《人机工程学》学习

目录

一、人机工程学是什么 (2)

二、人机工程学发展历程 (4)

三、作业空间尺寸 (6)

四、人的运动学基础知识 (7)

五、人机工程与我们的岗位创新 (16)

六、人机工程的经典故事 (20)

一、人机工程学是什么

1、新人机工程学的定义

2000年，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互交关系的一门学科。

2、传统人机工程学的定义

人机工程学就是研究人、机和环境这三大要素之间的关系，并为解决系统中人的作业效能、安全、心理和健康问题提供理论和方法。

3、“随处可见人机，哪里都是工程”

我们的日常生活和工作中，处处可见到“人”和“机”的相互关系。比如以下的关系图：

二、人机工程学发展历程

任何学科都有起源和历史，人机关系的演变和发展可以大体分为三个历史时期：

萌芽期：人类起源到20世纪30年代

初步发展期： 20世纪40年代--20世纪60年代

快速发展期： 20世纪70年代--至今

1、萌芽期的人机工程

有了人类就有了造物，有了造物就有了人机关系。早在石器时代，人类就学会了选择石块，打制成可供砍、砸、刮的各种工具。

人机工程学开始采用科学方法，系统地研究人的能力与其所使用工具之间的关系，兴起于19世纪末--20世纪初。 1884年德国学者Mosso进行了着名的肌肉疲劳试验，

可以说使科学人机工程学的开端。

1898年美国学者泰勒在钢铁厂对铁铲铲煤作业进行研究，用5KG、10KG、17KG、20KG四种装煤铁铲对铲煤作业进行实验，发现10KG铁铲效率最高。他的研究成果成了欧美一些国家为了提高生产效率而推行的“泰勒制”。

1911年美国吉尔布雷斯夫妇对建筑工人砌砖作业进行研究，通过快速摄影机将砌砖动作拍摄下来并进行分析，去掉无用的动作，使砌砖速度由每小时120块提高到350块，作业效率提高一倍多。他们还对外科手术的过程进行改进，将外科大夫自己取器械的方式改变为只需说出器械名称，由助手取器械并递给大夫，这一成果一直沿用至今。

2、初步发展期的人机工程

第二次世界大战中设计的大批武器，只考虑武器性能，而忽略了操作者的协调关系，造成很多操作失误引发的事故。因此，首先在军事领域中开展了人机工程的综合研究与应用。

二战结束后，人机工程的研究成果广泛应用于非军事领域。这段时期的发展也使人机工程真正成为一门独立的学科

3、快速发展期的人机工程

进入20世纪70年代后，科学技术发展飞速，电子计算机普及，自动化程度不断提高，大大促进了人机工程学的发展和进步。

三、作业空间尺寸

1、作业空间设计以人体尺寸为基本参数，从尺寸上保证人体结构的活动要求。

影响作业空间的因素很多，首先，视觉因素是对作业空间起决定性的因素，视觉决定头部位置，也决定了人体

的姿势。

其次，作业的性质（性质分技能作业、体力作业和脑力作业等）对作业空间也有影响。技能作业要求更多视觉观察，体力作业注重肌肉施力，各自作业空间设计都有不同侧重点。

图3－24表明，不同作业性质要求不同的工作台高度。

2、立姿作业

立姿作业在我们岗位作业中占有很大比例，立姿作业的优点是作业区域大，便于肌肉施力，作业者的体位容易改变。图3－27是立姿作业的人体尺寸参数。

四、人的运动学基础知识

1、肌肉运动

运动系统的运动都需要通过肌肉收缩而牵动骨绕关节运动，肌肉是人体运动能量的提供者，人的活动能力是靠肌肉决定的。

2、肌肉的施力

（1）肌肉的施力有两种方式，这两种方式以及不同点如

静态施力会造成消耗加大，肌肉酸痛，心率加快和恢复期

延长等现象，造成这个原因主要是肌肉缺氧，导致肌肉内积累大量乳酸造成。

国外学者研究发现，中学生单手提书包比背书包要消耗多一倍的能量，这主要由于手臂、肩、躯干部分静态施力引起的,如图5-11。

国外学者还研究了手工播种土豆作业，同样作业30分钟，手提篮子心率增加量比挎着篮子心率增加量要多，可见心脏负荷的增加是手提篮子的静态施力造成的结果，如图5-12。

（3）日常工作中，施力方式的识别：

①避免不“自然”的身体姿势

②避免长时间抬手作业

③合理设计作业面高度，可减少手臂静态施力。

④尽可能双手交替作业

（5）事实上，日常作业都是既有静态施力，也有动态施力，很难具体划分彼此界限，也很难避免。但我们通过学习肌肉施力的概念，通过改进，可以减少静态施力，多想办法我们能做得更好。

3、骨和关节运动

（1）在肌肉收缩牵引力作用下，骨绕关节转动，使人体产生各种运动和操纵姿势，这称为骨人体运动，这也是人机工程学的主要内容之一。

（2）人体运动时间和精度

手的运动速度与运动习惯有关，一般是与手的运动习惯一致的运动，其速度较快，准确较高。

由于人体结构的特点，人的运动在某些方向上速度更快，国外学者对不同方向的运动时间进行研究，分析归纳如下：

①在水平方向的前后运动比左右方向运动快；

②手在垂直面的运动速度比在水平面的运动速度快，准

确度也比水平面的高；

③“从上往下”比“从下往上”的运动速度快；

④手朝向身体的运动比离开身体方向运动快，但后者准确度高；

⑤顺时针方向的操作动作比逆时针方向的快；

⑥单手在外侧60°角左右的直线动作和双手在外侧30°角左右同时的直线动作速度都最快，效果最好，如图5－5；

⑦从精度和速度来看，单手操作较双手操作为佳；

这样的结果，对于工作区域的设计有很大意义，比如设计装配线上物品的放置等。

（3）手的力量

人的大部分工作都是由手来完成的，因此手的力量在工作中起着更为重要的作用，手的力量和运动方向、肘关节的角度等有密切的关系。国外学者Clarke研究表明，当肘关节为60°-- 120°时，手臂产生的内收力最大，如图5-32。

（4）人的作业和动作效率

从能量的角度分析，肌肉收缩产生的能量分为两部分：热能和机械能。机械能占有的比例越大，作业效能越高。

为了提高作业效率，国外专家Barnes等人研究总结出“动作经济性原则”。这些原则简单可以归纳成4个方面：

①同时使用两只手，避免一手操作一手空闲；

②力求减少动作数量，避免一切不必要的动作；

③尽可能减少动作距离，避免出现全身性动作；

④寻求舒适的工作环境，减少动作难度，避免不合理的工作姿势；

（5）重体力作业的合理操作

对于重体力作业的改进，一方面要努力提高作业效率，另一方面要减轻人的实际作业强度,设计一些节省体力的