车辆人机工程学概论文档幻灯片.ppt

式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,车辆人机工程学概论,宋正河,2025/9/3 周三,1,内容提 纲,汽车左驾右驾的由来,人机工程学研究内容,人机工程学发展简史,车辆人机工程学问题,2025/9/3 周三,2,左驾右行,（中国、欧洲、美国等）,右驾左行,（英国、日本、印度等）,一、引例：汽车左驾右驾的由来,3,汽车驾驶座在中间,现代汽车之父,卡尔,本茨,（,1844-1929,）,1886,年，三轮、驾驶座在中间的世界首辆汽车，,15Km/h,1893,年，维克托得亚，价格昂贵，滞销品,一、引例：汽车左驾右驾的由来,4,汽车右驾右行,在欧洲，从古罗马到中世纪一直到法国大革命前，在道路中一直以左行为主，左行带有特权的意味,法国大革命后，靠右行带有革命的意义，逐渐流行,拿破仑上台后，也推行右行制度,随着汽车速度的加快，排挡及刹车成为必须部件，安排在车身外侧，由于,90%,的人习惯右手，为安全使用这些装置，将驾驶座布置在右侧,汽车最初问世时，司机方便为主人开门，也适合将驾驶座安排在右边,一、引例：汽车左驾右驾的由来,5,欧陆左驾右行,20,世纪,20,年代，汽车数量激增，车速提高，车祸频繁，如遇后方车辆超车，会影响视线,1927,年，欧洲大陆达成“左驾右行”的行车规则,1908,年,3,月开始，美国福特,T,型车占据了,50%,的汽车市场,亨利,福特一直认为“左驾右行是最理想的行车方式”，确定了北美大陆“左驾右行”的行车规则,一、引例：汽车左驾右驾的由来,6,英日右驾左行,英国骑士,日本武士,一、引例：汽车左驾右驾的由来,7,结论与启示,产品设计受人的生理因素、行为习惯等影响,产品设计受人的心理、情感等因素的影响,产品设计受环境、文化和传统等因素影响,产品设计受当时的科学技术发展水平的影响,右手操作,骑士的保守思想,骑士的文化传承,现代汽车的操纵装置可以设置在车内,一、引例：汽车左驾右驾的由来,8,1,3,4,2,人机工程学基本概念,人机工程学研究内容,人机工程学名称来源,人机工程学研究对象,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,2025/9/3 周三,9,欧 洲：,Ergonomics,美 国：,Human Factors,、,Human Factors Engineering,、,Human Engineering,日 本：,人,間,工学,俄罗斯：,我 国：,人机工程学、人类工效学、人体工程学、人因工程学、工效学、人,-,机,-,环境系统工程学,二、人机工程学研究内容,1名称来源,10,Ergonomics,=,Ergo+Nomos,Ergon,：“出力”、“工作”,Nomos,：“正常化”、“规律”,Ergonomics,：“人出力正常化”、“人的工作规律”,Human Factors,：“人的因素”、“人因工程”,二、人机工程学研究内容,1,名称来源,11,国际人类工效学会,(International Ergonomics Association,IEA),：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各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；以及在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率，人的健康、安全和舒适等问题的学科。,www.iea.cc/,二、人机工程学研究内容,1,名称来源,12,国际人类工效学会,(International Ergonomics Association,IEA,2000,年,8,月,),：人机工程学是研究系统中的人与其他组成部分的交互关系的一门学科，并运用其理论、原理、数据和方法进行设计，以优化系统的工效和人的健康、幸福之间的关系。,www.iea.cc/,二、人机工程学研究内容,1,名称来源,13,钱学森,：人机工程是一门非常重要的应用人体科学技术，它专门研究人和机器的配合，考虑到人的功能能力，如何设计机器，求得人在使用机器时整个人和机器的效果达到最佳状态。,中国共产党优秀党员、忠诚的共产主义战士、享誉海内外的杰出科学家和中国航天事业的奠基人，中国两弹一星功勋奖章获得者之一。曾任美国麻省理工学院教授、加州理工学院教授，曾担任中国人民政治协商会议第六、七、八届全国委员会副主席、中国科学技术协会名誉主席、全国政协副主席等重要职务。,二、人机工程学研究内容,1,名称来源,14,车辆人机工程与智能控制研究室,：人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人、机、环境相互关系和相互作用的规律,以优化人,-,机,-,环境系统的一门学科。,二、人机工程学研究内容,1,名称来源,15,人机系统（,man-machine system,）,：指“人”与其所对应的“物”共处于同一时间及空间时所构成的系统。,人机系统,二、人机工程学研究内容,2,基本概念,16,人机界面,(man-machine interface),：,人机系统中，“人”与“机”之间能够相互施加影响、实现相互作用的区域。,二、人机工程学研究内容,2,基本概念,17,控制系统人机界面,（汽车驾驶室，左驾）,18,控制系统人机界面,（汽车驾驶室，右驾）,19,控制系统人机界面,（拖拉机驾驶室，,AGCO,）,20,控制系统人机界面,（拖拉机驾驶室，,CASE IH,）,21,控制系统人机界面,（拖拉机驾驶室，,John Deere,）,22,控制系统人机界面,（收获机械驾驶室，洛阳中收）,23,控制系统人机界面,（工程机械驾驶室）,24,控制系统人机界面,（火车驾驶室）,25,控制系统人机界面,（飞机驾驶舱）,26,控制系统人机界面,（船舶驾驶舱）,27,控制系统人机界面,（坦克驾驶舱）,28,直接作用型人机界面,（餐桌椅）,29,直接作用型人机界面,（沙发）,30,直接作用型人机界面,（工具）,31,直接作用型人机界面,（儿童座椅）,32,直接作用型人机界面,机场候机座椅,1.1,人机工程学的研究内容,直接作用型人机界面,（候机座椅）,33,间接作用型人机界面,（汽车灯）,34,间接作用型人机界面,（环境）,35,人机关系,(man-machine relationship),：在人,机系统中，人、机、环境相互依存、相互作用、相互制约完成某一特定的生产或生活过程而形成的彼此之间的关系。,（,1,）,机宜人,：机器的设计和使用以适应操作者的需要为目标,（,2,）,人适机,：对操作者进行技能培训，以适应于机器操作的需要,二、人机工程学研究内容,2,基本概念,36,汽车驾驶,37,飞机驾驶,38,数控机床操作,39,二、人机工程学研究内容,3,研究对象,40,人机工程相关学科体系,二、人机工程学研究内容,3,研究对象,41,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,42,（,1,）人体尺寸及人体测量技术,人体,静态尺寸,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,43,（,1,）人体尺寸及人体测量技术,人体动态尺寸,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,44,人体屈前臂时形成的力矩图,（,2,）人体的力学性能,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,45,（,2,）人体的力学性能,二、人机工程学研究内容,人体立姿弯臂时的力量分布图,4,研究内容,46,（,2,）人体的力学性能,二、人机工程学研究内容,人体坐姿足蹬力,4,研究内容,47,（,2,）人体的力学性能,二、人机工程学研究内容,坐姿时手臂的操纵力测试方位,4,研究内容,48,（,2,）人体的力学性能,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,49,（,2,）人体的力学性能,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,50,体力负荷测试,（,3,）人的劳动生理功能,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,51,人体反应测试,（,3,）人的劳动生理功能,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,52,主要研究劳动中人的心理调节特点、心理反射机制、心理负荷及疲劳的心理机制等。,（,4,）劳动中人的心理过程,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,53,（,5,）人的信息传递能力,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,54,（,6,）人的可靠性,：研究人在正常工作情况下产生失误的可能性。,（,7,）人员的选拔和培训,：研究人的基本素质的测试与评价、人员的选拔和训练等。,（,8,）人的动作时间研究,：研究人的操纵动作，寻求改善作业的途径、合理设计操纵动作等二、人机工程学研究内容,4,研究内容,55,二维人体模板,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,56,三维钢架人体模板,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,57,汽车碰撞实验假人,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,58,计算机三维人体模型（网格）,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,59,计算机三维人体模型（外形尺寸实体）,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,60,计算机三维人体模型（实体）,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,61,形态性虚拟人,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,62,四维医用虚拟人,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,63,虚拟人切片,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,64,中国首位虚拟人,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,65,虚拟服装模特,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,66,力学虚拟人,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,67,虚拟人骨骼模型,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,68,虚拟人肌肉骨骼模型,（,9,）人体模型,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,69,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,70,（,1,）信息传达技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,71,（,1,）信息传达技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,72,（,2,）操纵控制技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,73,（,2,）操纵控制技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,74,（,3,）安全保障技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,75,（,3,）安全保障技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,76,（,3,）安全保障技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,77,（,4,）动力学仿真技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,78,（,5,）宜人化技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,79,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,80,（,1,）作业空间,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,81,（,2,）物理环境：包括噪声、振动、照明、温度、湿度、气压、辐射等各种物理因素,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,82,（,3,）化学环境：包括有毒物质、化学性有害气体、水质污染等,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,83,（,4,）生物环境：包括细菌污染、病原微生物污染等,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,84,（,5,）美学环境：如造型、色彩、背景音乐等,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,85,人机系统功能分配,系统中人的功能与机的功能之间的联系和制约条件,人、机之间的功能分配方法,人机界面优化匹配,人与机之间的信息传递过程,人对机的操纵控制过程和方法,人机界面的评价和优化匹配,人机界面的优化设计方法,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,人,-,机关系的研究,86,人机系统特性协调,机器的工作特性对操作者的要求,人的职业适宜性、事故倾向性,人机系统可靠性,人机系统的可靠性设计和评价方法,人机系统安全性,人机系统的安全性标准、评价方法、设计参数,典型安全防护装置的设计方法,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,人,-,机关系的研究,87,环境因素对人的影响,环境质量标准,环境控制及生命保障系统的设计方法,人体防护技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,人,-,环境关系的研究,88,环境因素对机器性能的影响,机器运转对环境的影响,环境保护技术,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,机,-,环境关系的研究,89,为了获得系统的最优效果，即整个系统具有高的工效、高的安全性，对人有高的舒适度及很好的生命保障功能。,二、人机工程学研究内容,4,研究内容,人,-,机,-,环境关系的研究,安全、健康、舒适、高效,90,城市里很多的家庭买了大沙发，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,?,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,1,腰疼沙发,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。主要原因在于,在产品设计中没有充分考虑人体解剖学问题,。,91,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，习惯高枕头的人用两个枕头。但这真是愚不可及,!,为什么,?,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,2,主枕头附枕头,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”。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”，问题并不难解决。主要原因,在于,缺乏“产品应与生理条件相适应”的考究。,92,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，每小时风速达六、七十千米，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。,为什么,?,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,3,车厢窗户,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。,主要原因在于,未考虑人体的生理尺寸。,93,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。,为什么,?,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,4,脚踏钮,(,或脚踏杆,),冲水,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。,94,“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、出门呢,?,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,5,声光控延时开关,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。,95,背双肩背书包，脊柱两侧受力均衡，能保持正直形态；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，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。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,6,双肩背书包和单肩背书包,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。,96,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。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,7,叫壶,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”。,97,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。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,8,图书馆长条形桌案,98,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。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,9,不同颜色的药袋,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。,99,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。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,10,形形色色的剪刀,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。,100,北京市推出了一种带“耳朵”的垃圾箱，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。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,11,带“耳朵”的垃圾箱,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。,101,大学生活环境中的人机学问题比比皆是：床柜转椅、餐厅宿舍、寝室水房、电脑手机、超市网吧、实习工厂、银行邮局、教室实验室、图书馆、运动场、交通工具,，人机工程学问题无处不在。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,日常生活当中,例,12,大学校园,102,人体对作业负荷的耐受性（劳动生理）,人体尺寸（视觉元件、操纵器、作业空间设计等）,人体的生物力学特性（操纵力、运动速度等）,人的感知响应特性（反应时间、信息传递等）,人的适宜劳动姿势（职业生理、劳动卫生等）,环境影响程度（振动、噪声、毒物等）,能量消耗和排放,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,机器设计当中,103,车辆驾驶操纵人机界面的优化匹配,车辆的行车安全性及车内乘员的人体保护技术,车辆乘员的乘坐舒适性,车辆的振动和噪声控制,车辆车内小气候环境的宜人化控制,车辆驾驶员的驾驶适宜性,车辆的道路适应性,人,-,车,-,路系统的综合优化,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,车辆设计当中,104,车辆人机工程专家面临的挑战将是怎样使得人体特性的差异如此巨大的轿车驾驶者和使用者群体中的大多数人、在大部分时间里对轿车的使用性能都感到满意。,道路交通环境的改善将使轿车驾驶者成为智能交通运输系统的组成部分之一，从而将其控制目标转向于谋求有限的道路通行能力的优化利用及整个系统的安全、高效运行。,车辆技术发展的又一趋势就是各种非石油燃料车辆，特别是电动汽车的大量使用，这些新型的车辆将带给驾驶者许多新的驾驶操纵特性，对车辆设计和使用提出某些新的人机工程问题。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,车辆人机工程学未来发展,105,由于信息技术的发展和社会生活网络化程度的提高，轿车作为通勤交通工具的功能比率将渐趋下降，而用于休闲娱乐的功能比率将渐趋提高,轿车的行驶速度也许不再是最主要的使用性能要求了，而人们对轿车的宜人性、乘坐舒适性的要求却会比现在高得多,轿车作为一个活动的家，将要求车内空间增大，内部装饰更具有家庭的温馨气氛。,未来社会大环境的其他变化，必将为人机工程学的发展提供新的机遇和更加广阔的前景,也必将对车辆人机工程学提出许多新的研究课题,从而引起车辆人机工程学研究重点的转移。,二、人机工程学研究内容,5,人机工程学问题,车辆人机工程学未来发展,106,现代的,科学的,经验的,学术组织,与刊物,原始人,石块,/,棍,/,棒,公元前,1884,年,肌肉疲劳试验,第一次产业革命前期,蒸汽机,（,1750-1890,年）,20,世纪,80,年代以来,第二次产业革命,内燃机和电机,（,1870-1945,年）,第三次产业革命,电子技术,1945,年以来,第一次产业革命后期,蒸汽机,（,1750-1890,年）,人类社会发展,三、人机工程学发展简史,专业教育,107,自有人类社会开始，就有了最原始的人机关系,人与器物的关系。,原始人狩猎用的棍棒、石块或投枪,其尺寸、重量总是与人的体能大体相适应的。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,108,大约两千四百多年以前的战国初期，我国就出现了第一部科技汇编名著,考工记,。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,109,考工记,记述了,齐国官营手工业各个工种的设计规范和制造工艺,，书中有先秦大量的,手工业生产技术、工艺美术资料,，记载了一系列的,生产管理和营建制度,，一定程度上反映了当时的思想观念。,该书在中国科技史、工艺美术史和文化史上都占有重要地位，在当时世界上也是独一无二的。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,制箭,110,全文约,7000,多字，科技信息含量相当大，内容涉及先秦时代的,制车、兵器、礼器、钟磬、练染、建筑、水利,等手工业技术，还涉及,天文、生物、数学、物理、化学,等自然科学知识。记述了,木工、金工、皮革工、染色工、玉工、陶工,等,6,大类、,30,个工种，其中,6,种已失传，后又衍生出,1,种，实存,25,个工种的内容。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,耒耜,111,书中分别介绍了,车舆、宫室、兵器以及礼乐之器,等的制作工艺和检验方法，涉及,数学、力学、声学、冶金学、建筑学,等方面的知识和经验总结。,在,考工记,中，对一些器物制作应考虑的,宜人性问题,已有相当深入、十分精彩的论述。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,制弓,112,古代兵器握柄形状,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,113,古代兵器握柄形状,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,114,古代弓箭的使用,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,115,掘土工具“耒”,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,116,随着人类社会的发展,人创造和使用的器物和机器不断得到改进,由简单到复杂地逐步完善。这种实际存在的人机关系及其发展，可称为,经验的人机工程学,。,我国古代的,指南车,，是最早的自动控制系统,其设计原理与现代人机工程学的反馈原理相吻合,是,经验的人机工程学的典型应用实例,。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,117,指南车,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,118,指南车,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,119,太师椅,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,120,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。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,2,科学的人机工程学,121,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。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,2,科学的人机工程学,122,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。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,2,科学的人机工程学,123,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,?,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,2,科学的人机工程学,124,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，但那与科学人机工程学终究是不应相提并论的。,1,经验的人机工程学,三、人机工程学发展简史,2,科学的人机工程学,125,经验的人机工程学,一直延续到第一次产业革命前期（,1750,1890,年），以蒸汽机的广泛使用为主要标志。以法国,Jacquard,在纺织机械上使用穿孔卡片进行程序控制和英国,Watt,设计蒸汽机的调速器为代表，开始实现自动调节和控制。,1884,年德国学者,AMosso,进行了著名的,肌肉疲劳试验,，开启了,科学人机工程学,的时代。,三、人机工程学发展简史,1,经验的人机工程学,2,科学的人机工程学,126,第一次产业革命时期后期,(1750,1890,年,),第二次产业革命时期,(1870,1945,年,),第一次世界大战期间,第二次世界大战期间,第三次产业革命开始,(1945,年,1980,年）,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,127,（,1,）肌肉疲劳试验,：,1884,年，由德国学者,AMosso,实施。,对作业的人体通以微电流，随着人体疲劳程度的变化，电流也随之变化，这样用不同的电信号来反映人的疲劳程度。这一试验研究为以后的“劳动科学”打下了基础。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第一次产业革命时期后期,128,（,2,）铁锨铲煤作业试验,：,1898,年，由美国学者,Frederick W,Taylor实施。用形状相同而铲量分别为,5kg,、,10kg,、,17kg,、和,30kg,四种铁锹去铲同一堆煤，虽然,17kg,和,30kg,的铁锹每次铲量大，但实验结果表明，,铲煤量为,10kg,的铁锹作业效率最高,。他做了许多实验，终于找出了铁锹的最佳设计和搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当的重量。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,129,F,W,Taylor,关于,操作方法,的研究成果在美国和西欧一些国家得到推行，并成为大大提高劳动生产率的“,泰罗制,”。其研究为科学人机工程学的建立奠定了基础。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,130,（,3,）工人的砌砖作业动作过程研究,：,1911,年，由美国学者,Frank B,Gilbreth,夫妇首创采用当时先进的高速摄影（电影拍摄）方法开展。用快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄下来，然后对动作进行分析，去掉多余无效动作，最终提高了工作效率，使,工人砌砖速度由当时的每小时,120,块提高到每小时,350,块,。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,131,第一次世界大战期间（,19141918,年）,：,各参战国都聘请心理学家解决战时兵种分工、特种人员选拔和训练、军工生产中的作业疲劳等问题。,1912,年，被称为“工业心理学之父”的美国哈佛大学心理学,Munsterberg,教授的代表作,心理学与经济生活,和,心理工艺学原理,是人机工程学的最早著作，提出了心理学对人在工作中适应环境与提高效率的重要性。,1914,年，,Minsterberg,把心理学与泰勒等人的研究综合起来，出版了,心理学与工业效率,一书。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,132,第一次世界大战期间（,19141918,年）,：,l915,年，英国成立了军火工人保健委员会，研究生产工人的疲劳问题；,l919,年，此组织更名为“工业保健研究部”，展开有关工效问题的广泛研究，内容包括作业姿势、负担限度、男女工体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿度以及工作中播放音乐的效果等等。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,133,第一次世界大战期间（,19141918,年）,：,这一时期的研究者多是一些心理学家,研究的核心是最大限度地开挖人的操作效率。从对待人机关系这个基本方面考察，总体来看是要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。当时的学科名称是“,应用实验心理学,”。,战后，心理学的应用推广到非军事领域，学科名称改成了,“工程心理学”,。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,134,第二次世界大战期间（,19391945,年）,：,从一战到二战，随着科技进步，飞机逐渐实现了飞得更快更高、机动性更优的技术升级。与之相应，机舱内的仪表和操作件的数量也急剧增多了。,例如，一战时期英国,SE,5A,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。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,135,第二次世界大战期间（,19391945,年）,：,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。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,136,第二次世界大战期间（,19391945,年）,：,针对这些问题，有的国家开始聘请生理医学专家、心理学家来参与设计。,仪表还是那么多，改进它们的显示方式、尺寸、读值标注方法、指针刻度和底板的色彩搭配、重新布置它们的位置和顺序，使之与人的视觉特性相符合，结果就提高了认读速度、降低了误读率。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,137,第二次世界大战期间（,19391945,年）,：,操作件也还是那么多，改进它们的形状、大小、操作方式,(,扳拧、旋转或按压,),、操作方向、操作力、操作距离及安置的顺序与位置，使之与人手足的解剖特性、运动特性相适应，结果就提高了操作速度、减少了操作失误。这些做法并不需要增加多少经费投入，却收到了事半功倍的显著效果。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,138,第二次世界大战期间（,19391945,年）,：,操作件也还是那么多，改进它们的形状、大小、操作方式,(,扳拧旋转或按压,),、操作方向、操作力、操作距离及安置的顺序与位置，使之与人手足的解剖特性、运动特性相适应，结果就提高了操作速度、减少了操作失误。这些做法并不需要增加多少经费投入，却收到了事半功倍的显著效果。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,139,第二次世界大战期间（,19391945,年）,：,从第二次世界大战到战后初期，上述正反两方面的现实，使各国科技界加深了这样的认识：器物设计必须与人的解剖学、生理学、心理学条件相适应。,工程技术设计思想开始发生了一个根本性的转变，由,“使人适应机器”,转变为,“使机器适应人”,，生理学家、心理学家、医生和工程技术专家共同研究解决武器和装备的优化设计的实践，促进了人机工程学作为一门独立的新兴学科的形成和发展。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第二次产业革命时期,140,1945,年以来,，以电子技术的广泛应用为主要标志。随着工业技术的发展，工程技术设计中与人的因素有关的问题越来越多，,人机协调问题,越来越显得重要，从而促使人机工程学的研究和应用得到更广泛而迅速的发展。,2,科学的人机工程学,三、人机工程学发展简史,第三次产业革命时期,141,直到,20,世纪五六十年代，在设计和工程方面，人机学的研究和应用还主要局限于军事工业和装备,(,但在劳动和生产管理方面的研究和应用，不局限于军事部门,),。从那时以后，迅速地延伸到民用品等广阔的领域，主要有：家具、家用电器、室内设计、医疗器械、汽车与民航客机、飞船宇航员生活舱、计算机设备与软件、生产设备与工具、事故与灾害分析，消费者伤害的诉讼分析等等。,3,现代的人机工程学,三、人机工程学发展简史,20,世纪,60,年代以来,142,事实上，近几十年来，人机工程常常成为设计竞争的焦点之一。例如在相机的机械、光学、电子性能水平趋同之时，竞争在较长时期内集中在产品的造型、使用方便等方面。其中，“使用方便”即优良的人机性能尤为关键。,3,现代的人机工程学,三、人机工程学发展简史,20,世纪,60,年代以来,143,“现代的人机工程学”发展阶段的突出特点是：,人,-,机,-,环境系统的最优化,。,“,产品语义学,”,产品的“认知”问题，成立了专门的研究方向。归结为两个极朴素的要求：,第一，看到它，马上知道它是做什么用的；,第二，比较容易弄清楚该怎么用。,3,现代的人机工程学,三、人机工程学发展简史,20,世纪,60,年代以来,144,1992,年,，联合国环境与发展大会通过了著名的,关于环境与发展的里约热内卢宣言,，以保护生态环境为前提，提出了经济与科技活动所必须遵循的“,可持续发展原则,”。,其后不久，我国制定了国家的“,可持续发展战略,”，把环境保护提升到了现代化建设的国策之高度。,3,现代的人机工程学,三、人机工程学发展简史,20,世纪,60