人机工程学讲义.ppt

人机工程学学习这门课程的重要性世间万物都是服务于“人”，人是社会的载体。社会的每个功能和活动都是靠“人”来体现，要人来感受、体会、总结。再加以改进并完善。室内人室外衣柜、鞋柜、沙发座登、台阶、盲道目录第一章概论第二章人体测量学与人体尺寸第三章作业环境中的人体因素第四章家具设计中的人体因素第五章人的知觉、感觉与室内环境第一章人机工程学概论建筑的内部空间主要为人所用，内部所有部分与人类的活动有关。人机工程学是上世纪50年代发展起来的一门学科，是研究产品设计中如何正确处理人、机器及其工作环境之间相互作用的学科。该学科在美国称为人类工程学(HumanEngineering)或人的因素工程学(HumanFactorsEngineering)，西欧多称为工效学(Engonomics)，日本称为人间工学，在我国名称尚未统一，除常用的人机工程学和人机工程设计外，还有人体工程学、人类工程学、人类工效学、工效学、工程心理学等。1.1人体工程的萌芽旧石器时代的文物：新石器时代的文物：1.2人体工程学的发展的历史人体工程学是从战争中诞生的，是在二次世界大战期间建立的。美国军方为了争取战争的胜利，发展和投入了大量的威力强大的高性能武器，期望以技术的优势来决定战争的胜败。然而由于过分的注重武器的性能和威力，忽略了使用者的能力与·极限，导致飞行驾驶员误读高度表意外失事；座舱位置不当、导致操作不灵活；命中率降低等以外事故，这些主要都是控制设备配置不当导致操作失误所至。例子:随着工业生产向机械化和自动化的发展，使工业生产量增加。由于高度的机械化和自动化，人与机械间存在着高度的生理与心里摩擦，而直接或间接的影响工作效率与正确性，从而产生严重的后果。因此，二战后人体工程学迅速参透到室内设计、工业生产、建筑设计以及生活用品等领域，专家们将人体工程的体制及各项研究成果广泛运用到产业界，以追求人与机械间的合理化。以人体工程学的观点来看；机械为人服务，是机械适应人的要求。过去的基点是机械，现在是人。餐桌沙发其他1.3什么是人机工程学国际人类工效学学会的定义为：人机工程学是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、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。我国对人机工程学的定义为：人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、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。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。定义中注意的几个问题定义中值得注意的有:设计的目的“安全、舒适、高效”，定义只讲应该“考虑”而没有选用“确保”、“尽量达到”之类的词汇。因为设计总有多方面约束条件，又常有多种因时、因地而异的目标；好的设计，在于针对具体对象，在多种约束条件和多重目标之间恰当地把握住平衡。定义中注意_目的(a)定义中注意_目的(b)人机工程学设计要求的“安全、舒适、高效”，常常是重要的，但肯定也要受到其他条件的约束、其他目标的制衡，不但不是惟一的，也未必总是优先的。定义中注意_目的(举例)例如，把我国火车硬卧车厢的三层铺改为两层铺，或者把所有硬座都改为卧铺，安全、舒适方面就可大为改善，岂不简单?但是现在并没有这么做，因为还有其他种种条件的约束。定义中注意_目的(c)所以实际课题中的人机工程设计，目标往往并非达到最理想的“安全、舒适、高效”效果，而是在限定条件下提高“安全、舒适、高效”的程度。定义中注意_“机”人机工程学里面所说的“机”、或“机器”是广义的，泛指一切人造器物：大到飞机、轮船、火车、生产设备，小到一把钳子、一支笔、一个水杯；也包括室内外人工建筑、环境及其中的设施，等等。1.4人体工程学研究的主要内容1、工作系统中的人2、工作系统中直接由人的机械部分如何适应人的使用3、环境控制如何适应于人的控制人机学的研究内容，是人－机－环境的最佳匹配、人－机－环境系统的优化。1.人体特性的研究人体特性研究的主要内容是：在工业产品造型设计中与人体有关的问题。例如，人体形态特征参数、人的感知特性、人的反应特性以及人在劳动中的心理特征和人为差错等。研究的目的是解决机器设备、工具、作业场所以从各种用具的设计如何适应人的生理和心理持点。为操作者(或使用者)创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。研究的内容2．人机系统的整体设计人们设计人一机系统的目的，就是为了使整个系统工作性能最优化，即系统的工作效果要佳。这是指系统运行时实际达到的工作要求，如功率人、速度快、精度高、运行可靠，以及人的工作负荷要小，即指人完成任务所承受的工作负担或工作压力要小和不易疲劳等。人与机器各有特点，在生产中应充分发挥各自的特长，合理地分配人机功能。这对系统效率的提高影响很大。显然，为提高整个系统的效能，除了必须使机器的各部分(包括环境系统)都适合人的要求外，还必须解决机器与人体相适应问题，即如何合理地分配人机功能，二者如何相互配合，以及人与机器之间又如何有效地交流信息等。值得指出的是，随着自动化的发展，人们必须解决更复杂的测量精度、快反应速度及信息量增大等有关问题，又必须控制生产过程和规定有限的时间间隔。自动化不是从多而复杂的系统所控制的过程中把人排挤出去，而是把人摆到新的条件上去。因此，在设计新的自动化系统时，就必须充分注意人的特性，使自动化条件能对人更有利。研究的内容3．环境控制和人身安全装置的设计生产现场有各种各样的环境条件，如高温、潮湿、振动、噪声、粉尘、光照、辐射、有毒等。为了克服这些不利的环境因素，保证生产的顺利进行，就需要设计一系列的环境控制装置，以适合操作人员的要求和保障人身安全。“安全”在生产中是放在第一位的，这也是人一机一环境系统的特点。为了确保安全，不仅要研究产生不安全的因素，并采取预防措施，而且要探索不安全的潜在危险，力争把事故消灭在设计阶段。安全保障技术包括机器的安全本质化、防护装置、保险装置、冗余性设计、防止人为失误装置、事故控制方法、救援方法、安全保护措施等。1.5人体工程学的研究方法人体测量的目的：就是为研究者和设计者提供依据人体测量的内容：a、形态测量(长度尺寸、体形胖瘦、体积、体表面积等）b、运动测量（测定关节的活动范围和肢体的活动空间，如动作范围、动作过程、形体变化、皮肤变化）c、生理测量（测定生理现象，如疲劳测定、触觉测定、出力范围大小的测定）1.6人体工学与室内设计从室内设计的角度来说，人体工学的主要功用在于通过对于生理和心理的正确认识，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，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，使人在室内的活动高效、安全和舒适的目的。人体工学在室内设计中的作用体现第一、为确定空间范围提供依据第二、为设计家具提供依据第三、为确定人的感觉器官对环境的适应能力提供依据日常生活中人机学问题在我们的日常生活中，可以说时时处处都存在着人机学问题，包括合理的和不合理的事例。在全面学习本课程之前，环视、巡察、指点一番，使我们概略地了解到，原来有这么多属于人机工程设计应该关注和解决的问题，心中有数，对学习课程很有好处。下面只是随意列举一些，简单地把问题所在点出来，不多解说。因为进一步分析、研讨，将在以后各章各节中陆续展开。例1腰疼沙发(a)城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“腰靠”。为什么?例1腰疼沙发(b)大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是产品设计中的解剖学问题。例2主枕头附枕头(a)一些“上档次”的宾馆里，单人床常配有两个同样的枕头。本意是让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。但这真是一个愚不可及的“高招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别，哪有一倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。例2主枕头附枕头(b)其实只要采用一个稍许高一点的“主枕头”、再配一个较薄的“附枕头”，岂不就能满足多数人的需要了吗?并不难解决。问题出在哪里?缺乏“产品应与生理条件相适应”的考究。例3车厢窗户(a)车厢外表面为墨绿色的旧式旅客列车，其硬座车厢窗户的高度，正与坐着乘客的胸、肩、头部齐平。打开窗户，行驶中每小时风速达六、七十或七、八十千米，即使最闷热的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久，而背风一侧乘客却依然热不可挡.例3车厢窗户(b)其实改进一点也不难，把窗户提升到比站立者身高略高一点即可，而且这样做也并不增加生产成本。现在的新式客车已经这么改了，即使多个窗户同时打开，风也不会直吹乘客，却能在车厢上部形成新鲜空气的“顺流”，效果甚佳。例4脚踏钮(或脚踏杆)冲水公共卫生间里水箱拉绳边上贴着醒目的提示“便后冲水”，但是不冲水的现象司空见惯。公众素质有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉绳把手不干净是人人皆知、也人人腻味的，可见拉绳水箱本身就存在宜人性的问题，应该从设计角度来寻求解决办法。现在大城市的公厕里脚踏钮(或脚踏杆)冲水正在推广，效果显然可见。例5声光控延时开关(a)“节约用电人走关灯”的条子随处可见，人走楼空后楼道里的照明灯还是彻夜长明。这种大家都熟悉的现象，也需要从设计的角度来寻找原因和改进措施。开关都安置在楼道照明灯的就近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢?例5声光控延时开关(b)现在声光控延时开关价格已相当便宜，用声光控延时开关，人来灯亮，人走灯灭，可解决问题。另外，也可以从合理安排开关位置方面寻找解决办法。例6双肩背书包和单肩背书包(a)双肩背书包和单肩背书包从人机学看，双肩背书包在使用解剖学和心理学方面优势明显。例6双肩背书包和单肩背书包(b)背双肩背书包，脊柱两侧受力均衡，能保持正直形态(图l-2a)；而单肩斜挎或手提书包，脊柱都因单侧受力而形成侧向弯曲(图1.2b、c)，使椎间盘受压均匀分布的生理状态不能正常维持，于是消耗的体能更多，这是解剖学、生理学方面。例6双肩背书包和单肩背书包(c)用双肩背书包，两手无负担，行动自由灵便，也适合中小学生的活泼好动天性，这是心理学方面。例6双肩背书包和单肩背书包(d)图1-1书包提挎方式与脊柱形态例7叫壶(a)用普通水壶烧水，若没人在炉子边上守着，水开了可能弄得满屋水气至因开水噗出来浇灭了火，引起一阵忙乱。用壶盖上装了个小气哨的“叫壶”烧水，即可避免这种忙乱。例7叫壶(b)两种水壶烧水的基本功能是相同的，但叫壶能把水烧开的信息“自动”传递给一定距离以外的人，在人机学里，叫做“人机界面”得到了改善，从而使得产品更为“宜人”。例8图书馆长条形桌案不少学校的图书馆阅览室里，座位安排在长条形桌案相对着的两侧。师生们低头阅读或伏案书写时倒也无事。但阅读中也难免要停下来略事思索，于是把头抬了起来，……，倘若正巧此时对座的那位也抬起了头，不经意间互相目光交接，双方都觉得尴尬。这就是设计心理学方面的问题。例9不同颜色的药袋(a)银灰色或蓝色发亮的小塑料袋里装着药片，药片的服用量、服用方法都用小字印在包装袋上，包装袋闪闪有光，文字和底色的对比又弱，也许年轻人还行，中老年人想看清上面的说明确实费劲。例9不同颜色的药袋(b)一家全国性的大银行，近几年的存款单居然是白纸上印着橙黄色(注意，是橙黄而不是橙红)的字，真是跟人们的眼睛找别扭、过不去!这些都是对视觉特性掌握失当的问题，也属于人机学的研究范围。例10形形色色的剪刀(a)被剪对象有大有小、有硬有软、有的要剪复杂的形状且要求特别精细、有的要伸入孔洞或拐进尖角去施剪，……，所以除了剪纸、剪布的普通剪刀外，还有理发剪等专用剪刀，以及形形色色的外科手术剪。例10形形色色的剪刀(