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1、第二第二(dr)部分部分电子设备人机工程设计电子设备人机工程设计第一篇：人机工程设计基础第一篇：人机工程设计基础第二篇：人机界面第二篇：人机界面(rnjjimin)设计设计第三篇：工作场所设计第三篇：工作场所设计第四篇：人机系统总体设计第四篇：人机系统总体设计第一页，共204页。第一篇：第一篇：人机工程设计人机工程设计(shj)基础基础1概论概论1.2人的生理人的生理(shngl)、心理特点及其、心理特点及其应用应用第二页，共204页。概概论论概念概念 同义词：北美采用人因工程学同义词：北美采用人因工程学(Human Factors(Human Factors Engineering)Engi
2、neering)、人体工程学；、人体工程学；欧洲采用人类工效学欧洲采用人类工效学(Ergonomics)(Ergonomics)，前苏联喜用工程心理，前苏联喜用工程心理(xnl)(xnl)学；日本为人学；日本为人间工学；我国采用人类工效学，而工程技术学科领域则多间工学；我国采用人类工效学，而工程技术学科领域则多采用人机工程学（钱学森）。采用人机工程学（钱学森）。定义：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使定义：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、心理设计的机器和环境系统适合人的生理、心理(xnl)(xnl)等特点，等特点，使人能安全、健康、舒适、
3、高效地进行工作。使人能安全、健康、舒适、高效地进行工作。人人-机机-环境（人机）系统：涉及人环境（人机）系统：涉及人-机关系、人机关系、人-环境关系、环境关系、人人-人关系，以及机人关系，以及机-环境关系、机环境关系、机-机关系、环境机关系、环境-环境关系环境关系等。等。边缘性交叉学科：生理学、心理边缘性交叉学科：生理学、心理(xnl)(xnl)学、行为科学、学、行为科学、系统科学、工程技术科学。系统科学、工程技术科学。第三页，共204页。人人机机工工程程学学发发展展概概况况：萌萌芽芽时时期期(19(19世世纪纪末末至至第第一一次次世世界界大大战战)；初初兴兴时时期期(第第一一次次世世界界大大
4、战战至至第第二二次次世世界界大大战战)；成成熟熟时时期期(第第二二次次世世界界大大战战至至2020世世纪纪6060年年代代)；新新的的发发展展时时期期(20(20世纪世纪7070年代之后年代之后)。工作系统的人机工程设计工作系统的人机工程设计 IECIEC标标准准明明确确提提出出，系系统统或或产产品品的的设设计计和和评评价价，应应包包括括两两个方面：技术方面和人机工程方面。个方面：技术方面和人机工程方面。影响工作系统设计的各种因素，见图影响工作系统设计的各种因素，见图1-51-5。以人为中心的设计：以人为中心的设计：尽尽可可能能地地适适应应于于人人的的生生理理、心心理理特特点点，才才能能充充分
5、分发发挥挥系统的整体效率，而且系统的整体效率，而且(r qi)(r qi)还可减少潜在的差错根源；还可减少潜在的差错根源；人人的的身身心心素素质质存存在在着着个个体体差差异异，需需进进行行人人员员的的选选拔拔、训练，以逐步适应系统的需要；训练，以逐步适应系统的需要；创造一个适应于人所要求的工作环境创造一个适应于人所要求的工作环境 概概论论第四页，共204页。第五页，共204页。产品和工作系统的可用性产品和工作系统的可用性定义：产品可为用户使用的程度，指标如下：定义：产品可为用户使用的程度，指标如下：有效性：实现目标的准确性和完备性。有效性：实现目标的准确性和完备性。效率：实现有效性相应的资源消
6、耗。效率：实现有效性相应的资源消耗。满意度：无不适感并对产品使用持肯定态度。满意度：无不适感并对产品使用持肯定态度。使用背景：可用性取决于使用背景和具体环境。设计前需使用背景：可用性取决于使用背景和具体环境。设计前需进行用户描述；任务描述；设备描述；环境描述。进行用户描述；任务描述；设备描述；环境描述。人机工程标准人机工程标准(biozhn)：人机工程准则在产品和工程中的应用。多为推荐性。人机工程准则在产品和工程中的应用。多为推荐性。1975年成立年成立ISO/TC159标准标准(biozhn)化技术委员会；化技术委员会；IEC也制定人机工程相关标准也制定人机工程相关标准(biozhn)。19
7、80年我国成立年我国成立“全国人类工效学全国人类工效学”标委会；军标及各行业标委会；军标及各行业（尤其是核电）均有相应标准（尤其是核电）均有相应标准(biozhn)。概概论论第六页，共204页。2.2.1 2.2.1 人的心理现象和行为人的心理现象和行为2.2.2 2.2.2 防止作业疲劳的设计防止作业疲劳的设计(shj)(shj)原则原则2.1人的生理人的生理(shngl)、心理特点心理特点及其应用及其应用第七页，共204页。心理过程：包括认识过程；情感过程；意志过程。心理过程：包括认识过程；情感过程；意志过程。认识过程：指人在反映客观事物过程中所表现的一系列认识过程：指人在反映客观事物过程
8、中所表现的一系列心理活动。心理活动。（1 1）感知觉：通过感觉器官认识事物，危险征象若不能）感知觉：通过感觉器官认识事物，危险征象若不能及时觉察，就有可能发生事故。及时觉察，就有可能发生事故。（2 2）思维：它是在感知觉基础上产生和发展起来的复杂）思维：它是在感知觉基础上产生和发展起来的复杂的心理活动。包括分析、综合、比较、抽象和概括，它揭的心理活动。包括分析、综合、比较、抽象和概括，它揭示事物之间的内在联系和本质示事物之间的内在联系和本质(bnzh)(bnzh)。（3)3)记忆：记忆：包括识记，保持和再认包括识记，保持和再认(或回忆或回忆)三个基本环节。三个基本环节。遗忘：识记的材料不能再认
9、或回忆，或错误的再认遗忘：识记的材料不能再认或回忆，或错误的再认或回忆。或回忆。人的心理现象人的心理现象第八页，共204页。情感过程：通过态度体验来反映客观现实与人情感过程：通过态度体验来反映客观现实与人的需要之间关系的过程。的需要之间关系的过程。人的需要及其满足程度，决定了情绪（具人的需要及其满足程度，决定了情绪（具有一定的冲动性）或情感（较稳定）。有一定的冲动性）或情感（较稳定）。人的情绪反应具有两极性，如紧张的或轻松人的情绪反应具有两极性，如紧张的或轻松的情绪，积极的或消极的情绪等。人的情绪反应的情绪，积极的或消极的情绪等。人的情绪反应既依赖于认知，又可反作用于认知。既依赖于认知，又可反
10、作用于认知。意志过程：根据意志过程：根据(gnj)对客观事物的认识，自对客观事物的认识，自觉地确定目标，克服困难，力求加以实现的心理觉地确定目标，克服困难，力求加以实现的心理过程。良好的意志品质是完成各种实践活动的重过程。良好的意志品质是完成各种实践活动的重要条件，要条件，人的心理现象人的心理现象第九页，共204页。个性心理个性心理 每个的心理特点，如性格、气质、能力。个性心理特征是相每个的心理特点，如性格、气质、能力。个性心理特征是相对稳定的，但当人与环境相互作用时，又是可以改变的。对稳定的，但当人与环境相互作用时，又是可以改变的。性格：人的性格导致以较为定型性格：人的性格导致以较为定型(d
11、ng xng)(dng xng)的态度和行的态度和行为方式去对待和认识周围的事物。表现为粗心、认真、胆为方式去对待和认识周围的事物。表现为粗心、认真、胆怯、果断、马虎、负责等。怯、果断、马虎、负责等。气质：指一个人先天所具有的心理活动的动力特征。表现气质：指一个人先天所具有的心理活动的动力特征。表现在人的情感、情绪和行为发生的速度、强度、灵活性和指在人的情感、情绪和行为发生的速度、强度、灵活性和指向性等方面。气质具有相对稳定性，其变化更为缓慢且困向性等方面。气质具有相对稳定性，其变化更为缓慢且困难。难。能力：指可使人顺利完成某项活动的心理特征。主要是能力：指可使人顺利完成某项活动的心理特征。主
12、要是在后天学习和实践活动中通过个人努力发展起来的。不同在后天学习和实践活动中通过个人努力发展起来的。不同的作业内容对人的能力要求也不尽相同。的作业内容对人的能力要求也不尽相同。人的心理现象人的心理现象第十页，共204页。心理状态心理状态 注意：人的心理活动对一定对象的指向和集中。注意：人的心理活动对一定对象的指向和集中。无意注意：事先既没有预定的目的，如突发事件会无意注意：事先既没有预定的目的，如突发事件会 引起人的注意。引起人的注意。有意注意：有预定的目的的注意。有意注意：有预定的目的的注意。注意的分配（指向不同对象）和转移。注意的分配（指向不同对象）和转移。不注意：意识水平下降型（不良环境
13、的影响）；意不注意：意识水平下降型（不良环境的影响）；意 识混乱型（界面识混乱型（界面(jimin)(jimin)不符合人的生理心理习惯）；不符合人的生理心理习惯）；意识迂意识迂 迥型（注意过度集中时，注意的转移缓慢）。迥型（注意过度集中时，注意的转移缓慢）。人的心理现象人的心理现象第十一页，共204页。定势：按照一种固定的心理倾向（学习积累而形成）反映客观事物，对思维有影响，也称为思维定势。凭自己的经验(jngyn)和习惯方式去考虑和处理问题。定势有着积极的影响，也可产生消极的影响。心境：例如，舒畅、愉快、郁闷、焦虑就是不同的心境。心境好坏影响到人的注意力、认识过程和意志行为；影响到工作效率
14、，易于误判断、误操作，甚至出现事故。习惯：是一种已形成的相对稳定的条件反射。应注意使设计要符合群体工作习惯，不仅可提高工作效率，而且可减少误判断、误操作。态度：指个体对人和事所持有的一种具有持久而又一致的心理反应。具有相对稳定性，而且具有一定的社会性。人的心理现象人的心理现象第十二页，共204页。人的行为人的行为(xngwi)人的行为：泛指人的外观的动作人的行为：泛指人的外观的动作(dngzu)(dngzu)、活动、反应或行动。、活动、反应或行动。行为的共同特性和个体差异行为的共同特性和个体差异 目目标标行行为为(直直接接满满足足需需要要的的行行为为)和和目目标标导导向向行行为为(为为了了达达
15、到到目目标标表表现现的的行行为为)从众行为从众行为:从众心理是一种表现出与群体中多数人一致的现象。从众心理是一种表现出与群体中多数人一致的现象。捷捷径径行行为为:为为了了少少消消耗耗能能量量而而又又能能取取得得最最大大效效果果而而采采取取最最短短距距离离的的行行为为，常导致常导致“违章作业违章作业”。人还有共同的躲避行为，侧重行为等人还有共同的躲避行为，侧重行为等:激励：激发人的动机使其朝向所期望的目标前进的心理活动过程。激励：激发人的动机使其朝向所期望的目标前进的心理活动过程。群群体体凝凝聚聚力力：是是指指群群体体对对其其成成员员的的吸吸引引力力和和群群体体成成员员之之间间的的相相互互吸吸引
16、引力力。凝凝聚聚力力大大的的群群体体，成成员员的的向向心心力力大大，有有较较强强的的归归属属感感、集集体体意意识识强强、人人际际关系协调。关系协调。人人际际关关系系：人人们们在在互互相相交交往往和和联联系系中中的的一一种种心心理理关关系系。它它以以人人的的情情感感为为联联系纽带的，而需要的满足则是人际关系的基础。系纽带的，而需要的满足则是人际关系的基础。第十三页，共204页。作业作业(zuy)(zuy)疲劳疲劳作业疲劳作业疲劳人人在在工工作作过过程程(guchng)中中，逐逐渐渐出出现现不不适适感感，作作业业能能力力下下降降的的一一种种状状态态。是是一一种种复复杂杂的的生生理理和和心心理理现现
17、象象和和生生理理保保护护机机制制。疲疲劳劳时时，人人的的大大脑脑就就会会提提醒醒人人需需要要适适当当体体息息，从从而而使使人人处处于于一种自我保护的功能状态。一种自我保护的功能状态。工作负荷：分为体力负荷和心理负荷两种。工作负荷：分为体力负荷和心理负荷两种。体体力力工工作作负负荷荷：指指单单位位时时间间内内人人体体所所承承受受体体力力工工作作量量的的大大小小，超负荷可导致肌肉疲劳。超负荷可导致肌肉疲劳。心心理理负负荷荷主主要要包包括括信信息息加加工工负负荷荷和和情情绪绪负负荷荷两两个个方方面面。心心理理负负荷荷与与各各种种输输入入信信息息负负荷荷、环环境境因因素素、社社会会组组织织因因素素以以
18、及及个个人人生生理理心心理理状状况况有有关关，是是这这些些因因素素综综合合作作用用的的结结果果。超超负负荷荷可导致精神疲劳。可导致精神疲劳。现现代代人人机机系系统统中中工工作作负负荷荷的的特特点点：人人的的作作用用主主要要是是监监控控和和作作出出决决策策，工工作作负负荷荷逐逐渐渐从从体体力力负负荷荷向向心心理理负负荷荷转转移移，面面临临的的心理负荷越来越大。心理负荷越来越大。第十四页，共204页。精神疲劳精神疲劳人人的的身身心心机机能能效效率率的的暂暂时时性性降降低低。他他取取决决于于此此前前心心理理紧紧张张的的强强度度，持持续续时时间间。它它易易受受情情绪绪因因素素的的影影响响：消消极极的情
19、绪使作业人员更易产生精神疲劳。的情绪使作业人员更易产生精神疲劳。精神疲劳的原因精神疲劳的原因心心理理紧紧张张：作作业业人人员员长长期期处处于于心心理理紧紧张张状状态态下下，易易导致精神疲劳。导致精神疲劳。单单调调作作业业：其其主主要要特特征征是是枯枯燥燥乏乏味味。表表现现为为人人的的“心理低负荷心理低负荷”现象。它可使人提前出现精神疲劳。现象。它可使人提前出现精神疲劳。不不良良的的工工作作环环境境：不不良良的的物物理理环环境境和和社社会会因因素素可可促促使精神疲劳的产生。使精神疲劳的产生。个个体体因因素素：个个体体心心理理素素质质差差、心心理理承承受受力力和和应应变变能能力力较较差差者者易易导
20、导致致精精神神疲疲劳劳。注注意意力力需需高高度度集集中中的的作作业业，由于个人由于个人(grn)操作技术不熟练易诱发精神疲劳。操作技术不熟练易诱发精神疲劳。作业作业(zuy)(zuy)疲劳疲劳第十五页，共204页。有关心理负荷的设计有关心理负荷的设计(shj)(shj)原原则则 一般设计原则一般设计原则应应使使工工作作系系统统适适合合于于人人：应应考考虑虑使使用用者者的的能能力力、技技巧巧、经经验验以以及及他他们们对对系统的期望。系统的期望。设计方案的确定应注意，工作负荷强度和工作负荷暴露时间。设计方案的确定应注意，工作负荷强度和工作负荷暴露时间。动态的作业分配：让操作者根据实际状态给系统或操
21、作者自己分配任务。动态的作业分配：让操作者根据实际状态给系统或操作者自己分配任务。预防心理疲劳的设计原则预防心理疲劳的设计原则一一般般原原则则：心心理理负负荷荷可可以以用用操操作作者者接接触触(jich)工工作作负负荷荷的的强强度度、持持续续时时间间以以及及强强度度的的时时间间分分布布来来评评价价。减减少少或或优优化化心心理理负负荷荷的的强强度度。应应当当注注意意，一一味味地地降降低低心心理理负负荷荷并并不不是是保保证证人人的的工工作作效效率率的的最最佳佳方方法法，心心理理负负荷荷低低于于最佳水平之后，会引起类疲劳态。最佳水平之后，会引起类疲劳态。心理负荷的强度：受任务、感觉、行动、环境、组织
22、等因素的影响。心理负荷的强度：受任务、感觉、行动、环境、组织等因素的影响。工作负荷的时间分配：通常工作时间与疲劳之间是指数关系。工作负荷的时间分配：通常工作时间与疲劳之间是指数关系。第十六页，共204页。1.3人体尺寸及其运用(ynyng)原则人体尺寸百分位数人体尺寸百分位数1.3.2 1.3.2 人体尺寸的运用人体尺寸的运用(ynyng)(ynyng)原则原则1.3.3 1.3.3 工作岗位尺寸的设计原则工作岗位尺寸的设计原则 第十七页，共204页。人体人体(rnt)(rnt)尺寸及其运用原则尺寸及其运用原则人体尺寸：示例，图人体尺寸：示例，图3 37 7 人体尺寸百分位数：人体尺寸百分位数
23、：P50 P50：第：第5050百分位数，表示百分位数，表示“中等中等”身材。身材。P5 P5：第：第5 5百分位数，代表百分位数，代表“小小”身材。身材。P95 P95：第：第9595百分位数，代表百分位数，代表“大大”身材。身材。人体尺寸应用时需考虑的因素人体尺寸应用时需考虑的因素 测量值与实际使用值的某些差异测量值与实际使用值的某些差异(见图见图3 317)17)：立姿的放：立姿的放松态，使上肢功能前伸长度的变化超过松态，使上肢功能前伸长度的变化超过100mm100mm，而眼高等，而眼高等要减小要减小10mm10mm；坐姿的放松态，坐高、眼高减少可达；坐姿的放松态，坐高、眼高减少可达60
24、mm60mm，一般取一般取44m44m。性别、年龄造成性别、年龄造成(zo chn)(zo chn)的差异。的差异。年代造成年代造成(zo chn)(zo chn)的差异：近的差异：近2020年来，世界各国人的年来，世界各国人的身高，平均每身高，平均每1010年增加年增加10mm10mm。在使用时，应加以适当的修。在使用时，应加以适当的修正。正。地区性造成地区性造成(zo chn)(zo chn)的差异。的差异。第十八页，共204页。第十九页，共204页。第二十页，共204页。使用者群体的满足度使用者群体的满足度使用者群体范围：使用者群体是指工程或产品的全部使用人使用者群体范围：使用者群体是指
25、工程或产品的全部使用人员。员。满足度：所设计满足度：所设计(shj)的工程或产品在尺寸上能适合特定的工程或产品在尺寸上能适合特定使用者群体中多少人的使用使用者群体中多少人的使用,最常用的是最常用的是P5和和P95，即满足，即满足90或或95人的需要。人的需要。人体尺寸百分位数在产品或工程中的应用原则人体尺寸百分位数在产品或工程中的应用原则包容包容(人人)空间：应使空间能包容大多数人，并实现指定的功空间：应使空间能包容大多数人，并实现指定的功能。这种情况下应取能。这种情况下应取P95。其主要矛盾是要求能容得下大身。其主要矛盾是要求能容得下大身材的人。见图材的人。见图321之尺寸之尺寸A。被被(人
26、人)包容空间：空间能为大多数人所包容，并实现指定的包容空间：空间能为大多数人所包容，并实现指定的功能。其主要矛盾是要求小身材的人能包得住这个空间，这功能。其主要矛盾是要求小身材的人能包得住这个空间，这时应取时应取P5。见图。见图321之尺寸之尺寸B。人体尺寸人体尺寸(ch cun)(ch cun)及其运用原及其运用原则则第二十一页，共204页。第二十二页，共204页。可及范围：人为了执行工作任务，手及脚的可及范围。可及范围应按小身材的人进行设计，即采用P5。控制台上的操作系统应设置在P5人手(rnshu)的可及范围之内。垂直面上的手动控制器的最高位置应使P5在直立状态下能够触及，最低位置应使P
27、95不弯腰也能触及。最佳作业范围：对于某些频繁使用的操纵器，希望能在最舒适的状态操作。最佳作业区的设置应按P50。可调范围：一般以P50为基准，向两端扩展到P5和P95，使90%的人都能适用(在调节范围内)。使用者群体特征尺寸分级分析男、女人体测量值可发现，P95的女子与P50的男子身高相近，而P5男子与P50的女子身高相近。根据这一情况，可将男女的身高共分为4个等级，即矮、小、中等、大。男女共用百分位数的选用，见表337。人体尺寸人体尺寸(ch cun)(ch cun)及其运用原及其运用原则则第二十三页，共204页。第二十四页，共204页。人体尺寸修正量人体尺寸修正量静态功能修正量：静态功能
28、修正量：着衣修正量：坐姿时的坐高、眼高、肩高、肘高加着衣修正量：坐姿时的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm，胸厚加，胸厚加10mm，臂膝距加，臂膝距加20mm。穿鞋修正量：身高、眼高、肩高、肘高加穿鞋修正量：身高、眼高、肩高、肘高加25mm。姿态修正量立姿时的身高眼高等减姿态修正量立姿时的身高眼高等减10mm；坐姿时的；坐姿时的坐高、眼高等减坐高、眼高等减44mm；上肢功能前伸长加；上肢功能前伸长加100mm。与作业相关的修正量：例如，在确定各种操纵器的布与作业相关的修正量：例如，在确定各种操纵器的布置位置时，上肢前伸长为中指尖的位置，因此对不同操作置位置时，上肢前伸长为中指尖的位置，因此对不同操
29、作(cozu)功能应作如下修正：功能应作如下修正：a)按压按钮减按压按钮减12mm；b)“推推”和和“板拨板拨”开关或推钮，减开关或推钮，减25mm；c)手三指抓捏，例如，操作手三指抓捏，例如，操作(cozu)旋钮，减旋钮，减50mm；d)手握轴、操纵手柄减手握轴、操纵手柄减100mm。人体人体(rnt)(rnt)尺寸及其运用原则尺寸及其运用原则第二十五页，共204页。动态功能修正量：通常是指人的必要的活动间隙和活动空间。m2，且自由活动场地宽度不得小于1m；人走动时，头上方留有动态安全(nqun)裕量(例如，40mm)，左右晃动量两侧各50mm。工作台下面要留出膝和脚的活动空间，腿与工作台下
30、边缘间应留出2030mm。心理修正量：人的心理因素会影响到工作效率及工作质量，在工程及产品设计中应留有合理的间隙余量，对包容空间尺寸及安全(nqun)技术方面尤其如此。在可能情况下宜适当加大间隙余量。大型建筑的门、过道、安全(nqun)通道及自由活动空间等，宽敞些能给人以舒展感；人体尺寸人体尺寸(ch cun)(ch cun)及其运用原及其运用原则则第二十六页，共204页。办公桌间的间距除考虑人体尺寸界限外，还应考虑相互干扰因素和心理因素；在人的前方应适当留出空间，以免使人产生“碰壁”感和压抑感；应考虑动态尺寸，并留出一定裕量，以免在动作时产生约束感，如设施的维修空间，除作业必要空间外，适当增
31、大间隙可以提高维修效率；安全设施的安全距离(jl)在可能情况下适当加大，可提高安全感，有利于提高工作效率；高空作业的相关设施应充分考虑高空所引起的心理因素，以免因恐惧心理而影响正常的作业，例如加高周围的栏杆(而不仅仅是略高于人的质心高)；某些情况下还应考虑必要的纯从审美心理出发的造型修正量。人体尺寸及其运用人体尺寸及其运用(ynyng)(ynyng)原原则则第二十七页，共204页。功能尺寸的确定功能尺寸的确定功能尺寸的设定：功能尺寸可分为两类：功能尺寸的设定：功能尺寸可分为两类：最小功能尺寸最小功能尺寸=人体尺寸百分位数人体尺寸百分位数+功能修正量功能修正量最佳功能尺寸最佳功能尺寸=人体尺寸百
32、分位数人体尺寸百分位数+功能修正量功能修正量+心理修正心理修正量量确定尺寸类型：分析是属于包容或被包容、可及范围确定尺寸类型：分析是属于包容或被包容、可及范围(fnwi)、最佳范围、最佳范围(fnwi)、可调范围、可调范围(fnwi)、使用者群、使用者群体范围体范围(fnwi)等等(或所属的产品类型或所属的产品类型)，解决结构尺寸的属，解决结构尺寸的属性定位问题。性定位问题。确定百分位数：确定百分位数：一般通用结构采用一般通用结构采用P5，P95。对于安全防护结构采用对于安全防护结构采用P1、P99。在某些情况下从经济性出发也可采用在某些情况下从经济性出发也可采用P10、P90，但应注意，但应
33、注意不会导致不会导致“大身材人大身材人”和小身材人和小身材人”的过份不适。的过份不适。人体人体(rnt)(rnt)尺寸及其运用原则尺寸及其运用原则（六）（六）第二十八页，共204页。人体模板的应用：模板应用示例见图人体模板的应用：模板应用示例见图334。工作岗位尺寸的设计原则工作岗位尺寸的设计原则工工作作岗岗位位的的类类型型及及尺尺寸寸：根根据据作作业业时时人人体体的的作作业姿势业姿势(zsh)，工作岗位分为三种类型：，工作岗位分为三种类型：坐姿工作岗，见图坐姿工作岗，见图3-35。立姿工作岗位，见图立姿工作岗位，见图3-36。坐立姿交替工作岗位，见图坐立姿交替工作岗位，见图3-37。人体人体
34、(rnt)(rnt)尺寸及其运用原则尺寸及其运用原则第二十九页，共204页。第三十页，共204页。第三十一页，共204页。第三十二页，共204页。第三十三页，共204页。第二篇第二篇人机界面人机界面(rnjjimin)设计设计2.1视觉显示系统设计视觉显示系统设计2.2听觉和报警系统设计听觉和报警系统设计2.3操作系统操作系统(cozuxtn)设设计计2.4显示控制系统设计显示控制系统设计第三十四页，共204页。2.1视觉显示系统视觉显示系统(xtng)设计设计2.4.1视觉和视觉机能视觉和视觉机能2.4.2视觉信号视觉信号2.4.3视觉显示设计视觉显示设计(shj)2.4.4作业的视觉工效作
35、业的视觉工效第三十五页，共204页。视觉视觉(shju)和视觉和视觉(shju)机能（一）机能（一）视觉视觉人们人们(rnmen)80%以上的信息是通过视觉系统获得的。以上的信息是通过视觉系统获得的。视觉适应：人眼的感受性随环境光亮度的变化过程。视觉适应：人眼的感受性随环境光亮度的变化过程。暗适应：人由明亮转入黑暗时，起初视觉感受性很低，经历暗适应：人由明亮转入黑暗时，起初视觉感受性很低，经历约约30分钟后，趋于稳定。分钟后，趋于稳定。明适应：人从黑暗转入光亮时，视觉感受性迅速下降，经历明适应：人从黑暗转入光亮时，视觉感受性迅速下降，经历1分钟后，完成明适应。分钟后，完成明适应。视觉特征：视觉
36、特征：眼睛沿水平方向扫视比沿垂直方向要快、不易疲劳、幅度宽。眼睛沿水平方向扫视比沿垂直方向要快、不易疲劳、幅度宽。视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。当眼睛偏离视中心时，人眼对左上象限的观察最优，依次为当眼睛偏离视中心时，人眼对左上象限的观察最优，依次为右上象限、左下象限，而右下象限最差。右上象限、左下象限，而右下象限最差。人从远处看颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白，即人从远处看颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。当两种颜色相配在一起时，则易辨认的顺序是：红色最先被看到。当两种颜色相配在一起时，则易
37、辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字、蓝底白字、白底黑字等。黄底黑字，黑底白字、蓝底白字、白底黑字等。第三十六页，共204页。视线视线(shxin)几种常用的典型视线几种常用的典型视线(shxin)如图如图4-5所示，其特征及应用见表所示，其特征及应用见表4-2。视野：头部和眼睛在规定的条件下，人眼可觉察到的水平面与垂直视野：头部和眼睛在规定的条件下，人眼可觉察到的水平面与垂直面内所有的空间范围。面内所有的空间范围。直接视野：当头部和双眼静止不动时的视野。直接视野：当头部和双眼静止不动时的视野。眼动视野：头部保持在固定的位置，眼睛为了注视目标而移动时的眼动视野：头部保持在固定的位置，眼睛为了注视目
38、标而移动时的视野。视野。观察视野：身体保持在固定的位置，头部与眼睛转动注视目标时的观察视野：身体保持在固定的位置，头部与眼睛转动注视目标时的视野。视野。色觉视野：人眼对不同颜色的视野。也分直接、眼动、观察视野。色觉视野：人眼对不同颜色的视野。也分直接、眼动、观察视野。视角与视距视角与视距(见图见图4-14)视角视角:视角是眼到被观察对象两端的角。视角是眼到被观察对象两端的角。最小视角：能看清被观察对象的最小视角为最小视角：能看清被观察对象的最小视角为1。人正确识别物体的视角约为人正确识别物体的视角约为1015。视觉视觉(shju)和视觉和视觉(shju)机能机能第三十七页，共204页。视觉视觉
39、(shju)和视觉和视觉(shju)机能机能视距：视距在560mm处较为适宜，小于380mm会发生目眩，超过(chogu)760mm时，细节看不清。视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，而且视距与工作的精确程度密切相关。是否能正确识别观察对象的决定条件是视角。视力(视敏度)视力是指眼睛辨认物体的能力，是表征人眼对物体细部识别能力的一个生理尺度。国际眼科学会的规定，应用兰道尔环(白底黑环)的视力表来测量，规定在5m的视距上能够判别1的开口时，为视力1.0(见图4-15)。一般用字母“E”的开口方向检查视力。第三十八页，共204页。第三十九页，共204页。第四十页，共204页。第四十一页，共2
40、04页。视觉视觉(shju)信号信号视觉信号的感知视觉信号的感知视觉信号的基本要求：视觉信号的基本要求：放置在人们视野内。放置在人们视野内。与背景相比有合适的视亮度和颜色反差。与背景相比有合适的视亮度和颜色反差。图图形形符符号号应应简简单单、明明晰晰、合合乎乎逻逻辑辑，便便于于(biny)理解和释义明确。理解和释义明确。信号的感知和要求：信号感知程度的三个层次。信号的感知和要求：信号感知程度的三个层次。觉觉察察：操操作作者者仅仅仅仅是是发发现现了了信信号号的的存存在在。与与信信号号的的布置和视觉环境有关。布置和视觉环境有关。识识别别：操操作作者者辨辨别别出出所所觉觉察察的的信信号号，这这是是把
41、把所所觉觉察察到到的的信信号号从从其其它它信信号号中中进进行行区区别别或或辨辨认认的的过过程程。信信号号应视认度好，并运用编码技术，使之易于区别。应视认度好，并运用编码技术，使之易于区别。解解释释(或或译译码码)：操操作作者者理理解解了了所所识识别别信信号号的的内内容容和意义。译码是恢复信息原来意义的过程。和意义。译码是恢复信息原来意义的过程。第四十二页，共204页。视区划分视区划分信号与操作者之间的位置关系信号与操作者之间的位置关系视区的划分：在头部静止、眼睛正常活动状态下（即眼动视区的划分：在头部静止、眼睛正常活动状态下（即眼动视野），可分为三个视区：良好视区视野），可分为三个视区：良好视
42、区(A)；有效视区；有效视区(B)；条；条件视区件视区(C)。如图。如图4-21所示。所示。视觉信号的布置：应尽可能布置在视觉信号的布置：应尽可能布置在A区，当信号较多时，区，当信号较多时，则依次由则依次由A区向区向B区甚至区甚至C区扩展。见表区扩展。见表4-6。信号的对比度和视信号的对比度和视(认认)度度(可见度可见度)信号信号(目标目标)的亮度对比度；配色对比度：明度与明度、色的亮度对比度；配色对比度：明度与明度、色相与色相、纯度与纯度的比较。相与色相、纯度与纯度的比较。配色视认度：使底色上的图形色更易辨认。以明度差别对配色视认度：使底色上的图形色更易辨认。以明度差别对视认度的影响最大。见
43、表视认度的影响最大。见表47和表和表48。信号的视信号的视(认认)度：视认度与视角、对比度及背景亮度三个度：视认度与视角、对比度及背景亮度三个参数都有关系，当这三个变量之一有较明显参数都有关系，当这三个变量之一有较明显(mngxin)的变的变化，视认度就有相应变化。化，视认度就有相应变化。视觉视觉(shju)信号信号第四十三页，共204页。第四十四页，共204页。第四十五页，共204页。视觉信号的编码视觉信号的编码颜色编码：用色调、明度和饱和度作代码。约能辨认颜色编码：用色调、明度和饱和度作代码。约能辨认9种颜色。种颜色。形状编码：利用几何形状特征作代码。例如信号形状编码：利用几何形状特征作代
44、码。例如信号(灯灯)的形状设计，用的形状设计，用“”指示方向等指示方向等位置编码：以显示器布置位置编码：以显示器布置(bzh)的位置作代码。的位置作代码。文字编码：利用数字、字母和文字作代码。文字编码：利用数字、字母和文字作代码。亮度编码：以信号的亮度作代码。以亮度编码：以信号的亮度作代码。以2种为佳，不超过种为佳，不超过4种。种。闪光编码：以光的闪烁速度变化作为代码。闪光编码：以光的闪烁速度变化作为代码。闪光频率不宜超过闪光频率不宜超过5种，一般以种，一般以2种为佳。种为佳。闪光编码主要用于报警系统，有时也用于表示速度快慢。闪光编码主要用于报警系统，有时也用于表示速度快慢。大小和方位编码：大
45、小和方位编码：大小编码：以信号所占有的面积大小作代码。以小于大小编码：以信号所占有的面积大小作代码。以小于3种为佳。种为佳。线长编码：按线段线长编码：按线段(信号信号)的长短作代码。以小于的长短作代码。以小于3种为佳。种为佳。方向角编码：以物体方向角编码：以物体(或信号或信号)的倾斜方向作代码。一般不多于的倾斜方向作代码。一般不多于12种角度。种角度。复合（多维）编码：两种以上刺激属性相结合编码。复合（多维）编码：两种以上刺激属性相结合编码。视觉视觉(shju)信号信号第四十六页，共204页。视觉显示视觉显示(xinsh)器的显示器的显示(xinsh)设计设计视觉显示器分类视觉显示器分类模拟显
46、示器：用标定在刻度上的指针来显示信息。模拟显示器：用标定在刻度上的指针来显示信息。数字显示器：直接用数字形式数字显示器：直接用数字形式(非连续值非连续值)来显示信息。来显示信息。状态显示器：如指示开、关状态的信号灯。它表达的信息简状态显示器：如指示开、关状态的信号灯。它表达的信息简明、扼要、稳定、易于感知；明、扼要、稳定、易于感知；屏幕显示器：用屏幕显现由计算机驱动的图像。具有综合显屏幕显示器：用屏幕显现由计算机驱动的图像。具有综合显示多种信息的独特优点。示多种信息的独特优点。视觉显示器的设计原则视觉显示器的设计原则显示器的基本要求显示器的基本要求能见性：即显示的目标易被觉察；能见性：即显示的
47、目标易被觉察；清晰性：即显示的目标不易被混淆；清晰性：即显示的目标不易被混淆；可懂性：即显示的目标意义明确可懂性：即显示的目标意义明确(mngqu)，易被迅速理解。，易被迅速理解。第四十七页，共204页。功能集成式显示器功能集成式显示器特点：一般的显示器仅显示一种功能参数，功能集成特点：一般的显示器仅显示一种功能参数，功能集成式显示则可综合显示多个功能参数，甚至将相关的控制式显示则可综合显示多个功能参数，甚至将相关的控制器也集成于一体。器也集成于一体。适用于需同时适用于需同时(tngsh)读取和作出反应的参数，或功读取和作出反应的参数，或功能相关的参数。能相关的参数。类型：若干功能参数同时类型
48、：若干功能参数同时(tngsh)显示；若干功能参显示；若干功能参数按需、分时显示。数按需、分时显示。常见功能集成形式：多指针集成；指针与数字显示集常见功能集成形式：多指针集成；指针与数字显示集成；多功能集成式仪表，如图成；多功能集成式仪表，如图433所示。所示。视觉显示视觉显示(xinsh)器的显示器的显示(xinsh)设计设计第四十八页，共204页。第四十九页，共204页。显示器的选用显示器的选用设计师的任务：设计师的任务：显示器的设计制造均已专业化。设计师的主要任务是选显示器的设计制造均已专业化。设计师的主要任务是选用显示器。用显示器。特殊特殊(tsh)功能的显示器，设计师提出要求，向专业
49、厂功能的显示器，设计师提出要求，向专业厂定制。定制。根据不同的任务选用显示器：根据不同的任务选用显示器：感知显示信号的任务类型：读取数据；检查数据；监视感知显示信号的任务类型：读取数据；检查数据；监视数据。数据。各种显示器对任务的适用性，见表各种显示器对任务的适用性，见表4-21。视觉视觉(shju)显示器的显示显示器的显示设计设计第五十页，共204页。视觉显示视觉显示(xinsh)器的显示器的显示(xinsh)设计设计几种显示几种显示(xinsh)形式选用的考虑：形式选用的考虑：模模拟拟显显示示(xinsh)与与数数字字显显示示(xinsh)的的功功能能比比较：见表较：见表4-22。为为同同
50、时时发发挥挥数数字字与与模模拟拟两两种种显显示示(xinsh)器器的的优优点点，可以设计成混合式或集成式显示可以设计成混合式或集成式显示(xinsh)器。器。数数字字显显示示(xinsh)仪仪表表的的显显示示(xinsh)速速度度、灵灵敏敏度度、精精度度高高；数数字字显显示示(xinsh)清清晰晰、醒醒目目、便便于于远远距距离离视视读读，无无插插补补误误差差；能能输输出出代代码码，可可供供打打印印和和计计算算机机联机应用；可以通过数一模转换装置输出模拟量。联机应用；可以通过数一模转换装置输出模拟量。仪仪表表屏屏来来说说，大大量量数数字字的的罗罗列列，还还不不如如模模拟拟显显示示(xinsh)那