人機工程學概論第十四講

1、人機工程學,人機工程學,安全工程系,第一章　人機工程學概論,第一章　人機工程學概論大綱,人機學的研究對象和目的 人機學的形成和發(fā)展 學科思想的演進人機系統(tǒng)與人機工程設計操縱器設計中的其它因素,本章重難點介紹,本章重點在于了解掌握人機工程學的基本概念和定義；人機工程學發(fā)展歷程中經歷的三個時期；了解在人機工程學經驗期中的幾項比較著名的研究試驗。要了解盡管人機工程學學科名稱多樣，定義存在不同程度的分歧，但是本學科的研究對象、研究方法、理

2、論體系等方面并不存在根本上的區(qū)別。,第一節(jié)　人機學的研究對象和目的,一、人機工程學的基本概念和定義二、日常生活中人機學問題,1、人機工程學的基本概念和定義,人機工程學是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素?！　⊙芯咳撕蜋C器及環(huán)境的相互作用?！　⊙芯吭诠ぷ髦小⒓彝ド钪信c閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學科?！　∵@個定義的三句話，分別闡明了人機學的研究對象、研究內容和研究目的。,1.1　研究對

3、象(a),第一句話指出人機學的研究對象，是工作環(huán)境中的解剖學、生理學、心理學等方面的因素。這些因素除了工業(yè)設計以外，還與管理工程、勞動科學、安全工程、環(huán)境工程等領域有關。,1.1　研究對象(b),單就工業(yè)設計的三類設計而言，產品是給人用的、視覺傳達是供人看的、環(huán)境是為人在其間生活、工作的，當然三類設計都涉及到人的解剖學、生理學、心理學因素，它們便是人機學的研究對象。,1.2　研究內容,第二句話指出人機學的研究內容，是人－機－環(huán)境的最佳匹

4、配、人－機－環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化。,1.3　研究目的,第三句話指出人機學的研究目的：就是設計一切器物都要考慮人們生活、工作的安全、舒適、高效。,1.4　定義中注意的幾個問題,定義中值得注意的有:　　設計的目的“安全、舒適、高效”，定義只講應該“考慮”而沒有選用“確保”、“盡量達到”之類的詞匯。因為設計總有多方面約束條件，又常有多種因時、因地而異的目標；好的設計，在于針對具體對象，在多種約束條件和多重目標之間恰當地把握住平衡。,1.4.1　定

5、義中注意_目的(a),1.4.1　定義中注意_目的(b),人機工程學設計要求的“安全、舒適、高效”，常常是重要的，但肯定也要受到其他條件的約束、其他目標的制衡，不但不是惟一的，也未必總是優(yōu)先的。,1.4.1　定義中注意_目的(舉例),例如，把我國火車硬臥車廂的三層鋪改為兩層鋪，或者把所有硬座都改為臥鋪，安全、舒適方面就可大為改善，豈不簡單?但是現(xiàn)在并沒有這么做，因為還有其他種種條件的約束。,1.4.1　定義中注意_目的(c),所以實際課

6、題中的人機工程設計，目標往往并非達到最理想的“安全、舒適、高效”效果，而是在限定條件下提高“安全、舒適、高效”的程度。,1.4.2　定義中注意_ “機”,人機工程學里面所說的“機”、或“機器”是廣義的，泛指一切人造器物：大到飛機、輪船、火車、生產設備，小到一把鉗子、一支筆、一個水杯；也包括室內外人工建筑、環(huán)境及其中的設施，等等。,1.5　人機工程學的多種學科名稱(a),人機工程學的多種學科名稱:　　(1)人類工效學，或簡稱工效學，英文

7、Ergonomics這個學科名稱在世界上應用最廣?！　?2)人的因素(學)，英文Human Factors 這是美國一直沿用的名稱?！　?3)人類工程學，英文Human Engineering 類似的名稱有人體工程學。,1.5　人機工程學的多種學科名稱(b),(4)工程心理學，英文Engineering Psychology 這個名稱下的學科研究更專注于心理學方面?！　?5)人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程學、宜人性設計 (人機工程設計)等，

8、研究內容相同或相近。在日本，該學科的日文漢字是“人同工學”,2、日常生活中人機學問題,在我們的日常生活中，可以說時時處處都存在著人機學問題，包括合理的和不合理的事例。在全面學習本課程之前，環(huán)視、巡察、指點一番，使我們概略地了解到，原來有這么多屬于人機工程設計應該關注和解決的問題，心中有數，對學習課程很有好處。下面只是隨意列舉一些，簡單地把問題所在點出來，不多解說。因為進一步分析、研討，將在以后各章各節(jié)中陸續(xù)展開。,2.1　例1　腰疼沙發(fā)

9、(a),城市里有的家庭買了大沙發(fā)，豪華氣派，可是坐不多久腰部就難受酸疼了，不得不在腰后面墊上一個“腰靠”。為什么?,2.1　例1　腰疼沙發(fā)(b),大沙發(fā)座面進深大，無論怎么后靠，腰椎后面總是空著，使脊柱腰椎段向后的彎曲度加大，形成了不正常的腰椎形態(tài)，不符合坐姿解剖學要求。這就是產品設計中的解剖學問題。,2.2　例2　主枕頭附枕頭(a),一些“上檔次”的賓館里，單人床常配有兩個同樣的枕頭。本意是讓習慣低枕頭的人用一個枕頭，習慣高枕頭的人兩

10、個枕頭疊起來用。但這真是一個愚不可及的“高招”、“損招”!一般人們對枕頭高度要求的差別，哪有一倍之多呢?其結果是：用一個枕頭絕大多數人嫌低，而兩個摞起來絕大多數人又嫌高，很少有人能獲得“正常待遇”。,2.2　例2　主枕頭附枕頭(b),其實只要采用一個稍許高一點的“主枕頭”、再配一個較薄的“附枕頭”，豈不就能滿足多數人的需要了嗎?并不難解決。問題出在哪里?缺乏“產品應與生理條件相適應”的考究。,2.3　例3　車廂窗戶(a),車廂外表面為墨

11、綠色的舊式旅客列車，其硬座車廂窗戶的高度，正與坐著乘客的胸、肩、頭部齊平。打開窗戶，行駛中每小時風速達六、七十或七、八十千米，即使最悶熱的夏季，迎風被吹的乘客也經不住多久，而背風一側乘客卻依然熱不可擋.,2.3　例3　車廂窗戶(b),其實改進一點也不難，把窗戶提升到比站立者身高略高一點即可，而且這樣做也并不增加生產成本?，F(xiàn)在的新式客車已經這么改了，即使多個窗戶同時打開，風也不會直吹乘客，卻能在車廂上部形成新鮮空氣的“順流”，效果甚佳。,

12、2.4　例4　腳踏鈕(或腳踏桿)沖水,公共衛(wèi)生間里水箱拉繩邊上貼著醒目的提示“便后沖水”，但是不沖水的現(xiàn)象司空見慣。公眾素質有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉繩把手不干凈是人人皆知、也人人膩味的，可見拉繩水箱本身就存在宜人性的問題，應該從設計角度來尋求解決辦法?，F(xiàn)在大城市的公廁里腳踏鈕(或腳踏桿)沖水正在推廣，效果顯然可見。,2.5　例5　聲光控延時開關 (a),“節(jié)約用電人走關燈”的條子隨處可見，人走樓空后樓道里的照明燈還是徹夜

13、長明。這種大家都熟悉的現(xiàn)象，也需要從設計的角度來尋找原因和改進措施。開關都安置在樓道照明燈的就近位置，關了燈，樓道一抹黑，怎么下樓、拐彎、出門呢?,2.5　例5　聲光控延時開關 (b),現(xiàn)在聲光控延時開關價格已相當便宜，用聲光控延時開關，人來燈亮，人走燈滅，可解決問題。另外，也可以從合理安排開關位置方面尋找解決辦法。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包(a),雙肩背書包和單肩背書包從人機學看，雙肩背書包在使用解剖學和心理學方面優(yōu)勢明顯

14、。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包(b),背雙肩背書包，脊柱兩側受力均衡，能保持正直形態(tài)(圖l-2a)；而單肩斜挎或手提書包，脊柱都因單側受力而形成側向彎曲(圖1.2b、c)，使椎間盤受壓均勻分布的生理狀態(tài)不能正常維持，于是消耗的體能更多，這是解剖學、生理學方面。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包(c),用雙肩背書包，兩手無負擔，行動自由靈便，也適合中小學生的活潑好動天性，這是心理學方面。,2.6　例6　雙肩背書包和單肩背書包

15、(d),圖1-1 書包提挎方式與脊柱形態(tài),2.7　例7　叫壺(a),用普通水壺燒水，若沒人在爐子邊上守著，水開了可能弄得滿屋水氣至因開水噗出來澆滅了火，引起一陣忙亂。用壺蓋上裝了個小氣哨的“叫壺”燒水，即可避免這種忙亂。,2.7　例7　叫壺(b),兩種水壺燒水的基本功能是相同的，但叫壺能把水燒開的信息“自動”傳遞給一定距離以外的人，在人機學里，叫做“人機界面”得到了改善，從而使得產品更為“宜人”。,2.8　例8　圖書館長條形桌案,不少

16、學校的圖書館閱覽室里，座位安排在長條形桌案相對著的兩側。師生們低頭閱讀或伏案書寫時倒也無事。但閱讀中也難免要停下來略事思索，于是把頭抬了起來，……，倘若正巧此時對座的那位也抬起了頭，不經意間互相目光交接，雙方都覺得尷尬。這就是設計心理學方面的問題。,2.9　例9　不同顏色的藥袋(a),銀灰色或藍色發(fā)亮的小塑料袋里裝著藥片，藥片的服用量、服用方法都用小字印在包裝袋上，包裝袋閃閃有光，文字和底色的對比又弱，也許年輕人還行，中老年人想看清上面

17、的說明確實費勁。,2.9　例9　不同顏色的藥袋(b),一家全國性的大銀行，近幾年的存款單居然是白紙上印著橙黃色(注意，是橙黃而不是橙紅)的字，真是跟人們的眼睛找別扭、過不去!這些都是對視覺特性掌握失當的問題，也屬于人機學的研究范圍。,2.10　例10　形形色色的剪刀(a),被剪對象有大有小、有硬有軟、有的要剪復雜的形狀且要求特別精細、有的要伸入孔洞或拐進尖角去施剪，……，所以除了剪紙、剪布的普通剪刀外，還有理發(fā)剪等專用剪刀，以及形形色色

18、的外科手術剪。,2.10　例10　形形色色的剪刀(b),,要適應上述各種不同的使用條件，達到人機學使用 “安全、舒適、高效”的目標，剪刀前面刃片的形狀和尺寸、后面把手的形狀和尺寸，有很多的解剖學、生理學問題需要考究，就絕非簡單的事情。圖1-1展示了部分不同類型的剪刀。,2.10　例10　形形色色的剪刀(c),圖1—1功能形態(tài)各異的剪刀,2.11　例11　帶“耳朵”的垃圾箱(a),北京市推出了一種“帶耳朵的垃圾箱”(圖1-2)，一個“耳朵

19、”里裝有卷紙，供欲吐痰者取用。另一個“耳朵”是投放煙蒂的煙蒂缸；里面裝有沙子，供人用來抿滅煙頭。這項設計涉及人機工程的多個方面：使用者行為方式和使用者心理的調查和研究、產品(垃圾箱)與人體尺寸的適應性、產品與環(huán)境因素、產品與環(huán)衛(wèi)工人、等等，,2.11　例11　帶“耳朵”的垃圾箱(b),圖1-2帶“耳朵”的垃圾箱,2.12　小結,大學生活環(huán)境中的人機學問題比比皆是:床柜轉椅、寢室水房、電腦手機 、超市網吧、實習工廠、銀行郵局、實驗市、圖書

20、館、運動場….. 總之日常生活中的人機學問題無處不在。,第二節(jié)　人機學的形成和發(fā)展學科思想的演進,一、人機學的形成和發(fā)展及其思想演進二、人機學的學術團體與教育,1 、現(xiàn)代人機學與古代論述,現(xiàn)代不少社會科學和自然科學的理論，在古代文明中都曾經有過孕育和萌芽，但并不能說古代就已經有了這些科學理論。人機工程學也一樣，古代縱有令人贊嘆的器物、堪稱精辟的論述，但那與建立起一門完整的學科還完全是兩回事。,1.1　現(xiàn)代人機學與古代論述區(qū)別(a)

21、,其間的區(qū)別，主要在以下兩個方面：　　第一，一種觀念，沒有升華為明確的、具有普遍性的理論，就不具有對一般事物的指導意義。由于沒有明確的理論旗幟，她還是脆弱的，難免在外在條件(如人類文明發(fā)展的某種趨勢)的沖擊下，陷于迷失和丟失。,1.1　現(xiàn)代人機學與古代論述區(qū)別(b),第二，僅有處理某一種、某一類事物的正確方法、觀念，但沒有對于一般事物進行系統(tǒng)、科學的研究，未曾提出完整的原則、結論和數據資料，也不可能有更普遍的指導意義。,1.1　現(xiàn)代人

22、機學與古代論述區(qū)別_舉例,例如，古籍中闡述了的弓箭性能與人的性格的關系，那么，怎么處理其他千百種器物與人的性格的關系呢?古籍中說明了幾種兵器握桿的形制，那么，農具的握桿又該如何呢?古籍中講了不同條件下鍬的合理形制，那么，什么是鐮刀镢頭的合理形制呢?,1.1　現(xiàn)代人機學與古代論述區(qū)別(c),既然古籍沒有回答所有這些更一般性的問題，自然不能對器物制作具有普遍的指導意義。中國古籍中有如此精辟的論述，足令炎黃子孫感到自豪，但那與現(xiàn)代人機工程學終

23、究是不應相提并論的。,1.2　人機工程學的4個階段(a),下面分4個階段，講述人機工程學的發(fā)展簡史和學科思想的演進，從中可以看到：　?、僭緦儆凇白园l(fā)思維傾向、本能行為方式”的樸素人機學思想萌芽在什么樣的歷史條件下、因為什么原因而迷失、而被拋棄了?　?、谡`入歧途后造成了怎樣的后果? 這種后果怎樣促成了人們的反省、從而建立了現(xiàn)代人機學理論，完成一種思想觀念從白發(fā)到自覺的歷史飛躍?,1.2　人機工程學的4個階段(b),③學科理論怎樣在歷

24、史中逐步演進?　?、苋藱C學進行了哪些系統(tǒng)的研究?確立了哪些原則?積累了哪些數據資料?,2　對勞動工效的苛刻追求－人機學的孕育,美國工程師F．W·泰勒(Frederick W．Toylor，1856-1915，圖l-5)　　開創(chuàng)的“時間與動作研究”（Time And Motion Study）包括泰勒的 “鐵鍬作業(yè)實驗”，和吉爾布雷斯夫婦的“砌磚作業(yè)實驗”等多項研究。,2.1　孕育期_“鐵鍬作業(yè)實驗”,“鐵鍬作業(yè)實驗

25、”是用種大小不同的鐵鍬，交給工人使用，比較他們在每個班次8h里的工作效率。結果表明工效有明顯差距。這其實是關于體能合理利用的最早科學驗?！　×硪粋€專題是對比各種不同的操作方法、操作動作的工作效率；這就是關于合理作業(yè)姿勢的最早科學研究。,2.2　孕育期_砌磚作業(yè)實驗,砌磚作業(yè)實驗是用當時問世不久的連續(xù)拍攝的攝影機，把建筑工人的砌磚作業(yè)過程拍攝下來，進行詳細分解分析，精簡掉所有非必要動作，并規(guī)定嚴格的操作程序和操作動作路線，讓工人像機器一

26、樣刻板“規(guī)范”地連續(xù)作業(yè)，他們合著的《疲勞研究》(1919年出版)更被認為是美國“人的因素”方面研究的先驅。,2.3　孕育期_心理學,1914年，美國哈佛大學心理學教授閔斯特伯格(Minsterberg)，把心理學與泰勒等人的上述研究綜合起來，出版了《心理學與工業(yè)效率》一書。l915年英國成立了軍火工人保健委員會，研究生產工人的疲勞問題；,2.4　孕育期_廣泛研究,l919年此組織更名為“工業(yè)保健研究部”，展開有關工效問題的廣泛研究，內

27、容包括作業(yè)姿勢、負擔限度、男女工體能、工間休息、工作場所光照、環(huán)境溫濕度以及工作中播放音樂的效果等等。,2.5　孕育期_小結,但這一時期研究的核心是最大限度地開挖人的操作效率。從對待人機關系這個基本方面考察，總體來看是要求人適應于機器，即以機器為中心進行設計；研究的主要目的是選拔與培訓操作人員。在基本學術理論上與現(xiàn)代人機學是南轅北轍，存在對立的。因此，應該把這段時期看作人機學的孕育期。,3、二戰(zhàn)中尖銳的軍械問題－人機學的誕生,20世紀的

28、兩次世界大戰(zhàn)期間，制空權是交戰(zhàn)各國必爭的焦點之一。飛行員在高空復雜多變的氣象條件下控制飛行，本來就不輕松。駕駛戰(zhàn)斗機與敵機格斗，還要高度警覺地搜索、識別、跟蹤和攻擊敵機，躲避與擺脫對方的威脅，短短幾十秒內，在警視窗外敵情的同時，要巡視、認讀各種儀表，立即做出判斷，完成多個飛行與作戰(zhàn)操作，更是不易。,3.1　軍械問題_飛機儀表,從第一次世界大戰(zhàn)到第二次世界大戰(zhàn)，隨著科技進步，飛機逐漸實現(xiàn)了飛得更快更高、機動性更優(yōu)的技術升級。與之相

29、應，機艙內的儀表和操作件(開關、按鈕、旋鈕、操縱桿等)的數量，也急劇增多了，如左圖,3.1　軍械問題_飛機儀表舉例,例如，一戰(zhàn)時期英國SE．5A戰(zhàn)斗機上只有7個儀表，到二戰(zhàn)時期的“噴火”戰(zhàn)斗機上增加到了19個。一戰(zhàn)時期美國“斯佩德”戰(zhàn)斗機上的控制器不到10個，到二戰(zhàn)時期P-51上增加到了25個。這就使得經過嚴格選拔、培訓的“優(yōu)秀飛行員”也照顧不過來，致使意外事故、意外傷亡頻頻發(fā)生。,3.2　其他的兵器和民用產品,出現(xiàn)在飛機上的問題擦

30、亮了人們的眼睛，再去考察其他的兵器和民用產品，才發(fā)現(xiàn)從復雜機器到簡單工具，類似的問題原來程度不同地普遍地存在著。,3.2　其他產品舉例,例如，二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)的德國軍隊的槍械問題，也是一個典型的事例。俄羅斯冬季極冷，槍械必須戴上手套使用。但德軍的槍械扳機孔較??；在天寒地凍的俄羅斯廣袤大地上，戴了手套手指伸不進扳機孔，不戴手套手指立即凍僵，甚至能被冰冷的金屬粘住。這說明，器物不但要與人的生理條件相適應，而且還必須顧及環(huán)境的因素。,3.3　

31、產品的改進(a),針對前面這些問題，有的國家開始聘請生理醫(yī)學專家、心理學家來參與設計。儀表還是那么多，改進它們的顯示方式、尺寸、讀值標注方法、指針刻度和底板的色彩搭配、重新布置它們的位置和順序，使之與人的視覺特性相符合，結果就提高了認讀速度、降低了誤讀率。,3.3　產品的改進(b),操作件也還是那么多，改進它們的形狀、大小、操作方式(扳擰、旋轉或按壓)、操作方向、操作力、操作距離及安置的順序與位置，使之與人手足的解剖特性、運動特性相適應

32、，結果就提高了操作速度、減少了操作失誤。這些做法并不需要增加多少經費投入，卻收到了事半功倍的顯著效果。,3.4　現(xiàn)代人機工程學產生的背景,從第二次世界大戰(zhàn)到戰(zhàn)后初期，上述正反兩方面的現(xiàn)實，使各國科技界加深了這樣的認識：器物設計必須與人的解剖學、生理學、心理學條件相適應。這就是現(xiàn)代人機工程學產生的背景。,3.5　一個新的學科名稱(a),l947年7月，英國海軍部成立了一個研究相關課題的交叉學科研究組。次年英國人默雷爾(K．F．H．Murr

33、ell)建議構建一個新的科技詞匯“Ergo—nomics”，并將它作為這個交叉學科組的學科名稱。,3.5　一個新的學科名稱(b),新的學科名稱及其涵蓋的研究內容為各國學者所認同，意味著現(xiàn)代人機學的誕生。Ergonomics是由兩個希臘詞根“er-gon”和“nomos”綴接而成的，前一詞根意為出力、工作、勞動，后一詞根意為規(guī)律、規(guī)則。,3.5　一個新的學科名稱(c),一些專家在當時對人機工程學所做的闡釋，便反映了這一時期的學科思想。例如

34、美國人伍德(Charles C．Wood)說：“設備設計必須適合人的各方面因素，使操作的付出最小，而獲得最高的效率?！?3.6　另一重要事件,1949年恰帕尼斯(A．Chapanis)等三人合著的《應用實驗心理學——工程設計中人的因素》一書出版，該書總結了此前的研究成果，最早系統(tǒng)論述了人機學的理論和方法。這是新學科建立時期的另一重要事件。,3.7　誕生期_小結,與人機學的孕育期對比，學科思想至此完成了一次重大的轉變：從以機器為中心轉變?yōu)?/p>

35、以人為中心，強調機器的設計應適合人的因素。,4、向民用品等廣闊領域延伸－人機學的發(fā)展和成熟,直到20世紀五六十年代，在設計和工程方面，人機學的研究和應用還主要局限于軍事工業(yè)和裝備(但在勞動和生產管理方面的研究和應用，不局限于軍事部門。)。從那時以后，迅速地延伸到民用品等廣闊的領域，主要有：家具、家用電器、室內設計、醫(yī)療器械、汽車與民航客機、飛船宇航員生活艙、計算機設備與軟件、生產設備與工具、事故與災害分析，消費者傷害的訴訟分析等等。,4

36、.1　該時期的人機學焦點,事實上，近幾十年來，人機工程常常成為設計競爭的焦點之一。例如在相機的機械、光學、電子性能水平趨同之時，競爭在較長時期內集中在產品的造型、使用方便等方面。其中“使用方便”即優(yōu)良的人機性能尤為關鍵。,4.2 　繼承中新的發(fā)展,20世紀五六十年代以來，人機學的學科思想在繼承中又有新的發(fā)展。設計中重視人的因素固然仍是正確的原則，但若單方面地過于強調機器適應于人、過于強調讓操作者“舒適”、“付出最小”，在理論上也是不全面

37、的。,4.3　“三論”相繼建立與發(fā)展,20世紀五六十年代系統(tǒng)論、信息論、控制論這“三論”相繼建立與發(fā)展，人機學的學科思想又有了新的發(fā)展，前面已經介紹的IEA關于人機學的定義，就是在這一時期提出的，反映了新轉變之后的學科思想。,4.4　人機學的理論趨于成熟,與人機學建立之初強調“機器設計必須適合人的因素”不同，IEA的定義闡明的觀念是人機(以及環(huán)境)系統(tǒng)的優(yōu)化，人與機器應該互相適應、人機之間應該合理分工。人機學的理論至此趨于成熟。,5、對

38、工業(yè)文明的反思與可持續(xù)發(fā)展－人機學的更高階段,人機學和其他一切事物一樣，只要還存在著，就必然會繼續(xù)發(fā)展和演變。人機學如今在如何演進、今后還將如何演進呢?以下是一些提供探討的芻議。,5.1　人機學可能形成的熱點,人機學的應用，除了上一段中所列的種種方面會繼續(xù)下去以外，以下方面可能形成熱點：計算機的人機界面；永久太空站的生活工作環(huán)境；弱勢群體(殘疾人、老年人)的醫(yī)療和便利設施；海陸空交通安全保障；生理與心理保健產品與設施等等。人機學以提高人

39、們的生活質量為目的，今后無疑將任重而道遠。,5.2　可持續(xù)發(fā)展理念的影響,反思200年以來，尤其是近半個多世紀工業(yè)文明的負面后果，可持續(xù)發(fā)展的理念成為當代文明的強音，影響了當代很多學科的思想?？梢哉J為，由于可持續(xù)發(fā)展理論的滲透，現(xiàn)今人機學的學科思想也正經歷著又一次新的演進。可持續(xù)發(fā)展理論下的設計觀有節(jié)能設計、再生設計(可回收利用)、生態(tài)設計等等。,5.3　四維的和諧統(tǒng)一,總的說是要求保護生態(tài)環(huán)境、人與自然保持持久和諧，設計倫理回歸到中國

40、古代“天人合一”的理念。人機學此前的觀念是：要求人、機、環(huán)境三者和諧統(tǒng)一。吸取可持續(xù)發(fā)展理念以后，可以表述為：要求人、機、環(huán)境、未來四者和諧統(tǒng)一。即由原先的三維(人、機、環(huán)境) 和諧統(tǒng)一，加上一維(時間、未來)，演進為四維的和諧統(tǒng)一。,6　國際的和各國的學術團體及其主要活動,1.國際的和各國的學術團體及其主要活動 　　(1)各主要工業(yè)國的學術團體及其活動 最早建立的人機學學術團體是英國人機工程學會，成立于l950年。隨后建立國家人機學

41、學會的有：聯(lián)邦德國(1953年)、美國(1957年)、前蘇聯(lián)(1962年)、法國(1963年)、日本(1964年)。,國際的和各國的學術團體及其主要活動(a),6.1　國際的和各國的學術團體及其主要活動(b),現(xiàn)在世界上工業(yè)與科技較發(fā)達的國家均建立了本國的國家人機學學術團體?！　∮藱C工程學會從1957年起發(fā)行會刊《ERGONOMICS》(人機工程)，幾十年一直堅持著，對國際人機學的發(fā)展貢獻卓著。,6.1　國際的和各國的學術團體及其

42、主要活動(c),(2)國際人機工程學學會 國際人機工程學學會(IEA，也譯作國際人類工效學學會)成立于1960年。l961年在瑞典斯德哥爾摩舉行了第一屆國際人機工程學會議。,6.1　國際的和各國的學術團體及其主要活動(d),此后，每三年一次的人機學國際會議依次在德國、英國、法國、荷蘭、美國、波蘭、13本等國舉行。其中1982年8月在日本東京舉行的第8屆會議，參加者達800余人，我國學者也首次應邀參加了這次會議。,6.1　國際的和各國的

43、學術團體及其主要活動(e),(3)國際人機工程學標準化技術委員會 代號IS0／TC--159，成立于l957年。其活動情況另作介紹。,6.2　我國的學術團體及其主要活動(a),2.我國的學術團體及其主要活動　　(1)中國人類工效學學會 英文：Chinese Ergonomics Society，簡稱CES，1989年6月30日成立。是我國與IEA對應的國家學術團體，中國科學技術協(xié)會下的一級學會。,6.2　我國的學術團體及其主要活動(

44、b),該學會成立以來已組織召開了多次學術會議，協(xié)同國家技術監(jiān)督局制定了數十個人機工程的國家技術標準，對人機學在我國的發(fā)展做出了貢獻。　　(2)中國人類工效學標準化技術委員會。,6.2　我國的學術團體及其主要活動(c),(3)其他的人機學學術組織 我國在其他一級學會下或行業(yè)部門中，也設有人機工程方面的學會或專業(yè)委員會。如機械工業(yè)系統(tǒng)中，在1980年成立了工效學學會；冶金工業(yè)系統(tǒng)中的人機學會于1985年建立；中國工業(yè)設計協(xié)會下屬的人機工程

45、學專業(yè)委員會也于l985年建立；中國系統(tǒng)工程學會下的“人－機－環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)委員會”成立于l993年。我國人機學的起步雖然較晚，但20多年來發(fā)展進步很快。,6.3　人機學的專業(yè)教育(a),3.人機學的專業(yè)教育　　(1)在國際上，高等教育中將人機工程學作為必修、選修課開設的專業(yè)有管理(勞動安全和衛(wèi)生)、工業(yè)設計、航空航天、車輛設計與交通工程、機械工程、環(huán)境工程等。人機工程學也被作為這些專業(yè)碩士、博士學位的一個研究方向。,6.3　人機學

46、的專業(yè)教育(b),(2) 在我國，高等教育中開設人機工程學課程的情況與國際上類似。目前，我國已有一批高等院校和研究院所設有人機學研究方向的博士學位授予點。,第三節(jié)　人機系統(tǒng)與人機工程設計,一、人機系統(tǒng)與人機界面二、人機工程設計三、人機工程技術標準簡介,1、人機系統(tǒng)與人機界面,這一部分主要講述基本定義系統(tǒng),1.1　系統(tǒng)的概念要點(a),這個概念里有兩個要點，　　第一，各部分組合在一起是要達到一定目標、共同完成某些任務的。這是該概

47、念中的必要條件；把幾件事物放在一起，如果不存在這個必要條件，就不能稱為系統(tǒng)。,1.1　系統(tǒng)的概念要點(b),第二，各部分是有聯(lián)系、在互動中發(fā)揮功能、完成任務的。與其他部分不存在這種聯(lián)系的事物，一般不屬于系統(tǒng)的組成部分，即不是該系統(tǒng)的子系統(tǒng)。因此，當一個系統(tǒng)被確認，就意味著：明確了目標和怎樣達到該目標，分析了需要哪些組成部分，以及這些部分如何協(xié)作來實現(xiàn)這些目標。,1.1　系統(tǒng)論的基本思想,系統(tǒng)論的基本思想，是系統(tǒng)的各個組成部分(子系統(tǒng))的

48、作用，應通過總體來解釋評價。雖然總體的高效能一般地依賴于各子系統(tǒng)的優(yōu)良效能，但更依賴于各子系統(tǒng)之間的協(xié)調關系。離開互相協(xié)調、在互動中有效發(fā)揮作用的前提，子系統(tǒng)的“獨善其身”對整個系統(tǒng)并無價值，是系統(tǒng)設計所不取的。,1.2　人機系統(tǒng)(a),2.人機系統(tǒng)　　人機系統(tǒng)特指人與機(器)共同組成的系統(tǒng)。很明顯，人機系統(tǒng)的內涵是：人與機器協(xié)同去達到目標、完成任務。由于環(huán)境條件常能影響人機系統(tǒng)的工作情況，研究者把環(huán)境這個共同起作用的部分與人機系統(tǒng)結

49、合起來成為一個系統(tǒng)，就是人－機－環(huán)境系統(tǒng)。,1.2　人機系統(tǒng)(b),人機系統(tǒng)可能很小很簡單，也可能很龐大很復雜。如前所述，這里的“機”是廣義的。人在使用一把鉗子、一把鐮刀、一個卷發(fā)器時，就各構成一個人機系統(tǒng)。人騎自行車，開機床，開起重機，駕駛汽車、飛機時也各構成了人機系統(tǒng)。更復雜的人機系統(tǒng)由多人、多“機”所構成。,1.2　人機系統(tǒng)_舉例,例如，一條生產線由數百人、數百臺設備構成一個人機系統(tǒng)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的一個軍事單位、實施航天飛行的龐大組

50、織、大公司的辦公系統(tǒng)、大企業(yè)的儲運系統(tǒng)等等，均是較大的人機系統(tǒng)。但根據工業(yè)設計本科教學的需要，本教材一般不涉及很復雜的人機系統(tǒng)。,1.3　人機界面(a),3.人機界面　　單人單機構成的人機系統(tǒng)及其工作(運行)狀態(tài)，一般用圖1-7表示。,圖1—7單人單機人機系統(tǒng),1.3　人機界面(b),圖1-7這一類人機系統(tǒng)的運行過程，如圖中6個箭頭循環(huán)所指：人(操作者) 通過手腳操縱控制器(操縱器)，機器按人操縱的指令運行的同時，將其當時的運行狀

51、態(tài)在顯示器上顯示出來，人的眼耳等感覺器官接受信息并傳遞給大腦，大腦經過分析判斷，再通過手腳進行操作……如此循環(huán)下去，形成人機系統(tǒng)的工作流程。人駕駛汽車或飛機的狀態(tài)，是這一運行過程的典型實例。,1.3　人機界面(c),圖1－7所示人機系統(tǒng)的工作過程中，把機器的信息傳遞給人的是顯示器，接受人賦予的信息(指令)的是控制器；可見，顯示器和控制器是人(操作者)與機器之間實現(xiàn)雙向信息交流的接口、通道。他們就是機器上的人機界面，或者說是人機界面的一種

52、、人機界面的一部分。,1.3　人機界面_定義,人機學文獻里關于人機界面的定義，尚未完全統(tǒng)一。本教材采用如下的定義：一般把機器上實現(xiàn)人與機器互相交流溝通的顯示器、控制器稱為人機界面；機器上與人的操作有關的實體部分，也是機器的人機界面。,1.3　人機界面_定義注意,上述定義有兩點值得注意?！　〉谝唬x的前一句話指明，人機界面只是機器的某一部分(顯示器、控制器等)，而不能說人的某一部分(譬如眼耳、手腳)也是人機界面?！　〉诙?，從人機學應

53、用的需要來看，定義里的后一句話不應該忽略。,1.3　人機界面_補充,有的學者指出，人機系統(tǒng)所處的環(huán)境條件，如照明、振動、噪聲、工作空間、小環(huán)境氣候以及生命保障條件等，也作用于人的生理、心理過程，對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)有所影響，因此也是一種人機界面。,2、人機工程設計,1.人機工程設計的內涵和目的　　簡要地說，人機工程設計的對象是人機界面，設計涉及解剖學、生理學、心理學等人的因素，要達到的目標是生活、工作的舒適、安全、高效?！　∵@樣，就把人

54、機工程設計與其他設計區(qū)別開來了。,2.1　人機工程設計舉例(a),舉車床設計為例。車床里的傳動系統(tǒng)、各種機構、材料及熱處理、潤滑系統(tǒng)，電動機及電路系統(tǒng)、床身、底座和其他零部件的剛、強度，等等，都不是人機界面，因此不屬于人機工程設計的對象，而是工程技術設計的工作。,2.1人機工程設計舉例(b),而車床操作部件的尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系統(tǒng)和刻度盤等標識系統(tǒng)等等，才是車床人機工程設計的內容。至于車床的造型和色彩設計，一般

55、地屬于工業(yè)設計(工業(yè)產品藝術設計) 的范圍，但造型和色彩顯然與人的心理因素、精神因素有關，可見與人機工程設計也是相關的。,2.1　人機工程設計舉例(c),理解了上面這個例子，就可舉一反三，分析其他產品中的哪些部分屬于人機工程設計的對象、哪些部分不屬于人機工程設計的對象。,2.2　人機合理分工(a),2.人機合理分工　　凡進行產品的人機工程設計，就應該明確一個觀念：我們設計的不是孤立的產品，而是人機系統(tǒng)中產品這個子系統(tǒng)。設計任何產品，確

56、定這個產品“做什么用?”、“有什么用?”，即對產品進行“功能定位”，無疑是必須最先加以明確的。,2.2　人機合理分工(b),而這實質上是對人機系統(tǒng)的總功能進行分解以后，把這部分功能“分配”給了產品子系統(tǒng)。與此同時，不論設計者當時是否已經意識到，設計者也把另一部分功能分配給了人這個子系統(tǒng)。,2.2　人機合理分工_舉例,例如設計樓道走廊的照明燈，設計者把照明燈的普通開關安置在照明燈附近的墻壁上，這就意味著設計者把開燈關燈這個功能分配給人了。

57、倘若設計者決定采用聲控開關或光敏開關(環(huán)境亮度低到一定程度，開關自動接通)，就意味著設計者把開燈關燈這個功能分配給“開關一燈”這個產品子系統(tǒng)了。,2.2　人機功能分配,人機功能分配，是產品設計首要和頂層的問題。如果這個問題處理得不恰當，其后的設計無論怎么好，也會存在著根本性的缺陷?！　∪伺c機器各有所長。人機合理分工的基本原則，是發(fā)揮人與機器各自的優(yōu)勢。為此需要弄清楚人與機器兩者的所長和所短。,2.2　人機合理分工的一般原則如下,根據人

58、和機器各自的優(yōu)勢，可得出人機合理分工的一般原則如下：設計中應把笨重、快速、單調、規(guī)律性強、高階運算及在嚴酷和危險條件下的工作分配給機器，而將指令程序的編制、機器的監(jiān)護維修、故障排除和處理意外事故等工作安排人去承擔。,2.2　人機分工受兩方面因素的影響,但是人機分工并不單純是人機工程本身的問題，它還取決于社會、經濟、科技發(fā)展水平等更廣泛的條件。應用時尤其受以下兩方面因素的影響?！　〉谝唬捎诳萍嫉陌l(fā)展進步，使機器能夠承擔的功能日益擴大。

59、 　　第二，社會、經濟條件對人機分工有很強的制約作用。,2.3　人機關系(a),3.人機關系 　　人機分工是人機關系中基本的方面，優(yōu)良的人機關系應首先考慮以合理的人機分工來實現(xiàn)。但是人機關系的范圍比人機分工要大得多。人機工程設計的目標，并不限于合理的人機分工，卻可以簡要地概括為：建立優(yōu)良的人機關系。因為在人機分工確定即產品的功能定位以后，還有很多人機工程設計的工作要做。,2.3　人機關系_舉例,例如，農用車輛雖然不能套用高級轎車

60、的功能設計，但在已經確定的功能范圍內，改進其宜人性卻大有可為。勞動密集型產業(yè)還不能用自動生產線來代替，但在一定經濟、成本條件下減輕勞動者的精神、體力負擔，提高生產效率卻是人機工程設計義不容辭的責任。,2.3　人機關系(b),優(yōu)良的人機關系應該是“機宜人”和“人適機”兩個方面的結合。所謂機宜人，就是器物設計要適合解剖學、生理學、心理學等各方面人的因素，前面已經有所闡述。,2.3　人機關系(c),所謂人適機，就是充分發(fā)揮人在能動性、可塑性、

61、創(chuàng)造性、通過學習訓練提高技能等方面的特長，使人機系統(tǒng)更好地發(fā)揮效能。,3、人機工程技術標準簡介,將成熟、可靠的研究成果制定成技術標準，是現(xiàn)代社會經濟、科技、工業(yè)方面一項意義重大的政策和手段。一個國家各方面標準化制定和執(zhí)行的水平，是這個國家發(fā)展水平的一個衡量指標。發(fā)布技術標準，使相關部門遵循應用，可以達到(相關技術的)質量控制、縮短設計和研制周期、降低成本、提高規(guī)范性等方面的目的。,3.1　人機工程的國際技術標準(a),1.人機工程的國際

62、技術標準　　國際人機工程學標準化委員會(代號IS0／TC--159)是國際標準化組織(International Standardization Organization，簡稱ISO)的一個下屬組織。,3.1　人機工程的國際技術標準(b),ISO／TC--159已制定出一批人機工程的正式國際技術標準、標準草案或建議，并已發(fā)布多個正式標準，例如， ISO－6385－l981《工作系統(tǒng)設計的人類工效學》。該標準不但適用于工業(yè)，也

63、適用于有人類活動的任何領域。,3.2　我國的人機工程技術標準,2.我國的人機工程技術標準　　中國人類工效學標準化技術委員會于l980年建立?！　≈袊祟惞ばW標準化技術委員會下設8個分技術委員會：基礎分委員會、人體測量和生物力學分委員會、控制與顯示分委員會、勞動環(huán)境分委員會、工作系統(tǒng)的工效學要求分委員會、顏色分委員會、照明分委員會、勞動安全分委員會。,本章小結,本章主要介紹了人機工程學的基本概念和定義；日常生活中人機學問題；人機學的