(完整版)人机工程学讲义1

4.27大家好，今天要学习的这门课程叫“人机工程学”我是这门课的老师，我姓杨。首先说一下这门课的考核方式是主要以作业为主，出勤率作为辅助参考。下面进入正题，在日常生活中，大家应该能够常常从某个产品的广告宣传或文案中听到或看到“本产品符合人体工学设计”“依据人机工学设计”等说法。（比如很多电子产品手机电脑鼠标还有办公家具沙发座椅等生活日用品。）但是具体什么是人机工学，这门学科是怎么回事就知之甚少了。也不明白为什么有的叫人体工学有的地方叫人机工程学有的还叫工效学等。所以很多人对这门学科可以说即熟悉又陌生。那么接下来通过学习今天这门学科人机工程学就可以解开这些困惑大家就会对她有了新的认识。希望通过学习大家能够了解它具体研究的什么为什么要学习他学习他对以后的课程学习有什么联系，对设计和工作有什么帮助。这是我们学习这门课程的主要目的。我们所讲的内容主要参考书籍有三本人机工程学-丁玉兰北京理工大学出版（这本书内容比较全面和系统大多学习这门课的院校主要依据这门书的内容教学好多考研的内容也是出自这本书，但是因为全面所以难免有些笼统针对具体专业还需要辅助书籍。）人机工程学-清华大学出版社（这本书内容类似但更侧重工业设计产品设计专业）工业设计应用人机工程学（主要是一些案例分析和案例练习）我们不限制教材，同学们可以去图书馆查阅相关资料多看多了解这门学科由于课时的限制不可能所有内容都会讲到只是把我认为重要的内容详细讲解。首先来看这门课的重要性。重要性世间万物都服务于“人”，人是社会的载体。社会的每个功能都是通过人来体现的，要人来感受，体会，总结。再加以改进并完善。因此，设计要“以人为本”对人的研究必不可少，并且产品要满足人的需求才是好的产品，不仅满足需求更要力求舒适安全高效。人机工程学的运用就很重要了。人机工程学这门学科，是研究人机械及其工作环境之间相互作用的学科。可以说涉及的范围和知识很广，如生理学心理学人体测量学生物力学工程学等他是一门边缘学科因为很多专业都会用到如机械专业工业设计产品设计专业平面设计建筑设计工程类专业等。第一讲人机工程学概论人机工程学是在不同领域不同地方发展起来的，出于各领域的自身研究的目的，各自从自己研究角度来给人机学科命名和下定义，从而形成了名称的多样性。在美国被称为。HumanEngineer。(人类工程学)和。HumanFactorsEngineerln。(人的因素工程学)。而在欧洲则称为Er9onomics。(人类工效学或工效学)。在前苏联、日本则被称为。Er9onomics。(人间工学)。命名人类工程学HumanEngineering人因工程学HumanFactorsEngineering工效学Ergonomics＝ergon（工作、劳动）＋nomos（规律、规则）我国人体工程学人类工效学人类工程学宜人学等人机工程学在我国起步较晚，目前该学科国内的名称尚未统一，除普遍采用人机工程学外，常见的还有：人-机-环境系统工程、人体工程学、人类工效学、人类工程学、工程心理学、宜人学、人的因素等。在不同的研究和应用领域中，带有侧重点和倾向性的定义很多，我们介绍最有权威、最全面的定义定义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；（研究对象）研究人和机器及环境的相互作用；（研究内容）研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。（研究目的）研究对象工作环境中的解剖学、生理学、心理学等方面的因素。这些因素除了工业设计意外，还与管理工程、劳动科学、安全工程、环境工程等领域相关。研究内容人-机-环境的最佳匹配及优化措施。研究目的设计一切器物都要考虑人们生活与工作的安全、舒适和高效。定义中值得注意的有：定义中的“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，小道一把签字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。设计的目的“安全、舒适、高效”，定义只讲应该“考虑”儿没有选用“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。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、舒适方面就大为改善。但是由于其他条件的约束，如人口数量，运营成本及售票价格等方面，比如卧铺肯定比硬座售价高，短距离的旅程，从石家庄到邢台硬座就十几块钱，如果换成卧铺，价格要多出一倍以上吧，这么短的距离完全没必要做卧铺躺在吧现在火车提速坐个几十分钟就到了。都换成卧铺一辆火车能够承载的人数立刻就少了好几成运营成本就上去了为了盈利单张车票的价格也就上去了。所以把握这些条件及目标间的平衡很重要，懂得取舍是设计中很关键的素质。起源与发展英国是世界上开展人机工程学研究最早的国家，但本学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。（原因与当时社会背景有关）（战争）所以人机工程学有“起源于英国，形成于美国”之说共分三个阶段经验人机工程学说（第二次世界大战以前）机械设计的的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术的原理设计上；在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。科学人机工程学（第二次世界大战之间）重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。现代人机工程学（第二次世界大战之后）把人-机-环境作为一个整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。经验人机工程学说（第二次世界大战以前）原因：20世纪初，美国学者卡·w·泰罗在传统的管理基础上首创了新的管理方法和理论制定了一整套以提高工作效力为目的的操作方法并考虑了人使用机械、工具、才料、及作业环境标准化的问题例如：他曾研究铲子的最佳形状、重量，研究如何减少由于动作不合理而引起的疲惫等。其后，（科学管理内）容不断充实包括动作时间研究—工作流程与工作方法分析—工具设计—装备布置等结论：研究都涉及机器、人和环境的关系问题，成为后来人机工程学发展的奠基石研究每一位的职业要求——用测试来选择工人和安排工作研究最优良的工作条件，研究最好的管理组织形式，研究工作动机目的：•规划和利用人力、制定培养方案，使人力得到最有效的发挥。•研究最优良的工作条件，研究最好的管理组织形式，•研究工作动机科学人机工程学（第二次世界大战之间）二战期间，由于战争的需要，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备。由于片面注重新式武器和装备的功能研究，而忽视了其中“人的因素”（由于操作失误导致失败的教训屡见不鲜）。例如：由于战斗机中座舱与仪表的位置设计不当，造成分行员误读仪表和误用操纵器导致意外事故；由于操作复杂、不灵活和不符合人的生理尺寸而造成战斗命中率低等现象经常发生。由于设计不当和缺乏训练，导致了较多意外事故的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性，通过分析研究：在人和武器关系中，主要的限制因素不是武器而是人，并深感“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件。意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。因此：二战期间，人机工程学首先在军事领域中展开了与设计相关学科的综合研究与应用。例如：为了使所设计的武器能够符合战士的生理特点，武器设计家不得不把生理学家、解剖学家、心里学家等请去，一同为设计操纵合理的武器而触摸献策。现代人机工程学（第二次世界大战之后）二战后，各先进工业国纷纷开展人机工程学的研究。人机工程学迅速渗透到室内设计、工业生产、建筑设计及生活用品等领域，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。美国：首先在航空航天领域得到发展研究范围：太空中的生理需要、太空中漫长的空间旅行需求60年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期研究范围：进入了系统的研究阶段（如：信息论、系统论）60年代至今,研究范围：使机器的操作不越出人类能力界限之外机械为人服务，是机械适应人的要求过去的基点是机械，而现在是人。特点补充：量化科学力学的统计尺寸的统计特点：1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。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，进行具体的机械装备设计。3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。人机工程学研究内容和研究方法研究内容对于学科研究的主题方向，由于各国科学和工业基础不同侧重点也不同，如美国侧重工程和人际关系；发过侧重劳动生理学；前苏联侧重工程心理学；保加利亚侧重人体测量；捷克印度等侧重劳动卫生学。虽然侧重不同，但都有一般规律。总的来说，工业化程度不高的国家石油人体测量、环境因素、作业强度和疲劳等方面着手研究、慢慢捉到感官知觉、运动特点、作业姿势等方面研究、然后进一步转到操纵、显示设计、人机系统控制以及人机工程学原理在各种工业与工程设计中啊应用等方面的研究；最后则进入人机工程学的前沿领域，如人机关系、人与环境关系、人与生态、认得特性模型、人机系统的定量描述、人际关系、直至团体行为、组织行为等方面的研究。从人-机-环境角度出发研究内容主要是曲线交叉形成的七个分支，各分支的主要研究内容是人体特性的研究机器特性的研究环境特性的研究人-机关系的研究人-环境关系的研究机-环境关系的研究人-机-环境系统性能的研究对工业设计学科而言也是围绕人机工程的基本研究方向来确定相关的研究内容。工业设计师从事本学科研究的主要内容可概括为以下四点1.产品系统中人的因素2.人机系统的总体设计3.研究作业场所设计和改善4.作业研究及其改善1.产品系统中人的因素人的因素包括•人体形态特征参数：静态尺度与动态尺度。•人体机械力学功能和机制：人在各种姿态及运动状态下，力量、体力、耐力、惯性、重心、运动速度等的规律。•人的劳动生理特征体：劳动、脑力劳动、静态劳动及动态劳动的人体负荷反应与疲劳机制等。•人的可靠性：在正常情况下人失误的可能性和概率等。•人的认知特性：人对信息的感知、传递、存储、加工、决策、反应等规律。•人的心理特性：影响人心理活动的基础(生理与环境基础)、动力系统(需要、动机、价值观理念等)、个性系统(人格与能力)、心理过程(感知、记忆、学习、表象、思维、审美构成的认知，情绪与情感意志或意动、习惯与定势)等。人在以上各个方面的规律和特性是人-机一环境系统设计的基础，这些研究为人机环境系统设计和改善以及制定有关标准提供了科学依据、使设计的工作系统及机器、作业、环境都更好地适应人，创造安全、健康、高效和舒适的工作和生活条纯如图1-32.人机系统的总体设计•人机功能的合理分配。•人机交互及人机界面的设计。•系统的安全性和可靠性。首先是人机功能的合理分配。人与机，都有各自的能力、优势与限度，如机器具有功率大、速度快、精度高、可靠性强和不会疲劳的优点，而人具有适应能力、思维能力和创造能力。需要根据各自的特点，设计能够取长补短、相互协调、相互配合的人机系统，如图1-4.更为重要的是人机交互及人机界面的设计。人机的相互作用包括物质的、能量的与信息的等多种形式，其中人机之间的信息交互最为重要。人凭借感觉器官通过信息显示器获得关于机器的各种信息，经大脑的综合、分析、判断、决策后，再以效应器官对操纵控制器的作用将人的指令传送给机器，使机器按照人所期望的状态运行。机器在接受人的操作信息之后又通过一定的方式将其工作状态反馈于人，人根据反馈信息再对机器的状态做出进一步的控制或调整。信息的交互以人机界面为渠道，信息的输入与输出都通过界面加以转换和传递。界面既包括硬件界面，如各种图形符号、仪表、信号灯、显示屏、音响装置等构成的信息显示器与各种键、钮、轮、把、柄、杆等构成的操纵控制器也包括软件界面，如计算机程序界面等。人机工程学研究如何根据人的因素设计显示器与控制器，使显示器与人的感觉器官的特性相匹配，使控制器与人的效应器官的特性相匹配以保证人、机之间的信息交换通畅、迅速、准确。此外还包括系统的安全性和可靠性。人机系统已向高度精密、复杂和快速化发展，而这种系统的失效，将可能产生重大损失和严