人机工程学第一章
第1章 人机工程学
1.1 人机工程学的研究内容
3.机的特性的研究
（1）信息传递技术 （2）操纵控制技术 （3）安全保障技术 （4）动力学仿真技术 （5）宜人化技术
1.1 人机工程学的研究内容
McCormick 和 Sanders 在《Human Factors in Engineering and Design》一书中给出人机工 程学的简要定义为：“为人的使用而设计” 和 “工 作 和 生活条件的最优化”。 Kroemer, Kroemer, Kroemer-lbert 等人在 《Ergonomics--How to Design for Ease and Efficiency》 一书中给出人机工程学的简要定义为：“为适当地设 计人的生活和工作环境而研究人的特性” 和 “工作的宜人化”。
基于人体形态的人机界面
不同地区和人种、不同年龄和性别都具有不同的身体尺寸，为不同地区 和群体设计的汽车就要参考特定对象的人体参数。 人在生活和劳动中又具有各种不同的形态，人体在不同的姿态下工作， 全身的骨头和关节处于不同的相对位置，全身的肌肉处于不同的紧张状态， 心脏负担不同，疲劳程度也不同。 基于力学特性的人机界面 人体在不同的姿态下，用力的疲劳程度不同，操纵机器所需的力量应该 选择在对应姿态下不易引起疲劳的范围内。例如转向助力器就是为了减轻操 纵力而设计的。人体在不同的姿态下最大拉力、最大推力也不相同。
小知识：脑机接口 脑机接口，开启“心灵感应”时代
• 当冷天你感到口渴, 眼前立刻出现一杯热饮, 当 你从室外回来想要上网,电脑立刻自动启动,当 你想呼吸窗外的新鲜空气,窗子立刻打开……这 一切不用你命令，不用你操控，只要你想，意 念就能实现。这是不是很像科幻？但这可能就 是未来真正的智能时代。我们的心灵被感应， 意念在瞬间被兑现。
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
38
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
12
Ergonomics
人 机 工 程 学
人的能力和系统要求不匹配
13
Ergonomics
人 机 工 程 学
人和人造物的关系不断发展
14
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
15
Ergonomics
第一章 概论
人
39
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 人机工程学概述
计算机仿真方法
26
第四节 人机工程学体系及应用
一、学科体系
27
二、应用
范围
对象举例
例
子
机电设备
机床、计算机、农业机械
产品和工 具设计及 改进
交通工具 建筑设备 宇航系统 工作服装
飞机、汽车、自行车 城市规划、工业设施、工业与民用建 筑 火箭、人造卫星、宇宙飞船 劳保服、安全帽、劳保鞋
作业的设 计与改进
（1）飞机仪表设计的不合理，导致飞行员误操作； （2）操作装置设计的不合理，导致炮弹命中率低。
15
究其原因有三：
（1）武器设计忽视了人的心理和生理特性，仪表的 位置安排不当造成误读，一些结构不适应人操纵引起失 控，导致事故或降低命中率。
（2）操作者缺乏足够的训练、动作不熟练。在紧急 和复杂情况下，容易惊慌失措、手忙脚乱，从而导致事 故。
西欧：人类工效学（Ergonnmics） 原因：侧重于研究人类劳动规律——提高工作效率 ——反映学科本质&中立&希腊文 ——前苏联、日本（人间工学）、中国（人机工程学，
Man—Machine Engineering）仿效
3
二、人机工程学的定义
美国专家伍德：设备需考虑人的各方面因素——操作 上最小的代价求得最高效率
1.什么是人机工程学？叙述它的应用范围，并 举例说明。
2.按照人机工程学的观点，我们身边的机器、 工具、设备、环境以及我们的工作、学习有 哪些地方需要改进，试举例说明，并尝试分 析原因。
31
标准工作地 布局怎样
是否可以改进 更换环境改善环境 维护环境
操作者本身能 更换地点或改进布 否改进工作地 局或扩大面积
方法 时间
方法是否 得当
人机工程学1绪论
第一章 绪 论
§1 人机工程学的命名及定义 §2 人机工程学的起源与发展 §3 人机工程学的研究内容与方法 §4 人机工程学的学科体系及应用领域
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0
绪论
§1 人机工程学的命名及定义
一、人机工程学的命名 二、人机工程学的定义
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绪论
一、人机工程学的命名
美国：Human Engineering 人类工程学 Human Factors Engineering 人类因素工程学
目前人机工程学的前沿领域研究包括： 人机关系； 人与环境关系； 人与生态； 人的特性； 人机系统的定量描述； 人际关系、直至团体行为、组织行为、心理状态等 方面的研究。
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绪论
近期国内外人机工程学研究的方向： 工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因 素引起的生理负荷和心理负荷。 工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应， 以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因 素的人机工程学的研究。 工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。 信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人 的因素研究。 计算机设计与人机工程学研究。 工作成效的测量与评定。 机器人设计的智能模拟等。 人- 机- 环境系统中心理学的研究。
在产品构思和设计阶段， 即考虑降低能耗、资源重复 利用和保护生态环境
考虑可拆卸、易回收、无 毒副作用及产生最少废弃物
为需求和环境设计，满足 可持续发展要求
绿色产品或绿色标志产品
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绪论
绿色设计的基本特征
环境协调性——产品开发与使用的过程中，对人类生态环境 与资源环境的协调有益程度。将环境问题与产品性能、造 型设计等共同考虑
1.第一章人机工程学绪论
7、阴极射线管
● 阴极射线管（CRT）是德国物理学家布 劳恩（Kari Ferdinand Braun）发明的， 1897年被用于一台示波器中首次与世人见 面。
● 电视机
● 计算机
8、液晶显示器
● 虽然液晶早在1888年就已经被奥地利植 物学家Frederich Reinitzer所发现，但是 人们直到1977年才将其用作显示用途。
● 今天在许多场合我们都会用到磁卡，如在食堂 就餐，在商场购物，乘公共汽车，打电话，进入 管制区域等等，不一而足。
● 信用卡
● 智能卡
5、交通指挥灯
● 交通指挥灯是非裔美国人加莱特.摩根在 1923年发明的。
● 铁路上使用的信号只有一种命令：通行。 公路交通的红绿灯则不一样，它的职责在很 大程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。
1.1 人机工程学在国内外的研究现状 1.2 人机工程学定义 1.3 人机工程学历史与发展 1.4 人机工程学研究方法 1.5 人机工程与工业设计 附录1：baddesign 附录2: 20世纪最伟大的10种人机界面装置
1.1 人机工程学在国内外的研究现状
美国：研究性+实用性 英国：实用性研究（ergonomics） 苏联：标准化 日本：感性工学 中国：
（3）实验法（统计推测）
实验法是人机工程学最常用也是最基本的方法。妥善 控制其他若干变量，系统地改变某个变量A，观察A的 系统变化对另一变量B的影响。A为实验变量，B称为 因变量。
实验变量：就是自变量。
Y=f（xi） i=1,2,3,…,n 控制变量：其实就是环境的干扰因素。
样本：样本是一个典型的统计学概念，从群体的总数 中，以随机或其它方法选取一部分作为被试，这样的 被试叫做样本。
人机工程学
第一章人机工程学概述重点人机工程学的定义，对象、目标、核心；人机工程学的特点1. 人机工程学是研究人、机器及其工作环境之间相互作用的科学2国际人机工程学会的定义为研究人在某种因素；研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中、生活中和休息时，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工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的3.研究对象人、机器、环境。
人是最主要的，强调以人为本4.研究的核心着重研究人、机、环境之间的相互作用关系，试图改变人们所用物品和所处的环境，从而使机器和工作环境更好的适应人的需要。
5.研究目标一是提高工作效率和质量。
二是提高工作的安全感和舒适感。
6.人机工程学特点强调以人为本，客户满意为准则必须意识到个体在能力和限制上的差异用系统的观点考虑问题，不能孤立地解决问题强调设计过程经验数据和评价的重要性7.人机工程学发展三阶段(1)经验人机工程学阶段；早期历史(2)科学人机工程学阶段，1945-1960（3）细心地人机工程学阶段，1960年至今8.人机系统的组成人、机和环境组成第二章人体测量及数据应用重点人体测量的概念；人体测量数据为：人体构造尺寸（静态尺寸）人体功能尺寸（动态尺寸）；人体测量的数据处理：平均值、标准差、百分位数及其计算1.人体测量：指借助人体测量仪器，按照人体测量方法，对人体身体各方面数据特征（主要是尺寸）的度量。
2.人体测量数据1）人体构造尺寸，即静态尺寸：人在静止的状态下，即站立不动、坐着不动或静卧等情况下测量的尺寸2）人体功能尺寸，即动态尺寸，它包括在工作姿态下或在某种操作活动下测量的尺寸3.百分位数人体测量的数据常以百分位数Pk来表示人体尺寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95%三种百分位数来表示。
百分位数Pk是一种位置指标、一个界值。
一个百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分，有K%的测量值等于和小于它，有（100-K）%大于它P5（第5百分位数）表示“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95％的人群身材尺寸大于此值；P50（第50百分位数）表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各为50％；P95（第95百分位数）表示“大”身材，是指有95％的人群身材尺寸小于此值，而有5％的人群身材尺寸大于此值。
《人机工程学》第1章绪论
《人机工程学》第1章绪论第1章绪论第1章绪论1.1 人机工程学及其发展史1.2 人机系统1.3 人机工程学的研究内容和应用1.4 人机工程学的研究方法第1章绪论1.1 人机工程学及其发展史1.1.1 什么是人机工程学人机工程学是20世纪40年代后期跨越不同学科和领域，应用多种学科的原理、方法和数据发展起来的一门新兴的边缘学科。
由于它的学科内容的综合性、涉及范围的广泛性以及学科侧重点的不同，学科的命名具有多样化的特点。
第1章绪论例如，在欧洲多称为工效学(Ergonomics); 在美国多称为人类因素学(Human Factors)、人类工程学(Human Engineering)、工程心理学(Engineering Psychology); 在日本称为人间工学等。
在我国所用的名称有人机工程学、工效学、人机学、人体工程学等，本书使用人机工程学这一名称。
人机工程学目前也无统一的定义。
第1章绪论著名的美国人机工程学专家W.E.伍德森(W.E.Woodson)认为：人机工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案，亦即对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于获得最高的效率和作业时感到安全和舒适。
前苏联的学者将人机工程学定义为人机工程学是研究人在生产过程中的可能性、劳动活动方式、劳动的组织安排，从而提高人的工作效率，同时创造舒适和安全的劳动环境，保障劳动人民的健康，使人从生理上和心理上得到全面发展的一门学科。
第1章绪论国际人机工程学会(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因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作、生活和休假时怎样统一考虑工作效率、健康、安全和舒适等问题的学科。
《中国企业管理百科全书》中对人机工程学所下的定义为人机工程学是研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。
人机工程学(1)[1]
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w 人对视野最佳范围内的目标，认读迅速而准确；对视野有效范围内的目 标，不易引起视觉疲劳。因此，重要的显示仪表应布置在最佳视野范围 之内，而视野最大范围内不应布置显示仪表，或只布置不经常认读的仪 表。
w 4．环境控制和人身安全装置的设计 w 生产现场有各种各样的环境条件，如高温、潮湿、振动、噪
声、粉尘、光照、辐射、有毒等。为了克服这些不利的环境因 素，保证生产的顺利进行，就需要设计一系列的环境控制装置， 以适合操作人员的要求和保障人身安全。 w “安全”在生产中是放在第一位的，这也是人一机一环境系 统的特点。为了确保安全，不仅要研究产生不安全的因素，并 采取预防措施，而且要探索不安全的潜在危险，力争把事故消 灭在设计阶段。安全保障技术包括机器的安全本质化、防护装 置、保险装置、冗余性设计、防止人为失误装置、事故控制方 法、救援方法、安全保护措施等。
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人机工程学(1)[1]
第二节 人体测量应用
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人机工程学(1)[1]
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人 体 尺 寸 在 设 计 中 的 应 用
人机工程学(1)[1]
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人 体 活 动 范 围
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人机工程学(1)[1]
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人机工程学(1)[1]
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人机工程学(1)[1]
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第二章 人体测量
人机工程学(1)[1]
第一节 人体静态测量参数
人机工程学 第一章 总论
西安工程大学
人机工程学
第二节 人机工程学的起源与发展
• 我国的人机工程学研究起步较晚， １９３５年陈 立和周先庚等在中央研究院和清华大学研究过工作 疲劳、劳动环境等问题。６０年代对铁路信号、飞 机仪表也做过人体工程学方面的研究，由于１０年 动乱中断。１９８５年成立了中国人类工效学标准 化技术委员会和心理学会工业心理学专业委员会。 １９８４年国家科工委成立了军用人－机－环境系 统工程标准化技术委员会。１９８９年成立了“中 国人类工效学学会”。近年人体工程学的研究在我 国许多领域已经取得了显著的发展。但是，与先进 国家比较，人机工程学基础理论、方法论以及成果 的应用还有相当大的差距。人机工程学思想的教学 和科普工作必须加强。
• 同时，在科学领域中，由于控制论、信息论、系统论 和人体科学等学科中新理论的建立，在本学科中应用 “新三论”来进行人机系统的研究便应运而生。所有 这一切，不仅给人机工程学提供了新的理论和新的实 验场所，同时也给该学科的研究提出了新的要求和新 的课题，从而促使人机工程学进入了系统的研究阶段，
使学科走向成熟。
• 这一阶段，人机关系的特点：通过选拔与培训，使工 人适应机器。
• 其工作的重要意义在于，提高工效的观念从此不再是 一种自发的思维倾向，它已开始建立在科学实验的基 础上，具有现代科学的形态。
西安工程大学
人机工程学
第二节 人机工程学的起源与发展
• 二、科学的人机工程学(诞生阶段)
• 这一阶段又称为人机工程学的诞生和成长阶段。大致 是从第二次世界大战开始及战后的十几年。由于军事 方面的需要，人机关系的研究，结合了生理学、心理 学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。
第1章人机工程学[1]
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第1章人机工程学[1]
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第1章人机工程学[1]
1.3.2 研究方法
•1. 观察法 可借助摄影或录象 •2. 实测法 借助仪器进行实际测量，见图1-1 3. 实验法 在实验室或作业现场进行多次反复观 测，见图1-2 •4. 模拟和模型试验法，见图1-3 •5.系统综合分析法
学的方法。 •人体工程学正是这样的一门关于 “人”的学科。
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第1章人机工程学[1]
1.1 人机工程学的命名与定义 人体工程学（Human 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. 人机工程学 2. 人因工学（Human Factors） 3. 工效学 Ergonomics＝ergon（工作、劳动）＋nomos（规律、规则） 3. 生命科学工程（Life-Scineces-Engineering) 4. 生物力学（Biomechanics) 5. 人体状态学（Human Conditioning） 6. 人-机-系统（Man-Machine System） 人体工程学在国外由于研究的方向不用，因而产生了很多部用或意义相 近的名称。同时不同的名称所研究的重点也略有差别
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第1章人机工程学[1]
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第1章人机工程学[1]
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第1章人机工程学[1]
从室内角度来看，人体的运动器官和感觉器 官与活动的关系最密切。
人体工程学的研究意义： 1）为确定空间范围提供依据。
在确定空间范围的同时，搞清楚使用这个空 间的人数，每人需要多大的活动面积，空间内有 哪些家具设备以及这些家具和设备需要占用多少 面积等。
1安全人机工程学第一章
课程要求 • 1、掌握安全人机工程的基本概念、基本理论，领会“人机结 合面”的含义。 • 2、掌握人体参数、人的生理、心理及生物力学特性。 • 3、掌握作业时的生理变化、疲劳的机理、测量及改善方法。 • 4、掌握人机功能特性及人机功能分配原则。 • 5、掌握显示器、控制器、作业姿势、作业空间和作业环境的 设计要求与设计方法。 • 6、具备对人机系统进行安全设计的初步能力。 • 7、具备对一般人机系统进行安全检查与评价的能力。
课程学时分配
• 整个教学过程由课堂授课、自学二个环节组成。授课
采用多媒体教学形式。 • 课程教学时间1-9周，总时数34学时 • 考试时间11周
参考书
• 撒占友，程卫民《安全人机工程学》（教材）中国矿业大学 出版社 • 欧阳文昭、廖可兵《安全人机工程学》煤炭工业出版社 • 李红杰、鲁顺清《安全人机工程学》中国地质大学出版社 • 谢庆森、王秉权《安全人机工程学》, 天津大学出版社 • 丁玉兰《人机工程学》，北京理工大学出版社 • 刘东明、孙桂林《安全人机工程学》中国劳动出版社 • 臧吉昌《安全人机工程学》化学工业出版社 • 石金涛等《安全人机工程学》上海交通大学出版社
经验人机工程学 孕育期_小结
这一时期研究的核心是最大限度地挖掘人的操作 效率。从对待人机关系这个基本方面考察，总体来看 是要求人适应于机械设备，即以机械设备为中心进行 设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。这在
基本学术理论上与现代人机学是南辕北辙，存在对立
的。因此，应该把这段时期 看作人机学的孕育期。
信息，使人易于辨识，改善机械设备的控制装置，使人易于
控制，排除不良环境对人机系统的影响，从而建立一个合理 可行的方案使人-机-环境系统达到最优化的配合，充分发挥人 与机的作用，做到人尽其力，机尽其用，环境尽其效，使整 个系统安全、可靠、高效，以保证操作者在健康、舒适的环
人机工程学第1章人机工程学概论
人机工程学第1章人机工程学概论人机工程学是研究人与机器之间的交互关系和设计优化问题的学科。
它涉及到人的认知、感知和运动等行为，以及机器的设计、人机接口和系统的优化。
人机工程学的主要目标是改善机器和人之间的交互性能，提高系统的易用性、效率和安全性。
人机工程学的发展历史可以追溯到20世纪初。
在当时，工业化和技术革命的推动下，机器在人们的日常生活中越来越重要。
然而，由于机器的设计不符合人体工程学原理，造成了许多问题，如疲劳、劳损和事故等。
为了解决这些问题，人们开始关注如何将人体科学原理整合到机器的设计中，这就是人机工程学的起源。
人机工程学的研究范围很广泛，涵盖了多个学科领域，如心理学、生理学、工程学、计算机科学和设计学等。
研究的方法也很多样化，包括实验研究、建模分析和仿真模拟等。
通过这些方法，人机工程学研究人机交互的规律和问题，发展出一系列的设计原则和方法，以指导机器的设计和人机接口的优化。
1.用户需求分析：人机工程学首先要了解用户的需求和期望，通过调查、访谈和问卷调查等方法，分析用户的心理、生理和行为特征，确定系统的设计目标。
2.人类认知和感知：人机交互是通过人类的认知和感知过程实现的，研究人的注意力、记忆、问题求解和决策等认知过程，以及感知的感觉、知觉和运动等能力，有助于优化人机界面的设计。
3.人体工程学设计：人体工程学是将人体科学原理应用到机器的设计中，研究如何使机器与用户的身体特征和动作协调一致，减少用户的体力消耗和劳损，提高人机交互的效率和舒适性。
4.人机界面设计：人机界面是人与机器之间的交互媒介，研究如何设计界面以使用户能够直观地理解和操作机器，通过图形、声音、触觉和语音等多种方式，实现信息的传递和理解。
5.系统优化与评估：人机工程学也关注如何对机器和系统进行优化和评估，以提高其性能和可靠性。
通过模型分析、仿真测试和用户评估等方法，可以评估系统的易用性、效率、安全性和用户满意度等指标。
人机工程学在许多领域都有应用，如航空航天、交通运输、医疗保健、信息技术和消费产品等。
第一章-第二章-人机工程学概述-研究内容与方法PPT课件
23
人机工程学的命名（一）
欧洲
美国
日本 前苏联
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
24
人机工程学的命名（二）
“Ergonomics”一词是英国学者莫瑞 尔于1949年首次提出的，它由两个希腊词根 “ergo”（即工作、劳动）和“nomos” （即规律、规则）复合而成，其本义人的劳 动规律。由于该词能够较全面的反映本学科 的本质，又源自希腊文，便于各国语言翻译 上的统一，因此目前较多的国家采用 “Ergonomics”一词作为该学科的命名。
6
原始时期（三）
7
19世纪末至一战
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
后来成为人机工程学 的重要分支，即所谓“时
2. 铁锹作业试验
间与动作的研究”。
3. 砌砖作业试验
美国人机工程学及应用心理学家A·查帕尼斯 （A·Chapanis）说：“人机工程学是在机械 设计中，考虑如何使人获得简便而又准确的 操作的一门科学”。
27
人机工程学的定义（二）
国际人类工效学学会（International Ergonomics Association，简称IEA）于
1957年为本学科所下的定义是最有权威、最 全面的定义，即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、健康、安全和舒适等问题的学科。
人机工程学PPT演示课件
ERGONOMICS MAN—MACHINE ENGINEERING
HUMAN FACTOR HUNMAN ENGINEERING
1
第一章 概论 一 、 人机工程学的起源与发展 二 、人机工程学的命名与定义 三 、人机工程学与艺术设计的关系 四 、案例研究
2
二、 人机工程学命名与定义
92
年龄影响：
超过25岁，对 15000Hz以上 频率的听觉灵 敏度逐年下降。
人的感知觉特点——听觉
93
人的感知觉特点——听觉
2、声音的心理度量——响度级 • 响度级：声波的心理度量。
单位：phons 响度即综合考虑声压、频率对人听觉系统的影响。
94
四 、 躯 体 感 觉
95
人的感知觉特点——躯体感
18
人体尺寸与作业空间
·常用的百分位 主要有以下三个：5%、50%、95%。
5%：小百分位，5 %的人的人体尺寸小于此 值，95%的人的人体尺寸大于此值。
50%：中等百分位，50%的人的人体尺寸小于 此值，50 %的人的人体尺寸大于此值。
95%：大百分位，95 %的人的人体尺寸小于 此值，5%的人的人体尺寸大于此值。
59
本章所要解决的问题：
一、感知觉特点 二、听觉 三、视觉 四、躯体感觉 五、化学感觉 六、显示设计——人的信息输入设计
60
一 、 感 知 觉 特 点
61
2、感觉的基本特性
适宜刺激 刺激阈 适应 相互作用 对比 余觉
人的感知觉特点
62
3、知觉的基本特性
• 整体性 • 选择性 • 理解性 • 恒常性 • 错觉
.按使用人群分：儿童用椅、成人座椅、老年用椅等
人机工程课件 第一章
人机交互、人机界面
人类工效学这一名称是根据英文"Ergonomics"翻译过来的, ergo是出力、工作的意思, nomics是正常化、规律的意思. "Ergonomics"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.
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。
第二次世界大战
现代人机工程学（60年代以来）
家具、仪表、显示器、人机界面
现代人机工程学有三个特点：
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。
国际人机工程学标准化委员会和各国，已经分别制订了一 批国际的和各国的人机工程技术标准。
我国制定人机工程技术标准的进展情况良好。已经制定发布 了几十个人机工程的技术标准。这些国标的内容，在技术上 与对应的国际标准有着较好的一致性或等效性。
五 、人机工程技术标准简介
GB/T 16251-1996 工作系统设计的人类工效学原则（eqv ISO 6385：1981） GB/T 5703-1999 用于技术设计的人体测量基础项目（eqv ISO 7250：1996）
1) 动作分类: 定位动作、逐次动作、重复动作、连续动作、调整动作 2）动作分析与动作经济原则
3）改善技能作业条件 4．作业姿态 1）肢体的活动范围 2）人的肌力 3）作业姿态与持续施力
第六章：人的信息加工过程
1、大脑 2、信息理论 3、人的认知过程 4、知识 5、外部认知 第七章：人的行为与心理
人机工程学课程教案
人机工程学课程教案第一章：绪论1.1 课程介绍解释人机工程学的定义和研究领域强调人机工程学在现代工程设计中的重要性1.2 人机工程学的历史和发展介绍人机工程学的发展历程和重要里程碑讨论人机工程学的发展趋势和未来展望第二章：人的因素2.1 人的能力与限制讨论人的感知、认知、运动和情绪能力分析人的生理和心理限制2.2 人机交互介绍人机交互的基本原理和方法探讨人与计算机、的交互方式和技术第三章：机器和人机系统设计3.1 系统设计原理介绍系统设计的基本原则和方法强调人机系统的整体性和兼容性3.2 界面设计讨论界面设计的目标和要求分析不同类型界面的设计方法和实例第四章：人机工程学应用案例分析4.1 汽车人机工程学分析汽车驾驶舱设计和操作界面的人机工程学应用讨论汽车安全系统和智能驾驶技术4.2 工业与人机协作介绍工业的基本原理和应用领域探讨工业与人机的协作模式和安全性第五章：评估与改进5.1 人机工程学评估方法介绍人机工程学评估的方法和技术强调评估过程中的数据收集和分析方法5.2 人机工程学改进策略讨论根据评估结果进行人机工程学改进的策略和方法强调持续改进和人机工程学的实践应用第六章：环境因素与人机工程学6.1 环境对人的影响分析温度、噪声、振动等环境因素对人的影响讨论人在不同环境下的工作能力和舒适度6.2 环境设计与人机工程学介绍环境设计的基本原则和方法探讨环境设计在提高人机系统性能方面的作用第七章：人机工程学在产品设计中的应用7.1 产品设计原则介绍产品设计中的人机工程学原则强调产品设计应以人为中心7.2 产品设计案例分析分析生活中常见产品的人机工程学设计案例讨论产品设计中的创新与实践第八章：人机工程学在工程管理中的应用8.1 工程管理与人机工程学介绍工程管理中的人机工程学应用强调人机工程学在提高工程管理效率和安全性方面的作用8.2 工程管理案例分析分析工程管理中人机工程学应用的案例讨论工程管理中的挑战与解决方案第九章：人机工程学在安全与健康中的应用9.1 安全与健康中人机工程学的作用分析人机工程学在安全与健康领域的作用强调人机工程学在预防事故和提高工作舒适度方面的意义9.2 安全与健康案例分析分析人机工程学在安全与健康领域应用的案例讨论如何通过人机工程学提高工作场所的安全性和健康性第十章：未来挑战与发展方向10.1 技术发展对人机工程学的影响讨论新兴技术如、虚拟现实等对人机工程学的影响分析技术发展对人的能力、限制和需求的改变10.2 人机工程学的未来发展展望人机工程学的未来发展趋势和挑战强调人机工程学在推动可持续发展和创新中的重要作用重点和难点解析重点环节：1. 第一章绪论中的课程介绍和人机工程学的历史和发展。
人机工程学第一章
What's in a Name?
The description of Human Factors put forth by one of the founders of the field, Alphonse Chapanis, to wit: "Human factors is a body of knowledge about human abilities, human limitations, and other human characteristics that are relevant to design. What we do is human factors engineering, which I define this way— Human factors engineering is the application of human factors information to the design of tools, machines, systems, tasks, jobs, and environment for safe, comfortable, and effective human use.“ We will also follow Dr. Chapanis in considering Human Factors as synonymous with Ergonomics. "Whether we call ourselves human factors professionals or ergonomists is mostly an accident of where we happen to work and where we were trained. We are all—human factors professionals and ergonomists—ultimately concerned with trying to shape the world in which we live so that it will better suit us and our needs.“
(建筑工程管理)人机工程学
第一章人机工程学绪论：同学们你们所学的专业是产品设计，产品设计的目的是满足人的需求，包括物质层面也包括精神层面，不管是我们设计一个产品、设计一个空间，人的需求是设计的出发点，也是设计的目的和归宿。
人机工程学是研究人、机、及其工作环境之间相互作用的学科。
其研究目的是使在所设计的人机环境系统中，人尽其力，“机”尽其用，环境尽其美，使整个系统安全、高效，且对人有较高的舒适度和生命保障功能。
最终目的是使系统综合使用效能最高。
设计需要感性的认识，更需要理性的思考。
产品设计是艺术与科学技术相结合的学科，人机工程学的支持就是赋予设计科学化的色彩，使设计更少的受设计者主观意想影响。
产品设计要求设计最终将形式与功能相统一，而人机工程学对设计的功能性，无论是满足物质性的功能还是精神性的功能的满足都起科学的支撑，为人性化的设计提供了依据。
形态判断设计价值的一种冲击。
1．1人机工程学的命名与定义人机工程学是一门涉及诸多方面的综合性边缘学科。
它在自身发展的过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机的融合了各相关学科的理论，不断地完善自身的基本概念，理论体系、研究方法以及技术标准和规范。
1．1．1 学科的命名由于该学科研究和应用的范围极其广泛，各个领域的研究人员都试图从自身的角度来给本学科命名和定义，因此，世界各国对本学科的命名不尽相同，即使在同一个国家里，命名也不统一。
美国的“Human Engineering”译为“人类工程学”或“人体工程学”；Human Factors ; Human Factors Engineering 人类因素学或人类因素工程学原苏联及东欧国家的“Engineering Psychology”一般译为“工程心理学”；日本的相应学科译为：人间工学人体工程学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学等等。
国际上较为通用的名称是采用西欧各国的命名“Ergonomics”希腊语中的两个词根“Ergon”(工作、出力)和“Nomics”(规律、正常化)构成的即“人类工效学”，本意为人的劳动规律，也可理解为把机械产品设计成十分符合人类的工作或动作的法则或习惯，该词能全面的反映本学科的本质，词义能保持中立性。
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07工程学
1.2人机工程学发展的几个
阶段
我国古代的例子
1） 《冬官考工记》，商周 时代，按人体尺寸制造 各种工具和车辆。
2） 《黄帝内经》对人体尺 寸的测量方法、测量部 位、测量工具、尺寸分 类有详细的说明。
17工程学
1.2人机工程学发展的几个阶段
❖ 1.2.2人机工程学的早期发展(18001945) 1、人机工程学的发展和技术进步 是交织在一起的。 1）技术突破，建立产品设计平台 ；根据人的需求对技术进行完善 。创造新需求-酝酿新技术突破 。 2）鼠标发展实例:机械\光电\无线
❖1.2.5我国人机工程学的发展
1、49年前，主要工程心理学 2、70年代，中科院、杭州大学等研究工程
心理学 3、1989年成立中国人类工效学学会（CES
） 4、工业设计专业开设设计人机工程学。
67工程学
1.2人机工程学发展的几个 阶段
❖1.2.6人机工程学的未来
1、随着技术的不断进步而不断深入发 展
1.5人机工程学研究方法
❖1.5.2实测法 借助于仪器设备进行实际测量的 方法。如人体各种动、静态参数 测量等。
机67 工程
1.5人机工程学研究方法
❖1.5.3实验法
一般在实验室中进行。在实际中不方 便或需时间较长。如仪表认知速度、 差错率，色彩测试等。
机7 工程
1.5人机工程学研究方法
1.5.4模拟和模型试验法
57工程学
2）动作研究：Gilbreth基本动作研究。
67工程学
动作研究之父:弗兰克·吉尔布雷 思
❖ 动作研究：也叫工作研究、工作设计或是方 法工程。其研究的对象都是在工作中，如何 找出最简最优的方法，以最少的动作最终达 到节约人力、提高效率、充分降低时间成本 以达到提高经济效益的目的。
❖ 动作研究的关系：即动作与时间的关系，动 作与人体的关系，动作与产品的关系。
2、人机工程学在欧洲的发展 人类工效学(Ergonomics)
3、日本人机工程学的发展 1）人间工学 2）情感工程学
47工程学
1.1人机工程学的起源与定义
4、国内对人机工程学的研究
1）工效学（人类工程学）：管理 2）工程心理学：心理学 3）人机工程学（安全、设计）：工程技术 4）人体工程学：服装设计 5）人因学（宜人学）
其它定义
工7 程导论
1.1人机工程学的起源与定义
定义特点
1）研究应用学科范围 2）应用领域 3）研究内容:效率;安全与舒适
工87 程导论
97工程学
1.2人机工程学发展的几个
阶段
❖1.2.1从人类史看人机工程学起源和发展
人与工具
1）人制造工具的目的：满足使用需求 2）工具适合人生理特点：顺手、合手 3）工具适合人心理特点：喜欢 4) 挖掘需求是创造的基础
用于系统比较复杂的情 况下，如汽车假人碰撞 试验等。
87工程学
机97 工程
1.5人机工程学研究方法
❖ 1.5.5计算机数值仿真法
定义： 借助高速、大存储 量数字计算机及相关技术 ，对复杂真实系统的运行 过程或状态进行数字化模 拟的技术。 模拟系统的一系列动作。比 物理模拟和模型试验方法 成本低，周期短。
17工程学
2、1949年、英国成 立工效学学会。
3、1957年、出现工 效学期刊（ Ergonomics）
27工程学
1.2人机工程学发展的几个
阶段
4、研究内容：新式武器与装备。 5、涉及学科：多学科 6、特点：重视工业与工程设计中人的因
素，力求使机器适应于人。
37工程学
1.2人机工程学发展的几个
1898年，美国学者F·W泰罗对工人的操作动作进 行了细致的观察和分析，以确定合理的工作方法 选取合适的工具，规定标准的工时定额，以提高 劳动效率。他用形状相同而铲量不同的四种铁锹 （5kg，10kg，17kg和30kg），试验结果表明， 用10kg的铁锹铲煤效率最高。他做了许多试验， 终于找出了铁锹的最佳设计方案，并找出搬运煤 屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一 铲的最适当重量。
1.4人机工程学研究内容
6、生产领域的人机工程学问题 如适合于人、男女之别、成人与小孩 、老年人问题、工作环境、劳动保护 、说明书等。
7、其他领域的人机工程学问题 如交通安全、体育、日用品等。
机47 工程
1.5人机工程学研究方法
❖1.5.1观察法 观察系统中人、机的工作状态。如 泰勒的时间分析。
机57 工程
人机工程学第一章
•欧洲
•美国
•人机工程学 •在不同国家的发展
•日本
•中国
•人因学 •人体工程学 •人机工程学 •工程心理学
•工效学
37工程学
1.1人机工程学的起源与定义
❖1.1.1人机工程学在不同国家的发展
1、人机工程学在美国的发展 1）人类工程学(Human Engineering) 2）人的因素工程学(Human Factors Engineering)
ห้องสมุดไป่ตู้
7工程学
砌砖作业试验
1911年，美国学者F·B基尔布莱特对建筑工人 砌砖作业进行了试验。他用快速摄影机将工人 砌砖动作拍摄下来，然后对动作过程进行分析 研究，哪些动作必需，哪些动作多余，去掉多 余的无效动作，提高有效动作的效率，这就是 著名的动作研究。结果使工人的砌砖速度由当 时的每小时120块提高到350块。
2、为改善人的生活与工作质量而扮演 越来越重要的角色。
3、成为工科及设计学科的基础课程。
机7 工程
1.3人机工程学的应用 领域
❖1.3.1人机工程学应用指南
1、研究目的:完善人机关系的一门科学 1）提高工作效率 2）舒适性能与安全性能 3）使用方便性
机87 工程
1.3人机工程学的应用 领域
2、应用方法 1）以人的需求作为尺度度量现有的设计 ，发现不足。 2）根据国家标准与人的特性进行改良设 计。
3、应用范围 涉及人的领域就有人机工程学存在的空间 。
机97 工程
1.3人机工程学的应用 领域
❖ 1.3.2人机工程在不同学科 的应用
1、农业的应用课题
农机的设计问题
2、林业的应用课题
伐木机械、电锯危害研究
机07 工程
1.3人机工程学的应用领域
3、制造业的应用课题
1）提高工效方法的研究 2）各种加工机床的设计问题 3）作业仪表、操纵机构设计 4）作业环境的危害与改善 5）加工车间对环境的危害
87工程学
1.2人机工程学发展的几个
阶段
3）研究学科：心理学为主 4）特点：人机关系以选择和培训操作者为
主，使人适应于机器。
97工程学
1.2人机工程学发展的几个阶段
❖1.2.3人机工程学职业出现1945-1960
1、1945年、美空军建立工程心理学实验室。
第二次世界大战即将结束的1945年，美国陆军航空团和美 国海军都建立了工程心理学实验室。代表人物：阿尔方斯· 查帕尼斯；主要研究缺氧症、高空病、高加速力、突然减 压与夜间飞行等问题。他在处理他那个时代飞员驾驶先进 的军用飞机进行作战时所遇到的困难问题方面尝到了应用 研究的滋味。第二次世界大战结束后，他所在的实验室进 行了视觉与暗适应的研究，并取得很大成果。
机17 工程
1.4人机工程学研究内容
3、作业环境的研究。 4、尖端技术领域中的人机工程学
如飞机驾驶、核电站、太空中的工作 与生活、全球定位系统等。
机27 工程
1.4人机工程学研究内容
5、计算机软件中的界面设计问题 如屏幕显示、键盘设计、操作系统的 评价、计算机的物理环境、说话式输 入方式。
机37 工程
❖1.4.2人机系统的总体设计
1、定义目标：总体设计决定系统效能 的高低
2、系统功能分析：分析人机各自特长 。
机57 工程
1.4人机工程学研究内容
3、功能分配：人机各尽所能，取长 补短。
4、人机界面设计 5、辅助设计
机67 工程
1.4人机工程学研究内容
❖1.4.3信息传递装置和工作场所的设计 1、人机界面是人机工程学研究的一个 重要内容，人与机器的信息传递就是 通过这个界面传递的。
机7 工程
1.4人机工程学研究内容
2、信息传递装置的好坏直接影响工作 效率、人的舒适性及工作安全性。
3、工作场所设计也是研究人与环境的 关系。
机87 工程
1.4人机工程学研究内容
❖1.4.4环境控制与安全保护设计
1、环境控制涉及到许多环境因素、光 、声音、空气质量等直接影响环境质 量的好坏，从而影响人的工作效率及 工作舒适性、安全性。
07工程学
• 二战飞机非战斗损伤的几率非常高，就拿盟军来说吧，盟军二战中损失飞 机88,300架（其中因作战原因损失 43,100架）,包括损失轰炸机17,900架（战 损10,000架）,损失地面攻击机23,600架（损12,400架）,损失战斗机46,800架 ( 战损 20,700架）。非作战原因是指误伤，自毁以及在机场未起飞就被击毁等 等因素。而非战斗损伤中绝大部分都是自毁的，可以看出比例非常之高。 • 德国也好不到哪里去，德国的两大战斗机王牌，击坠数各超过150架的莫 尔德斯和马尔塞尤，都是坠机而死，德国一共生产了11万架飞机，基本损失 殆尽，大约有45%是非战斗损失。总体说来，二战中飞机坠毁数非常之多， 综合各方面的数据，已经快破50%大关。
27工程学
1.2人机工程学发展的几个
阶段
2、工业革命后期随着大规模的工业化 对生产效率的研究引发的工效学 (ergonomics)的研究。
1）时间研究(Time Study) : 以设计最佳 工作方法为目的对作业动作和时间进行 的测定和研究。创始人是F.W.泰勒。
37工程学