인 간 ( 그리고 ) 공학

1. 산업공학개론 인간 (그리고) 공학 2014년 1학기 박태준

2. 인간공학 • Human Factors • 모든 시스템 내에서 인간요소의 영향을 연구 • Ergonomics • 라틴어 ergo (work) + nomics (discipline)  인간의 작업에 대한 연구 “인간의 행동, 능력, 한계, 특성 등에 관한 정보를 발견하고, 이를 도구, 기계, 시스템, 과업, 직무, 환경의 설계에 응용함으써, 인간이 생산적이고 안전하며 쾌적하고 효과적으로 이용할 수 있도록 하는 것” - Sanders&McComick, Human Factors in Engineering and Design 실제 시스템 및 제품을 제작  가장 가시적인 결과물을 제공 Under the courtesy of C. Kang

3. 인간 공학의 목표 • 인간 능력과 작업 요구사항의 불일치를 최소화 • 어떤 것이 가장 효과적인 구성일까? 작업자의 능력 작업요구사항

4. 산업공학의 역사와 인간공학 Gilbreth부부 - 작업 동작 세분화 - 불필요한 동작 제거 Hawthorn 실험 - 노동의 심리적 요인 - 환경에서 인간으로 세계 2차대전 - 복잡한 장비의 조작 - 장비를 인간에 맞추도록 Under the courtesy of C. Kang

5. 왜 인간공학인가? 작업환경 제품 서비스 ? 어떠한 정교한 시스템/장비/기법도 결국은 인간이 실행  인간요소에 대한 고려 없이는 시스템의 최적화 불가능

6. Moore’s Law PERFORMANCE TIME

7. Human Ability PERFORMANCE TIME

8. Where is the bottleneck? PERFORMANCE TIME

9. 인간-기계 시스템의 분류(1) 삽, 망치, 드라이버, 등. 사람이 힘과 조작을 같이 함

10. 인간-기계 시스템의 분류(2) 기계장치가 힘을 제공하고 사람이 조작

11. 인간-기계 시스템의 분류(3) 기계시스템이 힘과 정보를 제공하고 사람이 의사결정을 함

12. 인간-기계 시스템의 분류 (4) 11 기계시스템이 힘과 정보와 조작을 같이 하고 사람이 감시를 함

13. 인간공학의 전통적 분류 • Human Factors(미국 )vs. Ergonomics (유럽) • 물리적 인간공학:Physical Ergonomics • 인체 측정(Anthropometry) • 산업안전 및 환경 • 작업 생리학 • 인지적 인간공학:Cognitive Ergonomics • 인적 신뢰도(Human Reliability) • 인적 성능 (Human Performance) • 조직적 인간공학: Macro Ergonomics • Crew Resource Management

14. 인체측정 및 자세 흔히, ‘인체공학적 디자인’으로 지칭 인체측정학(Anthropometry) 인체의 치수 혹은 동작 범위 등을 측정하여 사용자의 신체조건 하에서 사용이 편리한 제품 혹은 작업환경을 설계하는 분야 • 1) 최대포용 설계 • 극단적 조건을 가진 개인을 포함한 모든 사용자를 배려한 설계 EX) 문높이 • 2) 가변 설계 • 개별 신체조건에 맞춰 제품 또는 환경을 조절할 수 있는 설계EX) 높이조절 의자 • 3) 평균 설계 • 평균적인 신체지수에 맞춰진 설계 EX) 우산 길이 Under the courtesy of C. Kang

15. Problems?

16. 평균 설계의 오류

17. 앉은 자세 설계의 원칙 1) 요부 전만을 촉진한다. - 요부 전만 : 척추가 배쪽으로 굽은 형태 - 앉은 자세에서는 척추가 등쪽으로 휨 - 허리 받침, 앞으로 기운 좌석 등을 이용해 전만을 촉진 2) 디스크 압력을 줄인다 - 등쪽으로 굽은 척추는 디스크 압력 증가 - 등받이를 90도 이상 젖혀 압력 감소 3) 등근육의 정적 부하를 줄인다. - 등받이를 110도까지 젖히면 등 근육 활동 감소 4) 자세 고정을 줄인다 - 고정된 자세는 디스크 퇴행을 촉진 - 주기적으로 일어나 자세 변화 5) 쉽게 조정할 수 있도록 한다. <작업대 각도에 따른 자세 변화의 예: 기울어진 작업대의 사용으로 인해 곧은 자세 유지> 실험적 발견 Under the courtesy of C. Kang

18. 운동/작업 생리학 • 인간의 운동능력, 육체 노동에 따른 신체 부담에 관한 연구 • 작업/제품사용 중 상해 예방을 위한 지침 연구 • 스포츠 과학, 다이어트 프로그램 설계 등에 응용 Taylor의 삽질 연구, Gilbreth의 동작 연구 등이 여기에 해당 Under the courtesy of C. Kang

19. 작업 부하 생리적 부하(strain)의 척도 무릎 대고 집기 가벼운집기 작업의에너지소비량 허리만 굽혀 집기 • 산소 소비량 • 작업자가 소비하는 에너지에 대한직접적 척도 • 산소 1L당 약 5Kcal의 에너지 방출 손 짚고 무릎 꿇기 무릎만 꿇어 집기 쪼그려 앉아 집기 에너지 소비량 • 근전도(electromyography: EMG) – 국부 근육의 활동 • 근육이 수축할 때 발생하는 전기적활성을 검출하여 근육이 내는 힘을 측정 • 상해를 가져올 수 있는 요부(허리)의부하를 줄이기 위한 작업 방법 연구 • 들기 과업 시, 자세를 곧게 펴고 쪼그려앉았다 일어서는 것이 부하를 최소화 함 물체 들기작업시의근육 부하분석 모델 Under the courtesy of C. Kang

20. 환경에 따른 영향 조명, 기후, 소음, 운동 등 환경요인이 인간 성능에 미치는 영향을 분석 조도에 따른 과업 완료 시간 온도와 습도에 따른 더위 체감 정도 Under the courtesy of C. Kang

21. 인간-기계 시스템

22. 정보입력 및 처리 • 환경 및 자신에 관한 인간의 정보처리 방법에 대한 연구  지각과 주의 • (인지공학, 인지심리학, 기술심리학 등…) • 정보의 코드화, 표시방법, 인간의 정보처리 모델 등을 다룸 Miller’s `Magic Number’ 72 인간이 한번에 구분할 수 있는 단일차원의 자극의 개수 크기 별로 원을 구분할 수 있는가? 6 1 2 4 3 5 7 기억 용량의 한계로 인해 7(+2) 개 이상 구분 불가 Under the courtesy of C. Kang

23. 지각의 한계

25. 좋은 코드의 조건 코드의 검출성 예상되는 환경하에서인간의 감각기관으로 검출 가능 코드의 식별성 서로 다른 코드들 간에 식별 가능 (코드수) 코드의 의미성 코드가 실제 의미와 양립 (compatible) 코드의 표준화 모든 상황에서 같은 코드를사용하도록 함으로써 코드의 의미 학습 복합차원의 코드 복합차원에서 식별 가능코드 수가 많아짐 Under the courtesy of C. Kang

26. 제어장치의 배열 : 양립성 ? Under the courtesy of C. Kang

27. 인간오류 원자력 발전소 공작기계 체르노빌 원전사고 스리마일 아일랜드 원전사고 손끼임/절단 사고 양손작동 등 안전장치 Under the courtesy of C. Kang

28. 인간오류 의료사고 금융사고 Under the courtesy of C. Kang

29. 사용자 중심 설계(User Centered Design) Volvo S and V series (2002) Under the courtesy of C. Kang

30. UX (User Experience) 설계 Under the courtesy of C. Kang

31. 감성공학 인간이 제품에 대해 가지고 있는 욕구로서의 이미지나 느낌을 물리적인 디자인 요소로 해석하여 이를 제품의 디자인에 반영시키는 기술 물리적/객관적디자인 요소로 부터 감성적/주관적만족도를 추출 다이렉트 감 타이트 감 운전자의 의도대로 진동 평균 이하로 좋음 Front engine Rear drive 87.5 퍼센타일 적당한 넓이(<195cm) 내장 단조 Yaw 관성 핸들 Yaw Floor 조작감 카페트 (6mm 毛) 타고 싶다 사고 싶다 갖고 싶다 회전 의 덤핑 자연과의 대화 배기음(저음부분) 노면 상황 오픈 보디 體 調 빠른 필링 일 체 감 주 행 감 Under the courtesy of C. Kang

32. 인간공학의 방법론 조사와 실험 인간-시스템 인터페이스에 관한 조사와 실험을 통해 성과(주로 인간반응)에 대한변수(주로 시스템 설계요소)의 영향을 파악 모델 수립 실험계획 통계분석 직관을 바탕으로 설계변수와 인간반응 간의모델/가설을 수립 모델/가설을 입증할 효율적효과적 실험을 설계 실험 결과를 통해 통계적으로 유의한 결론을도출 휴대폰은 모서리에 따라고급감이 달라진다 모서리 대안 5가지를100명에게 설문 모서리에 따라 고급감차이 : 직경 2mm 최적 Under the courtesy of C. Kang

33. 실험계획법 설계 변수 가능한 모든 조합 중 일부만을 선택(factorial design) 모서리 테두리 버튼 모양 다수의 설계변수 존재  실험을 위한 조합의 수기하급수적으로 증가3수준 3변수 : 33 = 27개 부분적인 실험만으로도각 설계변수의 영향을 분석할수 있도록 실험을 설계  실험의 효율성 향상 Under the courtesy of C. Kang

34. 통계 검정 가설/모델 - 해당 가설이 사실이라는가정하에서 데이터(조사/실험을 통해 얻은) 공정한 주사위라면각 눈이 1/6씩 나와야 함 - 실험결과와 같은데이터가 얻어질 확률  유의확률p - 검정통계량의 분포로부터유의확률 계산 검정하고자 하는모델에 따라 달라짐 100번 굴렸더니 y 1 30회 2 50회 3 10회 4 10회 5 0회 6 0회 공정한 주사위에 대한 심각한 의심 데이터가 얻어질 확률이 낮다. x 공정한 주사위에 대한 가정 폐기 유의확률이 높으면  해당 가설이 사실이라 추정유의확률이 낮으면  해당 가설이 거짓이라 추정 Under the courtesy of C. Kang

35. Human Interface의 미래 http://www.ted.com/talks/view/lang/en//id/685 http://youtu.be/7zqRA15TMfM 직관적 인터페이스(학습 X, universal) 서비스 인터페이스 리스크 인터페이스위험에 대한 인식을 통제 Under the courtesy of C. Kang

36. 인간공학관련 정보 • 대한인간공학회(www.esk.or.kr) • Human Factors and Ergonomics Society (www.hfes.org) • International Ergonomic Association (http://www.iea.cc/index.cfm) • 42 federated societies worldwide • American Industrial Hygiene Association (http://www.aiha.org/Content) • American Society of Safety Engineers (http://www.asse.org/) • Association for Computing Machinery (www.acm.org)

37. The End … or is this the beginning ….