人机工程学(产品设计)

Design
人的错误
人为错误： S—O—R（刺激—机体—反应） 人的失误率： F=1—R 多个单元可靠度：R=R1· R3··RX R2· ·· 人为失误的可能原因：信息感知 信息处理 操作实施
疲劳
疲劳的特点及分类：肌肉疲劳 精神疲劳（刺激疲劳） 生物疲劳（周期性疲劳） 引起疲劳的原因： 超负荷 工作单调 环境不良 精神因素 身体状况不好 人机工程设计不合理
行动模型建立意图 制定计划 行动计划转换成计算机操作过程 用户设计时候开始操作，怎么操作，遇到问题时，用什么策略去解决 完成行动后要把反馈信息与最终目的比较，检验评价行动结果
意图
计划
转换
新意图
评价
计 算 机
行动模型
以用户为中心的设计中的行动模型
OVID：
object
View
Interaction
人的信息传递与处理
信息的概念 人体接受信息的途径及能力 影响人体信息接受处理的主要因素 无关信息的干扰 信号维量数的影响 分时的影响 刺激—反应之间的一致性影响 大脑意识水平
图形符号设计
图形符号指示特征（高度概括，抽象处理） 图形符号知识的意义和作用 图形符号设计 单个符号设计 尺寸，图形符号最小细节尺寸，符号的方向性 组合符号设计 符号间距 符号正文的相互作用 符号正文肩头的相互作用 各种边框设计 符号与边框间距 边框宽度 方框 棱框 圆框 等边三角形
人的运动特征及操作装置设计
运动特征： 通过肌肉，骨骼，神经系统相互配合 运动种类： 平面内转动 空间转动 人体出力范围：立姿时手臂的操控力 坐姿时手臂的操控力 双臂的扭力 坐姿时足的蹬力 灵活性准确性：灵活性（动作速度，动作频率） 准确性（动作形式，速度，力量）
人的操作动作分析
程序分析，动作分析
人机工学的定义
美国的伍德，克罗默，伍德森 苏联的学者 中国学者（赖维铁） 《中国企业管理百科全书》 研究对象：人，机，环境三者之间的相互关系 研究目的：如何安全，健康，舒适，高效 国际人机工程学会IEA
人机工学的起源
起源于欧洲（英国）形成于美国 原始人机关系（人与工具） 古代人机关系（经验人机工程学 二战前） 近代人机关系（科学人机工程学 二战之间） 现代人机关系（现代人机工程学 20世纪60年代末） 现代人机工学的研究方向 人——机——环境
音响报警装置种类（蜂鸣器，铃，角笛，汽笛，报警器） 音响报警装置设计要点（5个要点）
言语传示设计
言语的清晰 言语的强度 噪音对言语传示的影响 噪声环境中的言语通信
听觉传示设计的原则
音响传示装置的选择原则（4个原则） 言语传示装置的选择原则（4个原则）
肤觉，嗅觉和味觉
肤觉：触压觉，痛觉，温度觉 味觉：舌头 嗅觉：鼻子
手握式工具设计
手的解剖及与工具使用有关的疾患
手握式工具设计的原则 一般原则（4个）
解剖学因素（避免静肌负荷，保持手腕处于顺直状态，避免掌部组织受压力，避免手指重复动作） 把手设计（直径，长度，形状，弯角，双把手工具，用手习惯与性别差异）
脚动操纵装置设计
首先要考虑其结构与形式要充分适应人的生理特点和运动特点。 脚动操纵装置形式（脚踏板，脚踏钮） 操纵特点 脚动操纵装置设计（脚动操纵装置形态，骄纵操纵装置的布置）
疲劳的某些规律 : 疲劳可以恢复 疲劳有一定的积累效应 人对疲劳有一定的适应能力 生理周期的影响 环境因素的影响 降低疲劳的措施 : 提高作业的自动化水平 正确选择作业姿势和体位 合理设计作业的用力方法 改善作业内容，避免单调重复性作业
基于用户的设计原则
合理运用内部和外部知识 简化任务结构 注重可视性 建立正确的匹配 利用限制因素 考虑人的差错 标准化
动作元素：构成操作动作的最小单位（必须动作，准备动作，无效动作） 分析目的：是寻找并删除无效动作，压缩准备动作，使必须动作更精练 更畅通，从而简化动作过程及动作量。 分析方法：观察分析，摄影分析
操纵装置的类型
按照动力分类：手控，脚控，其他 按操纵时的运动形式分类：旋转运动，摆动运动，平移运动，牵拉运动 按照功能分类：开关控制，转换控制，调整控制，制动控制 操纵装置的用力特征 操纵阻力 避免使用静态肌力 其他应注意的问题
人机工学的核心
机器适应于环境
适应与 人
环境适应于机器
（以人为中心的设计）
人机工学的研究内容
人，机，环境系统的研究
最佳状态，舒适宜人，安全经济，高效
几个方面的单因素研究
人的研究特性 研究人与机器之间的信息传递装置和工作场所 环境控制与人身安全 行为特征与产品设计 人机系统整体设计
人机工学的研究方法
①观察法 ②实测法 ③实验法 ④模拟和实验 ⑤计算机数值仿真 ⑥分析法 ⑦调查研究
人机工学的相关学科
人机工学
人体科学
生理学 心理学 劳动卫生学 人体测量 学 人体力学 技术科学 工业设计 工程设计 安全工程 系统工程 机械工程
管理工程
环境科学
环境保护学 环境医学 环境卫生学 环境心理学 环境监测学
人机工程学的应用领域
对象
设备与设施设计 电子产品设计
示例
生产设备，公共设施，无障碍设施，电动工具，仪器设计，生产机 械，医疗机械，健身机械 信息产品，生活家电产品 工作台，座椅，橱柜 卫生用品，餐饮用品 自行车，汽车，飞行器，船舶，轨道交通，农用运输 作业空间设计，厂房车间设计 剧院设计，运动场地设计，无障碍环境设计，展示设计 商用室内设计，私用室内设计，公用室内设计
操纵装置设计与选择的人机工学原则
操纵装置设计与动作节约原则 （1）关于身体使用的原则 （2）关于工作面安排原则 （3）设备工具的设计原则 操纵装置的选择原则 操作要求，环境和造价有关
人的行为特征与设计
人的行为习性 人适应环境的行为习性 抄近路性 识途性 左侧通行习性 左转弯习性 从众习性 聚集效应
视觉机能：视角和视力，视野与视距 几种常见的视觉现象：明暗适应，色彩适应，眩光，视错觉 视觉运动规律：7种规律
视觉显示器的设计
仪表显示的种类：认读特征分类（数字显示器，模拟显示器） 显示功能分类：读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表 调节用仪表 仪表显示设计的一般原则（5个原则）
指针式显示器的设计
荧光屏显示设计（亮度，呈现时间，聚焦和余晖，目标的运动速
度，目标形体，目标与背景的关系）
屏面设计（屏面的形状，屏面的总体设计）
人的听觉特征
绝对阈值（听觉）频率阈值 声压阈值 声强阈值 人耳的可听范围就是听阈和痛阈之间的所有声音 1000HZ纯音作为测试标准 ，听阈（0DB），痛阈（120DB）
听觉传示装置设计
座椅设计 一般座椅
工作椅的要点结构形式P050 主要参数P051 座椅设计：动态座椅，前倾式座椅，膝靠式座椅 其他工作凳：①作业用凳②其他支撑物
第三章 人的感知与认识特征及显示装置设计
显示装置
视觉显示 听觉显示 触觉显示 （感觉 神经 运动） 人的感知（九类） 中枢神经起到支配作用
人的视觉特征
人体模板的应用
辅助制图 辅助演示 辅助设计 模拟测试等
作业空间
近身作业空间（四肢所能及的动静态范围）影响因素
①功能性臂长 ②衣着影响 站姿近身作业空间 坐姿近身作业空间 脚作业空间 受限作业空间
个体作业场所 总体作业空间
作业面设计
水平作业面（坐姿 坐站姿） 作业面高度（站姿 坐站姿）
作业空间布置
产品设计
家居设计 生活用品设计 运输工具设计 生产环境设计
环境设计
公共环境设计 室内设计
软件人机界面设计
产品操作界面，产品功能板块界面
屏幕展示界面设计，游戏界面，程序界面
界面设计 设计管理
硬件人机界面设计
组织，信息，技术， 流程管理著制造，生产服务过程优化，组织结构与部门界面管理， 智能，模式 决策行为模式，企业文化，管理信息系统，计算机集成制造系统， 虚拟企业
二维人体模板（1：1或1：5）
①基准线 ②关节 ③活动范围
三维人体模型（立体模拟人） 数学模型（描述性模型）
人机工程学实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ室
研究人机工程的原则，程序，提供的设计适合人类的使用以及有良好的 环境基础，并借助实验室来理解和阐述人机的概念。 设备包括：3D人体扫描仪 呼吸生理讯号分析仪 测力仪 动作分析仪 肌电生理仪 人体工程学软件 台湾：双子星 Body Scanner 英国：Peplesize Oesbody（尺寸测量） Poser（人体姿势）
刻度盘设计 （开窗式，圆形，半圆形，水平直线，垂直直线） 刻度盘的大小设计 刻度设计 （刻度大小，刻度线的类型，刻度方向，刻度与刻度 线及单位值的关系，仪表文字符号设计，指针设计，指针仪表的颜色 设计，仪表的总体布置）
数字显示器的设计
机械式，电子式，使用阴极射线管的计算机控制式
信号显示器设计
信号灯设计（亮度，颜色，闪光信号，信号形象化）
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 工业设计专业系列教材
人机工程学
Ergonomics
（第二版） 谢庆森 黄艳群 编著
人机工程学
ergonomics
工业设计的主干课程之一
新兴学科
20世纪40年代跨越不同学科的多种原理方法
中国现状：新中国成立前（少数人） 60年代初期（中科院，军事科学院，国防科委）国防和军事领域 十年动乱（停滞） 70年代末（改革开放发展时期）工，农，交通，医疗，教育等各经济部门 1987年（中国工业设计协会成立） 1989年（CES 中国人类工效学会成立）
操纵---显示相合性 位置相合性 运动方向相合性 操纵—显示相合性在汽车设计中的应用 驾驶座椅的调整 车窗的调控 车辆的转向灯控制 显示器与操纵装置概念的相合性
操纵装置的特征编码与识别 形状编码 位置编码 颜色编码 符号编码 操纵装置的空间位置设计 （8个要求）
手动操作装置设计
在肢体运动中，唯有手的动作最灵敏，所以手的操作占的比例比较高。 旋转式操纵装置设计 旋钮的设计（旋钮的形态设计，旋钮的尺寸） 手轮和曲柄（回转直径，操纵力，安装位置） 钥匙，旋塞 旋塞式操纵装置的操纵力 移动式操纵装置设计（切换开关设计，手闸设计，指拨滑键设计） 按压式操纵装置设计（按钮设计，按键设计） 摆动式操纵装置设计（操纵杆设计，摆动开关设计）
人机工程学与工业设计
为工业设计中的“人的因素”提供人体特征参数 为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据 为工业设计中的“环境因素”提供设计准则 为进行人—机—环境系统提供理论依据 为坚持“以人为中心”的设计思想提供工作程序
人机工学
（人的因素） 人的基本数据 《人体测量学》
达芬奇的人体比例图 欧美较早1919年 中国落后 1962年 中国建筑科学研究所《人体尺度的研究》
限定空间
设计合适作业面 显示系统与控制系统定位与安排
作业空间布置的原则 P044 图2-24
控制台设计
式】 ①桌式控制台 ②直柜式控制台 ③组合式控制台 ④弯折式控制台 【设计要求】①控制台作业面 ②显示器面板型式 ③控制台上干涉点高度 【形
h=Dk+dH/D+d
常用控制台设计
①坐姿低台式控制台 ②坐姿高台式控制台 ③坐立姿两用控制台 ④立姿控制台 ⑤标准控制台
【NO3】动静态测量 静态测量（人体构造尺寸） 人体主要尺寸 立姿人体尺寸 坐姿人体尺寸 人体水平尺寸 人体手部足部尺寸 差异性：年龄 健康水平 性别 种族 职业等 动态测量（功能尺寸） 工作姿势或操作活动状态下的测量尺寸
人机工程设计的原则
机械，机器，设备，工具必须适应与人。
人体测量学的人体模板
环境与设计
环境与作业
环境因素 人—环境系统：物理因素 化学因素 生理因素 心理因素 生物因素 其他 机器环境系统：减少机器对环境的污染 机器适应环境 作业环境区域：最舒适区 舒适区 不舒适区 能忍受区
微气候 决定微气候的因素：气温 湿度 气流速度 热辐射 有效温度 有关人体的热平衡 微气候条件对人体和工作以及设备的影响 舒适的气候条件：舒适温度 舒适湿度，气流速度 高低温环境对人体的影响：高温环境对人体的影响 低温环境对人体的影响 高低温环境对工作的影响：高温环境对工作的影响 低温环境对工作的影响
人体测量的数据与方法
中国国家标准GB（数字）-（数字） 基准面 基准轴
人体测量的内容
【NO1】形态测量 求百分位数 P=M-（SK） 1％-50％ P=M+（SK）50％-99％ V=1.015W-4.937
求人体体积
人体表面积 A=0.0235H ^0.4226 W^ 0.51456 【NO2】生理测量（测量人的生理指标） 人体出力测定 触觉反应测定 疲劳测定