人機工程學(xué)概論第十四講

1、人機工程學(xué),人機工程學(xué),安全工程系,第一章　人機工程學(xué)概論,第一章　人機工程學(xué)概論大綱,人機學(xué)的研究對象和目的 人機學(xué)的形成和發(fā)展 學(xué)科思想的演進人機系統(tǒng)與人機工程設(shè)計操縱器設(shè)計中的其它因素,本章重難點介紹,本章重點在于了解掌握人機工程學(xué)的基本概念和定義；人機工程學(xué)發(fā)展歷程中經(jīng)歷的三個時期；了解在人機工程學(xué)經(jīng)驗期中的幾項比較著名的研究試驗。要了解盡管人機工程學(xué)學(xué)科名稱多樣，定義存在不同程度的分歧，但是本學(xué)科的研究對象、研究方法、理

2、論體系等方面并不存在根本上的區(qū)別。,第一節(jié)　人機學(xué)的研究對象和目的,一、人機工程學(xué)的基本概念和定義二、日常生活中人機學(xué)問題,1、人機工程學(xué)的基本概念和定義,人機工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素?！　⊙芯咳撕蜋C器及環(huán)境的相互作用?！　⊙芯吭诠ぷ髦?、家庭生活中與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學(xué)科。　　這個定義的三句話，分別闡明了人機學(xué)的研究對象、研究內(nèi)容和研究目的。,1.1　研究對

3、象(a),第一句話指出人機學(xué)的研究對象，是工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等方面的因素。這些因素除了工業(yè)設(shè)計以外，還與管理工程、勞動科學(xué)、安全工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域有關(guān)。,1.1　研究對象(b),單就工業(yè)設(shè)計的三類設(shè)計而言，產(chǎn)品是給人用的、視覺傳達是供人看的、環(huán)境是為人在其間生活、工作的，當然三類設(shè)計都涉及到人的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)因素，它們便是人機學(xué)的研究對象。,1.2　研究內(nèi)容,第二句話指出人機學(xué)的研究內(nèi)容，是人－機－環(huán)境的最佳匹

4、配、人－機－環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化。,1.3　研究目的,第三句話指出人機學(xué)的研究目的：就是設(shè)計一切器物都要考慮人們生活、工作的安全、舒適、高效。,1.4　定義中注意的幾個問題,定義中值得注意的有:　　設(shè)計的目的“安全、舒適、高效”，定義只講應(yīng)該“考慮”而沒有選用“確?！?、“盡量達到”之類的詞匯。因為設(shè)計總有多方面約束條件，又常有多種因時、因地而異的目標；好的設(shè)計，在于針對具體對象，在多種約束條件和多重目標之間恰當?shù)匕盐兆∑胶狻?1.4.1　定

5、義中注意_目的(a),1.4.1　定義中注意_目的(b),人機工程學(xué)設(shè)計要求的“安全、舒適、高效”，常常是重要的，但肯定也要受到其他條件的約束、其他目標的制衡，不但不是惟一的，也未必總是優(yōu)先的。,1.4.1　定義中注意_目的(舉例),例如，把我國火車硬臥車廂的三層鋪改為兩層鋪，或者把所有硬座都改為臥鋪，安全、舒適方面就可大為改善，豈不簡單?但是現(xiàn)在并沒有這么做，因為還有其他種種條件的約束。,1.4.1　定義中注意_目的(c),所以實際課

6、題中的人機工程設(shè)計，目標往往并非達到最理想的“安全、舒適、高效”效果，而是在限定條件下提高“安全、舒適、高效”的程度。,1.4.2　定義中注意_ “機”,人機工程學(xué)里面所說的“機”、或“機器”是廣義的，泛指一切人造器物：大到飛機、輪船、火車、生產(chǎn)設(shè)備，小到一把鉗子、一支筆、一個水杯；也包括室內(nèi)外人工建筑、環(huán)境及其中的設(shè)施，等等。,1.5　人機工程學(xué)的多種學(xué)科名稱(a),人機工程學(xué)的多種學(xué)科名稱:　　(1)人類工效學(xué)，或簡稱工效學(xué)，英文

7、Ergonomics這個學(xué)科名稱在世界上應(yīng)用最廣。　　(2)人的因素(學(xué))，英文Human Factors 這是美國一直沿用的名稱。　　(3)人類工程學(xué)，英文Human Engineering 類似的名稱有人體工程學(xué)。,1.5　人機工程學(xué)的多種學(xué)科名稱(b),(4)工程心理學(xué)，英文Engineering Psychology 這個名稱下的學(xué)科研究更專注于心理學(xué)方面?！　?5)人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)、宜人性設(shè)計 (人機工程設(shè)計)等，

8、研究內(nèi)容相同或相近。在日本，該學(xué)科的日文漢字是“人同工學(xué)”,2、日常生活中人機學(xué)問題,在我們的日常生活中，可以說時時處處都存在著人機學(xué)問題，包括合理的和不合理的事例。在全面學(xué)習本課程之前，環(huán)視、巡察、指點一番，使我們概略地了解到，原來有這么多屬于人機工程設(shè)計應(yīng)該關(guān)注和解決的問題，心中有數(shù)，對學(xué)習課程很有好處。下面只是隨意列舉一些，簡單地把問題所在點出來，不多解說。因為進一步分析、研討，將在以后各章各節(jié)中陸續(xù)展開。,2.1　例1　腰疼沙發(fā)

9、(a),城市里有的家庭買了大沙發(fā)，豪華氣派，可是坐不多久腰部就難受酸疼了，不得不在腰后面墊上一個“腰靠”。為什么?,2.1　例1　腰疼沙發(fā)(b),大沙發(fā)座面進深大，無論怎么后靠，腰椎后面總是空著，使脊柱腰椎段向后的彎曲度加大，形成了不正常的腰椎形態(tài)，不符合坐姿解剖學(xué)要求。這就是產(chǎn)品設(shè)計中的解剖學(xué)問題。,2.2　例2　主枕頭附枕頭(a),一些“上檔次”的賓館里，單人床常配有兩個同樣的枕頭。本意是讓習慣低枕頭的人用一個枕頭，習慣高枕頭的人兩

10、個枕頭疊起來用。但這真是一個愚不可及的“高招”、“損招”!一般人們對枕頭高度要求的差別，哪有一倍之多呢?其結(jié)果是：用一個枕頭絕大多數(shù)人嫌低，而兩個摞起來絕大多數(shù)人又嫌高，很少有人能獲得“正常待遇”。,2.2　例2　主枕頭附枕頭(b),其實只要采用一個稍許高一點的“主枕頭”、再配一個較薄的“附枕頭”，豈不就能滿足多數(shù)人的需要了嗎?并不難解決。問題出在哪里?缺乏“產(chǎn)品應(yīng)與生理條件相適應(yīng)”的考究。,2.3　例3　車廂窗戶(a),車廂外表面為墨

11、綠色的舊式旅客列車，其硬座車廂窗戶的高度，正與坐著乘客的胸、肩、頭部齊平。打開窗戶，行駛中每小時風速達六、七十或七、八十千米，即使最悶熱的夏季，迎風被吹的乘客也經(jīng)不住多久，而背風一側(cè)乘客卻依然熱不可擋.,2.3　例3　車廂窗戶(b),其實改進一點也不難，把窗戶提升到比站立者身高略高一點即可，而且這樣做也并不增加生產(chǎn)成本?，F(xiàn)在的新式客車已經(jīng)這么改了，即使多個窗戶同時打開，風也不會直吹乘客，卻能在車廂上部形成新鮮空氣的“順流”，效果甚佳。,

12、2.4　例4　腳踏鈕(或腳踏桿)沖水,公共衛(wèi)生間里水箱拉繩邊上貼著醒目的提示“便后沖水”，但是不沖水的現(xiàn)象司空見慣。公眾素質(zhì)有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉繩把手不干凈是人人皆知、也人人膩味的，可見拉繩水箱本身就存在宜人性的問題，應(yīng)該從設(shè)計角度來尋求解決辦法?，F(xiàn)在大城市的公廁里腳踏鈕(或腳踏桿)沖水正在推廣，效果顯然可見。,2.5　例5　聲光控延時開關(guān) (a),“節(jié)約用電人走關(guān)燈”的條子隨處可見，人走樓空后樓道里的照明燈還是徹夜

13、長明。這種大家都熟悉的現(xiàn)象，也需要從設(shè)計的角度來尋找原因和改進措施。開關(guān)都安置在樓道照明燈的就近位置，關(guān)了燈，樓道一抹黑，怎么下樓、拐彎、出門呢?,2.5　例5　聲光控延時開關(guān) (b),現(xiàn)在聲光控延時開關(guān)價格已相當便宜，用聲光控延時開關(guān)，人來燈亮，人走燈滅，可解決問題。另外，也可以從合理安排開關(guān)位置方面尋找解決辦法。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包(a),雙肩背書包和單肩背書包從人機學(xué)看，雙肩背書包在使用解剖學(xué)和心理學(xué)方面優(yōu)勢明顯

14、。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包(b),背雙肩背書包，脊柱兩側(cè)受力均衡，能保持正直形態(tài)(圖l-2a)；而單肩斜挎或手提書包，脊柱都因單側(cè)受力而形成側(cè)向彎曲(圖1.2b、c)，使椎間盤受壓均勻分布的生理狀態(tài)不能正常維持，于是消耗的體能更多，這是解剖學(xué)、生理學(xué)方面。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包(c),用雙肩背書包，兩手無負擔，行動自由靈便，也適合中小學(xué)生的活潑好動天性，這是心理學(xué)方面。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包

15、(d),圖1-1 書包提挎方式與脊柱形態(tài),2.7　例7　叫壺(a),用普通水壺燒水，若沒人在爐子邊上守著，水開了可能弄得滿屋水氣至因開水噗出來澆滅了火，引起一陣忙亂。用壺蓋上裝了個小氣哨的“叫壺”燒水，即可避免這種忙亂。,2.7　例7　叫壺(b),兩種水壺燒水的基本功能是相同的，但叫壺能把水燒開的信息“自動”傳遞給一定距離以外的人，在人機學(xué)里，叫做“人機界面”得到了改善，從而使得產(chǎn)品更為“宜人”。,2.8　例8　圖書館長條形桌案,不少

16、學(xué)校的圖書館閱覽室里，座位安排在長條形桌案相對著的兩側(cè)。師生們低頭閱讀或伏案書寫時倒也無事。但閱讀中也難免要停下來略事思索，于是把頭抬了起來，……，倘若正巧此時對座的那位也抬起了頭，不經(jīng)意間互相目光交接，雙方都覺得尷尬。這就是設(shè)計心理學(xué)方面的問題。,2.9　例9　不同顏色的藥袋(a),銀灰色或藍色發(fā)亮的小塑料袋里裝著藥片，藥片的服用量、服用方法都用小字印在包裝袋上，包裝袋閃閃有光，文字和底色的對比又弱，也許年輕人還行，中老年人想看清上面

17、的說明確實費勁。,2.9　例9　不同顏色的藥袋(b),一家全國性的大銀行，近幾年的存款單居然是白紙上印著橙黃色(注意，是橙黃而不是橙紅)的字，真是跟人們的眼睛找別扭、過不去!這些都是對視覺特性掌握失當?shù)膯栴}，也屬于人機學(xué)的研究范圍。,2.10　例10　形形色色的剪刀(a),被剪對象有大有小、有硬有軟、有的要剪復(fù)雜的形狀且要求特別精細、有的要伸入孔洞或拐進尖角去施剪，……，所以除了剪紙、剪布的普通剪刀外，還有理發(fā)剪等專用剪刀，以及形形色色

18、的外科手術(shù)剪。,2.10　例10　形形色色的剪刀(b),,要適應(yīng)上述各種不同的使用條件，達到人機學(xué)使用 “安全、舒適、高效”的目標，剪刀前面刃片的形狀和尺寸、后面把手的形狀和尺寸，有很多的解剖學(xué)、生理學(xué)問題需要考究，就絕非簡單的事情。圖1-1展示了部分不同類型的剪刀。,2.10　例10　形形色色的剪刀(c),圖1—1功能形態(tài)各異的剪刀,2.11　例11　帶“耳朵”的垃圾箱(a),北京市推出了一種“帶耳朵的垃圾箱”(圖1-2)，一個“耳朵

19、”里裝有卷紙，供欲吐痰者取用。另一個“耳朵”是投放煙蒂的煙蒂缸；里面裝有沙子，供人用來抿滅煙頭。這項設(shè)計涉及人機工程的多個方面：使用者行為方式和使用者心理的調(diào)查和研究、產(chǎn)品(垃圾箱)與人體尺寸的適應(yīng)性、產(chǎn)品與環(huán)境因素、產(chǎn)品與環(huán)衛(wèi)工人、等等，,2.11　例11　帶“耳朵”的垃圾箱(b),圖1-2帶“耳朵”的垃圾箱,2.12　小結(jié),大學(xué)生活環(huán)境中的人機學(xué)問題比比皆是:床柜轉(zhuǎn)椅、寢室水房、電腦手機 、超市網(wǎng)吧、實習工廠、銀行郵局、實驗市、圖書

20、館、運動場….. 總之日常生活中的人機學(xué)問題無處不在。,第二節(jié)　人機學(xué)的形成和發(fā)展學(xué)科思想的演進,一、人機學(xué)的形成和發(fā)展及其思想演進二、人機學(xué)的學(xué)術(shù)團體與教育,1 、現(xiàn)代人機學(xué)與古代論述,現(xiàn)代不少社會科學(xué)和自然科學(xué)的理論，在古代文明中都曾經(jīng)有過孕育和萌芽，但并不能說古代就已經(jīng)有了這些科學(xué)理論。人機工程學(xué)也一樣，古代縱有令人贊嘆的器物、堪稱精辟的論述，但那與建立起一門完整的學(xué)科還完全是兩回事。,1.1　現(xiàn)代人機學(xué)與古代論述區(qū)別(a)

21、,其間的區(qū)別，主要在以下兩個方面：　　第一，一種觀念，沒有升華為明確的、具有普遍性的理論，就不具有對一般事物的指導(dǎo)意義。由于沒有明確的理論旗幟，她還是脆弱的，難免在外在條件(如人類文明發(fā)展的某種趨勢)的沖擊下，陷于迷失和丟失。,1.1　現(xiàn)代人機學(xué)與古代論述區(qū)別(b),第二，僅有處理某一種、某一類事物的正確方法、觀念，但沒有對于一般事物進行系統(tǒng)、科學(xué)的研究，未曾提出完整的原則、結(jié)論和數(shù)據(jù)資料，也不可能有更普遍的指導(dǎo)意義。,1.1　現(xiàn)代人

22、機學(xué)與古代論述區(qū)別_舉例,例如，古籍中闡述了的弓箭性能與人的性格的關(guān)系，那么，怎么處理其他千百種器物與人的性格的關(guān)系呢?古籍中說明了幾種兵器握桿的形制，那么，農(nóng)具的握桿又該如何呢?古籍中講了不同條件下鍬的合理形制，那么，什么是鐮刀镢頭的合理形制呢?,1.1　現(xiàn)代人機學(xué)與古代論述區(qū)別(c),既然古籍沒有回答所有這些更一般性的問題，自然不能對器物制作具有普遍的指導(dǎo)意義。中國古籍中有如此精辟的論述，足令炎黃子孫感到自豪，但那與現(xiàn)代人機工程學(xué)終

23、究是不應(yīng)相提并論的。,1.2　人機工程學(xué)的4個階段(a),下面分4個階段，講述人機工程學(xué)的發(fā)展簡史和學(xué)科思想的演進，從中可以看到：　　①原本屬于“自發(fā)思維傾向、本能行為方式”的樸素人機學(xué)思想萌芽在什么樣的歷史條件下、因為什么原因而迷失、而被拋棄了?　?、谡`入歧途后造成了怎樣的后果? 這種后果怎樣促成了人們的反省、從而建立了現(xiàn)代人機學(xué)理論，完成一種思想觀念從白發(fā)到自覺的歷史飛躍?,1.2　人機工程學(xué)的4個階段(b),③學(xué)科理論怎樣在歷

24、史中逐步演進?　?、苋藱C學(xué)進行了哪些系統(tǒng)的研究?確立了哪些原則?積累了哪些數(shù)據(jù)資料?,2　對勞動工效的苛刻追求－人機學(xué)的孕育,美國工程師F．W·泰勒(Frederick W．Toylor，1856-1915，圖l-5)　　開創(chuàng)的“時間與動作研究”（Time And Motion Study）包括泰勒的 “鐵鍬作業(yè)實驗”，和吉爾布雷斯夫婦的“砌磚作業(yè)實驗”等多項研究。,2.1　孕育期_“鐵鍬作業(yè)實驗”,“鐵鍬作業(yè)實驗

25、”是用種大小不同的鐵鍬，交給工人使用，比較他們在每個班次8h里的工作效率。結(jié)果表明工效有明顯差距。這其實是關(guān)于體能合理利用的最早科學(xué)驗。　　另一個專題是對比各種不同的操作方法、操作動作的工作效率；這就是關(guān)于合理作業(yè)姿勢的最早科學(xué)研究。,2.2　孕育期_砌磚作業(yè)實驗,砌磚作業(yè)實驗是用當時問世不久的連續(xù)拍攝的攝影機，把建筑工人的砌磚作業(yè)過程拍攝下來，進行詳細分解分析，精簡掉所有非必要動作，并規(guī)定嚴格的操作程序和操作動作路線，讓工人像機器一

26、樣刻板“規(guī)范”地連續(xù)作業(yè)，他們合著的《疲勞研究》(1919年出版)更被認為是美國“人的因素”方面研究的先驅(qū)。,2.3　孕育期_心理學(xué),1914年，美國哈佛大學(xué)心理學(xué)教授閔斯特伯格(Minsterberg)，把心理學(xué)與泰勒等人的上述研究綜合起來，出版了《心理學(xué)與工業(yè)效率》一書。l915年英國成立了軍火工人保健委員會，研究生產(chǎn)工人的疲勞問題；,2.4　孕育期_廣泛研究,l919年此組織更名為“工業(yè)保健研究部”，展開有關(guān)工效問題的廣泛研究，內(nèi)

27、容包括作業(yè)姿勢、負擔限度、男女工體能、工間休息、工作場所光照、環(huán)境溫濕度以及工作中播放音樂的效果等等。,2.5　孕育期_小結(jié),但這一時期研究的核心是最大限度地開挖人的操作效率。從對待人機關(guān)系這個基本方面考察，總體來看是要求人適應(yīng)于機器，即以機器為中心進行設(shè)計；研究的主要目的是選拔與培訓(xùn)操作人員。在基本學(xué)術(shù)理論上與現(xiàn)代人機學(xué)是南轅北轍，存在對立的。因此，應(yīng)該把這段時期看作人機學(xué)的孕育期。,3、二戰(zhàn)中尖銳的軍械問題－人機學(xué)的誕生,20世紀的

28、兩次世界大戰(zhàn)期間，制空權(quán)是交戰(zhàn)各國必爭的焦點之一。飛行員在高空復(fù)雜多變的氣象條件下控制飛行，本來就不輕松。駕駛戰(zhàn)斗機與敵機格斗，還要高度警覺地搜索、識別、跟蹤和攻擊敵機，躲避與擺脫對方的威脅，短短幾十秒內(nèi)，在警視窗外敵情的同時，要巡視、認讀各種儀表，立即做出判斷，完成多個飛行與作戰(zhàn)操作，更是不易。,3.1　軍械問題_飛機儀表,從第一次世界大戰(zhàn)到第二次世界大戰(zhàn)，隨著科技進步，飛機逐漸實現(xiàn)了飛得更快更高、機動性更優(yōu)的技術(shù)升級。與之相

29、應(yīng)，機艙內(nèi)的儀表和操作件(開關(guān)、按鈕、旋鈕、操縱桿等)的數(shù)量，也急劇增多了，如左圖,3.1　軍械問題_飛機儀表舉例,例如，一戰(zhàn)時期英國SE．5A戰(zhàn)斗機上只有7個儀表，到二戰(zhàn)時期的“噴火”戰(zhàn)斗機上增加到了19個。一戰(zhàn)時期美國“斯佩德”戰(zhàn)斗機上的控制器不到10個，到二戰(zhàn)時期P-51上增加到了25個。這就使得經(jīng)過嚴格選拔、培訓(xùn)的“優(yōu)秀飛行員”也照顧不過來，致使意外事故、意外傷亡頻頻發(fā)生。,3.2　其他的兵器和民用產(chǎn)品,出現(xiàn)在飛機上的問題擦

30、亮了人們的眼睛，再去考察其他的兵器和民用產(chǎn)品，才發(fā)現(xiàn)從復(fù)雜機器到簡單工具，類似的問題原來程度不同地普遍地存在著。,3.2　其他產(chǎn)品舉例,例如，二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)的德國軍隊的槍械問題，也是一個典型的事例。俄羅斯冬季極冷，槍械必須戴上手套使用。但德軍的槍械扳機孔較?。辉谔旌貎龅亩砹_斯廣袤大地上，戴了手套手指伸不進扳機孔，不戴手套手指立即凍僵，甚至能被冰冷的金屬粘住。這說明，器物不但要與人的生理條件相適應(yīng)，而且還必須顧及環(huán)境的因素。,3.3　

31、產(chǎn)品的改進(a),針對前面這些問題，有的國家開始聘請生理醫(yī)學(xué)專家、心理學(xué)家來參與設(shè)計。儀表還是那么多，改進它們的顯示方式、尺寸、讀值標注方法、指針刻度和底板的色彩搭配、重新布置它們的位置和順序，使之與人的視覺特性相符合，結(jié)果就提高了認讀速度、降低了誤讀率。,3.3　產(chǎn)品的改進(b),操作件也還是那么多，改進它們的形狀、大小、操作方式(扳擰、旋轉(zhuǎn)或按壓)、操作方向、操作力、操作距離及安置的順序與位置，使之與人手足的解剖特性、運動特性相適應(yīng)

32、，結(jié)果就提高了操作速度、減少了操作失誤。這些做法并不需要增加多少經(jīng)費投入，卻收到了事半功倍的顯著效果。,3.4　現(xiàn)代人機工程學(xué)產(chǎn)生的背景,從第二次世界大戰(zhàn)到戰(zhàn)后初期，上述正反兩方面的現(xiàn)實，使各國科技界加深了這樣的認識：器物設(shè)計必須與人的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)條件相適應(yīng)。這就是現(xiàn)代人機工程學(xué)產(chǎn)生的背景。,3.5　一個新的學(xué)科名稱(a),l947年7月，英國海軍部成立了一個研究相關(guān)課題的交叉學(xué)科研究組。次年英國人默雷爾(K．F．H．Murr

33、ell)建議構(gòu)建一個新的科技詞匯“Ergo—nomics”，并將它作為這個交叉學(xué)科組的學(xué)科名稱。,3.5　一個新的學(xué)科名稱(b),新的學(xué)科名稱及其涵蓋的研究內(nèi)容為各國學(xué)者所認同，意味著現(xiàn)代人機學(xué)的誕生。Ergonomics是由兩個希臘詞根“er-gon”和“nomos”綴接而成的，前一詞根意為出力、工作、勞動，后一詞根意為規(guī)律、規(guī)則。,3.5　一個新的學(xué)科名稱(c),一些專家在當時對人機工程學(xué)所做的闡釋，便反映了這一時期的學(xué)科思想。例如

34、美國人伍德(Charles C．Wood)說：“設(shè)備設(shè)計必須適合人的各方面因素，使操作的付出最小，而獲得最高的效率?！?3.6　另一重要事件,1949年恰帕尼斯(A．Chapanis)等三人合著的《應(yīng)用實驗心理學(xué)——工程設(shè)計中人的因素》一書出版，該書總結(jié)了此前的研究成果，最早系統(tǒng)論述了人機學(xué)的理論和方法。這是新學(xué)科建立時期的另一重要事件。,3.7　誕生期_小結(jié),與人機學(xué)的孕育期對比，學(xué)科思想至此完成了一次重大的轉(zhuǎn)變：從以機器為中心轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

35、以人為中心，強調(diào)機器的設(shè)計應(yīng)適合人的因素。,4、向民用品等廣闊領(lǐng)域延伸－人機學(xué)的發(fā)展和成熟,直到20世紀五六十年代，在設(shè)計和工程方面，人機學(xué)的研究和應(yīng)用還主要局限于軍事工業(yè)和裝備(但在勞動和生產(chǎn)管理方面的研究和應(yīng)用，不局限于軍事部門。)。從那時以后，迅速地延伸到民用品等廣闊的領(lǐng)域，主要有：家具、家用電器、室內(nèi)設(shè)計、醫(yī)療器械、汽車與民航客機、飛船宇航員生活艙、計算機設(shè)備與軟件、生產(chǎn)設(shè)備與工具、事故與災(zāi)害分析，消費者傷害的訴訟分析等等。,4

36、.1　該時期的人機學(xué)焦點,事實上，近幾十年來，人機工程常常成為設(shè)計競爭的焦點之一。例如在相機的機械、光學(xué)、電子性能水平趨同之時，競爭在較長時期內(nèi)集中在產(chǎn)品的造型、使用方便等方面。其中“使用方便”即優(yōu)良的人機性能尤為關(guān)鍵。,4.2 　繼承中新的發(fā)展,20世紀五六十年代以來，人機學(xué)的學(xué)科思想在繼承中又有新的發(fā)展。設(shè)計中重視人的因素固然仍是正確的原則，但若單方面地過于強調(diào)機器適應(yīng)于人、過于強調(diào)讓操作者“舒適”、“付出最小”，在理論上也是不全面

37、的。,4.3　“三論”相繼建立與發(fā)展,20世紀五六十年代系統(tǒng)論、信息論、控制論這“三論”相繼建立與發(fā)展，人機學(xué)的學(xué)科思想又有了新的發(fā)展，前面已經(jīng)介紹的IEA關(guān)于人機學(xué)的定義，就是在這一時期提出的，反映了新轉(zhuǎn)變之后的學(xué)科思想。,4.4　人機學(xué)的理論趨于成熟,與人機學(xué)建立之初強調(diào)“機器設(shè)計必須適合人的因素”不同，IEA的定義闡明的觀念是人機(以及環(huán)境)系統(tǒng)的優(yōu)化，人與機器應(yīng)該互相適應(yīng)、人機之間應(yīng)該合理分工。人機學(xué)的理論至此趨于成熟。,5、對

38、工業(yè)文明的反思與可持續(xù)發(fā)展－人機學(xué)的更高階段,人機學(xué)和其他一切事物一樣，只要還存在著，就必然會繼續(xù)發(fā)展和演變。人機學(xué)如今在如何演進、今后還將如何演進呢?以下是一些提供探討的芻議。,5.1　人機學(xué)可能形成的熱點,人機學(xué)的應(yīng)用，除了上一段中所列的種種方面會繼續(xù)下去以外，以下方面可能形成熱點：計算機的人機界面；永久太空站的生活工作環(huán)境；弱勢群體(殘疾人、老年人)的醫(yī)療和便利設(shè)施；海陸空交通安全保障；生理與心理保健產(chǎn)品與設(shè)施等等。人機學(xué)以提高人

39、們的生活質(zhì)量為目的，今后無疑將任重而道遠。,5.2　可持續(xù)發(fā)展理念的影響,反思200年以來，尤其是近半個多世紀工業(yè)文明的負面后果，可持續(xù)發(fā)展的理念成為當代文明的強音，影響了當代很多學(xué)科的思想?？梢哉J為，由于可持續(xù)發(fā)展理論的滲透，現(xiàn)今人機學(xué)的學(xué)科思想也正經(jīng)歷著又一次新的演進?？沙掷m(xù)發(fā)展理論下的設(shè)計觀有節(jié)能設(shè)計、再生設(shè)計(可回收利用)、生態(tài)設(shè)計等等。,5.3　四維的和諧統(tǒng)一,總的說是要求保護生態(tài)環(huán)境、人與自然保持持久和諧，設(shè)計倫理回歸到中國

40、古代“天人合一”的理念。人機學(xué)此前的觀念是：要求人、機、環(huán)境三者和諧統(tǒng)一。吸取可持續(xù)發(fā)展理念以后，可以表述為：要求人、機、環(huán)境、未來四者和諧統(tǒng)一。即由原先的三維(人、機、環(huán)境) 和諧統(tǒng)一，加上一維(時間、未來)，演進為四維的和諧統(tǒng)一。,6　國際的和各國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動,1.國際的和各國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動 　　(1)各主要工業(yè)國的學(xué)術(shù)團體及其活動 最早建立的人機學(xué)學(xué)術(shù)團體是英國人機工程學(xué)會，成立于l950年。隨后建立國家人機學(xué)

41、學(xué)會的有：聯(lián)邦德國(1953年)、美國(1957年)、前蘇聯(lián)(1962年)、法國(1963年)、日本(1964年)。,國際的和各國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動(a),6.1　國際的和各國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動(b),現(xiàn)在世界上工業(yè)與科技較發(fā)達的國家均建立了本國的國家人機學(xué)學(xué)術(shù)團體?！　∮藱C工程學(xué)會從1957年起發(fā)行會刊《ERGONOMICS》(人機工程)，幾十年一直堅持著，對國際人機學(xué)的發(fā)展貢獻卓著。,6.1　國際的和各國的學(xué)術(shù)團體及其

42、主要活動(c),(2)國際人機工程學(xué)學(xué)會 國際人機工程學(xué)學(xué)會(IEA，也譯作國際人類工效學(xué)學(xué)會)成立于1960年。l961年在瑞典斯德哥爾摩舉行了第一屆國際人機工程學(xué)會議。,6.1　國際的和各國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動(d),此后，每三年一次的人機學(xué)國際會議依次在德國、英國、法國、荷蘭、美國、波蘭、13本等國舉行。其中1982年8月在日本東京舉行的第8屆會議，參加者達800余人，我國學(xué)者也首次應(yīng)邀參加了這次會議。,6.1　國際的和各國的

43、學(xué)術(shù)團體及其主要活動(e),(3)國際人機工程學(xué)標準化技術(shù)委員會 代號IS0／TC--159，成立于l957年。其活動情況另作介紹。,6.2　我國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動(a),2.我國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動　　(1)中國人類工效學(xué)學(xué)會 英文：Chinese Ergonomics Society，簡稱CES，1989年6月30日成立。是我國與IEA對應(yīng)的國家學(xué)術(shù)團體，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會下的一級學(xué)會。,6.2　我國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動(

44、b),該學(xué)會成立以來已組織召開了多次學(xué)術(shù)會議，協(xié)同國家技術(shù)監(jiān)督局制定了數(shù)十個人機工程的國家技術(shù)標準，對人機學(xué)在我國的發(fā)展做出了貢獻。　　(2)中國人類工效學(xué)標準化技術(shù)委員會。,6.2　我國的學(xué)術(shù)團體及其主要活動(c),(3)其他的人機學(xué)學(xué)術(shù)組織 我國在其他一級學(xué)會下或行業(yè)部門中，也設(shè)有人機工程方面的學(xué)會或?qū)I(yè)委員會。如機械工業(yè)系統(tǒng)中，在1980年成立了工效學(xué)學(xué)會；冶金工業(yè)系統(tǒng)中的人機學(xué)會于1985年建立；中國工業(yè)設(shè)計協(xié)會下屬的人機工程

45、學(xué)專業(yè)委員會也于l985年建立；中國系統(tǒng)工程學(xué)會下的“人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)委員會”成立于l993年。我國人機學(xué)的起步雖然較晚，但20多年來發(fā)展進步很快。,6.3　人機學(xué)的專業(yè)教育(a),3.人機學(xué)的專業(yè)教育　　(1)在國際上，高等教育中將人機工程學(xué)作為必修、選修課開設(shè)的專業(yè)有管理(勞動安全和衛(wèi)生)、工業(yè)設(shè)計、航空航天、車輛設(shè)計與交通工程、機械工程、環(huán)境工程等。人機工程學(xué)也被作為這些專業(yè)碩士、博士學(xué)位的一個研究方向。,6.3　人機學(xué)

46、的專業(yè)教育(b),(2) 在我國，高等教育中開設(shè)人機工程學(xué)課程的情況與國際上類似。目前，我國已有一批高等院校和研究院所設(shè)有人機學(xué)研究方向的博士學(xué)位授予點。,第三節(jié)　人機系統(tǒng)與人機工程設(shè)計,一、人機系統(tǒng)與人機界面二、人機工程設(shè)計三、人機工程技術(shù)標準簡介,1、人機系統(tǒng)與人機界面,這一部分主要講述基本定義系統(tǒng),1.1　系統(tǒng)的概念要點(a),這個概念里有兩個要點，　　第一，各部分組合在一起是要達到一定目標、共同完成某些任務(wù)的。這是該概

47、念中的必要條件；把幾件事物放在一起，如果不存在這個必要條件，就不能稱為系統(tǒng)。,1.1　系統(tǒng)的概念要點(b),第二，各部分是有聯(lián)系、在互動中發(fā)揮功能、完成任務(wù)的。與其他部分不存在這種聯(lián)系的事物，一般不屬于系統(tǒng)的組成部分，即不是該系統(tǒng)的子系統(tǒng)。因此，當一個系統(tǒng)被確認，就意味著：明確了目標和怎樣達到該目標，分析了需要哪些組成部分，以及這些部分如何協(xié)作來實現(xiàn)這些目標。,1.1　系統(tǒng)論的基本思想,系統(tǒng)論的基本思想，是系統(tǒng)的各個組成部分(子系統(tǒng))的

48、作用，應(yīng)通過總體來解釋評價。雖然總體的高效能一般地依賴于各子系統(tǒng)的優(yōu)良效能，但更依賴于各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。離開互相協(xié)調(diào)、在互動中有效發(fā)揮作用的前提，子系統(tǒng)的“獨善其身”對整個系統(tǒng)并無價值，是系統(tǒng)設(shè)計所不取的。,1.2　人機系統(tǒng)(a),2.人機系統(tǒng)　　人機系統(tǒng)特指人與機(器)共同組成的系統(tǒng)。很明顯，人機系統(tǒng)的內(nèi)涵是：人與機器協(xié)同去達到目標、完成任務(wù)。由于環(huán)境條件常能影響人機系統(tǒng)的工作情況，研究者把環(huán)境這個共同起作用的部分與人機系統(tǒng)結(jié)

49、合起來成為一個系統(tǒng)，就是人－機－環(huán)境系統(tǒng)。,1.2　人機系統(tǒng)(b),人機系統(tǒng)可能很小很簡單，也可能很龐大很復(fù)雜。如前所述，這里的“機”是廣義的。人在使用一把鉗子、一把鐮刀、一個卷發(fā)器時，就各構(gòu)成一個人機系統(tǒng)。人騎自行車，開機床，開起重機，駕駛汽車、飛機時也各構(gòu)成了人機系統(tǒng)。更復(fù)雜的人機系統(tǒng)由多人、多“機”所構(gòu)成。,1.2　人機系統(tǒng)_舉例,例如，一條生產(chǎn)線由數(shù)百人、數(shù)百臺設(shè)備構(gòu)成一個人機系統(tǒng)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的一個軍事單位、實施航天飛行的龐大組

50、織、大公司的辦公系統(tǒng)、大企業(yè)的儲運系統(tǒng)等等，均是較大的人機系統(tǒng)。但根據(jù)工業(yè)設(shè)計本科教學(xué)的需要，本教材一般不涉及很復(fù)雜的人機系統(tǒng)。,1.3　人機界面(a),3.人機界面　　單人單機構(gòu)成的人機系統(tǒng)及其工作(運行)狀態(tài)，一般用圖1-7表示。,圖1—7單人單機人機系統(tǒng),1.3　人機界面(b),圖1-7這一類人機系統(tǒng)的運行過程，如圖中6個箭頭循環(huán)所指：人(操作者) 通過手腳操縱控制器(操縱器)，機器按人操縱的指令運行的同時，將其當時的運行狀

51、態(tài)在顯示器上顯示出來，人的眼耳等感覺器官接受信息并傳遞給大腦，大腦經(jīng)過分析判斷，再通過手腳進行操作……如此循環(huán)下去，形成人機系統(tǒng)的工作流程。人駕駛汽車或飛機的狀態(tài)，是這一運行過程的典型實例。,1.3　人機界面(c),圖1－7所示人機系統(tǒng)的工作過程中，把機器的信息傳遞給人的是顯示器，接受人賦予的信息(指令)的是控制器；可見，顯示器和控制器是人(操作者)與機器之間實現(xiàn)雙向信息交流的接口、通道。他們就是機器上的人機界面，或者說是人機界面的一種

52、、人機界面的一部分。,1.3　人機界面_定義,人機學(xué)文獻里關(guān)于人機界面的定義，尚未完全統(tǒng)一。本教材采用如下的定義：一般把機器上實現(xiàn)人與機器互相交流溝通的顯示器、控制器稱為人機界面；機器上與人的操作有關(guān)的實體部分，也是機器的人機界面。,1.3　人機界面_定義注意,上述定義有兩點值得注意。　　第一，定義的前一句話指明，人機界面只是機器的某一部分(顯示器、控制器等)，而不能說人的某一部分(譬如眼耳、手腳)也是人機界面。　　第二，從人機學(xué)應(yīng)

53、用的需要來看，定義里的后一句話不應(yīng)該忽略。,1.3　人機界面_補充,有的學(xué)者指出，人機系統(tǒng)所處的環(huán)境條件，如照明、振動、噪聲、工作空間、小環(huán)境氣候以及生命保障條件等，也作用于人的生理、心理過程，對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)有所影響，因此也是一種人機界面。,2、人機工程設(shè)計,1.人機工程設(shè)計的內(nèi)涵和目的　　簡要地說，人機工程設(shè)計的對象是人機界面，設(shè)計涉及解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等人的因素，要達到的目標是生活、工作的舒適、安全、高效?！　∵@樣，就把人

54、機工程設(shè)計與其他設(shè)計區(qū)別開來了。,2.1　人機工程設(shè)計舉例(a),舉車床設(shè)計為例。車床里的傳動系統(tǒng)、各種機構(gòu)、材料及熱處理、潤滑系統(tǒng)，電動機及電路系統(tǒng)、床身、底座和其他零部件的剛、強度，等等，都不是人機界面，因此不屬于人機工程設(shè)計的對象，而是工程技術(shù)設(shè)計的工作。,2.1人機工程設(shè)計舉例(b),而車床操作部件的尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系統(tǒng)和刻度盤等標識系統(tǒng)等等，才是車床人機工程設(shè)計的內(nèi)容。至于車床的造型和色彩設(shè)計，一般

55、地屬于工業(yè)設(shè)計(工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計) 的范圍，但造型和色彩顯然與人的心理因素、精神因素有關(guān)，可見與人機工程設(shè)計也是相關(guān)的。,2.1　人機工程設(shè)計舉例(c),理解了上面這個例子，就可舉一反三，分析其他產(chǎn)品中的哪些部分屬于人機工程設(shè)計的對象、哪些部分不屬于人機工程設(shè)計的對象。,2.2　人機合理分工(a),2.人機合理分工　　凡進行產(chǎn)品的人機工程設(shè)計，就應(yīng)該明確一個觀念：我們設(shè)計的不是孤立的產(chǎn)品，而是人機系統(tǒng)中產(chǎn)品這個子系統(tǒng)。設(shè)計任何產(chǎn)品，確

56、定這個產(chǎn)品“做什么用?”、“有什么用?”，即對產(chǎn)品進行“功能定位”，無疑是必須最先加以明確的。,2.2　人機合理分工(b),而這實質(zhì)上是對人機系統(tǒng)的總功能進行分解以后，把這部分功能“分配”給了產(chǎn)品子系統(tǒng)。與此同時，不論設(shè)計者當時是否已經(jīng)意識到，設(shè)計者也把另一部分功能分配給了人這個子系統(tǒng)。,2.2　人機合理分工_舉例,例如設(shè)計樓道走廊的照明燈，設(shè)計者把照明燈的普通開關(guān)安置在照明燈附近的墻壁上，這就意味著設(shè)計者把開燈關(guān)燈這個功能分配給人了。

57、倘若設(shè)計者決定采用聲控開關(guān)或光敏開關(guān)(環(huán)境亮度低到一定程度，開關(guān)自動接通)，就意味著設(shè)計者把開燈關(guān)燈這個功能分配給“開關(guān)一燈”這個產(chǎn)品子系統(tǒng)了。,2.2　人機功能分配,人機功能分配，是產(chǎn)品設(shè)計首要和頂層的問題。如果這個問題處理得不恰當，其后的設(shè)計無論怎么好，也會存在著根本性的缺陷?！　∪伺c機器各有所長。人機合理分工的基本原則，是發(fā)揮人與機器各自的優(yōu)勢。為此需要弄清楚人與機器兩者的所長和所短。,2.2　人機合理分工的一般原則如下,根據(jù)人

58、和機器各自的優(yōu)勢，可得出人機合理分工的一般原則如下：設(shè)計中應(yīng)把笨重、快速、單調(diào)、規(guī)律性強、高階運算及在嚴酷和危險條件下的工作分配給機器，而將指令程序的編制、機器的監(jiān)護維修、故障排除和處理意外事故等工作安排人去承擔。,2.2　人機分工受兩方面因素的影響,但是人機分工并不單純是人機工程本身的問題，它還取決于社會、經(jīng)濟、科技發(fā)展水平等更廣泛的條件。應(yīng)用時尤其受以下兩方面因素的影響?！　〉谝?，由于科技的發(fā)展進步，使機器能夠承擔的功能日益擴大。

59、 　　第二，社會、經(jīng)濟條件對人機分工有很強的制約作用。,2.3　人機關(guān)系(a),3.人機關(guān)系 　　人機分工是人機關(guān)系中基本的方面，優(yōu)良的人機關(guān)系應(yīng)首先考慮以合理的人機分工來實現(xiàn)。但是人機關(guān)系的范圍比人機分工要大得多。人機工程設(shè)計的目標，并不限于合理的人機分工，卻可以簡要地概括為：建立優(yōu)良的人機關(guān)系。因為在人機分工確定即產(chǎn)品的功能定位以后，還有很多人機工程設(shè)計的工作要做。,2.3　人機關(guān)系_舉例,例如，農(nóng)用車輛雖然不能套用高級轎車

60、的功能設(shè)計，但在已經(jīng)確定的功能范圍內(nèi)，改進其宜人性卻大有可為。勞動密集型產(chǎn)業(yè)還不能用自動生產(chǎn)線來代替，但在一定經(jīng)濟、成本條件下減輕勞動者的精神、體力負擔，提高生產(chǎn)效率卻是人機工程設(shè)計義不容辭的責任。,2.3　人機關(guān)系(b),優(yōu)良的人機關(guān)系應(yīng)該是“機宜人”和“人適機”兩個方面的結(jié)合。所謂機宜人，就是器物設(shè)計要適合解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等各方面人的因素，前面已經(jīng)有所闡述。,2.3　人機關(guān)系(c),所謂人適機，就是充分發(fā)揮人在能動性、可塑性、

61、創(chuàng)造性、通過學(xué)習訓(xùn)練提高技能等方面的特長，使人機系統(tǒng)更好地發(fā)揮效能。,3、人機工程技術(shù)標準簡介,將成熟、可靠的研究成果制定成技術(shù)標準，是現(xiàn)代社會經(jīng)濟、科技、工業(yè)方面一項意義重大的政策和手段。一個國家各方面標準化制定和執(zhí)行的水平，是這個國家發(fā)展水平的一個衡量指標。發(fā)布技術(shù)標準，使相關(guān)部門遵循應(yīng)用，可以達到(相關(guān)技術(shù)的)質(zhì)量控制、縮短設(shè)計和研制周期、降低成本、提高規(guī)范性等方面的目的。,3.1　人機工程的國際技術(shù)標準(a),1.人機工程的國際

62、技術(shù)標準　　國際人機工程學(xué)標準化委員會(代號IS0／TC--159)是國際標準化組織(International Standardization Organization，簡稱ISO)的一個下屬組織。,3.1　人機工程的國際技術(shù)標準(b),ISO／TC--159已制定出一批人機工程的正式國際技術(shù)標準、標準草案或建議，并已發(fā)布多個正式標準，例如， ISO－6385－l981《工作系統(tǒng)設(shè)計的人類工效學(xué)》。該標準不但適用于工業(yè)，也

63、適用于有人類活動的任何領(lǐng)域。,3.2　我國的人機工程技術(shù)標準,2.我國的人機工程技術(shù)標準　　中國人類工效學(xué)標準化技術(shù)委員會于l980年建立。　　中國人類工效學(xué)標準化技術(shù)委員會下設(shè)8個分技術(shù)委員會：基礎(chǔ)分委員會、人體測量和生物力學(xué)分委員會、控制與顯示分委員會、勞動環(huán)境分委員會、工作系統(tǒng)的工效學(xué)要求分委員會、顏色分委員會、照明分委員會、勞動安全分委員會。,本章小結(jié),本章主要介紹了人機工程學(xué)的基本概念和定義；日常生活中人機學(xué)問題；人機學(xué)的