,人因工程致力于如下方面的知识研究:人的能力、极限和其他特性。人机接口技术应用到系统(人—机—环境系统、制造系统和组织系统等)的分析、设计和评价过程，以增强安全性、健康性和舒适性，提高工作效率，改善工作质量。目前人—系统接口技术已经明显形成如下4个重要分支：人因工程的发展硬件人因工程(HardwareErgonomics):研究人的生理和知觉特性,并将其相关成果应用到操作、显示与工作空间布局的分析、设计和评价等过程中,仍然是人因工程的最大研究应用领域。20世纪五、六十年代，多应用在工厂生产系统、交通系统和飞机设计制造行业;20世纪60年代后期,随着计算机技术及与之相关的办公和工厂自动化进程,硬件人因工程的应用扩展到很多其他类型的系统。人因工程的发展环境人因工程(EnvironmentalErgonomics):主要研究处于各种环境状态(光、热、噪声和振动等)下时人的能力及其极限。加强了人的能力建模方面的生态学研究。人因工程的发展认知人因工程(CognitiveErgonomics)：随着20世纪60年代硅芯片的诞生及随后的现代计算机革命的兴起而产生的,最初研究人们获取和加工信息的方式,主要应用于设计或完善系统软件,从而提高其可使用性。人因工程的发展宏观人因工程（Macroergonomics)：前三者重心在于单个的操作者和操作小组(子系统),处在“微观”人因工程层次上。人—组织接口技术更显“宏观”，研究系统中的人和技术相互作用时，注重解决系统的整个结构问题。从概念上讲,是一种自上而下的社会—技术系统方法,着重研究组织系统和工作系统的设计及与此相关的人—机器、人—环境和人—软件等多个接口的设计。人因工程的发展“人机合一”的先进制造观1、在先进制造中充分考虑人因工程和人的因素•生产关系•社会结构•制造模式•制造环境2、从以技术为中心的制造系统转变为以人为中心的人、技术和组织集成的先进制造系统•制造设备•制造工艺先进制造中的人因工程先进制造系统中人的作用人可以填补计算机技术的不足:(1)监视自动化系统,调节自动化系统的进程(2)监测、诊断、补救(3)与其他部门沟通,或在任务的多种完成方案中权衡、选择(4)处理系统内的突发和偶发事件先进制造中的人因工程先进制造需要在技术、组织和人三方面进行综合设计、相互补充并有效集成：系统的设计过程作业设计人和机器间的作业/功能分配组织结构硬件人因工程(安全性与意外操作的预防)软件人因工程(向使用者提供信息反馈)先进制造中的人因工程人因工程在先进制造中的作用能够帮助设计者创造一个最适合于使用者的系统人因工程影响着并行工程的实施：Duffy等人研究了对并行工程成功实施至关重要的3个因素,即任务和工作结构、技能与知识、新技术的成功应用。敏捷制造概念框架14个一般特征模型中与人相关的有：人员网络组织；所有人能力的提高；对尝试、学习和创新提供支持的环境；多技能的和灵活性的人；团队工作；授权企业中的所有人；知识管理；技能与知识强化技术；以及所有人的不断完善等。先进制造中的人因工程人因工程在先进制造系统中的应用(1)材料搬运(2)人因检查(3)维护能力(4)监控(5)工作规划(6)照明(7)噪声与振动(8)培训(9)作业设计(10)工位设计(11)人为差错(12)人—机器的相互补偿能力(13)人—技术—组织的接口等先进制造中的人因工程人因工程与数控技术先进制造中的人因工程传统数控技术的缺陷：(1)数控机床只是一种加工设备(2)制造需要不断为机床设计新的动作(3)新的知识和经验仅存在人的脑袋中面向操作者的数控技术：(1)“人机合一”、宜人化的人机界面(2)加工过程的可视化(3)让机床操作部件产生触感(4)定性与定量相结合的加工过程信息显示人与机器的互补性•生产效率•加工质量•对新产品的支持人机协调的柔性制造系统•由人和机器共同组成•人机相互学习•人机协调工作先进制造中的人因工程人机协调的柔性制造技术：先进制造中的人因工程传统设计方法设计系统人因与虚拟设计