人机工程学 第一章 概述

的过程，处于经验人机工程学阶段，它属于人机工程 学的第一阶段。
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19世纪80年代人们开始人机工程学的研究，
比较著名的项目有：
• 肌肉疲劳试验（1884年，德国人）
• 铁锹铲矿石试验（1898年，美国人）
• 砌砖作业试验（1911年，美国人） • 外科手术过程研究（美国人）
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•
肌肉疲劳试验
1884年德国人莫索（A.Mosso）对人体德疲劳 现象进行了研究，当操作者开始作业时，就在身体
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（3）操作速度和频率 人的操作速度和频率有一定限度，不宜超越生
理可能性去求索。生产线的节拍也要按人的正常操作速
度来计算。
（4）操作范围
人的操作范围一般取决于手和脚的活动范围， 手和脚移动的距离不同，效率也就不同。
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5. 研究工作场所的设计和改善
–作业空间的设计； –座椅设计； –工作台设计
正确无误的接收信号
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三、人机工程学的应用领域
范 围 例 子 机床、计算机、农业机械 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 作业姿势、作业方 工厂生产作业、监视作业、车辆驾 法、作业量及工具 驶作业、物品搬运作业、办公室作 选用和配置等 业等 声、光、热、色彩、工厂、车间、控制中心、计算机房、 振动、尘埃、气味 办公室、驾驶室、生活用房 等 经营流程再造、生产与服务过程优 化、管理运作模式、决策行为模式、 人与组织、设备、 参与管理制度、企业文化建设、管 信息、技术、职能、理信息系统、计算机集成制造系统、 模式等 企业网络、模拟企业、程序与标准、 人事制度、激励制度、人员选拔与 培训、技术创新等
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3. 人机工程学的主要任务
建立一个合理的可行的方案，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，环境尽其美，经
济效益尽其好。使整个系统安全、高效、可靠、让人
类在健康、舒适的环境中工作和生活。
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二、人机工程学的研究内容
1. 研究人体形态特征，即人体测量
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。
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3. 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。
4. 研究方法
对人（能力、限制、特点等相关信息）进行系统
的研究，并将之用于产品、操作程序及使用环境的设
计。（它包括对人本身、人对事物、环境等反应的有 关信息的科学研究
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6. 研究作业环境对操作者的影响
环境对于人的工作和生活影响甚大，例如37℃的 高温气候，人体感不舒适，此时工效迅速降低，差错 频繁发生，并极易呈现疲劳状态，而安装空调就舒服
多了。因此把有害的环境变为无害的环境，这是应研
究的内容之一。
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7. 研究人机界面设计，即控制器与显示器的设 计
人机之间的信息传递，在人机学研究中占有重要 地位。为了有效的做到人机之间的信息传递，必须对 设备上的显示器和控制器进行研究。
在劳动过程中，人的心理能力是极其重要的参数， 这些参数包括：气力、耐力、握力、控制力、调整力、
坚持力、手指和手臂灵活性、手眼协调性、视觉灵敏
度、听力灵敏度、注意力集中度、判断力、反应时间 等。
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4. 研究作业方法及其改善
（1）动作的准确性 关系到工效的高低，也关系到失误率的高低。 （2）工作姿势 姿势不同，疲劳产生的速度也不同。姿势欠佳也会 导致肌肉劳损，驼背，近视等疾病。
使所设计的机器适合人，更好地为设计提供依据
2. 研究人在工作过程中的生理变化
• 人机关系牵涉到很多生理学（脉搏、血压、呼吸、心率）
和心理学问题。在劳动过程中，人体会产生反应和适应。 合理的劳动强度，可以使人的作业能力得以正确的发挥。 • 研究人的作业能力，各种器官功能的限度及其影响因素
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3. 研究人在工作过程中的心理变化
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产品和工 具设计及 改进
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四、人机工程学学科的特点
• 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。
（与工程学科相比）
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第二节 人机工程学的发展史
经验人机 工程学阶 段 早期历史
科学人机工 程学阶段
（1945年到1960年）
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表1-1 人和机器要素的特性比较
比较项目 人的特性
1.灵敏度随时间变
机器的特性
1.灵敏度、准确性、检
测范围良好、重复性好 2.监控能力很强 3.专用、缺乏通用性 4.能够进行多通道的复 杂动作 5.无错觉 6.在高噪声环境下很难
检 测 能 力
化，易受环境和感情 的影响 2.有主观倾向性 3. 虽然味觉和嗅觉 无法定量表示，但比 机器灵敏度高 4.能在高噪声环境下 检出需要的信号
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•
外科手术过程研究
吉尔布雷（Gribreth）夫妇对外科手术过程研究 成果直到今天还在使用。以前，外科大夫在手术中
是自己从托盘中拿医疗器械，研究后，在手术中外
科大夫只需说出所需的器械，同时把手伸向护士， 由护士从器械盘中拿起所需器械递给大夫，使手术
即快又好。吉尔布雷夫妇被认为是人机工程学领域
的先驱之一。
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中国企业管理百科全书里定义为：研究人和 机器及环境的相互作用及其合理结合，使设计 的机器和环境适合人的心理、生理等特点，达
到在生产中提高效率、安全、舒适和健康的目
的的学科。
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三、研究对象、核心、目标及方法
1.研究对象
人、机器、环境。人是最主要的，强调以人为本。
2. 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
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科学人机工程学阶段的特点：本学科的研究 又超出心理学的研究范畴，使许多生理学家、 工程技术专家，涉身到该学科中来共同研究。
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本学科发展的特点：重视工业与工程设计中
“人的因素”，力求使机器适合人。
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三、现代人机工程学阶段，1960年至今
人机工程学迅速发展成为复杂的军事工业和航天工 业的一个重要部分，并应用其他领域。1980年以后， 计算机革命的发展使得人机工程学成为公众瞩目的焦 点。利用人机工程设计的计算机，设计用户友好界面 的软件等，计算机也向人机工程学提出了相应的挑战。
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上述几项对人机工程学的诞生起了前奏作用。人机工 程学有“起源于欧洲，形成于美国”之称。 经验人机工程学阶段的特点：机械设计的主要着眼点 在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理设计 上，在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人
适应机器。
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二、科学人机工程学阶段（1945年到1960年）
1. 人机系统的组成 人、机和环境组成
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（1）任何人机系统都离不开人，没有人参与的系统，不
是人机系统；
（2）机的范围很广 ，几乎包含各种劳动手段；（机械、
设备、仪器、工具及各种用品等）
（3）环境是指人机所处的周围条件，人体外的环境。 （工作地、空气、温度、照明、振动等）
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2. 人机系统的分类
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现代人机工程学阶段的特点：它所涉及的研究领 域不断扩大，从事本学科研究的专家所涉及的专业和 学科越来越多，其研究方向为：把人——机——环境 作为一个统一整体来研究，以创造最适合于人的操作 的机械设备和作业环境，使人——机——环境系统相 互协调，从而获得系统的最高综合效能。
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第三节人机工程学的任务和研究内容 一、人机工程学的任务
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8. 研究人机系统的设计
（1）研究人机之间的配合和分工问题 人机的配合：人要熟练的控制设备；设备要适合 人用；一人一机或一人多机操作
人机分工的原则：按人机各自的特点和优势进行
分工；让机器更多的代替人工作；经济上更合算 （2）研究人机系统的可靠性和安全性； （3）研究生产作业系统的优化设计 （4）研究人机系统分析评价方法。
• 教材：《人因工程》，孙林岩主编，中国科学 技术出版社 • 参考书：《人机工程学》，朱序璋主编，西安 电子科技大学出版社
《人因工程学》丁玉兰 上海交通大学出版社
《人因工程学》张宏林 高等教育出版社
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课程体系
• 人机工程学
• 人体测量及数据应用 • 人体生理特性 • 心理学基础 • 作业空间设计
• 显示器控制器设计
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人机工程学（Man—Machine
Engineering）
人因工程学（Human· Factor
人类工程学（Human
Engineering ）
Engineering）
工效学（Ergonnmics）
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二、人机工程学的定义
国际人机工程学会的定义为：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 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。
以脑力劳动为主的人机系统；以体力劳动为主的
人机系统 一人一机的人机系统；一人多机的人机系统；多 人一机的人机系统；多人多机的人机系统。
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无论哪种人机系统都是统一的综合体。在人机
系统中，人和机相互作用，相互配合，相互制约。
但任何人机系统中，人始终是主体，是起决定作用 地因素。这是因为在整个系统内，都需要围绕着人 的感知，思维、肌肉、活动等规律为出发点，都要 按照人的意图、目的办事。物是从属于人的，由人 来控制和使用。
• 作业环境
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第一章 概述（3）
第一节 人机工程学的命名、定义 第二节 人机工程学的发展史 第三节 人机工程学的任务、研究内容及应用 第四节 人机工程学的研究步骤与方法
第五节 人机工程学体系
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第一节 人机工程学的命名、定义
一、 人机工程学科的命名
人机工程学是研究人、机器及其工作环境 之间相互作用的学科。它属于一门研究和应用 范围都极为广泛的综合性边缘学科。
现代人机工程 学阶段
（1960年至今）
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一、经验人机工程学阶段（早期历史 ）
原始时代的人机关系就是人与石斧、石刀、木棒的组
合，借以狩猎、加工。最初的工效概念只考虑工具的 尺寸、形状、重量、质地等，以使战胜野兽和粗略的 加工。 青铜器时代以后，由石器发展到铜器、铁器。工具类
型增加，由简单到复杂，由笨拙到灵巧，经历了漫长
种尺寸不同的铁锹进行试验，每次铲重分别为：5kg、
10kg、17kg、30kg。结论是10kg的铁锹效率最高， 因此他设计了两种规格的铁锹，装重物用小锹，装卸 轻物时用大锹。这项改进使原本需要400人完成的工 作改为140人即可完成。（泰勒在机械方面也有很多 贡献）
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•
砌砖作业试验
1911年美国人吉尔布雷（F.B.Gilbreth）对建筑 工人砌砖动作进行了研究。采用摄像机将砌砖动作 一一拍摄下来，通过分析试验，去掉无效动作，并 将基本作业与辅助作业分开，这项改进使砌砖速度 由每小时120块提高到350块。
人
机
工
程
学
Man——Machine
Engineering
人机工程学是研究人、机器及环境相互作用的学科。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、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。
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主要教材：
事故。
（3）环境因素未受到足够重视 （如气温） 第二次世界大战结束后，美国空军和海军共同建 立了工程心理实验室。
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1949年——1950年英国成立了工效学研究协会，
并出版了第一部人机工程学方面的著作：《应用实验
心理学：工程设计中的人因》1957年美国成立了人机
工程学会，并出版了《工效学》杂志。
1959年——1960年成立了国际人机学会。1961年 在瑞典召开第一界国际人机学代表会，到1988年已开 过十届国际代表会议。
上通以微电流，随着人的疲劳程度的增加，电位也
随之发生变化。这是由于人产生疲劳的时候，使得 皮肤电阻上升，电位下降，但是经常锻炼的人在相 同的劳动量下，其疲劳程度要比未经锻炼的人轻。
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• 铁锹铲矿石试验
1898年美国人泰勒（F.W.Taylor）对铁锹的重量 进行了研究。当时泰勒在伯利恒钢铁厂，他专制了四
第二次世界大战期间（1937——1945年），武器 的性能不断提高，威力不断增大，但操作武器的人
对武器不能适应，失败的教训是屡见不鲜的。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。
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（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