人机工程学

艺术设计2002级课程系列之————制作：杨成浙江师范大学美术学院绪论1.人体工程学及其发展史2.人体工程学的研究内容3.人体工程学的研究方法人体工程学及其发展史普洛克鲁斯蒂斯的符咒人体工程学的发展简史什么是人体工程学？人体工程学在科学体系中的作用什么是人体工程学？人体工程学是20世纪40年代后期跨越不同学科和领域，应用多种学科的原理、方法和数据发展起来的一门新兴的边缘学科。由于它的学科内容的综合性、涉及范围的广泛性以及学科侧重点的不同，学科的命名具有多样化的特点。欧洲Ergonomics工效学美国HumanFactors人类因素学HumanEngineering人类工程学EngineeringPsychology工程心理学日本人间工程学中国人机工程学、功效学、人机学、人体工程学Ergonomics由希腊文ergon和nomos构成，本意为工作的自然法则W•E•Woodson对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于获得最高的效率和作业时感到安全和舒适前苏联学者研究人在生产过程中的可能性、劳动活动的方式、劳动的组织安排，从而提高人的工作效率，同时创造舒适和安全的劳动环境，保障劳动人民的健康，使人在生理上和心理上都得到全面发展的一门学科国际人体工程学会（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、生活和休假时怎样统一考虑工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科《中国企业管理百科全书》研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合、使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的研究对象：人、机、环境的关系目的：如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化人人的生理需求、心理需求、行为特点和技能限度生理需求：饮食、呼吸、运动、居住等生理需要心理需求：人都希望生活得愉快一点，工作的安全、舒适一点，劳动的轻巧方便一点，休息、消遣时得到美好的精神享受行为特点和技能限度：人的行为特点受到人体自然形态的影响对象情况：安妮，女，12岁，新加坡某小学六年级学生主要症状：脊椎侧突，脊椎骨随着年龄的增长而弯曲，呈现蛇形另：每年，该学校保健服务所接见的脊椎侧凸症病例有大约280宗。一项1996年的调查显示，患上脊椎侧凸症的孩童，比14年前增加了许多。在发育期间，小孩子的脊椎骨也长得最快。调查显示，11和12岁的女生当中，有1.4%患有脊椎侧凸症。相比之下，同龄的男生只有0.2%患有这个病症。如果你的脚后跟常被磨得高低不平。通常是由于双腿长度的不相等或沿着脊柱长轴压力的不均衡。你不能完成十分舒适的深长呼吸。呼吸与健康脊骨的健康和活力相互紧密联系。你的下颌运动时发出“咔嗒”的声音。多是由于颈部或者髋部关节半脱位引起的。你的颈部、背部或更多的关节发出爆裂的声音。通常是由于你的脊椎关节被锁住或卡住。你的头或髋部不能向两侧轻松地扭动或者旋转相同的角度，运动的范围减少。你经常感到疲劳。不平衡的脊柱耗尽你的能量。你的精神不能很好集中。因为半脱位或颈椎不适会影响大脑健康。你对疾病的抵抗力较弱。半脱位可影响你的神经内分泌系统，神经内分泌系统在与抵抗疾病和防止传染的方面扮演重要的角色。机一切人造的工具和相关的附属设备人造工具：日常生活中使用的各类简单工具、器具和工业生产中的复杂机器设备例：公交车是大量运输的重要交通工具，作为“机”来研究时，不能从单一方向研究其人机关系。与公交车相关的公路、车站、路标也都得统一研究，统筹设计。24681012605040302010有腱鞘炎的工人•百分比工作时间•周数环境向物质生活提供原材料和动力资源的大自然，向产品生产提供市场需求、文化观念、政策法令规范的社会环境和工业生产、环艺设计、展示、服装等不同领域设计、研究的具体环境内容人体工程学在科学体系中的作用事故率技术年代材料和可靠性的改良人员选拔、训练体系的完善人体工程学的改良人体工程学的发展简史原始时期——原始的人机关系19世纪末至一战——萌芽时期两次世界大战时期——初兴时期二战至20世纪60年代——迅猛发展20世纪70年代以后——两大特点人体工程学在我国早在石器时代，人类就学会选择石块打制成可供敲、砸、刮、割的各种工具，从而产生了原始的人机关系。19世纪末至一战从19世纪末到20世纪30年代，人们开始采用科学的方法研究人的能力与其所使用的工具之间的关系，从而进入了有意识地研究人体关系的新阶段F•W•Taylor——铁铣研究F•B•Gilbreth&L•M•Gilbreth——砌砖研究H•Munsterberg——《心理学与工作效率》F•W•Taylor——铁铣研究1898年，现代管理学的先驱泰勒（F•W•Taylor）进入伯里恒钢铁公司后，对铲煤和矿石的工具——铁铣进行了研究，他用装煤重量分别为5kg、10kg、17kg、20kg的四种铁铣作实验，找到了铁铣的最佳设计和每次铲煤或矿石的最适重量，即10kg。同时，泰勒还进行操作方法的研究，剔除多余的不合理动作，指定最省力高效的操作方法和相应的工时定额，大大提高了工作效率F•B•Gilbreth&L•M•Gilbreth——砌砖研究1911年，吉尔布雷斯夫妇（F•B•Gilbreth&L•M•Gilbreth）通过快速拍摄影片，详细记录工人的操作动作后，对其进行分析研究，将工人的砌砖动作进行简化，将全过程中的17个动作减少为4.5个，使砌砖的速度由原来的120块/h提高到350块/hH•Munsterberg——《心理学与工作效率》1912年，现代心理学家闵斯托伯格（H•Munsterberg）出版了《心理学与工作效率》等书，将当时心理技术学的研究成果与泰勒的科学管理学从理论上有机的结合起来，运用心理学的原理和方法，通过选拔和培训，使工人适应于机器。两次世界大战时期两次世界大战期间，由于战争的需要，军事工业得到了飞速发展，武器装备变得空前庞大和复杂。此时，完全依靠选拔和训练人员，已无法使人适应不断发展的新武器的性能要求，事故率大为增多。人们在屡屡失败中逐渐认识到，只有当武器装备符合使用者的生理、心理特性和能力限度时，才能发挥其高效能，避免事故的发生。第二次世界大战期间，美国通过其“战争培训视觉教具部”生产工业培训电影457部，政府为军队购买了5.5万部电影放映机，花费在影片上的经费达10亿美元。在短短的6个月中，把1200名缺乏军事知识的普通老百姓，训练成海、陆、空各兵种作战部队，把800万名普通青年训练成为制造军火、船舶的技术工人。第二次世界大战后——20世纪60年代的发展情况1949年，在默雷尔（Murrell）的倡导下，英国成立了第一个人体工程学科研究组，翌年2月16日在英国海军军部召开的会议上通过了人体工程学（Ergonomics）这一名称，正式宣告人体工程学作为一门独立学科的诞生1949年，查帕尼斯（A•Chapanis）等人出版了《应用实验心理学—工程设计中人的因素》一书，总结了二战时期的研究成果，系统论述了人体工程学的基本理论和方法，为人体工程学奠定了理论基础1954年，伍德森发表了《设备设计中的人类工程学导论》1957年，麦克考米克（E•J•McCormick）出版了《人类工程学》一书，该书相继被美国、欧洲和日本等国广泛采用作为大学教科书德国的马克思—普朗克协会人类工程学研究所、英国的劳勃路技术学院、美国的哈佛大学等机构或组织开展了不少有关人体工程学的研究20世纪60年代以后，科学技术飞速发展，电子计算机应用的普及，工程系统的进一步复杂及其自动化程度的不断提高，宇航事业的空前发展，一系列新科学的迅速崛起，不仅为人体工程学注入了新的研究理论、方法和手段，而且也为人体工程学提出了一系列新的研究课题。如核电站等重要系统的可靠性问题、计算机的人机界面设计问题、宇航系统的设计问题等等，拓宽了人体工程学的研究领域和应用范围，促进了人体工程学的发展和进步国际人体工程学会(IEA)1960年成立至今，先后召开了10届国际性会议，英国、美国、德国、日本、法国等许多国家的人体工程学会均与IEA建立了联系。1975年成立国际人体工程学标准化技术委员会(ISO/CT一159)，至1986年共制订8个标准草案或建议，发布《工作系统设计的人体工程学原则》标准，作为人机系统设计的基本方针。此外，许多国家设立了专门的人体工程学研究机构。英、招、美、苏等国都相继制订了本国的人体工程学国家标准。目前，人体工程学已被广泛应用于国防、交通运输、工业、航天航空、农业、建筑等各个领域。20世纪70年代以后——两大特点在20世纪70年代，人体工程学形成了两大特点：一是人体工程学渗透到人们工作和生活的各个领域；二是人体工程学在高科技领域中得到了应用，自动化系统中人的监控制作用、人机信息交互、人工智能等都于人体工程学有着密切的关系人体工程学在我国1935年，中国心理学家陈立出版了《工业心理学概观》，这是我国最早介绍工业心理学的专著。陈立和周先庚等在中央研究院和清华大学研究过疲劳、劳动环境等问题。10年动乱时期中断相关研究我国的人体工程学研究起步较晚，但发展较快。1984年，国家科工委成立了军用人—机—环境系统工程标准化技术委员会，1985年建立中国人类工效学标准化技术委员会，至1988年已制订有关国家标准22个。1989年成立中国人类工效学学会。中国科学院心理学研究所及一些高等院校分别建立了人体工程学研究机构，开设了人体工程学课程。有关人机工程学方面的出版物也日益增多。目前在我国人体工程学已应用于许多部门，如铁路、冶金、汽车运输、工程机械、机床设计、航天航空、医药等，并取得了不少可喜成绩。人体工程学的研究内容作为一门研究人—机—环境三者之间关系的学科，人体工程学的研究重点自始至终都是围绕人本身的。从这个角度出发，我们可以将人体工程学划分为：对人类肌体生理特征的研究对人类认知特征的研究对人类行为特征的研究对人体适应特殊环境的能力和极限的研究人体工程学的研究方法1.测量方法2.模型工作方法3.调查方法4.数据的处理方法测量方法1.尺度测量4.体积测量2.动态测量5.肌肉疲劳测量3.力量测量6.其它生理变化的测量尺度测量最常用的测量工具是马丁测量仪，是由一些直尺、角尺、卡钳组合而成。在没有这种工具时，用一般的类似工具完全可以代替附着式量角器三角平行规弯脚规立方体定颅器动态测量测量人体在动态过程中某部位的运动轨迹。可用照相连续曝光的方式获得，也可以在所需的部分装上小灯泡，在黑暗的背景下用照相机的B门摄影。在有条件的前提下可将这类图片资料输入计算机用专业的软件处理。力量测量采用一般的拉力计、握力计、压力计、扭力计即可进行大多数的力量测量体积测量排水法是简单有效的方法肌肉疲劳测量采用生物电流计测器。这种仪器可将由于肌肉疲劳而引起的肌肉化学变化转化为电信号，绘制成肌电图例：3组不同坐姿的2－3腰椎背棘直肌肌电图a.背部有椅背依托b.背部无椅背依托但挺直c.前倾坐姿其它生理变化的测量如呼吸、心跳、耗氧量、排汗量、血压等生理变化的测量，可以借助相应的医学仪器完成模型工作法1.有关人的模型2.有关物的模型有关人的模型设计用人体模型实验用人体模型设计用人体模型根据人体测量数据进行处理和选择，从而得到标准人体尺寸，利用塑料、密实纤维等材料，按照1/1、1/5等设计中常用比例制成各个关节均可活动的人体侧视和三视模型设计用人体模型通常可分为一、二纬人体模板和三纬人体模型主要应用于设计机械、作业空间、家具交通运输设备等方面的辅助制图、辅助设计、辅助演示或模拟测试等方面试验用人体模型都是三维的，所以又称模拟人，或虚拟人。根据试验要求的不同，有模拟人体全身的模拟人，以及模拟人体一部分的头部模型、胸部模型。模拟人按人体尺寸不同，有相当于95%、50%和5%人体的模型，分别称为AM95%模拟人AM50%和AM5%模拟人。模拟人最初用于弹射座、降落伞等与飞机有关的试验中，后来开发了汽车