人体工程学1

第一章 . 人机工程学概论

1. 人机工程的起源和历史

1. 1. 人机工程的起源——人机关系和人机矛盾的演变和发展的三个历史时期

人机工程学的发展首先是由于人和“人造物”之间的矛盾。著名人体工程学家伍德（John

Wood ）认为：“当人操作和控制系统的能力无法达到系统的要求时，人们就确认了人体工程学这门学科。”

第一时期——石器时代、青铜时代和农耕时代

人们使用的工具均属手工工具，人的劳动属手工劳动。因此，人机关系是一种所谓“柔性”的关系，即工具对于使用者而言是一种“器物”，工具对于人没有很大的“约束力”，工具是个体意义的工具或者说“我的工具”。因此，在人机关系中人占主导地位。

第二时期——工业化时代

工业化使“器物”的工具演变为具有动力和计算能力的机器，形成了社会化的大工业生产方式和组织方式。人与机器的关系演变为“刚性”的关系，人机关系中人不再处于主导地位。机器对于人具有强大的“约束力”，人的工作效率和生活素质取决于甚至是依附于机器。

第三时期——信息时代

这将是人机关系的一次重大演变。如果机器的智能水平达到了一定程度的“自主性”，可以设想人机关系将是一种相互适应的关系，或者说一种“弹性”的人机关系。人机交互是未来人体工程学发展的核心点。

1. 2.人机工程学简史——四个阶段

早期人机工程学

以19世纪80年代和90年代初的工业化运动为起点。

代表人物：

泰勒（W Taylor) ——最早进行人和机器匹配问题研究的学者；

吉尔伯瑞斯（F Gilbreth ）——时间和动作研究：手术研究；

莫斯特伯格（H Musterberg) ——用实验方法进行人员挑选和培训。

理论思想：泰勒，《科学管理原理》：铁锹实验 p6“人的本性是懒惰和低效”。使机器的运动与人的作业、工作组织形式之间建立最佳的匹配关系，降低人的无效活动；注重“测量”的概念。

人机工程学诞生

人机工程学的诞生于1945年到1960年期间。第二次世界大战影响：人的心理和生理极限影响了机器性能的发挥。1949年英国人机工程学会（Ergonomics Research Society ）成立 1955年美国人因工程学会（Human Factors Society ）成立 1959年国际工效学协会（International Ergonomics Association ）成立

人机工程学迅速发展期 军事领域的继续发展和太空竞赛的促进——登月 从军事领域转向民用领域，研究特殊人群：妇女、老人、儿童、残疾人 受到控制论、信息论和系统论的影响 出版了一批优秀的人机工程学著作1980年以后的人机工程学

计算机科学的飞跃发展，引起了人机交互、人机界面、可用性研

究、认知科学等新的人机工程研究领域。 更加关注人的价值。（环境的价值应考虑在内。）

2. 人机工程学的定义

2. 1. 知识基础及其科学技术性质 人机工程学是一门技术学科。从纵向看，人体工程学从基础科学、

技术科学和工程技术这三个层面进行研究。从横向看，人机工程

学是一门交叉性的学科，涉及心理学、生理学、解剖学、生物力学和工程学等。

未来人机工程学将越来越多地研究智能机器或者智能系统中的人机关系问题，计算机科

学与人机工程学的联系正日趋紧密。 2. 2. 定义

人机工程学关注焦点、目标、研究方法 传统定义

人机工程学研究人—机—环境系统中人、机、环境

三大要素之间的关系，为解决系统中人的作业效能、安全、生理和心理健康问题提供理论和方法。

新的定义

人机工程学是研究系统中人与其他组成部分的交互关系的一门科学，并运用其理论、原理、数据和方法进行设计，以优化系统的工效和人的健康幸福之间的关系。

2. 3. 基本理论模型

从系统优化的角度看人体工程学研究的四个层次

人机工程学理论模型主要从三个角度出发：系统，人机界面以及人的作业效能。

“系统”是人体工程学最重要的概念和思想。从系

统优化的角度看，人体工程学研究可以分为安全、效率、舒适和审美四个层次。

人与机交互关系的接口被定义为人机界面（interface ），人机界面的形式与内容是对人机关系的表征，是人体工程学研究的核心方面。

人的作业效能（Human Performance ），即人按照一定要求完成某项任务时所表现出来的效率和成绩。

2. 4. 人机界面研究的3个层次

感性层次 意 形 色 感觉

人机界面 认知层次 意 心 心 理解

物理层次 意 尺 力 姿 动 视 操作

物理层的界面（对的）

人操作活动的界面；偏重于人的心理与生理特性的研究：把手、按键的大小，显示的认读性；（物的尺寸、表面作用于人的感觉的属性）

认知层的界面（对的）

人与物理界面接触时所隐含的认知与信息处理过程；偏重于人在认知过程中的心理特征的研究：心理模型和用户模型的研究与建立；（人的操作和使用方式对物的属性的影响）

感性层的界面（好的）

人对物产生的感觉和感性的形式；偏重于基于人的情感活动的心理特征的研究：汽车的驾驶感和操作感，它是人机系统设计的最高境界。（人的情感、个性等的对物的属性的影响）

3. 人机工程学与设计

人性化设计思想与人体工程学

人机工程学与设计研究的关注点都是人与物的关系。 人们总以为设计有三维，美学、技术和经济，然而更重

要的是第四维：人性。（自然是第五维）天人合一——人

对自然敬畏，中国人的“话语”。人本主义、平民化设计等——人在自然之上，或者自然不在视野之内，西方人的“话语”。发明小儿麻痹症疫苗的美国科学家琼· 沙