人因工效学

人类工效学 (讲义)

廖建桥编一九九四年九月

目录

第一章概述 (1)

第二章人体测量学 (9)

第三章人体的肌肉系统 (23)

第四章人体的神经系统 (37)

第五章人的信息处理系统 (47)

第六章工作地设计 (67)

第七章信息显示 (77)

第八章控制器 (95)

第九章人---计算机介面 (111)

第十章重体力劳动 (123)

第十一章搬运 (143)

第十二章疲劳 (151)

第十三章脑力负荷 (165)

第十四章照明 (181)

第十五章噪音 (197)

第十六章微气候 (219)

第十七章环境污染与环境保护 (235)

第十八章安全生产 (251)

第一章概述

第一节人类工效学的定义

人类工效学是一门新兴的边缘学科, 它作为一门独立的学科已有四十多年了. 人类工效学这一名称是根据英文"Ergonomics"翻译过来的, "Ergonomics" •这个词是由两个希腊词根组成的, ergo是出力, 工作的意思, nomics是正常化, 规律的意思.因此Erginomics的含义是人的工作规律问题. 也就是说, 这门学科是研究人在生产和工作中合理地, 适度地劳动的问题.

在我国,这门学科尚处于初创阶段, 所用名称也不一致. 除用人类工效学这一名称外, 也用工效学, 人机工程等其他名称.

国际工效学会给人类工效学下的定义为: "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条件下, •在工作中, 家庭中和休假时, 怎样统一考虑工作效率, 人的健康, 安全和舒适等达到最优化的问题."

我国在<<中国企业管理百科全书>>中, 对人类工效学所下的定义为: "研究人和机器, 环境的相互作用及其结合, 使设计的机器和环境系统适合人的生理, 心理等特点,达到在生产中提高效率, 安全, 健康和舒适的目的."

关于人类工效学还有许多其他的定义, 我们不在此一一赘述. •从上面的定义我们可以看出, 人类工效学是研究人, 机器, 环境三者之间的关系, 以便使人工作, 学习, 生活的更有效, 更安全, 更舒适的一门介于心理学, 生理学, 人体测量学, 工程技术和管理之间的边缘学科.

第二节人类工效学的内容

由于人类工效学涉及到人的工作, 学习和生活, •因此人类工效学的内容非常多. 概括起来, 主要包括以下几个方面:

1 人的能力. 这包括人的基本尺寸, 人的作业能力, •各种器官功能的限度及影响因素等. 对人的能力有了了解, 才可能在系统的设计中考虑这些因素, 使人所承受的负荷在可接受的范围之内. 例如, 人的短期记忆容量是七个元素左右, 在系统的设计中如果某一工作对人的短期记忆有要求, 就不能超过这一限度, 否则人将会遗忘过多的信息, 导致错误的发生. 再比如人在直立时向上推举的平均最大力是人体重的100%, 对人体无伤害的最大举力是15%左右. •若某一工作的负荷超过这一值, 不仅会影响人的工作效率, 甚至会影响人的身心健康.

2 人--机交往. "机"在这里不仅仅代表机器, 而是代表人所在的物理系统•, 包括各种机器, 电子计算机, 办公室, 各种自动化系统等等. 人类工效学的座右铭是"使机器适合于人". 在人--机交往中, 人类工效学的重点是工作地, 各种显示器和控制器的设计. 随着电子技术的进步和电子计算机的普及, 人--计算机交往的研究在人类工效学中占有越来越重要的地位.

3 环境对人的影响.人所在的物理环境对人的工作和生活有非常大的影响作用, 因此, 很自然地,环境对人的影响是人类工效学的一个重点内容. 这方面的内容包括: 照明对人的工作效率的影响, 嗓音对人的危害及其防治办法, 音乐, 颜色, 空气污染对人的影响等等.

第三节. 人类工效学的目的

人类工效学的目的有三个: 第一, 使人工作得更有效;第二, •使人工作得更安全; 第三, 使人工作得更舒适. 这三个目的有时是相一致的. 例如一种新机器可能比旧机器的效率更高, 更安全, 更舒适. 但是在许多情况下, 这三个目标是相矛盾的. 一种更安全,

更舒适的操作方法可能比旧方法效率要低些. 某一新机器可以使人工作的更舒适, 但增加的效率可以不足以补偿增加的投资等. 这个矛盾的解决显然取决于人与机器的相对重要性, 取决于人所处的时代, 环境等.

在远古时代, 由于机器(工具)的稀少, 环境的恶劣, 人的生命的艰难, •人不得不无条件地使自己适应机器(工具)和环境. 人们改进工具的主要目的是为了更高的效率, 以抵御环境和敌人生存下去. 使用工具时的安全和舒适是不在人们的考虑之中的, 人们决不会为了舒适而放弃某一种更先进的工具.

我们可以设想在理想的未来社会, 机器和环境将绝对地服从于人. 人的安全与舒适将是系统设计中最重要的位置, 人可随心所欲地改变他所处的物理系统和环境以满足他的需要. 效率将是一个次要问题.

我们既不是生活在远古时代, 也不是生活在理想社会之中. •因此有时人不得不适应于机器与环境, 有时我们可以改造机器和环境使之更好地服务于人. 这使得人类工效学者的工作充满着矛盾和挑战.

西方社会比我们发达, 生活水平比我们高, •因此在那里工效学更强调人的重要性, 教科书中的宗旨为: 使机器适合于人 (Fitting the task to the •man).我国当前生活水平还比较低, 生产力也比较落后, 在很多地方是人适应于机器. 但是随着人们生活水平的提高, 人的价值将越来越高, 人类工效学作为一门学科也将越来越受到重视, 人类工效学对人的工作和生活将发挥越来越大的影响.

第四节. 人类工效学的发展历史

自从人类诞生以来, 就存在着人机关系问题. 随着人类的进步, •人在不断地改造环境, 改造工具, 以便使自己在工作时能够更安全, 健康, 舒适, •使工作效率更高达到优化. 但这些改进分布在人类漫长的进步过程中, 都比较零散, 具体, 还不足以使人类工效学成为一门科学. •人类工效学逐步成为一门科学还是近一百年的事, 其发展可以归纳为三个阶段:

一. 启蒙阶段

虽然在1884年德国学者莫索(A. Mosso)就在人进行劳动时, •将人体通以微电流, 通过电流的变化测量人体的疲劳程度, 但我们认为, 人类工效学作为一门科学形成于本世纪初, 主要应归功于泰勒和吉尔布雷思.

1898年美国人泰勒(F. W. Taylor)从提高工作效率的角度出发, •对装卸工使用的铁锹进行了研究. 他发现每次铲运的重量在10公斤左右时, 劳动效率最高.•因此他设计了许多大小不同的铁锹, 以适应装卸不同的物料. 在此以后, 他还进行过搬运生铁的研究, 通过制定每次的搬运量, 搬运速度, 休息时间, 使作业者充分发挥劳动潜力, 从而提高工作效率.

1911年美国人吉尔布雷思(Frank.Gilbrith)对建筑工人砌砖进行了研究, •通过去掉砌砖动作中的无效动作和辅助装置, 使砌砖工人每小时的砌砖数由过去的每小时170块提高到350块, 大大提高了砌砖工人的工作效率.

在泰勒和吉尔布雷思工作的基础上, 形成了时间和动作研究这样一门学科•. 虽然时间和动作研究本身并不是人类工效学, 但其思想与人类工效学已非常接近.

二. 正式形成时期

第二次世界大战期间, 一些国家, 特别是英国和美国, •大力发展各种新式武器装备. 由于片面地注重了工程技术方面的研究, 忽视了对使用者操作能力的研究和训练, 因此遇到了许多问题. 以飞机为例, 由于座舱及仪表的显示位置设计不当,经常造成驾驶员读仪表或操作错误, 进而发生事故. 另外许多操作在战斗时不灵活, 使飞机命中率降低等. 经过分析发现这些事故的原因可归结为: (1) 显示器, •控制器的设计没有充分考虑人的生理特性, 心理特性,• 致使仪器的设计和配置不当,不能适应人的要求; (2) 操作人员缺乏训练,• 不能适应复杂机器系统的操作要求.这些原因引起了决策者和工程师