人因工程实验室建设方案-大学毕业设计.doc

人因工程实验室建设方案 文件类别：售前 文件级别：密

人因工程实验室
建设方案

深圳市元创兴科技有限公司

2008年05 月 20日

目 录

前 言 3
实验室建设目标 5
整体技术功能 6
实验室布局规划 7
1实验室平面布置图 7
2 场地要求： 7
实验内容与测量要点 8
实验一 微气候测定实验 8
实验二 环境照明与生产效率关系测定 8
实验三 环境噪声测定 8
实验四 劳动强度测量 9
实验五 人体生理反映测定 9
实验六 人体测量实验 10
主要设备技术要求 11
实验室方案特点 17
实验室数据采集软件 18
实验室数据采集结构图 21

前 言
人因工程学被教育部管理科学与工程教学指导委员会确定为工业工程专业4门专业主干课之一，说明该课程在工业工程专业人才培养中占有重要地位。
 工业工程是对人员、物料、设备、能源和信息组成的集成系统，进行设计、设置和改善的一门学科。它综合运用数学、物理学和社会科学方面的专门知识和技术，以及工程分析和设计的原理和方法，对系统所取得的成果进行确定、预测和评价。该学科既具有工程学科性质，又包括社会科学和经济管理知识的应用，因此，是一门边缘学科。
 该学科于20世纪初在美国诞生以来，在世界各国得到了较快的发展。工业化强国在第一、二次世界大战中都受益于工业工程。特别是战后经济恢复期，日本、德国等均在工业企业中大力推广工业工程技术并培养工业工程人才，获得了良好的效果。”亚洲“四小龙”——韩国、新加坡、中国台湾和香港地区均于20世纪60年代起步工业工程，台湾的工业工程经过30年的努力，建立了工业工程的科研、应用和教育系统。目前，在大陆的台资企业都设有工业工程部和工业工程工程师岗位。在亚太所有地区的学校无一不广泛设立工业工程专业。工业工程高水平人才的培养，对国内外经济发展和社会进步起到了重要的推动作用。
    1990年6月中国机械工程学会工业工程分会正式成立，以及首届全国工业工程学术会议在天津大学的胜利召开，标志着我国工业工程学科步入了一个崭新的发展阶段。1993年7月由原国家教委批准，天津大学、西安交通大学首批试办工业工程专业并招收本科生，由此开创了我国工业工程学科的先河。目前，全国开设工业工程专业的院校有160多所，每年培养的毕业生供不应求，工业工程教育与人才培养在我国进入了一个新的发展阶段。
人因工程学是研究人一机一环境三者之间相互关系的学科，是近几十年来发展起来的一门多学科交叉性应用学科，是工业工程的重要研究领域。该学科在发展过程中有机融合了生理学、心理学、医学、卫生学、人体测量学、劳动科学、系统工程学、社会学和管理学等学科的知识和成果，形成自身的理论体系、研究方法、标准和规范，研究和应用范围广泛并具有综合性。该学科的研究目的在于设计和改进人—机—环境系统，使系统获得较高的效率和效益，同时保证人的安全、健康和舒适。研究内容包括：（1）研究人的生理与心理特性；（2）研究人机系统总体设计；（3）研究人机界面设计；（4）研究工作场所设计和改善；（5）研究工作环境及其改善；（6）研究作业方法及其改善； （7）研究系统的安全性和可靠性；（8）研究组织与管理的效率。
 随着技术进步和社会发展，系统设计中越来越重视人的因素，人因工程学科的应用领域也越来越广。美国（学科命名Human Factors）以及英、法、德等国(学科命名Ergonomics)非常重视人因工程学的研究与应用，每年有大量的研究成果问世。在人因工程学的教育上，许多国家把人因工程学作为工程和管理类学科的基础课或专业课。我国人因工程学的研究始于20世纪50年代，部分高校的工商管理专业、机械工程等专业于80年代开设了这方面课程。90年代后，随着工业工程专业、工业设计专业的设立，人因工程学科得到了广泛的重视。目前，我国已经设立人因工程学会----中国人类工效学学会，并设立8个专业委员会。有相应的研究机构，高校从事人因工程研究和应用的教师逐渐增加，企业也开始重视人因工程的应用。相信在不远的将来，我国在人因工程的研究、教育以及应用方面会取得较大的成绩。

实验室建设目标

主要针对本科生基础人因工程课程教学，满足基础实验教学要求。主要实验内容包括人体基本测量（形体尺寸、生理参数、认知特性等）、环境基本测量（温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等）以及人体生理基本测量（运动等）等，是学生掌握基本的人因学测量手段和测量概念，强化人因工程的概念，并且能在今后的实际工作中自觉地考虑"人－机－环境"的互动关系，提高工程设计的人性化水平。
需满足如下实验：
实验一 微气候环境测定
实验二 环境照明与生产效率关系测定
实验三 环境噪声测定
实验四 劳动强度测定
实验五 人体心理测定
实验六 人体基本测量实验

整体技术功能
1 实验仪器设备必须要有数字接口，至少要有RS232接口。
2 实验设备要有能确保实验完整的开展。
3 软件部分具有数据采集和数据分析功能。
4 软件部分要分成6个模块，具体要求如下：
4.1微气候环境测定部分和环境噪声测定要有自动采集和手动采集功能，要有数据表格和曲线显示功能，同时要有评价功能。
4.2环境照明与生产效率关系测定部分要有自动采集和手动采集功能，要有要有数据表格和曲线显示功能，要有计算反射率、绘制等照度和绘制照明与生产效率曲线功能。
4.3劳动强度测定实验，要有氧含量测定功能，要有心率测定功能，能自动计算劳动强度功能，和有劳动评价功能。
4.4人体心理理测定部分要有数据倒入功能 统计功能和简单评价功能。
4.5人体基本测量实验的实验数据要细致，要有基本数据 人体基本尺寸 站姿 坐资 足部尺寸等。
5 配完整的、成熟的实验指导书和实验报表，实验报表采用开放格式，便于进行数据管理。
6 实验用软件需能够得到客户应用，并且功能齐全。
7 实验室要具备网络通讯功能。
8 实验仪器和设备要有详细配置和使用功能说明
9 要提供完整的有机玻璃实验挂画，挂画体现出实验目的 实验原理和实验仪器等相关实验内容。

实验室布局规划
1实验室平面布置图

2 场地要求：

1 占地35平米，电源：220V/15A
2 电源线和网线采用埋线方式，地面铺防静电绿色胶地
实验内容与测量要点
实验一 微气候测定实验
一、 实验任务
1） 测定气温。
2） 测定相对湿度。
3） 测定气流速度。
4） 测定场地温度。
5） 确定CP.Yaglou 有效温标。

二、 实验目的及实验要点
1） 掌握微气候条件的测量方法。
2） 掌握微气候条件对人体的影响及相互关系。
实验要点为根据测量结果综合评价微气候条件。

实验二 环境照明与生产效率关系测定

一、 实验任务
1） 描述等照度曲线。
2） 测定并计算平均照度。
3） 简单方法测定和估算反射率。
4） 描述照明——工作效率曲线。
5） 比较白帜灯照明条件与红光照明条件（或绿光照明条件）照明——工作效率曲线。

二、 实验目的及实验要点
1） 学习照度计的工作原理及其使用方法。
2） 掌握照明的测量方法。
3） 探索照明条件对工作效率的影响。
4） 实验要点是测量作业照明——工作效率曲线。

实验三 环境噪声测定

一、 实验任务
1) 噪声的测量。
2) 频谱分析。

二、 实验目的及实验要点
1) 学习精密声级计的工作原理及其使用方法。
2) 掌握噪声的测量规范和评价方法。
3) 根据有关规定和标准，评价噪声的性质和对人的危害程度并提出改善建议。
4) 实验要点是工作环境噪声频谱分析评价，提出改进措施。

三、 实验原理
声音是人类必不可少的。然而，随着社会的发展，机器轰鸣，街道喧闹却又让人烦躁不安。这些使人精神不易集中，影响工作效率和工作质量，妨碍人们休息和健康的噪声，目前不仅是物质公害，而且还是一个感受公害。噪声的危害和大小不仅与声音的强度。频率分布及作用时间有关，还与人的听觉特征及接受噪声者的情绪有关。噪声的危害主要表现为听力损伤，对其它生理机能的影响，对生理状态的影响，对语言通讯的影响，对作业能力和作业效率的影响。因而，对声音的客观计量及对噪声的主观、客观评价极为重要。根据噪声的主观、客观评价原理，一方面是根据噪声的客观强度、频率分布、作用时间长短，从人接受该噪声后的主观感受出发，对噪声状况进行计量和分析；另一方面是研究和判断噪声对人和环境在那些方面造成危害，以及危害程度，并参照相关规则标准提出改进措施，以改善工作条件，提高工作效率，是人处于安全、健康、舒适的环境、

实验四 劳动强度测量

一、 实验任务
1） 测定作业者从事作业活动时的心率。
2） 根据“心率—耗氧”相关关系曲线确定劳动强度等级。
3） 根据劳动强度等级确定不同作业负荷的疲劳宽放标准。

二、 实验目的及实验要求
1. 实验目的
掌握劳动强度测定原理和方法。
2. 实验要点
1）运用“心率一耗氧”相关关系曲线确定劳动强等级。
2）通过测定劳动强度等级，为制定劳动定额提供科学合理的疲劳宽放标准。

三、实验原理
人体不仅在进行作业过程中需要能量消耗，为维持自身生命也需要消耗能量。
能量代谢的测定方法两种：直接发和间接法。直接法是通热量计测定在绝热室内流过人体周围冷却水升温情况，换算成代谢率；间接法是通过测定人体消耗的氧量，再以氧热价求出能量代谢率。能量代谢过程中，年龄、性别、种族以及生产作业环境和心理因素等不同会影响能量消耗的变化。直接法实施难、成本高，且代谢过程又受心情和环境变化。直接法根本要害在于难于提高精缺度，误差大。
本实验的指导思想旨在通过体力劳动时人体的调节与适应规律，在人体劳动氧消耗量的基础上进而间接推算出能量代谢率，确定劳动强度等级，其特点是使测定方法更简便，更经济。

实验五 人体生理反映测定

一、实验任务
1） 对光信号简单反应时的测定
2） 对不同字符的选择反应时的测定

二、实验目的及实验要点
1) 通过视觉和左右手反应时测定，亲身体验反应过程，理解反应时间。
2) 掌握反应时作为测定疲劳程度间接手段的机理和意义。
3) 实验要点是测定反应时，并以此作为测定疲劳的间接手段。

实验六 人体测量实验

一﹑实验内容

1） 人体静态测量参数及群体统计参数特征值。
2） 人体动态测量参数及群体统计参数特征值。

一、 实验目的及实验要点
1） 学习掌握使用人体测量仪器。
2） 遵照GB/T5703-1999掌握人体测量方法。
3） 遵照GB/T5703-1999掌握使用人体测量术语。
4） 根据人因工程特点对测量群体进行统计分析。
5） 实验要点是为课程设计（汽车驾驶室设计）提供基础测量数据，并能灵活地将测量参数、统计参数用于人因工程设计。

二、 实验原理
为使各种与人体有关的设计能符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境中，就必须在设计中充公考虑人体的各种尺度。因此，设计者必须了解有关人体测量学方面的知识，并能熟悉有关设计形势发展必须考虑的人体测量基本数据、性质和使用条件。人体测量是指对人体身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸，来确定个体和群体在人体尺寸上的共性及特性，以及个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，从而研究人的形态特征，为工业设计和工程设计提供数据。
例如，在各种机动车辆的设计中，转向盘、控制手柄及脚踏装置都必须安排在人的肢体活动所能达到的范围内，操作的用力程度也应该处在人的肢体用力的适宜范围之内。人因工程学范畴内的人体测量数据可分为人体构造尺寸和人体功能尺寸。构造尺寸是指静态尺寸，功能尺寸是指动态尺寸，它包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸。
影响人体测量数据的因素主要有区域、民族、性别、年龄、种族、生活状态、年代等。从大量的劳动科学、医学、人类学调查中可知，随上述影响因素不同测量参数有所差异，面在人机功能分配、择业时就的差异。
人体测量的统计结果作为人体结构参数，功能参数，对于设计特定的机器设备环境具有很重要的作用。在实际工作中，常采用舒适性、安全性、效率、经济性数种指标来评价人机环境匹配程度，其用途极其广泛。在实际应用中还需决定适应度、经济性，有时还不可忽视衣着调整量。

主要设备技术要求

设备名称
技术参数
数量
特殊要求
数字温湿度计
1湿度和温度值同时显示
2可记录7900笔测量值
3RS-232 接口可与计算机连线作业
4做数据统计分析或绘出曲线图
5露点测量功能
6测量范围 湿度：10%… 95%R.H.
7温度：-20℃..+ 60℃, -4℉…+140℉
8分辨率 0.1% R.H. 0.1℃, 0.1℉
9准确度 湿度：± 3%R.H. (at 25℃, 30…95%R.H.)
10± 5%R.H. (at 25℃,10~ 30%R.H.)
11温度：± 0.8℃, ± 1.5℉
12传感器 湿度：精密电容式传感器
13温度：半导体式传感器
14附件 使用说明书、9V电池、RS-232连接线、吹气盒 9 Pin 转 25 Pin 转接头、软件磁盘×2
3台
进口
数字风速计
1风量(CFM,CMM) : 0-45m/s
2分辨率：0.1m/s
3 准确性：±3%±0.1dgts
4瞬间、平均、 2/3最大风量测量
5风速m/s,ft/min,knots,Km/hr,mph
6LCD双显示
7温度测量℃/℉切换
8RS-232连接计算机传输
9显示：2 x 4四位数双显示LCD
10附件 使用说明书、9V电池、RS-232连接线、软件磁盘×2
1台
进口
调速器
1手动调整
2无级调速
1台

加湿器
1额定电压：220V；              
2噪音：≤45dB（A）；
3额定频率：50Hz；              
4水箱容积：2.4L±10%×2
5额定功率：睡眠档30W；标准、高湿档180W               
6标准加湿量：≥500mL/h；
1台

工业风扇
1 48-56"工业
2 壁挂式
1台

空调设备
1品牌，3P /220V
2 具有加热和制冷双重功能
1台

数字照度计
1显示 3 1/2 位液晶显示器
2挡位：20, 200, 2000, 20000 Lux/Fc(1Fc=10.76 Lux)
3分辨率：0.01 Lux (0.01fc)
4准确度：±(3%rdg + 5dgts)
5重复测试：±2%
6取样率：2.5次/秒
7感光体：光二极管
8记录组数：最多255组
9记录笔数：16000笔
10 RS-232传输速率：9600bps
11附件：使用说明书、皮套、电池、RS-232连接线、9pin转25pin转接头、程序磁盘片、调整棒
1台

电脑调光模块
1接口：232－422/485
2传输数率：115200最高
1台

无级日光灯
1可调光电子整流器
2三基色细管荧光灯
3显色性更好，达Ra85
4平均流明维持率高达95%
5带管架
1台

刻度板
1 钢板材质：表面烤漆
2 尺寸 500X500 表面刻线
1块

直尺
300mm
1个

衣针50枚

1套

白色棉线1卷

1卷

剪刀

1把

针体实验架
1 空间尺寸可调
2 安装方便 使用简单
1台

精密声级计
1RS-232接口
2资料储存功能
3自动换档
4频率范围 31.5Hz-8KHz
A加权 30dB-130dB
C加权 30dB-130dB
5檔位 6檔位,间隔 10-dB
30-80dB/40-90dB/50-100dB/60-110dB/70-120dB/80-130dB
6自动换档 30-130dB
7时间加权 Fast and Slow
8动态范围 50dB
9数字显示 4位数LCD
(0.1dB分辨率)
10麦克风 1/2 inch电容式麦克风
模拟AC/DC输出 0.707 Vrms(at full scale), 10mVDC/dB.
11记录(Data logging) 可记录16000笔资料
12操作及储存温湿度 0-50℃, 10-90%RH
13电源 one 9V battery
14附件 使用说明书, 电池, RS-232 Connecting cable
携带盒, 调整起子,软件,风罩,
9 Pin to 25 Pin转换头
changer, 3.5f plug
1台
进口
积分声级计
1自动换档
2 RS-232接口可与计算机连
3可记录32000笔资料
4附万年历和时钟功能
5测量功能：瞬间音压SPL
均能音量Leq
噪音暴露位准SEL
6准确度：±1.5dB
7动态范围：100dB
8 测量范围：30-130dB
9 显示：4位数
10分辨率0.1dB，
11取样率为2次/秒
12附件：使用说明书, 电池, RS-232连接线, 耳机插头,
调 整棒, 9 Pin to 25 Pin转换头, 海棉球, 手提携带盒
1台
进口
音箱
1由音响组成，将不同噪音录如光盘中，进行播放，测试噪声强度和不同频率个人感觉系数
2 有3个音箱，不低于50W
1套

卷尺
3M
1把

数字踏板机
1持续功率及最高功率：连续1.5HP
2跑带面积：482*1270 (mm)
3机台体积：1690x860x1350(mm)
4升降：1.5—10%
5折叠：可折叠
6电子表特点：4个LED
7速度范围：1-16km/h
8程序特点：4个预设程序,2个hr
9心率测试：手握式
10其他功能：IFIT功能
11卖点提炼：预设训练目标键，速度快捷键/1风扇/1
1台
美国
数字肺功能测试仪
1测定项目：VT、FVC、VC、MVV.
2通过数据传输光缆将测试结果转入计算机
3多语种可选显示
4全自动解析26项数据参数；
5全自动试验质量控制；
6超过100份试验数据记忆能力；
7内置多种族预计值可选设置；
8内置温度传感器实行全自动BTPS标准数据效准
9可升级的内置软件
1台
瑞士
氧含量测量仪
1测量氧气浓度范围： 0.000-30.000%
2测量分辨率：   10ppm（五位显示）
3测量精度：     +/- !.5% F.S.
4报警功能： 报警上下限值可分别设置；
5信号输出方式： RS232接口 ：支持异步9600 波特
6面板安装流量计，便于观察被测气体流量
7采用标准工业开口尺寸：160x80x166 mm ;
1台

数字心率遥测仪
1选项设置模式：此模式下包括基本使用、5项可编程的基本设定和间歇训练设定的锻炼设定，在基本设定中可以设定三种目标心率区上下限和时间间隔及运动恢复计算，在间歇训练设定中可以设多达30次间歇和目标心率区及运动恢复计算；个人热量消耗计算功能、有氧测试功能和预测最高心率功能设定；还有个人资料、心率表、两地时间、闹钟、日期的手表设定。
2 运动显示：在上述不同锻炼设定中实时检测显示心率数、秒表计时、时刻、圈数、每圈时间及平均心率、热量消耗、查看运动心率上下限、平均心率、最高心率百分比、最高心率、运动时间、使用者身份等等。
3自动监控报警提示:若心率偏离目标运动区上下限时，心率表就会发出警示声音,让您调整运动强度,确保有效地在您设置的目标运动心率区运动。
4 体能检测功能：使用独特的r个人有氧健康指数测试，您只需保持静止状态不到5 分钟，便可测定您的健康水平，等同于最大摄氧量的测试（表示有氧健康能力的指数）。该方法既方便、安全而且快速。有氧健康水平表明心血管系统向体内供氧的好坏，心血管越健康，心脏功能越强健。
5 具有计算使用者运动中的能量消耗卡路里。
6 档案模式：可以储存99个运动档案，记忆时间长达250小时。在
7 心触式免按功能：会显示时间和心率上下限值，背景灯会自动亮起。
8 无线传输技术：利用心率传输带采集人的心脏电波，通过无线传输技术发送到心率表接收，这是心率测量最为准确的方法
1台
进口
电子秤
1电子体重计
2采用超薄，优质的高级钢化玻璃
3锂电池耐久省电、具磅秤特色，精密高级、操作简易，适合全家使用；
4约1.7kg（含电池重量）。
1台
日本
功率车
1用途: 测功车是专为医生配合ECG记录对心血管进行定量负荷测试而设计生产的。同时也为了满足理疗康复，健身，体育训练，测试评估身体状况的需求。此产品备受医疗专家的推荐。
2功能特点：新款SYL115X828E测功车设计精心。新的电子仪表显示有：所做功、时间、转速、里程及遥测心等等。适用于简单的医学测试，是一般院校教学，有氧测试和训练以及医院康复的理想工具。
1台
瑞典
血压计
1智能加压测量
2 21次记忆功能
3易卷绑式新型袖带
4数字闪烁高血压警式功能
5大屏幕液晶显示
6血压值和脉搏值同时显示
7单键式开关，操作简便
8 FUZZYL LOGIC模糊理论测量系统
 通过双重检测肪冲的强度和波形，使用模糊理论的最佳计算公式，准确地测出血压
1台
日本
视觉反应时测定仪
BD－II－511（SHJHI）
1台
北大青鸟
反应时运动时测定仪
BD—II—513（FYII）
1台
北大青鸟
记忆测试迷宫
BD－Ⅱ－401A型
1台
北大青鸟
实测变速色轮
BD－Ⅱ－106B型
1台
北大青鸟
空间知觉测试仪
BD－Ⅱ－112型
1台
北大青鸟
注意力集中能力测定仪
BD－Ⅱ－310型
1台
北大青鸟
微型打印机
SP-T
1套
北大青鸟
人体形体测量尺
BD—Ⅱ—605A型
1把

坐高椅
1 350-550mm可调
2可旋转
1把

人体体重身高称
1表盘显示
2可以测量身高
1台

数据采集模块
1 具有4 通道
2 RS232接口
3 具有驱动程序
6套

实验室挂画
1 采用双层有机玻璃
2尺寸： 800X1000mm
3 提供实验内容
6张

数据采集电脑
飞越 V580-5405
6台

实验台
1钢架组合结构
2 5CM木制板
3面积1500x600
4周边要有挡板
5配可旋转椅子
7台

数据打印机
Hp 1020 PLUS
1台

人因工程数据采集及分析软件
1微气候环境采集与分析模块
1套

2照明数据采集与分析模块
1套

3噪声数据采集与分析模块
1套

4 劳动强度数据录入模块
1套

5心理测试数据采集模块
1套

6 身体测量数据录入软件
1套

实验室方案特点
1、环境测量先进性：
环境测量全部采用自动数字采集方式，经电脑处理，并通过图形方式出来，具备采集精确，分析明了的优点。

2、实验区域明确：
在该方案中，主要由六个实验区构成：微气候环境测定实验区；环境照明与生产效率关系测定；环境噪声测定与评价实验区；劳动强度测定；环境噪声测定与评价实验区；人体生理测量区；人体测量实验区，可以根据场地进行调整，实验室布局清晰，可以很好地进行实验管理。

3、实验人员分配：
在每个实验区，可以有2个学生进行操作实验，其中一个是被测量对象，另一个是数据采集人员；整个实验室可以容纳12个学生同时开展实验。

实验室数据采集软件

音箱
实验室数据采集结构图
数据采集与分析软件
PCI
数字温湿度计 精密声级计 积分声级计 数字气压计 照度计 调光器
PC机
PS232

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