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1、 第第1章章 人人机工程学基础知识机工程学基础知识 李李维维立立 曹祥哲曹祥哲 编著编著 人机工程学是一门非常重要的应用学科，它专门研究人和机器的配合 关系，考虑到人的身体尺度、心理状态以及如何操作机器，使得人在使用 机器时，整个人和机器的配合效果达到最佳的状态，从中我们可以了解到人机工程学的 宗旨。可见这门学科是以研究人与人、人与物、人与环境的关系为中心的。 人机工程学在我们生活中的应用随处可见，如人操作电脑、司机开动汽车、飞行员 驾驶飞机以及我们的行坐住卧，都体现着人机工程学对生活的影响。人机工程学简介人机工程学简介 人机工程学是研究人、机器及工作环境之间相互作用的学科。该学科在其自身的发
2、展 过程中，逐步打破了各学科之间的界限，涉及各相关学科的理论，并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，从而形成了一门研究和应用范围都极 为广泛的综合性边缘学科。因此，它具有现代各门新兴边缘学科共有的特点，如学科命名 多样化、学科定义不统一、学科边界模糊、学科内容综合性强、学科应用范围广泛等。 人机工程学的学科命名人机工程学的学科命名 人机工程学在我国起步较晚，目前该学科在国内外的名称尚未完全统一，由于该学科 研究和应用的范围极其广泛，各学科、各领域的专家、学者都试图从自身的角度来为其命 名和下定义，因而世界各国对该学科的命名不尽相同，即使同一个国家对其名称的提法也
3、不统一，甚至有很大差别。 除普遍采用人机工程学外，常见的名称还有人体工程学、人类 工效学、人类工程学、工程心理学、宜人学等。不同的名称，其研究重点略有差别。例如， 该学科在美国被称为“Human Engineering”（人类工程学）或“Human Factors Engineering” （人的因素工程学），西欧国家多称为“Ergonomics”（人类工效学）。 人机工程学的学科定义人机工程学的学科定义 国际人类工效学学会为本学科所下的定义是目前最权威且最全面的，即人机工程学是 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各种因素；研究人和机器及 环境的相互作用；研究在工作中、家庭
4、生活中和休闲娱乐时如何综合考虑人的工作效率、 健康、安全和舒适等问题的学科。 有学者曾经形象地说：“人机工程学是帮助人类摆脱自己所造成的麻烦的学科。”人机工程学的发展历程人机工程学的发展历程 1 人机工程学的人机工程学的萌芽期萌芽期 人机工程学的发展初期 20 世纪初，一些美国学者在传统管理方法的基础上，首创了新的管理方法和理论，并据此制订了一整套以提高工作效率为目的的操作方法，考虑了人使用的机器、工具、材料 及作业环境的标准化问题。 其后，随着生产规模的扩大和科学技术的进步，科学管理的内 容不断充实丰富，动作时间研究、工作流程与工作方法分析、工具设计、装备布置等，都涉及人和机器、人和环境的关
5、系问题，而且都与如何提高人的工作效率有关。 此时学科发展的主要特点是：机械设计的主要着眼点在力学、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，使人适应于机器。 2. 人机工程学的持续发展时期人机工程学的持续发展时期 人机工程学学科发展的第二阶段是第二次世界大战期间。当时，由于人们片面注重新 式武器和各种装备的功能研究，而忽视了其中“人的因素”，因此由于操作失误而导致使 用失败的教训屡见不鲜。失败的教训引起生产决策者和设计者的高度重视，并深深感到“人 的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件。 3. 现代人机工程学的发展与完善现代人机工程学的发展与完善 到了
6、20 世纪 60 年代，欧美各国步入了大规模的经济发展时期。在这一时期，随着人 机工程学所涉及的研究和应用领域不断扩大，从事本学科研究的专家所涉及的专业和学科 也就越来越多，主要有解剖学、生理学、心理学、工业卫生学、工业与工程设计、工作研究、 建筑与照明工程、管理工程等。 我国人机工程学研究与发展现状我国人机工程学研究与发展现状 人机工程学学科在我国起步虽晚，但发展迅速。新中国成立前仅有少数人从事工程心 理学的研究，到 20 世纪 60 年代初，也只有在中科院、中国军事科学院等少数单位内，有 从事人机工程学及相关学科研究的人，而且研究范围仅局限在国防和军事领域。 如今随着我国科学技术的发展和对
7、外开放脚步的加快，人们逐渐认识到人机工程学研 究对国民经济发展的重要性。目前，该学科的研究和应用已扩展到工农业、交通运输、医 疗卫生以及教育系统等领域和部门，由此也促进了本学科与工程技术和相关学科的交叉渗 透，使人机工程学成为国内一门新兴的边缘学科 人机工程学研究内容与方法人机工程学研究内容与方法 研究内容研究内容 1 人体特性人体特性 主要研究对象是在工业设计中与人体有关的内容。例如，人体形态特征参数、人的感 知特性、人的反应特性以及人在工作中的心理特征等。 2 人机系统的互动人机系统的互动 人机配合成功的基本因素是两者既有自己的特点，又可以在系统中互补彼此的不足， 如机器功率大、速度快、不
8、会疲劳等，而人具有智慧、多方面的才能和很强的适应能力。 3 工作场所和信息传递装置工作场所和信息传递装置 研究工作场所设 计的目的是保证物质环境适合于人机的特征，使人以无害于健康的姿势从事劳动，既能高 效地完成工作，又感到舒适且不会过早产生疲劳感。 4 环境控制与安全保护设施环境控制与安全保护设施 人机工程学所研究的效率，不仅包括人们所从事的工作能在短期内有效地完成，还包 括在长期内不存在对健康有害的影响，并使事故的危险性减小到最低限度。环境控制方面， 应保证照明、工作环境气候、噪声和振动等常见作业环境条件符合操作人员的要求。研究方法研究方法1. 分析法 2. 实测法 3. 实验法4. 模拟和模型试验法 5. 计算机仿真法 6. 调查研究法