人因工程学.ppt

第一章 人因工程学概述王殊轶(综合楼C205)MSN:上海理工大学 医疗器械与食品学院医疗器械研究所12024/5/21 周二可编辑本节课主要内容n人因工程学的起源与发展n人因工程学的研究内容和领域n人因工程学的研究方法和步骤n人因工程学的相关学科重点掌握：2024/5/21 周二可编辑第二节 人因工程学的起源与发展n古希腊“以人为中心”的设计理念2024/5/21 周二可编辑n日用器皿的人机工程学设计双耳酒罐n罐颈两旁的手柄易于提举酒罐，其形又容许在有限的空间安全储存。2024/5/21 周二可编辑 本学科起源于欧洲，形成于美国。人因工程学科诞生前后，经历了以下几个发展阶段。一、人因工程学的萌芽时期 20世纪初，美国人泰勒(科学管理的创始人)进行了著名的铁铲实验和时间研究实验，他还对工人的操作进行了时间研究，改进操作方法，制定标准时间，在不增加劳动强度的条件下提高了工作效率。与泰勒同一时期的吉尔布雷斯夫妇开展了动作研究，创立了通过动素分析改进操作动作的方法。第二节 人因工程学的起源与发展 2024/5/21 周二可编辑泰勒与铁锹作业 管理科学之父泰勒在钢铁厂时，有600多名工人正用铁锹铲铁矿石和煤。泰勒想：一铁锹的重量为几磅时工人感到最省力，并能达到最佳工作效率呢？为此他选出两名工人，改变一铁锹的重量并记录每天的实际工作量。结果发现，当每铁锹的重量为38磅时每天工作量是25吨、34磅时是30吨，于是，他得出作业效率随铁锹重量的减轻而越高的结论。但是当重量下降到2122磅以下时，工作效率反而下降。由此，他认为矿石重量较重应使用小锹，而煤较轻应使用大锹，他合理地安排了600名工人的工作量。这样，费用由以前的每吨0.072美元降低到0.033美元，每年节省了8万美元的费用。 周二可编辑孕育期_“铁锹作业实验”n“铁锹作业实验”是用种大小不同的铁锹，交给工人使用，比较他们在每个班次8h里的工作效率。结果表明工效有明显差距。这其实是关于体能合理利用的最早科学验。n另一个专题是对比各种不同的操作方法、操作动作的工作效率；这就是关于合理作业姿势的最早科学研究。2024/5/21 周二可编辑孕育期_砌砖作业实验 砌砖作业实验是用当时问世不久的连续拍摄的摄影机，把建筑工人的砌砖作业过程拍摄下来，进行详细分解分析，精简掉所有非必要动作，并规定严格的操作程序和操作动作路线，让工人像机器一样刻板“规范”地连续作业，他们合著的疲劳研究(1919年出版)更被认为是美国“人的因素”方面研究的先驱。2024/5/21 周二可编辑 第二节 人因工程学的起源与发展 20世纪初，虽然已孕育着人因工程学的思想萌芽，但人机关系总的特点是以机器为中心，通过选拔和培训使人去适应机器。由于机器进步很快，使人难以适应，因此大量存在着伤害人身心的问题。2024/5/21 周二可编辑 二、人因工程学的兴起时期 这一阶段处于第一次世界大战至第二次世界大战之间。第一次世界大战为工作效率研究提供了重要背景。该阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器的适应问题。自1924年开始，在美国芝加哥西方电气公司的霍桑工厂进行了长达8年的“霍桑实验”，这是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。实验得到的结论是工作效率不仅受物理的、生理的因素影响，还发现组织因素、工作气氛和人际关系等都是不容忽视的因素。第二节 人因工程学的起源与发展2024/5/21 周二可编辑霍桑实验HawthorneExperiment霍桑实验是由梅奥教授作为顾问参与的，与19271932年间在芝加哥西方电气公司霍桑工厂进行的一系列实验，包括照明实验，福利实验，大规模访谈，对接线板接线工作室的群体实验研究几个阶段。研究的最初目的是想找出劳动物质条件与劳动生产率之间的关系，但实验的结果却出乎意料的促成了人际关系学说的诞生。霍桑工厂是一个制造电话交换机的工厂，具有较完善的娱乐设施、医疗制度和养老金制度，但工人们仍愤愤不平，生产成绩很不理想。为找出原因，美国国家研究委员会组织研究小组开展实验研究。2024/5/21 周二可编辑 这一阶段包括第二次世界大战至20世纪60年代。二战以前，人与机器装备的匹配，主要是通过选拔和培训，使人去适应机器装备。二战期间，由于战争的需要，首先在军事领域开始了与设计相关学科的综合研究与应用，使人适应机器转入到使机器适应人的新阶段。第二节 人因工程学的起源与发展三、人因工程学的成长时期2024/5/21 周二可编辑实例分析 例如，一战时期英国SE5A战斗机上只有7个仪表，到二战时期的“喷火”战斗机上增加到了19个。一战时期美国“斯佩德”战斗机上的控制器不到10个，到二战时期P-51上增加到了25个。这就使得经过严格选拔、培训的“优秀飞行员”也照顾不过来，致使意外事故、意外伤亡频频发生。2024/5/21 周二可编辑实例分析 二战中入侵前苏联的德国军队的枪械问题，也是一个典型的事例。俄罗斯冬季极冷，枪械必须戴上手套使用。但德军的枪械扳机孔较小；在天寒地冻的俄罗斯广袤大地上，戴了手套手指伸不进扳机孔，不戴手套手指立即冻僵，甚至能被冰冷的金属粘住。这说明，器物不但要与人的生理条件相适应，而且还必须顾及环境的因素。2024/5/21 周二可编辑 1945年第二次世界大战结束时，本学科的研究与应用逐渐从军事领域向工业等领域发展。并逐步应用军事领域的研究成果来解决工业与工程设计中的问题。此外，美国、日本和欧洲的许多国家先后成立了学会。为了加强国际间交流，1960年正式成立了国际人类工效学会(IEA)，标志着该学科已经发展成熟，该组织为推动各国的人因工程发展起了重要作用。第二节 人因工程学的起源与发展三、人因工程学的成长时期2024/5/21 周二可编辑 20世纪60年以后，人因工程学进入了一个新的发展时期。这个时期人因工程学的发展有三大基本趋向。（1）研究领域不断扩大。研究领域扩大到：人与工程设施、人与生产制造、人与技术工艺、人与方法标准、人与生活服务、人与组织管理等要素的相互协调适应上。第二节 人因工程学的起源与发展 四、人因工程学的发展时期2024/5/21 周二可编辑 （2）应用的范围越来越广泛。人因工程学的应用扩展到社会的各行各业，包括人类生活的各个领域，如衣、食、住、行、学习、工作、文化、体育、休息等各种设施用具的科学化、宜人化。（3）在高技术领域中发挥特殊作用。高技术与人类社会往往产生不协调的问题，只有综合应用包括人因工程在内的交差学科理论和技术，才能使高技术与固有技术的长处很好结合，协调人的多种价值目标，有效处理高技术社会的各种问题。第二节 人因工程学的起源与发展 四、人因工程学的发展时期2024/5/21 周二可编辑 中国最早开展工作效率研究的是心理学家。20世纪30年代，清华大学开设了工业心理学课程，1935年，陈立先生出版了“工业心理学概观”，这是我国最早系统介绍工业心理学的著作。新中国成立后，中国科学院心理研究所和杭州大学的心理学家开展了操作合理化、技术革新、事故分析、职工培训等劳动心理学研究。“文化大革命”使许多研究陷于停顿。70年代后期，一些研究单位和大学，成立了工效学或工程心理学研究机构。第二节 人因工程学的起源与发展五、我国人因工程学科的发展2024/5/21 周二可编辑 1980年5月成立了中国人类工效学标准化技术委员会和中国心理学会工业心理学专业委员会。1984年国防科工委还成立了军用人机环境系统工程标准化技术委员会。20世纪80年代末，我国已有几十所高等学校和研究单位开展了人因工程学研究和人才培养工作。许多大学在应用性学科开设了有关人因工程学方面的课程。1989年6月29-30日在上海同济大学召开了全国性学科成立大会，定名为中国人类工效学学会。第二节 人因工程学的起源与发展五、我国人因工程学科的发展2024/5/21 周二可编辑 人因工程学的研究包括理论和应用研究两个方面。但学科研究的总趋势还是侧重应用。其主要内容可概括为以下8个方面：(1)研究人的生理与心理特性。人因工程学系统地研究人体特性，如人的感知特性、信息加工能力、传递反应特性；人的工作负荷与效能、疲劳；人体尺寸、人体力量、人体活动范围；人的决策过程、影响效率和人为失误的因素等。第三节 人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容2024/5/21 周二可编辑 (2)研究人机系统总体设计。人机系统的效能取决于它的总体设计。系统设计的基本问题是人与机器之间的分工以及人与机器之间如何有效地进行信息交流等问题。(3)研究人机界面设计。在人机系统中，人与机相互作用的过程就是利用人机界面上的显示器与控制器，实现人与机的信息交换的过程。研究人机界面的组成并使其优化匹配，产品就会在功能、质量、可靠性、造型及外观等方面得到改进和提高，也会增加产品的技术含量和附加值。第三节 人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容2024/5/21 周二可编辑2024/5/21 周二可编辑小伙戴地摊戒指卡在肉中医生处理2小时后取下2010年3月10日11时30分左右，一位25岁的小伙子来到长海医院求救，在其右手小指根部，一个小号戒指令其痛苦不已。经过2个多小时处理后，戒指终于被取下。http:/ 周二可编辑第三节 人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容 (4)研究工作场所设计和改善。工作场所设计包括工作场所总体布置、工作台或操纵台与座椅设计、工作条件设计等。2024/5/21 周二可编辑东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑控制切纸刀的两个红色按钮位于工作面的前端(左右各一),并相隔一定距离。由于必须同时按动才会启动，操作员只能以左下图的姿势操作，从而可有效防止意外激活，保证启动后手不会留在危险区内。防止可能的事故发生。2024/5/21 周二可编辑第三节 人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容 (5)研究工作环境及其改善。作业环境包括一般工作环境，如照明、颜色、噪声、振动、温度、湿度、空气粉尘和有害气体等，也包括高空、深水、地下、加速、减速、高温、低温及辐射等特殊工作环境。2024/5/21 周二可编辑尘肺http:/ 周二可编辑尘肺尘肺为长期吸入大量二氧化硅与其他粉末所致，其长期滞留在细支气管与肺泡内，这是尘肺病人虽然脱离粉尘作业但病变仍然继续发展的主要原因。尘肺病患者胸闷、气短、胸痛、咳嗽、咳痰，机体抵抗力下降而极易合并呼吸道及肺部感染，最后完全丧失劳动能力，最终引起肺心病、呼吸衰竭而危及生命。2024/5/21 周二可编辑尘肺http:/ 周二可编辑尘肺-宝石厂“制造”36个矽肺病人n肺里黏满了石粉，石粉让肺泡板结成一团团、一条条的硬块，鲜红、柔软的肺失去了弹性，X片上呈现一片死灰般的蛛网斑点n它的主人现在气喘吁吁，胸中火辣辣的痛，不能弯腰，没法多走路，年纪轻轻，手无缚鸡之力。他得了矽肺，一种不治之症，职业病诊断书给他判了“死刑”，缓期执行，他离肺结核、肺部感染，或者肺源性心脏病很近，一场轻微的感冒都可能致命。n每月2000多元的工资，吸引他从家乡来到佛山三水二友饰品公司，每天在粉尘弥漫的密闭车间里穿梭，磨出一颗颗人造钻石；老板赚了大钱，他却患上绝症；工厂已停产解散，厂方催他解除劳动合同，拿一笔钱叫他走人，他陷入困境。http:/ 周二可编辑第三节 人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容 (6)研究作业方法及其改善。人因工程学主要研究人从事体力作业、技能作业和脑力作业时的生理与心理反应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷及能量消耗、工作与休息制度、作业条件、作业程序和方法；研究适宜作业的人机界面等等。(7)研究系统的安全性和可靠性。人因工程研究人为失误的特征和规律，人的可靠性和安全性，找出导致人为失误的各种因素，以改进人机环境系统，通过主观和客观因素的相互补充和协调，克服不安全因素，搞好系统安全管理工作。2024/5/21 周二可编辑 (8)研究组织与管理的效率。人因工程学要研究人的决策行为模式；研究如何改进生产或服务流程；研究组织形式与组织界面，便于员工参与管理和决策，使员工行为与组织目标相适应等。二、应用领域 人因工程学的应用涉及非常广泛的领域。与人直接有关的应用领域概括为机具、作业、环境和管理等几大类。第三节 人因工程学的研究内容与应用领域一、研究内容2024/5/21 周二可编辑本课程的主要研究内容n人的因素n微气候环境n照明环境n色彩环境n噪声及振动环境n空气环境n体力工作负荷n脑力工作负荷n人的信息处理系统n人体测量n作业空间设计n人机系统n人机界面设计n人机系统的安全性与事故预防2024/5/21 周二可编辑 一、人因工程学研究的方法论基础 人因工程学的研究以唯物辩证法为指导，正确地制定技术路线，采取科学合理的具体研究方法，并对研究结果做出客观的科学结论。根据方法论基础及人因工程学科自身特点，在研究中要特别注意客观性和系统性。客观性是指研究者在工作中应坚持实事求是的科学态度，根据客观事实的本来面目去揭示事物内在的规律性，不能以个人主观臆断解释客观事实。系统性是指把研究对象放到系统中加以研究和认识。人因工程学的主要研究对象是人一机一环境系统。用系统观点研究人一机一环境系统时，必须从系统的整体出发去分析各子系统的性能及其相互关系，再通过对各部分相互作用的分析来认识系统整体。第四节 人因工程学的研究方法和步骤2024/5/21 周二可编辑（一）调查法（二）观测法（三）实验法（四）心理测量法（六）图示模型法 第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法2024/5/21 周二可编辑（一）调查法 调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。它具体包括访谈法、考察法和问卷法。（1）访谈法。是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。（2）考察法。通过实地考察，发现现实的人一机一环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。（3）问卷法。是研究者根据研究目的编制一系列问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法2024/5/21 周二可编辑对多功能教室讲台控制系统的人机学研究对老师调查问卷n您是否能够看清显示器屏幕。是（）否（）n您看显示器时是否觉得劳累？n您觉得显示器的摆放位置是否合理？n显示器的摆放位置是否影响您与学生的交流？n您觉得鼠标和键盘在使用时是否舒适？n您是否用到笔记本电脑、USB硬盘？2024/5/21 周二可编辑对多功能教室讲台控制系统的人机学研究对老师调查问卷n您觉得使用USB接口时是否方便？n您使用机箱上的光驱、软驱是否方便？功放机：n您是否能方便找到麦克风音量调节开关？n您是否想走下讲台到学生中间讲课？2024/5/21 周二可编辑对多功能教室讲台控制系统的人机学研究对学生调查问卷n显示器的摆放位置是否影响您与老师的交流？n投影仪是否受外界灯光的干扰？n灯光是否影响你看投影仪？n你喜欢用黑板表述还是投影仪n投影仪上的亮度是否合适n设备的颜色是否合理n不同的地方声音是否合适n设备与前排桌子之间的距离是否合适n屏幕的尺寸是否合理n长时间看投影仪是否对视觉有不良影响n整套设备的布局与外观与教室是否搭配n你还希望有哪些设备和改进的地方2024/5/21 周二可编辑2024/5/21 周二可编辑（二）观测法 观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对象的一种方法。这种方法是在不影响事件的情况下进行的，观测者不介入研究对象的活动中，因此能避免对研究对象的影响，可以保证研究的自然性和真实性。第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法2024/5/21 周二可编辑NarrowDoor2024/5/21 周二可编辑SpacedesignforwheelchairThespaceinacubicle（卧室）ordeskareashouldallowthechairtomovearoundeasily.Also,awheelchairmayneedtoturnaroundormoveintheofficespace,requiringa60（1inch=25.4cm）diameterturningradiusandatleast36ofpassagewidth(refertoFigure6).PleaseseeDesignforUniversalConsiderationsectionformorespecificinformationonwheelchairsandotherUniversalDesigntopics.2024/5/21 周二可编辑Spacerequirementforwheelchairuse2024/5/21 周二可编辑 （三）实验法 实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果推论和变化预测的一种研究方法。第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法2024/5/21 周二可编辑 实验法分为两种，实验室实验和自然实验。实验室实验是借助专门的实验设备，在对实验条件严加控制的情况下进行的。自然实验也对实验条件进行适当控制，由于实验是在正常的情境中进行，因此，实验结果比较符合实际。第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法（三）实验法实验中存在的变量有自变量、因变量和干扰变量三种。自变量是研究者能够控制的变量，它是引起因变量变化的原因。因变量应能稳定、精确地反映自变量引起的效应，具有可操作性；能充分代表研究的对象性质，具有有效性。同时尽可能要求指标客观、灵敏和定量描述。干扰变量按其来源可分为个体差异、环境条件干扰及实验污染三个因素。2024/5/21 周二可编辑screwdriverdesignsCheolLee，ERGONOMIC DESIGN AND EVALUATION USING AMULTIDISCIPLINARY APPROACH:APPLICATION TO HAND TOOLS，SubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophy.The Pennsylvania State University.August20052024/5/21 周二可编辑2024/5/21 周二可编辑（四）心理测量法 心理测量法（也叫感觉评价法）是运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量作出主观感觉评价。心理测量对象可分为两类，一类(A)是对产品或系统的特定质量、性质进行评价，如声压级、照明的照度及亮度、空气的干湿程度等评价；另一类(B)是对产品或系统的整体进行综合评价，如舒适性、使用性、居住性、工作性等。第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法2024/5/21 周二可编辑（五）心理测验法 心理测验法是以心理学中有关个体差异理论为基础，将操作者个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理素质特点。测验必须满足以下两个条件:第一，必须建立常模。常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。第二，测验必须具备一定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法2024/5/21 周二可编辑（六）图示模型法 图示模型法是采用图形对系统进行描述，直观地反映各要素之间的关系，从而揭示系统本质的一种方法。这种方法多用于机具、作业与环境的设计和改进，特别适合于分析人机之间的关系。在图示模型法中，应用较多的是三要素图示模型。这是一种静态图示模型，把人和机的功能都概括为三个基本要素。人的三要素是中枢神经系统、感觉器官和运动器官；机具的三要素是机器本体、显示器和控制器。图1-1a为三要素图示模型形式；图1-1b为驾驶员汽车图示模型示例(P14)。此外，动态图示模型有方框图和流程图等。第四节 人因工程学的研究方法和步骤二、主要研究方法2024/5/21 周二可编辑 1.效度。效度是指研究结果能真实的反映所评价的内容。可从不同角度研究效度，应用比较广泛的是内部效度和外部效度。（1）内部效度。是指研究中各变量间确实存在着一定的因果关系。（2）外部效度。外部效度是指某一研究的结论能够在多大程度上推广和普及到其他的人和背景中去。第四节 人因工程学的研究方法和步骤三、研究方法的效度与信度 2.信度。信度指的是研究方法和研究结果的可靠性，即多次测量的结果保持一致性的程度。实际研究中通常用一致性系数法、等值性系数法、内部一致性系数法来估计信度。2024/5/21 周二可编辑 人因工程学的研究，除对学科的理论基础研究外，大量的研究还是对与人直接相关的机具、作业、环境和管理等进行设计和改进。（一）机具的研究步骤 第四节 人因工程学的研究方法和步骤四、人因工程学的研究步骤 1.确定目的及功能。首先确定设计和改进机具的目的，然后找出实现目的的手段，即赋予机具一定的功能。2.人与机具的功能分配。对人和机具的能力特性进行比较，以充分发挥各自的特长。3.模型描述。用模型对系统进行具体的描述，以揭示系统的本质。2024/5/21 周二可编辑第四节 人因工程学的研究方法和步骤四、人因工程学的研究步骤 4.分析。对人的特性、机具的特性和系统的特性进行分析。5.模型的实验。如果需要更详细的设计或改进数据时，可以在上述分析数据的基础上制作出机具的模型，再由人使用该机具模型，反复实验研究。6.机具的设计与改进。最后是确定机具的最优方案，并进行具体的设计和改进。2024/5/21 周二可编辑笔杆的粗细与长度取决与人手的形状,其特定的结构则出于对人的功能作用特点的考虑。2024/5/21 周二可编辑案例：手动搾汁机的设计某公司决定开发一件适合家庭使用的搾汁机。设计人员首先针对市场上已有的家用及专用搾汁机作了分析研究，进行了搾汁机的关键机构：摇柄的改良设计。为确定摇柄的形状与空间的运动轨迹，设计人员在绘制了摇柄的二维平面图后，制作了两维的概念模型，用以研究摇柄装置的各种形状与尺寸，并对其转动特点和空间的运动轨迹进行了分析，见图1。东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑图1搾汁机摇柄机构的两维概念模型东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑n为进一步测试搾汁机的摇柄杆效用以及了解占用空间的情况。设计人员制作了三维的测试模型，见图2。设计人员组织了一些不同年龄，不同手型的人，让他们对模型先进行试用，然后，征求意见，并对模型作了改进。n就这样，一个后置式摇柄装置诞生了。它不但保留了摇柄装置的优点，同时也减小了体积。摇柄杆的支点设在产品的背后，以使它的长度达到最大，这些特点让手臂力量小的人（包括孩子）也能更容易地摇动搾汁机。通过用户对测试模型的前期测试，实现了产品的可用性研究。有助于从用户的角度及早查出问题，以便作出改进，更好实现产品以人为中心的设计目标。东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑图2搾汁机的三维测试模型东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑n接着设计人员用泡沫塑料制作了三维外观效果模型，用以研究既定设计思路下各种可能的方案，见图3。最终提供了3个设计方案供消费者筛选，消费者认可了其中一个方案。n设计方案确定后，设计人员针对确定的方案，制作了最终模型样机，用以探究搾汁机设计概况以及展示产品最后的大体形状和外在结构。东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑图3搾汁机不同方案的三维外观效果模型东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑n最后，工程技术人员立足于功能上的实用性，着手对设计作进一步的完善。使用CAD软件绘制了详细图纸，并解决了各部件的安装及装配问题，见图4。这样，一件理想的产品就产生了。图5、6为搾汁机最终的产品。东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑图4搾汁机最终方案的工程图东华大学王继成，20082024/5/21 周二可编辑第四节 人因工程学的研究方法和步骤四、人因工程学的研究步骤（二）作业的研究步骤 1.确定作业的目的和实现该目的的功能。2.确定作业中人员和机具的功能分配。3.用作业模型表示作业对象的顺序、数量、时间、使用的机具和材料等。作业模型主要用语言模型和图示模型。例如各种工序分析图就属于图示模型。2024/5/21 周二可编辑第四节 人因工程学的研究方法和步骤四、人因工程学的研究步骤（二）作业的研究步骤 4.对作业人员的特性进行计测、数据处理和分析，对作业特性进行实验研究。5.提出各种方案，并对这些方案进行作业研究和评价，以确定最佳的作业方案。6.对作业进行设计、改进和评价，并继续不断加以完善。2024/5/21 周二可编辑第四节 人因工程学的研究方法和步骤四、人因工程学的研究步骤（三）环境的研究步骤 （1）确定目的，明确研究环境的重点因素，如照明、噪声、微气候等。（2）通过实验和理论研究分析环境因素对人的影响，这些影响可用图示模型和数学模型来描述。（3）提出多种方案，在进行分析评价基础上，确定最佳方案，有时还需进行小规模实验。（4）对环境进行设计、改进和评价，并不断进行完善。2024/5/21 周二可编辑 第五节 人因工程学的相关学科 人因工程学的形成吸取了“人体科学”、“技术科学”、“环境科学”等学科的研究成果、思想、原理、准则、数据和方法。人体生理学、心理学、人体测量学、解剖学、生物力学、医学等，是人因工程的重要基础学科。其中心理学、人体测量学、生理学与人因工程学的关系更为密切。医学与生理学对人因工程的作用是很明显的。许多人因工程学的问题，若要深入探究其原理与机制，就需要从人体解剖特点和人体生理过程进行分析。一、人因工程学与人体科学的关系2024/5/21 周二可编辑 第五节 人因工程学的相关学科 人因工程学的形成吸取了“人体科学”、“技术科学”、“环境科学”等学科的研究成果、思想、原理、准则、数据和方法。心理学与人因工程的研究对象、内容和方法存在着很多共通性。心理学关于人的信息加工研究的成果，可为人因工程学提供科学原理和设计参数。人的任何工作和行为都离不开心理活动。人体测量学主要研究静态结构性人体测量尺寸数据和动态功能性人体测量数据。生物力学主要研究人体运动及受力情况，人与机器、工具间受力关系。一、人因工程学与人体科学的关系2024/5/21 周二可编辑 第五节 人因工程学的相关学科 人因工程学的研究目的体现了本学科是人体科学和环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物。工程科学包括工程设计、安全工程、系统工程以及管理工程等学科。工程设计是人因工程研究的主要目的，它与人因工程学科之间自然存在着密切的关系。例如，研究航空人因工程学问题，应具有一定的航空工程学和航空飞行的知识。优化设计和应用的工程学。在研究对象、方法与解决实际问题方面这两个学科有密切关系。现在人一机环境系统工程已成为系统工程学科的一个重要分支。二、人因工程学与工程科学的关系2024/5/21 周二可编辑 第五节 人因工程学的相关学科二、人因工程学与工程科学的关系 管理工程学科是把由人、组织、设备、信息、技术等要素构成的综合系统的管理与生产(或服务)系统的优化作为研究对象。管理与生产优化是人因工程学的重要应用领域，同时人因工程学的研究也应用管理学科的知识和方法。安全工程是研究生产(或服务)过程中事故发生的原因、分析方法、安全技术和安全管理的科学。人因工程既要应用安全工程的原理和方法，又为安全工程提供重要依据，两者关系密切。2024/5/21 周二可编辑 第五节 人因工程学的相关学科 环境科学主要研究环境指标的测量、分析和评价，环境对人的生理及心理影响，恶劣环境下职业病的形成机理及控制措施，环境的设计与改善等。人因工程中人与环境的优化是重要研究内容，上述学科的研究内容为人因工程学进行环境设计和改善，创造适宜的劳动环境和条件提供了方法和标准。除上述学科外，人因工程学还需要社会学、统计学、信息技术、控制技术等学科的有关理论和方法。三、人因工程与环境科学的关系2024/5/21 周二可编辑课后作业1文献检索n检索一篇“与人因设计有关的”文献n对其研究内容和研究方法进行介绍nPPT报告2024/5/21 周二可编辑课后作业2小课题n题目确定“*人因设计研究”n现状调查n分析n改进设计建议n结论nPPT报告最终以论文形式提交2024/5/21 周二可编辑课后作业2参考题目nZMPC司机室人因研究项目分析n食堂、宿舍人因研究n牙刷、手术器械、轮椅等器具人因研究n人因设计研究n某种医疗器械人因研究等等2024/5/21 周二可编辑日常生活中人机学问题举例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。2024/5/21 周二可编辑例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?2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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”。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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.2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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?2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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”。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例9与颜色的其他问题(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。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例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。2024/5/21 周二可编辑例10形形色色的剪刀(c)功能形态各异的剪刀 2024/5/21 周二可编辑2024/5/21 周二可编辑例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，2024/5/21 周二可编辑例11带“耳朵”的垃圾箱(b)图1-2带“耳朵”的垃圾箱