人机工程学概论
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【免费】人机工程学概论(课堂PPT)
经验 人机 工程学
早期历史～20世纪前期
发展史
科学 人机 工程学
1945～1960年
现代 人机 工程学
1960年～现在
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人机思想的萌芽
• 以人为中心设计理念的萌芽； • 基于对人的因素良好知识的设计迹象； • 人机工程设计建议（希波克拉底）； • 使劳动负荷最小化的设计； • 安全性设计； • 日常器皿的人机学设计； • 我国古代人机设计。（《考工记》）
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H:D=8 : 1
历史早期案例
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历史早期案例
石头打制工具
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历史早期案例
16世纪
8世纪
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历史早期案例
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历史早期案例
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• 《考工记》 “凡察车之道，欲其朴属而微置……轮已崇，则人不能 登也，轮已庳，则于马终古登弛也。故兵车之轮六尺有 六寸，田车之轮六尺有三寸……”
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人—机—环境系统
人—机—环境系统是指由共处于同一时间和空 间的人与其所使用的机以及他们周围的环境所构成 的系统，简称人—机系统，在人—机系统中，人、 机、环境相互依存、相互作用、相互制约完成某一 特定的工作或生活过程。
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人
汽
车
的
设
计
机
环境
人—机—环境系统
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Ergonomists contribute to the design and evaluation of tasks, jobs, products, environments and systems in order to make them compatible with the needs, abilities and limitations of people.
人机工程学第1章-概论
工 示凉（温度低）；红色表示热，但又表示“禁止”。
程 学
到底哪个灯亮表示是热开水呢？
例13 “同学，引路标牌这么写更好”
Ergonomics
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图1-7 同学，引路标牌这么写更好
Ergonomics
第一章 概论
人 机 工 程 学
人机学问题比比皆是：床柜、桌椅、寝室、水房、浴室、 餐厅、超市、网吧、实习工厂、银行、邮局、学习文具、计 算机、手机、实验室、图书馆、运动场、公交车……无处不 在。
第一章 概论
人
机
工 程
引例
学
日常生活中的物品，从使用的角度看----
Ergonomics
合理吗？
Ergonomics
想过感受过这些问题吗？
人 机 工 程 学
3
Ergonomics
人 机
想过感受过这些问题吗？
工
程
学
从哪边开呀？
无所适从
开关和炉口如何对应？
一目了然
4
Ergonomics
第一章 概论 人 机 工 程 学
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Ergonomics
人 机 工 程 学
人的能力和系统要求不匹配
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Ergonomics
人 机 工 程 学
人和人造物的关系不断发展
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人 机 工 程 学
古代人机关系
现代人机关系
第一章 概论 弹性人机关系
近代人机关系
人机工程迅速发展期
Ergonomics
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Ergonomics
第一章 概论
人
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第一章 概论
人
机
第二节 设计与人机工程学的关系
工
程
第一章人机工程学 概论
劳、方便舒适、安全可靠，提高人的工作效率。
1.3 人机工程学的研究内容和研究方法
研究内容
（5）工作环境及其改善
研究工作环境下人的生理、心理的反应，环境对工作生活的影
响，研究控制、改善和预防不良环境的措施。 （6）研究作业方法及其改善 研究人从事体力作业 、技能作业和脑力作业时的生理和心理反 应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷和能量
1.1 人机工程学的定义 人机工程学名称
（1）人类工效学，或简称工效学
（2）人的因素（学），人因工程（学）
பைடு நூலகம்
（3）人类工程学，人体工程学
（4）工程心理学 （5）人－机－环境系统工程学、宜人性设计（人机工程 设计）等
1.1 人机工程学的定义 生活中存在的人机问题
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?
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，中老年人想看清上面
的说明确实费劲。
1.1 人机工程学的定义 人机工程设计的内涵
举车床设计为例。车床里的传动系统、各种机构、材料及热处
理、润滑系统，电动机及电路系统、床身、底座和其他零部件 的刚、强度等等，都不是人机界面，因此不属于人机工程设计 的对象，而是工程技术设计的工作。而车床操作部件的尺寸、 位臵、操作方式、操作力、操作方向、照明系统和刻度盘等标 识系统等等，才是车床人机工程设计的内容。至于车床的造型 和色彩设计，一般地属于工业设计的范围，但造型和色彩显然
1.2 人机工程学的起源和发展
科学人机工程学——二战（发展阶段）
二战中入侵前苏联的德国军队的枪械问题，也是一个典 型的事例。俄罗斯冬季极冷，枪械必须戴上手套使用。但德 军的枪械扳机孔较小；在天寒地冻的俄罗斯广袤大地上，戴 了手套手指伸不进扳机孔，不戴手套手指立即冻僵，甚至能
1.3 人机工程学的研究内容和研究方法
研究内容
（5）工作环境及其改善
研究工作环境下人的生理、心理的反应，环境对工作生活的影
响，研究控制、改善和预防不良环境的措施。 （6）研究作业方法及其改善 研究人从事体力作业 、技能作业和脑力作业时的生理和心理反 应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷和能量
1.1 人机工程学的定义 人机工程学名称
（1）人类工效学，或简称工效学
（2）人的因素（学），人因工程（学）
பைடு நூலகம்
（3）人类工程学，人体工程学
（4）工程心理学 （5）人－机－环境系统工程学、宜人性设计（人机工程 设计）等
1.1 人机工程学的定义 生活中存在的人机问题
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?
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，中老年人想看清上面
的说明确实费劲。
1.1 人机工程学的定义 人机工程设计的内涵
举车床设计为例。车床里的传动系统、各种机构、材料及热处
理、润滑系统，电动机及电路系统、床身、底座和其他零部件 的刚、强度等等，都不是人机界面，因此不属于人机工程设计 的对象，而是工程技术设计的工作。而车床操作部件的尺寸、 位臵、操作方式、操作力、操作方向、照明系统和刻度盘等标 识系统等等，才是车床人机工程设计的内容。至于车床的造型 和色彩设计，一般地属于工业设计的范围，但造型和色彩显然
1.2 人机工程学的起源和发展
科学人机工程学——二战（发展阶段）
二战中入侵前苏联的德国军队的枪械问题，也是一个典 型的事例。俄罗斯冬季极冷，枪械必须戴上手套使用。但德 军的枪械扳机孔较小；在天寒地冻的俄罗斯广袤大地上，戴 了手套手指伸不进扳机孔，不戴手套手指立即冻僵，甚至能
人机工程学概论
缘学科的基础知识，因而本书便采用人机工程学这一学科名称。但是 ，任何一个学科的名称和定义都不是一成不变的，特别是新兴边缘学 科，随着学科的不断发展、研究内容的不断扩大，其名称和定义也将 发生变化。
• １.１.２学科的定义
• 与命名一样，对本学科所下的定义也不统一，而且随着学科的发展， 其定义也在不断发生变化。
• １.２.３现代人机工程学
• 到了２０世纪６０年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期。在 这一时期，由于科学技术的进步，人机工程学获得了更多的发展机会 。例如，在宇航技术的研究中，提出了人在失重情况下如何操作，在 超重情况下人的感觉如何等新问题。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• １.２.２科学人机工程学
• 本学科发展的第二阶段是第二次世界大战期间。在这个阶段中，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。 但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”，因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• 结合国内本学科发展的具体情况，我国１９７９年出版的《辞海》中 对人机工程学给出了如下的定义，即人机工程学是一门新兴的边缘学 科。
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１.１ 人机工程学的命名及定义
• 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。
• 另外，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 ，不一一介绍。
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• １.１.２学科的定义
• 与命名一样，对本学科所下的定义也不统一，而且随着学科的发展， 其定义也在不断发生变化。
• １.２.３现代人机工程学
• 到了２０世纪６０年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期。在 这一时期，由于科学技术的进步，人机工程学获得了更多的发展机会 。例如，在宇航技术的研究中，提出了人在失重情况下如何操作，在 超重情况下人的感觉如何等新问题。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• １.２.２科学人机工程学
• 本学科发展的第二阶段是第二次世界大战期间。在这个阶段中，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。 但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”，因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• 结合国内本学科发展的具体情况，我国１９７９年出版的《辞海》中 对人机工程学给出了如下的定义，即人机工程学是一门新兴的边缘学 科。
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１.１ 人机工程学的命名及定义
• 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。
• 另外，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 ，不一一介绍。
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人机工程学概论
第一章人机工程学概论本章重难点分析本章重点在于了解掌握人机工程学的基本概念和定义；人机工程学发展历程中经历的三个时期；了解在人机工程学经验期中的几项比较著名的研究试验。
要了解尽管人机工程学学科名称多样，定义存在不同程度的分歧，但是本学科的研究对象、研究方法、理论体系等方面并不存在根本上的区别。
第一节人机学的研究对象和目的一、人机工程学的基本概念和定义1．人机工程学的基本概念和定义在人机工程学发展的不同历史时期，不同的学者提出过多种关于人机工程学的定义，分别反映了当时人机学学科思想的侧重点。
这里优先介绍国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）对人机工程学所下的定义。
因为这个定义反映了人机工程学已经相对成熟时期的学科思想，也为各国多数学者所认同。
该定义如下：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、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（研究目的）。
这个定义的三句话，分别阐明了人机学的研究对象、研究内容和研究目的。
第一句话指出人机学的研究对象，是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以外，还与管理工程、劳动科学、安全工程、环境工程等领域有关。
单就工业设计的三类设计而言，产品是给人用的、视觉传达是供人看的、环境是为人在其间生活、工作的，当然三类设计都涉及到人的解剖学、生理学、心理学因素，它们便是人机学的研究对象。
第二句话指出人机学的研究内容，是人－机－环境的最佳匹配、人－机－环境系统的优化。
第三句话指出人机学的研究目的：就是设计一切器物都要考虑人们生活、工作的安全、舒适、高效。
这第三句话中，关于设计的目的“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。
人机工程学概论
人机工程学概论1、人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。
2、日本称为“人间工学”。
3、国际人类工效学学会定义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。
4、人机工程学大致经历了三个阶段：经验工程学的发展阶段；经验人机工程学；科学人机工程学。
5、人机工程学的研究内容：人体特性的研究；工作场所和信息传递装置的设计；环境控制与安全保护设计；人机系统的总体设计6、人机工程学的研究方法：观察分析法；实测法；实验法；模拟和模型试验法；计算机数值仿真法。
人体测量与数据应用1、人体测量的主要方法：普通测量法；摄像法；三维数字化人体测量法。
2、人体测量的基本术语3、人体主要尺寸：立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体水平尺寸。
4、主要人体尺寸的应用法则人体感知与信息处理1、反射弧：感受器---传入神经元---中间神经元---传出神经元---效应器。
2、视觉机能视角是眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界角的倒数来表示。
视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼镜观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。
水平视野和垂直视野。
视距是指人在操作系统中正常的观察距离。
3、明适应和暗适应：暗适应大约需要30min；明适应过程一开始，人眼感觉性迅速降低，30s后变化很缓慢，大约1min后明适应过程就趋于完成。
4、人的色视野：垂直色视野；水平色视野5、视觉特征：眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动；人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计准确得多；人眼对做上线的观察最优，依次为右上限，左下限，而右下限最差；通常以双眼视野为设计依据；人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受；人眼最易辨认的颜色顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。
人机工程学概论
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人 机 工 程 学 概 论
人机工程学的定义（ 2、人机工程学的定义（三）
• 综上所述可以认为：人机工程学是以人的生理、心理 综上所述可以认为：人机工程学是以人的生理、 特性为依据，应用系统工程的观点， 特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机 人与环境以及机械与环境之间的相互作用， 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， 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。 达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。因 人机工程学可定义为： 此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善 环境系统的科学。 人—机—环境系统的科学。
我国人机发展进程
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人 机 工 程 学 概 论
二、人机工程学研究的内容和方法
1、人机工程学的内容 、 国家 美国 法国 前苏联 保加利亚 捷克、印度… 捷克、印度… 研究的主体方向 工程和人际关系 劳动生理学 工程心理学 人体测量 劳动卫生学
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人 机 工 程 学 概 论
我们人机工程学的主要内容
原始时期（ 原始时期（二）
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人 机 工 程 学 概 论
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机关系的新阶段。 其中有三项著名的研究试验： 1. 肌肉疲劳试验 2. 铁锹作业试验 3. 砌砖作业试验
后来成为人机工程学 的重要分支，即所谓“时 间与动作的研究”。
一、人机工程学概述
1、人机工程学的命名
欧 洲 Ergonomics 人类工效学 Human Engineering 人类工程学 Human Factors Engineering 人的因素工程学 人间工学 工程心理学
人机工程学-人机工程学概论
F.W.泰勒
第一节 人机工程学的学科发展
但这一时期研究的核心，是最大限度地开挖人的操作效率。
从人机关系方面考察，总体看是要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计；
研究的主要目的是选拔与培训操作人员。 在学术理论上，与现代人机学是南辕北辙、存在对立的。 因此，应该看作是人机学的孕育期。
第一节 人机工程学的学科发展
第一节 人机工程学的学科发展
3．向民用品等广阔领域延伸：人、机、环境互相协调阶段
20世纪五、六十年代后，人机学的研究和应用，从 军工迅速延伸到民用品等广阔领域。而在这其中，德雷 夫斯是发展人机工程学的重要功臣。
德雷夫斯的一个强烈信念是设计必须符合人体的基 本要求，他认为适应于人的机器才是最有效率的机器， 因而他开始发展人体工程学的数据。
第三节 人机工程学的主要内容
第三节 人机工程学的主要内容
以人—机—环境作为研究单位基本对象， 通过揭示其三者之间的相互关系与规律， 以 达到确保整个系统的最优化。
第三节 人机工程学的主要内容
1、人的因素
人体尺寸（家具、工作空间等对应尺寸） ；人体的机构力学功能和机制（肢体运动速度、体 力、耐力等）；劳动生理功能的变化及其机制（人体负荷反应与疲劳机制等）；人的信息传 递能力及其机制（人对信息的接受、传递、输出机制）；人的可靠性（研究失误的可能性）； 劳动中的心理过程（心理调节的特点）；技术审美设计……
人机学此前的观念是：要求人、机、环境三者和谐统一。以可持续发展理 念为指导，则由人、机、环境三维加上一维（未来），演进为人、机、环境、 未来四者和谐统一。
第二节 人机工程学的定义
第二节 人机工程学的定义
国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）1960的定义： 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因素（研究 对象）；研究人和机器及环境的相互作用（内容） ；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时 怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科（目的） 。
人机工程学概述
我国人机发展进程
1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。 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）。 1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。 1989年成立《中国人类工效学学会》 1991年1月成为《国际人类工效学协会》正式成员
人
机
工
程
学
“阿波罗”登月舱
随身听、傻瓜相机及其他
人机关系无处不在 现 代 人 机 工 程 学
小原二郎研究和科普双建卓绩
现 代 平放式暖风机 人 机 工 程 学
特级咖啡机 小型碎肉机
微波炉
打蛋器
无线电水壶
现 代 人 机 工 程 学
美国亨利·德累夫斯（Henry Deryfuss）事务所的人机学实验
早期历史—萌芽阶段
砌砖作业试验
1911年吉尔伯勒斯（F·B·Gilreth）对美 国建筑工人砌砖作业进行了试验研究。他用 快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄下来，然 后对动作进行分析，去掉多余无效动作，最 终提高了工作效率，使工人砌砖速度由当时 的每小时120块提高到每小时350块。
泰勒和吉尔伯勒斯的这些重要试验影响 很大，而且成为后来人机工程学的重要分支 ，即所谓“时间与动作的研究”（Time and Motion Study）的主要内容。特别是泰勒的 研究成果，在20世纪初成了美国和欧洲一些 国家为了提高劳动生产率而推行的“泰勒制” 。
Human to human Human to machine
环境适应人
Environment to human
人的工效
Human ergonomics
人机工程学概论
任何事物的发展都取决于事物内部的矛盾。 著名人体工程学家伍德（John Wood）认为：“当人操 作和控制系统的能力无法达到系统的要求时，人们就确认了 人体工程学这门学科。”
2020年3月1日星期日
3
1.1.1 人机工程学的起源
人机工程学的起源是由于人与物（工具）之间的关系变化。
2020年3月1日星期日
即采用统计方法分析两个变量之间的相关性。 皮尔逊相关系数r=+1.00为完全正相关，r=-1.00为完全的负相
关，r=0为无任何线性相关。
2020年3月1日星期日
三种相关系统分布图
46
1.3.2 学科的研究方法
3. 相关研究法
（2）相关与因果 相关只说明变量之间存在某种联系，不能充分说明变量之间
的因果关系，这是相关研究法与实验法的重要不同之处。
未来人机工程学将越 来越多地研究智能机器或 者智能系统中的人机关系 问题，计算机科学与人机 工程学的联系正日趋紧密。
2020年3月1日星期日
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1.2.2人机工程学的定义
1. 传统人机工程学的定义 人机工程学研究人—机—环境系统中人、机、环境
三大要素之间的关系，为解决系统中人的作业效能、安 全、生理和心理健康问题提供理论和方法。
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1.1.2 人机工程学简史
尚德斯（Mark S. Sanders）和麦克米克（Ernerst J.McCormick）在《工程和设计中的人因学》一书中， 将人机工程学简史分为四个阶段： • 早期人机工程学 • 人机工程学的诞生 • 人机工程学迅速发展期 • 1980年以后的人机工程学
2020年3月1日星期日
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案例与研究：古希腊的人机工程学
2020年3月1日星期日
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1.1.1 人机工程学的起源
人机工程学的起源是由于人与物（工具）之间的关系变化。
2020年3月1日星期日
即采用统计方法分析两个变量之间的相关性。 皮尔逊相关系数r=+1.00为完全正相关，r=-1.00为完全的负相
关，r=0为无任何线性相关。
2020年3月1日星期日
三种相关系统分布图
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1.3.2 学科的研究方法
3. 相关研究法
（2）相关与因果 相关只说明变量之间存在某种联系，不能充分说明变量之间
的因果关系，这是相关研究法与实验法的重要不同之处。
未来人机工程学将越 来越多地研究智能机器或 者智能系统中的人机关系 问题，计算机科学与人机 工程学的联系正日趋紧密。
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1.2.2人机工程学的定义
1. 传统人机工程学的定义 人机工程学研究人—机—环境系统中人、机、环境
三大要素之间的关系，为解决系统中人的作业效能、安 全、生理和心理健康问题提供理论和方法。
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1.1.2 人机工程学简史
尚德斯（Mark S. Sanders）和麦克米克（Ernerst J.McCormick）在《工程和设计中的人因学》一书中， 将人机工程学简史分为四个阶段： • 早期人机工程学 • 人机工程学的诞生 • 人机工程学迅速发展期 • 1980年以后的人机工程学
2020年3月1日星期日
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案例与研究：古希腊的人机工程学
1、人机工程学概论
人机工程学定义: 人机工程学定义:
按照人的特性设计和改善人— 按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的 科学. 科学.
3,具体含义说明
(1)人—机—环境的具体含义: 环境的具体含义:
4,人机工程学的发展阶段
早期历史— 早期历史—萌芽阶段
1.20世纪前期 使人适应机器) 1.20世纪前期(使人适应机器)
(二)人机工程学研究的方法: 人机工程学研究的方法:
1.测量人体各部分静态和动态数据; 1.测量人体各部分静态和动态数据; 测量人体各部分静态和动态数据 2.调查,询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征; 2.调查,询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征; 调查 3.对时间和动作的分析研究; 3.对时间和动作的分析研究; 对时间和动作的分析研究 4.测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态 4.测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态 变化; 变化; 5.观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题; 5.观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题; 观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题 6.分析差错和意外事故的原因; 6.分析差错和意外事故的原因; 分析差错和意外事故的原因 7.进行模型实验或用计算机进行模拟实验; 7.进行模型实验或用计算机进行模拟实验; 进行模型实验或用计算机进行模拟实验 8.运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系, 8.运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系,以便从中得出 运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系 正确的结论或发展有关理论. 正确的结论或发展有关理论.
人机工程学的定义( 人机工程学的定义(三)
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, 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, 生理 特性为依据 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 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, 以及机械与环境之间的相互作用 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 操作简便省力,安全,舒适, 机 环境的配合达到最佳状态的工程 环境 系统提供理论和方法的科学. 系统提供理论和方法的科学.
第1章 人机工程学概论
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。
1.2.2 科学人机工程学（二次大战~50年代末）
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， 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。
人机工程学
第1章 人机工程学概论
1.1 人机工程学的命名与定义
人机工程学（Man-Machine Engineering)： 研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。
1.1.1 学科的命名 1. 人类工程学Human Engineering 2. 人因工程学Human Factors Engineering 3. 工效学 Ergonomics＝ergon（工作、劳动）
＋nomos（规律、规则）
1.1.2 学科的定义
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；
研究人和机器及环境的相互作用； 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。
1.2 人机工程学的起源与发展
1.2.1 经验人机工程学（20世纪初~二次大战） 特点：机械设计的的主要着眼点在于力学、电
、工程学各方面的知识。 研究方向：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。
3 人机工程学的研究内容与方法
1.3.1 学科的研究内容 研究内容具有多样性、应用性和灵活性，如图
1-1所示。主要包括以下几个方面： 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
1.2.2 科学人机工程学（二次大战~50年代末）
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， 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。
人机工程学
第1章 人机工程学概论
1.1 人机工程学的命名与定义
人机工程学（Man-Machine Engineering)： 研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。
1.1.1 学科的命名 1. 人类工程学Human Engineering 2. 人因工程学Human Factors Engineering 3. 工效学 Ergonomics＝ergon（工作、劳动）
＋nomos（规律、规则）
1.1.2 学科的定义
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；
研究人和机器及环境的相互作用； 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。
1.2 人机工程学的起源与发展
1.2.1 经验人机工程学（20世纪初~二次大战） 特点：机械设计的的主要着眼点在于力学、电
、工程学各方面的知识。 研究方向：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。
3 人机工程学的研究内容与方法
1.3.1 学科的研究内容 研究内容具有多样性、应用性和灵活性，如图
1-1所示。主要包括以下几个方面： 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
人机工程学概论
，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最
佳经济效益和社会效益编辑pp。t
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4、人机工程学的发展史 （阶段）
史发 展
早期历史（20世纪前期） 人机工程职业的诞生（1945—1960年 ）
快速发展时期（1960—1980年） 计算机、灾难和诉讼（1980—1990年）
1990年以后
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英国是世界上开展人类工程学研究最早的 国家，但学科的奠基性工作实际上是在美国完 成的。所以，人类工程学有“起源于欧洲，形 成于美国”之说。虽然本学科的起源可以追溯 到20世纪初期，但作为一门独立的学科只有50 多年历史。
学科在形成与发展的过程中，大致经历了 以下三个阶段：
1 经验人类工程学 2 科学人类工程学 3 现代人类工程学
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20世纪前期 （使人适应机器）
阶早
段期
历
Frank , Lillian Gilbreth
史 （人机学研究的先躯）：动作研究和车
—
间管理研究。熟练操作与疲劳；工作间
萌 的设计和残疾人使用设备的设计。
发 公司、计算机公司、汽车公司和其他消费公司。
展 工厂也开始意识到人机工程学在工作场地和产
阶 品设计方面的重要性。
段
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1980—1990年 （人机工程学的重要性）
1979年Three Mile岛上的核电站事故；
阶 计 1984年12月4日Union Carbide杀虫剂工
段算 机
厂有毒物质泄漏，4000人死亡，20000
段 1960年国际人机工程协会成立。
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1960—1980年（仍然不为普通人所了解）
第1章 人机工程学概论
1.2 人机工程学的发展简史
※ 第一次世界大战期间
各参战国都聘请心理学家解决战时兵种分 工、特种人员选拔和训练、军工生产中的作业 疲劳等问题。 美国哈佛大学心理学 Munsterberg教授的 代表作《心理学与经济生活》和《心理工艺学 原理》是人机工程学的最早著作。 这一时期的研究者多是一些心理学家, 当时 的学科名称是 “应用实验心理学”, 其特点是 选 择和训练人,使人适应机器。 战后，心理学的应用推广到非军事领域， 学科名称改成了“工程心理学”。
1.2 人机工程学的发展简史
※ 第二次世界大战期间 工程技术设计思想开始发生了一个根本 性的转变: 由 “使人适应机器”转变为“使 机器适应人”，生理学家、心理学家、医生 和工程技术专家共同研究解决武器和装备的 优化设计的实践，促进了人机工程学作为一 门 独 立 的新兴学科的形成和发展。
Байду номын сангаас.2 人机工程学的发展简史
1.1 人机工程学的研究内容
曹 琦等人给出的定义为：“人机工程学是研究并 优化人机系统的科学”。 国际人机工程学会 (International Ergonomics Association, 简称 IEA) 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;以及在 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、安全和舒适等问题的学科” 。
1.1 人机工程学的研究内容
人 机 系 统 构 成 图
1.1 人机工程学的研究内容
人机界面 (man -machine interface)
人机系统中,“人”与“机”之间能够 相互施加影响、实现相互作用的区域。
(1) 第一类 控制系统人机界面 (2) 第二类 直接作用型人机界面 (3) 第三类 间接作用型人机界面
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一、人机工程学与工业设计相关的应用领域
为减轻作业负担而对作业方式的研究和改善
为防止单调劳动而对作业进
行合理安排
为防止人的差错而设计的安
全保障系统
为提高系统中人机交互的高
效性而研究和改进人机界面 的设计
人的因素是人机工程学研究的重要内容，是人机系
统优化设计的核心。同样工业设计贯穿以人为中心 的理念、产品设计以使用者为中心加以展开。在产 品设计中应用人机工程学原理和方法，始终把人的 因素放在中心位置，也正是工业设计和产品设计的 题中之义。
• 2、人机工程学的多种学科名称
• 本学科常见的名称：
• 人类工效学，或简称工效学，英文Ergonomics,出现
•
• •
•
最早，应用最广 人的因素 Human Factors ,Human Factors Engineering 人类工程学 Human Engineering ,人体工程学 工程心理学 Engineering Psychology 人间工学 ，宜人性设计等
计准则 4人机工程学为产品设计中考虑人机系统整体功能 的优化提供指导原则 5、人机工程学为以人为中心的设计观提供有效的 工作程序
人的体力等生理条件，还涉及人的感知、认知、情 感、精神、心理、社会等更多、更深的方面。
二、人机工程学的基本概念和定义
• 1、人机工程学的基本概念和定义
• 国际人机工程学学会IEA（International Ergonomics
Association)对人机工程学所下得定义：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 理学等方面的因素；研究人和机器及环境的相互关 系；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑 人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。
• 例2 公厕冲水
• 例3 声控开关
• 例4 学生双肩背包 • 例5
• 例6
• 例7 • 例8 • 例9
叫壶烧水 图书馆阅览室座位安排 药品包装，使用说明书 剪刀 认知心理学的应用
第二节 人机工程学的形成和发展
学科思想的演进
《考工记》中涉及兵器宜人性的两小段论述：
一、古代文明中人机工学的孕育和萌芽
• 三、日常生活中人机学问题的巡视
• 例1
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、头部平 齐。打开窗户，行驶中每小时风速达六、七十千米， 即使最闷热的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久， 而背风一侧的乘客却依然热不可挡，试问窗户为谁 而设？现在的新式列车已经改了，把窗户提升到比 站立者身高略高一点的高度，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，而且不增加生产成本。
学科思想至此完成了一次重大的转变：从以机器为
中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人 的因素。
• 3、向民用品等广阔领域延伸——人机学的发展
和成熟
• 设计中重视人的因素固然是正确的原则，但单方面
的过于强调机器适应于人、过于强调让操作者“舒 适”、“付出最小”，在理论上也不是全面的。需 要在多种因素中确定合理的平衡点。 • 由于系统论的影响，IEA对于人机学的定义就在这 一时期提出，反映了新转变后的学科思想。 • 人机（以及环境）系统的优化，人与机器应该互相 适应，人机之间应该合理分工。人机学的理论至此 趋于成熟。
率，要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计， 研究的主要目的是选拔和培训操作人员 这段时期看作人机学产生前的孕育期。
2、二战中尖锐的军械问题——人机学的诞生
人机工学诞生于 1945－1960年期 间
一些专家在当时对人机工程学所做的阐释，便反映
了这一时期的学科思想。例如美国人伍德说：“设 备设计必须适合人的各方面因素，使操作的付出最 小，而获得最高的效率。”
人机工程学
第一章人机工程学概论
第一节人机工程学的研究对象和目的
• 一、引例——人机工程学思
想源远流长 • 花和尚鲁智深在五台山吃酒 醉打山门，闹了一阵以后， 下得山来找到铁匠，要打一 条100斤的禅杖，……铁匠对 他说：“师父，肥了，不好 看，也不中使。依着小人， 好生打一条62斤的水磨禅杖 与师父。使不得，休怪小人。 ……”
4、对工业文用热点：人机界面、交互设计、太空站
环境、弱势群体的医疗和便利设施、海陆空交通安 全保障、生理与心理保健产品与设施等。
由原先的三维和谐统一演进为四维的和谐统一（人、
机、环境、未来）。
5、人机学的学术团体
第三节人机工程学与工业设计
《水浒传》插图
这实际是一个“器物与人的体能是否相适应”的问
题。 器物要和人（使用者）的各种因素相适应。——这， 就是现代人机工程学的基本思想和学术理论的简洁 表述。它属于人们一种“自发的思维倾向，本能的 行为方式”。
图为《三国演义》张飞和他的蛇矛
所谓“人的因素”不仅包括人体尺寸、人的体能、
2000年8月国际工效学协会发布了新的人机工程学
定义：人机工程学是研究系统中人与其他组成部分 的交互关系的一门科学，并运用其理论、原理、数 据和方法进行设计，以优化系统的工效和人的健康 幸福之间的关系。
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、高效等”状态，而是在限定 条件下提高“安全、舒适、高效”的程度。
二、工业设计中的人机工程设计
围绕设计中对人的因素——人的生理和心理因素的
考虑，人机工程学和工业设计具有共同的研究内容 和设计事项。 1、人机工程学为产品设计提供关于人体尺度的设 计参数
2、人机工程学为产
品设计提供关于产 品功用和使用方式 的切入点。
3、人机工程学为产品设计中优化人机界面提供设
《天工开物》插图
古希腊人机工学－运载马车
刹车系统
二、人机工学的形成、发展和学科思想的演 进
1、对劳动工效的苛刻追求
——人机学的孕育
美国工程师泰勒著名的
“铁锹作业实验”是关于 体能合理利用的最早科学 实验
吉尔布雷斯夫妇的“砌砖作业实验”是合理作业姿
势的最早研究
这一阶段研究的核心是最大限度的提高人的操作效