人机工程基础理论

绪论2020/2/230第一章绪论§1人机工程学的命名及定义§2人机工程学的起源与发展§3人机工程学的研究内容与方法§4人机工程学的学科体系及应用领域绪论2020/2/231§1人机工程学的命名及定义一、人机工程学的命名二、人机工程学的定义绪论2020/2/232一、人机工程学的命名美国：HumanEngineering人类工程学HumanFactorsEngineering人类因素工程学欧洲：Ergonomics人类工效学（人的劳动规律）其他：工程心理学（前苏联）；人间工学（日本）；我国：人机环境系统工程；人体工程学；人类工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学、人的因素等。命名多样化，定义不统一，学科边界模糊，内容综合性强，涉及面广，应用范围广。绪论2020/2/233二、人机工程学的定义定义之一:2000年8月国际人机工程学学会（InternationalErgonomicsAssociation，简称IEA）——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、家庭中和闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。定义之二:《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。绪论2020/2/234定义之三：《辞海》——人机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。定义之四：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。绪论2020/2/235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。绪论2020/2/236§2人机工程学的起源与发展一、几个与人有关的设计问题二、人机工程发展的三个阶段绪论2020/2/237一、几个与人有关的设计问题柏拉图格言——“人是所有东西的测量尺度”——体现了以人为中心的设计思想《圣经》-创世纪-描述的挪亚方舟——“方舟的造法乃这样：要长300肘，宽50肘，高30肘。”绪论2020/2/238二、人机工程发展的三个阶段阶段时间特点早期经验期20世纪初~第二次世界大战前使人适应机中期创建期第二次世界大战间重视人的因素；使机器适合人现代成熟期60年代~今以人为本，人机协调，多学科交叉绪论2020/2/2391961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。上世纪70年代，开始引进消化。1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我国第一次派人参加。国际标准化组织(ISO)1975年成立了国际人机工程标准委员会(TC—159)。1980年我国相应成立“中国人类工效学标准技术委员会”。1984年成立“中国军用人机环境系统工程技术标准化委员会”1985年成立“中国机械工程学会工业设计人机工程学专业委员会”1989年成立“中国人类工效学学会”(ChineseErgonomicsSociety，简称CES)1991年1月该学会成为“国际人类工效学协会”正式成员成立人机工程学研究机构、开设课程、进行学术交流、成果推广应用我国人机工程发展进程绪论2020/2/2310人机工程发展前景⑴研究领域将不断扩大；⑵研究范围更广；⑶在高科技领域中的应用更突出，技术人性化，人的技术化；⑷研究更深入。绪论2020/2/2311三、人机工程发展新趋势1、绿色人机工程2、虚拟人机工程3、数字化人机工程4、智能化人机工程绪论2020/2/23121、绿色人机工程绿色设计的基本思想是在设计阶段就将环境因素和预防污染措施纳入产品设计中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。绿色设计是指在产品整个生命周期内以产品环境属性为主要设计目标，着重考虑产品的可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等功能目标，并在满足环境目标的同时，保证产品应有的基本功能、使用寿命和经济性等，突出了生态意识和以环境保护为本位的设计理念。绪论2020/2/2313绿色设计与传统设计的比较比较因素传统设计绿色设计设计依据用户对产品提出的功能、性能、质量和成本要求环境效益和生态环境指标与产品功能、性能、质量和成本要求设计人员很少或没有考虑有效的资源再生利用和对生态环境的影响在产品构思和设计阶段，即考虑降低能耗、资源重复利用和保护生态环境设计技术或工艺很少考虑产品回收，仅考虑贵重金属回收考虑可拆卸、易回收、无毒副作用及产生最少废弃物设计目的以需求为主为需求和环境设计，满足可持续发展要求产品普通产品绿色产品或绿色标志产品绪论2020/2/2314绿色设计的基本特征环境协调性——产品开发与使用的过程中，对人类生态环境与资源环境的协调有益程度。将环境问题与产品性能、造型设计等共同考虑价值创造性——产品价值形态的变化：结构与零部件设计中的结构技术的更新与进步变化；材料、工艺选择中的污染防范技术的应用；在人与环境整体关系中的创新设计和提高产品总体价值的措施功能全程性——将产品的功能认识与价值认识贯穿产品开发直至废弃全过程。绪论2020/2/23152、虚拟人机工程虚拟现实技术——利用多媒体计算机仿真技术构成一种特殊环境，用户可以通过各种传感系统与该环境进行自然交互，从而体验比真实世界更丰富的感受。应用领域——军事、建筑、汽车工业、计算机网络、服装设计、化工、医学、娱乐等虚拟技术的特征——自主性，交互性，沉浸性绪论2020/2/23163、数字化人机工程研究课题主要包括：数字化的人体态人机学建模人机工程分析系统人机工程咨询系统人机工程评价系统绪论2020/2/23174、智能化人机工程人机智能结合系统——将人的创造性、预见性等高级智能与计算机低层相结合的系统。研究内容：人的智能模型，人机智能结合的必要条件，人机交互作用，计算机的智能结构，人机交互的智能化绪论2020/2/2318§3人机工程学的研究内容与方法一、人机工程学的研究内容二、人机工程学的研究方法绪论2020/2/2319一、人机工程学的研究内容人机工程学的研究对象：三要素——人、机、环境人环人-机人-环机-环人机环机绪论2020/2/2320工业设计对人机工程的主要研究内容：人的特性的研究人机系统的总体设计人机界面和工作场所的设计环境控制与安全保护设计绪论2020/2/2321目前人机工程学的前沿领域研究包括：人机关系；人与环境关系；人与生态；人的特性；人机系统的定量描述；人际关系、直至团体行为、组织行为、心理状态等方面的研究。绪论2020/2/2322近期国内外人机工程学研究的方向：工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷。工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人的因素研究。计算机设计与人机工程学研究。工作成效的测量与评定。机器人设计的智能模拟等。人-机-环境系统中心理学的研究。绪论2020/2/2323二、人机工程学的研究方法研究方法观察法实测法实验法模拟和模型试验法计算机数值仿真法分析法调查研究法绪论2020/2/2324实验法驾驶员眼动规律实验装置绪论2020/2/2325模拟和模型试验法研究车辆碰撞的人机系统模拟与模型绪论2020/2/2326计算机数值仿真法——计算机上建立系统的数学模型绪论2020/2/2327——在用前述各种方法获得一定资料后进行⑴瞬间操作分析：用随机抽样法对系统每间隔时刻的信息进行记录和分析。⑵知觉与运动信息分析：对人机反馈系统进行测定分析，阐明人机信息传递的数量关系。⑶动作负荷分析：分析操作者连续操作情况，推算操作者工作的负荷程度；或由负荷程度确定负荷率⑷频率分析：对机械使用频率和人的操作频率进行测定分析，据此调整人体负荷。⑸危象分析：对事故隐患进行分析。⑹相关分析：分析两个以上变量，确定合乎规律的关系。分析法绪论2020/2/2328§4人机工程学的学科体系及应用领域一、学科体系二、学科应用领域绪论2020/2/2329一、学科体系人机工程学人体科学工程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工业设计工程设计安全工程系统工程环境保护学环境医学环境卫生学环境心理学环境监测学机械工程管理工程……绪论2020/2/2330二、学科应用领域建筑……机械人力资源管理交通公共设施环境规划人机工程学