人机工程学

人机工程学 人机工程学安全工程系

第一章　人机工程学概论 中国地质大学安全工程系

第一章　人机工程学概论大纲 人机学的研究对象和目的人机学的形成和发展学科思想的演进人机系统与人机工程设计操纵器设计中的其它因素中国地质大学安全工程系

本章重难点介绍 　　本章重点在于了解掌握人机工程学的基本概念和定义；人机工程学发展历程中经历的三个时期；了解在人机工程学经验期中的几项比较著名的研究试验。要了解尽管人机工程学学科名称多样，定义存在不同程度的分歧，但是本学科的研究对象、研究方法、理论体系等方面并不存在根本上的区别。　　人机工程设计作为高起专学生了解的内容不做要求。中国地质大学安全工程系

第一节　人机学的研究对象和目的 一、人机工程学的基本概念和定义二、日常生活中人机学问题中国地质大学安全工程系

1、人机工程学的基本概念和定义 　　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因素。　　研究人和机器及环境的相互作用。　　研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。　　这个定义的三句话，分别阐明了人机学的研究对象、研究内容和研究目的。中国地质大学安全工程系

1.1　研究对象(a) 　　第一句话指出人机学的研究对象，是工作环境中的解剖学、生理学、心理学等方面的因素。这些因素除了工业设计以外，还与管理工程、劳动科学、安全工程、环境工程等领域有关。中国地质大学安全工程系

1.1　研究对象(b) 　　单就工业设计的三类设计而言，产品是给人用的、视觉传达是供人看的、环境是为人在其间生活、工作的，当然三类设计都涉及到人的解剖学、生理学、心理学因素，它们便是人机学的研究对象。中国地质大学安全工程系

1.2　研究内容 　　第二句话指出人机学的研究内容，是人－机－环境的最佳匹配、人－机－环境系统的优化。中国地质大学安全工程系

1.3　研究目的 　　第三句话指出人机学的研究目的：就是设计一切器物都要考虑人们生活、工作的安全、舒适、高效。中国地质大学安全工程系

1.4　定义中注意的几个问题 1.4.1　定义中注意_目的(a) 　　定义中值得注意的有: 　　设计的目的“安全、舒适、高效”，定义只讲应该“考虑”而没有选用“确保”、“尽量达到”之类的词汇。因为设计总有多方面约束条件，又常有多种因时、因地而异的目标；好的设计，在于针对具体对象，在多种约束条件和多重目标之间恰当地把握住平衡。中国地质大学安全工程系

1.4.1　定义中注意_目的(b) 　　人机工程学设计要求的“安全、舒适、高效”，常常是重要的，但肯定也要受到其他条件的约束、其他目标的制衡，不但不是惟一的，也未必总是优先的。中国地质大学安全工程系

1.4.1　定义中注意_目的(举例) 　　例如，把我国火车硬卧车厢的三层铺改为两层铺，或者把所有硬座都改为卧铺，安全、舒适方面就可大为改善，岂不简单?但是现在并没有这么做，因为还有其他种种条件的约束。中国地质大学安全工程系

1.4.1　定义中注意_目的(c) 　　所以实际课题中的人机工程设计，目标往往并非达到最理想的“安全、舒适、高效”效果，而是在限定条件下提高“安全、舒适、高效”的程度。中国地质大学安全工程系

1.4.2　定义中注意_ “机” 　　人机工程学里面所说的“机”、或“机器”是广义的，泛指一切人造器物：大到飞机、轮船、火车、生产设备，小到一把钳子、一支笔、一个水杯；也包括室内外人工建筑、环境及其中的设施，等等。中国地质大学安全工程系

1.5　人机工程学的多种学科名称(a) 　　人机工程学的多种学科名称: (1)人类工效学，或简称工效学，英文Ergonomics这个学科名称在世界上应用最广。 (2)人的因素(学)，英文Human Factors 这是美国一直沿用的名称。 (3)人类工程学，英文Human Engineering 类似的名称有人体工程学。中国地质大学安全工程系

1.5　人机工程学的多种学科名称(b) (4)工程心理学，英文Engineering Psychology 这个名称下的学科研究更专注于心理学方面。 (5)人－机－环境系统工程学、宜人性设计 (人机工程设计)等，研究内容相同或相近。在日本，该学科的日文汉字是“人同工学” 中国地质大学安全工程系

2、日常生活中人机学问题 　　在我们的日常生活中，可以说时时处处都存在着人机学问题，包括合理的和不合理的事例。在全面学习本课程之前，环视、巡察、指点一番，使我们概略地了解到，原来有这么多属于人机工程设计应该关注和解决的问题，心中有数，对学习课程很有好处。下面只是随意列举一些，简单地把问题所在点出来，不多解说。因为进一步分析、研讨，将在以后各章各节中陆续展开。中国地质大学安全工程系

2.1　例1　腰疼沙发(a) 　　城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“腰靠”。为什么? 中国地质大学安全工程系

2.1　例1　腰疼沙发(b) 　　大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是产品设计中的解剖学问题。中国地质大学安全工程系

2.2　例2　主枕头附枕头(a) 　　一些“上档次”的宾馆里，单人床常配有两个同样的枕头。本意是让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。但这真是一个愚不可及的“高招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别，哪有一倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。中国地质大学安全工程系

2.2　例2　主枕头附枕头(b) 　　其实只要采用一个稍许高一点的“主枕头”、再配一个较薄的“附枕头”，岂不就能满足多数人的需要了吗?并不难解决。问题出在哪里?缺乏“产品应与生理条件相适应”的考究。中国地质大学安全工程系

2.3　例3　车厢窗户(a) 　　车厢外表面为墨绿色的旧式旅客列车，其硬座车厢窗户的高度，正与坐着乘客的胸、肩、头部齐平。打开窗户，行驶中每小时风速达六、七十或七、八十千米，即使最闷热的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久，而背风一侧乘客却依然热不可挡. 中国地质大学安全工程系

2.3　例3　车厢窗户(b) 　　其实改进一点也不难，把窗户提升到比站立者身高略高一点即可，而且这样做也并不增加生产成本。现在的新式客车已经这么改了，即使多个窗户同时打开，风也不会直吹乘客，却能在车厢上部形成新鲜空气的“顺流”，效果甚佳。中国地质大学安全工程系

2.4　例4　脚踏钮(或脚踏杆)冲水 　　公共卫生间里水箱拉绳边上贴着醒目的提示“便后冲水”，但是不冲水的现象司空见惯。公众素质有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉绳把手不干净是人人皆知、也人人腻味的，可见拉绳水箱本身就存在宜人性的问题，应该从设计角度来寻求解决办法。现在大城市的公厕里脚踏钮(或脚踏杆)冲水正在推广，效果显然可见。中国地质大学安全工程系

2.5　例5　声光控延时开关 (a) 　　“节约用电人走关灯”的条子随处可见，人走楼空后楼道里的照明灯还是彻夜长明。这种大家都熟悉的现象，也需要从设计的角度来寻找原因和改进措施。开关都安置在楼道照明灯的就近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢? 中国地质大学安全工程系

2.5　例5　声光控延时开关 (b) 　　现在声光控延时开关价格已相当便宜，用声光控延时开关，人来灯亮，人走灯灭，可解决问题。另外，也可以从合理安排开关位置方面寻找解决办法。中国地质大学安全工程系

2.6　例6　双肩背书包和单肩背书包(a) 　　双肩背书包和单肩背书包从人机学看，双肩背书包在使用解剖学和心理学方面优势明显。中国地质大学安全工程系

2.6　例6　双肩背书包和单肩背书包(b) 　　背双肩背书包，脊柱两侧受力均衡，能保持正直形态(图l-2a)；而单肩斜挎或手提书包，脊柱都因单侧受力而形成侧向弯曲(图1.2b、c)，使椎间盘受压均匀分布的生理状态不能正常维持，于是消耗的体能更多，这是解剖学、生理学方面。中国地质大学安全工程系

2.6　例6　双肩背书包和单肩背书包(c) 　　用双肩背书包，两手无负担，行动自由灵便，也适合中小学生的活泼好动天性，这是心理学方面。中国地质大学安全工程系

2.6　例6　双肩背书包和单肩背书包(d) 图1-1 书包提挎方式与脊柱形态中国地质大学安全工程系

2.7　例7　叫壶(a) 　　用普通水壶烧水，若没人在炉子边上守着，水开了可能弄得满屋水气至因开水噗出来浇灭了火，引起一阵忙乱。用壶盖上装了个小气哨的“叫壶”烧水，即可避免这种忙乱。中国地质大学安全工程系

2.7　例7　叫壶(b) 　　两种水壶烧水的基本功能是相同的，但叫壶能把水烧开的信息“自动”传递给一定距离以外的人，在人机学里，叫做“人机界面”得到了改善，从而使得产品更为“宜人”。中国地质大学安全工程系

2.8　例8　图书馆长条形桌案 　　不少学校的图书馆阅览室里，座位安排在长条形桌案相对着的两侧。师生们低头阅读或伏案书写时倒也无事。但阅读中也难免要停下来略事思索，于是把头抬了起来，……，倘若正巧此时对座的那位也抬起了头，不经意间互相目光交接，双方都觉得尴尬。这就是设计心理学方面的问题。中国地质大学安全工程系

2.9　例9　不同颜色的药袋(a) 　　银灰色或蓝色发亮的小塑料袋里装着药片，药片的服用量、服用方法都用小字印在包装袋上，包装袋闪闪有光，文字和底色的对比又弱，也许年轻人还行，中老年人想看清上面的说明确实费劲。中国地质大学安全工程系

2.9　例9　不同颜色的药袋(b) 　　一家全国性的大银行，近几年的存款单居然是白纸上印着橙黄色(注意，是橙黄而不是橙红)的字，真是跟人们的眼睛找别扭、过不去!这些都是对视觉特性掌握失当的问题，也属于人机学的研究范围。中国地质大学安全工程系

2.10　例10　形形色色的剪刀(a) 　　被剪对象有大有小、有硬有软、有的要剪复杂的形状且要求特别精细、有的要伸入孔洞或拐进尖角去施剪，……，所以除了剪纸、剪布的普通剪刀外，还有理发剪等专用剪刀，以及形形色色的外科手术剪。中国地质大学安全工程系

2.10　例10　形形色色的剪刀(b) 　　要适应上述各种不同的使用条件，达到人机学使用 “安全、舒适、高效”的目标，剪刀前面刃片的形状和尺寸、后面把手的形状和尺寸，有很多的解剖学、生理学问题需要考究，就绝非简单的事情。图1-1展示了部分不同类型的剪刀。中国地质大学安全工程系

2.10　例10　形形色色的剪刀(c) 图1—1功能形态各异的剪刀中国地质大学安全工程系

2.11　例11　带“耳朵”的垃圾箱(a) 　　北京市推出了一种“带耳朵的垃圾箱”(图1-2)，一个“耳朵”里装有卷纸，供欲吐痰者取用。另一个“耳朵”是投放烟蒂的烟蒂缸；里面装有沙子，供人用来抿灭烟头。这项设计涉及人机工程的多个方面：使用者行为方式和使用者心理的调查和研究、产品(垃圾箱)与人体尺寸的适应性、产品与环境因素、产品与环卫工人、等等，中国地质大学安全工程系

2.11　例11　带“耳朵”的垃圾箱(b) 图1-2带“耳朵”的垃圾箱中国地质大学安全工程系

2.12　小结 大学生活环境中的人机学问题比比皆是:床柜转椅、寝室水房、电脑手机、超市网吧、实习工厂、银行邮局、实验市、图书馆、运动场….. 总之日常生活中的人机学问题无处不在。中国地质大学安全工程系

第二节　人机学的形成和发展学科思想的演进 一、人机学的形成和发展及其思想演进二、人机学的学术团体与教育中国地质大学安全工程系

1 、现代人机学与古代论述 　　现代不少社会科学和自然科学的理论，在古代文明中都曾经有过孕育和萌芽，但并不能说古代就已经有了这些科学理论。人机工程学也一样，古代纵有令人赞叹的器物、堪称精辟的论述，但那与建立起一门完整的学科还完全是两回事。中国地质大学安全工程系

1.1　现代人机学与古代论述区别(a) 　　其间的区别，主要在以下两个方面：　　第一，一种观念，没有升华为明确的、具有普遍性的理论，就不具有对一般事物的指导意义。由于没有明确的理论旗帜，她还是脆弱的，难免在外在条件(如人类文明发展的某种趋势)的冲击下，陷于迷失和丢失。中国地质大学安全工程系

1.1　现代人机学与古代论述区别(b) 　　第二，仅有处理某一种、某一类事物的正确方法、观念，但没有对于一般事物进行系统、科学的研究，未曾提出完整的原则、结论和数据资料，也不可能有更普遍的指导意义。中国地质大学安全工程系

1.1　现代人机学与古代论述区别_举例 　　例如，古籍中阐述了的弓箭性能与人的性格的关系，那么，怎么处理其他千百种器物与人的性格的关系呢?古籍中说明了几种兵器握杆的形制，那么，农具的握杆又该如何呢?古籍中讲了不同条件下锹的合理形制，那么，什么是镰刀镢头的合理形制呢? 中国地质大学安全工程系

1.1　现代人机学与古代论述区别(c) 　　既然古籍没有回答所有这些更一般性的问题，自然不能对器物制作具有普遍的指导意义。中国古籍中有如此精辟的论述，足令炎黄子孙感到自豪，但那与现代人机工程学终究是不应相提并论的。中国地质大学安全工程系

1.2　人机工程学的4个阶段(a) 　　下面分4个阶段，讲述人机工程学的发展简史和学科思想的演进，从中可以看到：　　①原本属于“自发思维倾向、本能行为方式”的朴素人机学思想萌芽在什么样的历史条件下、因为什么原因而迷失、而被抛弃了? 　　②误入歧途后造成了怎样的后果? 这种后果怎样促成了人们的反省、从而建立了现代人机学理论，完成一种思想观念从白发到自觉的历史飞跃? 中国地质大学安全工程系

1.2　人机工程学的4个阶段(b) 　　③学科理论怎样在历史中逐步演进? 　　④人机学进行了哪些系统的研究?确立了哪些原则?积累了哪些数据资料? 中国地质大学安全工程系

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