人類工程學(xué)PPT

1、第一章 人機(jī)工程學(xué)概論w 現(xiàn)代的工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，不僅要求造型新穎、美觀、大方，色彩符合現(xiàn)代人的欣賞習(xí)慣，以及使用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)，還應(yīng)包括產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)必須符合人機(jī)工程學(xué)的要求。人機(jī)工程學(xué)是本世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一門學(xué)科，是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)中如何正確處理人、機(jī)器及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。w 該學(xué)科在美國稱為人類工程學(xué)(Human Engineering)或人的因素工程學(xué)(Human Factors Engineering)，西歐多稱為工效學(xué)(Engonomics)，日本稱為人間工學(xué)，在我國名稱尚未統(tǒng)一，除常用的人機(jī)工程學(xué)和人機(jī)工程設(shè)計(jì)外，還有人體工程學(xué)、人類工程學(xué)、人類工效學(xué)、工效

2、學(xué)、工程心理學(xué)等。一、什么是人機(jī)工程學(xué)w國際人類工效學(xué)學(xué)會(huì)的定義為：人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素，研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用，研究在工作、家庭生活中和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學(xué)科。w我國對(duì)人機(jī)工程學(xué)的定義為：人機(jī)工程學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科。它是運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段。綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能，心理以及力學(xué)等問題研究的學(xué)科。用以設(shè)計(jì)使操作者能發(fā)揮最大效能的機(jī)械、儀器和控制裝置，并研究控制臺(tái)上各個(gè)儀表的最適位置。二、人機(jī)工程學(xué)研究的內(nèi)容w 1. 人體特性的研究w人體特性

3、研究的主要內(nèi)容是：在工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中與人體有關(guān)的問題。例如，人體形態(tài)特征參數(shù)、人的感知特性、人的反應(yīng)特性以及人在勞動(dòng)中的心理特征和人為差錯(cuò)等。研究的目的是解決機(jī)器設(shè)備、工具、作業(yè)場(chǎng)所以從各種用具的設(shè)計(jì)如何適應(yīng)人的生理和心理持點(diǎn)。為操作者(或使用者)創(chuàng)造安全、舒適、健康、高效的工作條件。研究的內(nèi)容w2人機(jī)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)w人們?cè)O(shè)計(jì)人一機(jī)系統(tǒng)的目的，就是為了使整個(gè)系統(tǒng)工作性能最優(yōu)化，即系統(tǒng)的工作效果要佳。這是指系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)實(shí)際達(dá)到的工作要求，如功率人、速度快、精度高、運(yùn)行可靠，以及人的工作負(fù)荷要小，即指人完成任務(wù)所承受的工作負(fù)擔(dān)或工作壓力要小和不易疲勞等。w人與機(jī)器各有特點(diǎn)，在生產(chǎn)中應(yīng)充分發(fā)揮各自的

4、待長，合理地分配人機(jī)功能。這對(duì)系統(tǒng)效率的提高影響很大。顯然，為f提高整個(gè)系統(tǒng)的效能，除了必須使機(jī)器的各部分(包括環(huán)境系統(tǒng))都適合人的要求外，還必須解決機(jī)器與人體相適應(yīng)問題，即如何合理地分配人機(jī)功能，二者如何相互配合，以及人與機(jī)器之間又如何有效地交流信息等。w值得指出的是，隨著自動(dòng)化的發(fā)展，人們必須解決更復(fù)雜的測(cè)量精度、快反應(yīng)速度及信息量增大等有關(guān)問題，又必須控制生產(chǎn)過程和規(guī)定有限的時(shí)間間隔。自動(dòng)化不是從多而復(fù)雜的系統(tǒng)所控制的過程中把人排擠出去，而是把人擺到新的條件上去。因此，在設(shè)計(jì)新的自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，就必須充分注意人的持性，使自動(dòng)化條件能對(duì)人更有利。研究的內(nèi)容w 3. 研究人與機(jī)器間信息傳遞裝置

5、和工作場(chǎng)所的設(shè)計(jì)w 要研究人與機(jī)器及環(huán)境之間信息交換過程，井探求人在各種操作環(huán)境中的工作成效問題。信息交換包括機(jī)器(顯示裝置)向人傳遞信息和機(jī)器(操縱裝置)接受人發(fā)出的信息，而且都必須適合人的使用。值得注意的是，人機(jī)工程所要解決的重點(diǎn)不是這些裝置的工程技術(shù)的具體設(shè)計(jì)問題，而是從適合于人使用的角度出發(fā)，向設(shè)計(jì)人員提出具體要求，怎樣使儀表能保證操作者看得清楚，讀數(shù)迅速準(zhǔn)確；怎樣設(shè)計(jì)操縱裝置才能使人操作起來得心應(yīng)手，方便快捷、安全可靠等。w 工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)人的工作效率有直接影響。工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)一船包括工作空間設(shè)計(jì)、作業(yè)場(chǎng)所的總體布置、工作臺(tái)或操縱臺(tái)設(shè)計(jì)以及座位設(shè)計(jì)等。研究工作場(chǎng)所的目的在于保

6、證物質(zhì)環(huán)境符合人體的持點(diǎn)，既能使人高效地完成工作，又要感到舒適和不易產(chǎn)生疲勞。研究的內(nèi)容w 4環(huán)境控制和人身安全裝置的設(shè)計(jì)w 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有各種各樣的環(huán)境條件，如高溫、潮濕、振動(dòng)、噪聲、粉塵、光照、輻射、有毒等。為了克服這些不利的環(huán)境因素，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，就需要設(shè)計(jì)一系列的環(huán)境控制裝置，以適合操作人員的要求和保障人身安全。w “安全”在生產(chǎn)中是放在第一位的，這也是人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)的特點(diǎn)。為了確保安全，不僅要研究產(chǎn)生不安全的因素，并采取預(yù)防措施，而且要探索不安全的潛在危險(xiǎn)，力爭把事故消滅在設(shè)計(jì)階段。安全保障技術(shù)包括機(jī)器的安全本質(zhì)化、防護(hù)裝置、保險(xiǎn)裝置、冗余性設(shè)計(jì)、防止人為失誤裝置、事故控制方法、

7、救援方法、安全保護(hù)措施等。三、人機(jī)工程學(xué)的研究方法w 1、實(shí)測(cè)法w 2、實(shí)驗(yàn)法w 3、模擬與模型實(shí)驗(yàn)法w 4、系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)法w 5、調(diào)查研究法四、人機(jī)系統(tǒng)w在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中，所有的機(jī)器設(shè)備(這里是泛指。也括各種工具和用具)都是由人進(jìn)行操縱或使用的。因此，在生產(chǎn)和生活中人和機(jī)器聯(lián)系在起形成個(gè)不可分割的整體，脫離了人或機(jī)器任要素，就無法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的目的或使用價(jià)值。這個(gè)系統(tǒng)就稱為人一機(jī)系統(tǒng)。w任何一個(gè)系統(tǒng)都離不開所在的工作環(huán)境。作為一個(gè)完整的概念，人機(jī)系統(tǒng)就是指人一機(jī)環(huán)境組成的系統(tǒng)。人機(jī)工程設(shè)計(jì)研究的中心問題是人與機(jī)器的相互關(guān)系，即二者相互作用、相互配合、相互制約的關(guān)系，但起主導(dǎo)作用的始終是人。人機(jī)

8、比較w 在人一機(jī)系統(tǒng)中，人和機(jī)器各有自己的特點(diǎn)。要使人和機(jī)器的要素取長補(bǔ)短，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳效率和最佳的總體功就需要掌握入相機(jī)器有哪些特性，有哪些方面人優(yōu)于機(jī)器，在哪些方面機(jī)器優(yōu)于人。人機(jī)功能的合理分配必須建立在對(duì)人和機(jī)器的要素特性進(jìn)行分析與比較的基礎(chǔ)上。第一節(jié) 人體靜態(tài)測(cè)量參數(shù)w 我國成年人人體尺寸的國家標(biāo)準(zhǔn)GB10000一為人機(jī)上的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)提供了七個(gè)類別共47項(xiàng)人體尺寸基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括人體主要尺寸、立姿人體尺寸、坐姿人體尺寸、人體水平尺寸、人體手部和足部尺寸，并分別按性別列表。我們主要研究工業(yè)生產(chǎn)中法定成年人年齡范圍內(nèi)的人體尺寸。w 百分位數(shù)表示人體尺寸的等級(jí)，即表示在某一

9、身體尺寸范圍內(nèi)，使用者中有百分之幾大于或小于給定位。例如，我國成年人身高的百分位數(shù)為1583mm它表示該年齡組男性中身高等于或小于1583mm者占5，大于此數(shù)者占95。設(shè)計(jì)范圍越大，制成設(shè)備和工具的適用度就越高，可使用的人數(shù)就越多。人體主要尺寸人體立姿尺寸坐姿人體尺寸人體水平尺寸用身高推算身體尺寸用身高推算人體尺寸第二節(jié)人體測(cè)量應(yīng)用 人體尺寸在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用人體活動(dòng)范圍第一節(jié) 儀表顯示設(shè)計(jì)w 按儀表的顯示功能可分為五種，即讀數(shù)用儀表、檢查用儀表、警戒用儀表、追蹤用儀表和調(diào)節(jié)用儀表。w 按顯示形式可分為數(shù)字式和模擬式顯示儀表兩類。一、人接受信息的特征w操作者應(yīng)能根據(jù)任何顯示儀表顯示的信息迅速準(zhǔn)確地

10、得出結(jié)論。所以，儀表設(shè)計(jì)應(yīng)把人接受信息時(shí)的視覺特性作為必要的因素考慮。與儀表顯示有關(guān)的視覺特性有下列幾方面：w人們視覺的水平運(yùn)動(dòng)比垂直運(yùn)動(dòng)快，而且眼睛沿垂直方向運(yùn)動(dòng)比沿水平方向運(yùn)動(dòng)容易引起疲勞。所以，水平式和垂直式顯示儀表相比，水平式的認(rèn)讀效率高，認(rèn)讀差錯(cuò)字低。w人們的視線習(xí)慣從左到右或從上往下運(yùn)動(dòng)，環(huán)形觀察時(shí)以沿順時(shí)針方向較反時(shí)針方向快。所以，各種形式的顯示儀表和多個(gè)儀表的排列順序，一般應(yīng)遵循這一特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。w在偏離視覺中心相同距離的情況下，人眼對(duì)左上角的觀察效率優(yōu)于右上角，其次左下角，最差的為右下角。這是顯示儀表板面合理布局的依據(jù)。w人對(duì)視野最佳范圍內(nèi)的目標(biāo)，認(rèn)讀迅速而準(zhǔn)確；對(duì)視野有效范

11、圍內(nèi)的目標(biāo)，不易引起視覺疲勞。因此，重要的顯示儀表應(yīng)布置在最佳視野范圍之內(nèi)，而視野最大范圍內(nèi)不應(yīng)布置顯示儀表，或只布置不經(jīng)常認(rèn)讀的儀表。視野與視距w 視野指頭部、眼球固定不動(dòng)時(shí)所能看到的空間范圍，可分為動(dòng)視野、靜視野和注視野。動(dòng)視野是頭部固定不動(dòng)，自由轉(zhuǎn)動(dòng)眼球時(shí)的可見范圍；靜視野是頭部固定不動(dòng)時(shí)在眼球靜止不動(dòng)狀態(tài)下的自然可見范圍；而注視野是頭部固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)眼球而只盯視某中心時(shí)的可見范圍。w 正常人在各種工作時(shí)的視力范圍比視野要小。因?yàn)橐暳Ψ秶且竽苎杆?、清晰地看清目?biāo)細(xì)節(jié)的范圍，只能是視野的一部分。例如，在垂直方向的視野中，立姿時(shí)視線方向在視軸以下10。；坐姿時(shí)視線方向在視軸以下15。；而

12、當(dāng)視角為30。一40。時(shí)，可以迅速而有效地掃視，稱其為有效視力范圍。所以，該范圍是布置機(jī)器裝置最適宜的范圍。w 視力范圍與目標(biāo)距離有關(guān)。經(jīng)測(cè)試，目標(biāo)在560mm處最為適宜，低于380mm時(shí)會(huì)發(fā)生目眩，而超過760mm時(shí)細(xì)節(jié)看不清。通常人觀察顯示器的視距為380一760mm。視野二、儀表顯示設(shè)計(jì)的原則w儀表顯示設(shè)計(jì)應(yīng)以人接受氣息的視覺特性為根據(jù)，以保證操作者迅速準(zhǔn)確的獲得需要的信息。顯示的精確程度應(yīng)與人的視覺辨認(rèn)特性和系統(tǒng)要求相適應(yīng)，不宜過低，也不宜過高。w儀表顯示信息的種類和數(shù)目不能過多，同樣的參數(shù)應(yīng)盡量采用同一種顯示方式。顯示的信息數(shù)量應(yīng)限制在人的視覺通道容量所允許的范圍內(nèi)，使之處于最佳信息

13、條件下。顯示的格式應(yīng)簡單明了，顯示的意義明確易懂，以利于操作者迅速接受信息，正確理解和判斷信息。w儀表的指針、刻度、標(biāo)記、字符等與刻度盤之間、在形狀、顏色、亮度等方面要保持合適的對(duì)比關(guān)系，以使目標(biāo)清晰可辨。一般的目標(biāo)應(yīng)有確定的形狀、較強(qiáng)的亮度和鮮明的顏色。相對(duì)于目標(biāo)而言，背景的亮度應(yīng)低些，顏色應(yīng)暗些。同時(shí)，也要考慮到與其它感覺器官配合。w儀表顯示應(yīng)在空間關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和概念上與系統(tǒng)中其它顯示裝置、操縱裝置兼容。顯示裝置的編碼應(yīng)與相關(guān)操縱裝置的編碼一致模擬式顯示儀表w 儀表刻度盤的大小對(duì)儀表的認(rèn)讀速度和準(zhǔn)確性有很大影響，并直接影響認(rèn)讀效果。它與刻度盤上刻度標(biāo)記的數(shù)量和觀察距離有密切關(guān)系。一般認(rèn)為

14、儀表的尺寸越大，認(rèn)讀的速度和準(zhǔn)確性越高，但事實(shí)并非如此。有關(guān)專家對(duì)圓形刻度盤的可讀性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，當(dāng)刻度盤的直徑為2535mm時(shí)，認(rèn)讀效果脯直徑增大而提高；當(dāng)刻度盤直徑為3570mm時(shí)，認(rèn)讀效果趨于穩(wěn)定；當(dāng)刻度盤直徑超過70mm時(shí)，認(rèn)讀效果反而下降。w 讀數(shù)設(shè)計(jì)w 儀表指針w 儀表色彩w 信號(hào)燈設(shè)計(jì)第二節(jié) 操作裝置設(shè)計(jì)w為了采取最合理、最少疲勞和最高效率的動(dòng)作，必須考慮操作動(dòng)作與人體機(jī)能的關(guān)系。w (1)避免不必要的加速和減速 避免于密、腿和身體的加速及減速可降低消耗的時(shí)間和能員。對(duì)于手臂和服，適宜于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，手臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的效率較高，應(yīng)盡量減少往復(fù)運(yùn)動(dòng)的操作動(dòng)作。w (2)使用兩只手

15、動(dòng)作 使用兩只手動(dòng)作可以減少工作時(shí)間和節(jié)省每個(gè)單位工作量的人體能景消耗。w (3)考慮運(yùn)動(dòng)習(xí)慣和運(yùn)動(dòng)速度 一般說來，手的上下運(yùn)動(dòng)速度比左右運(yùn)動(dòng)速度快，準(zhǔn)確度也高；從上往下比從下往上快，水平面內(nèi)的前后運(yùn)動(dòng)比左右運(yùn)動(dòng)快，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)較直線運(yùn)動(dòng)快。另外，右手動(dòng)作比左手動(dòng)作快10時(shí)間，失誤率低5，出力強(qiáng)5一10。右手向右運(yùn)動(dòng)較向左運(yùn)動(dòng)快，手朝向身體的運(yùn)動(dòng)比離開身體的運(yùn)動(dòng)快，但后者準(zhǔn)確度高。一、操作器的功能二、操作器的選擇三、按鍵的設(shè)計(jì)w 按鍵的顏色應(yīng)根據(jù)其功能決定：表示“停止”、“斷電”或發(fā)生事故的按鍵應(yīng)為紅色；“起動(dòng)”或“通電”的，應(yīng)優(yōu)先用綠色，不能用綠色時(shí)，允許用白灰或黑色鍵；按下為開，抬起為?；蜻M(jìn)級(jí)

16、的，優(yōu)先用黑色鍵，忌用紅色鍵。四、手控制器的形態(tài)語義手控操作器的尺寸控制器間距五、操作與顯示的結(jié)合w 1)操縱器右移或右旋時(shí)，水平式代表的指針應(yīng)右移，垂直式儀表的指針朝上移動(dòng)。w 2)操縱器朝上或朝前移動(dòng)時(shí)，顯示器指針必須朝上或向右移動(dòng)。w 3)操縱器右移或順時(shí)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，表示被控量增加，顯示器應(yīng)顯示出增加。w 4)如果采用指針固定式定式顯示器，則操縱器右移時(shí)，表盤應(yīng)左移，而顯示刻度應(yīng)從左至右表示數(shù)值增加，以保讓操縱器右移時(shí)讀數(shù)增加的相應(yīng)關(guān)系。w 5)操縱器朝上、朝前和向右移動(dòng)時(shí)，顯示器應(yīng)顯示讀數(shù)增加，或者開關(guān)進(jìn)入“開”的位置，反之亦然。控制與顯示的運(yùn)動(dòng)方向顯示與控制第四章 作業(yè)空間設(shè)計(jì)w 人在

17、操作機(jī)械時(shí)所需的操作活動(dòng)空間，加上機(jī)器、設(shè)備及工具等所占空間的總和稱為作業(yè)空間。對(duì)于一個(gè)大范圍的作業(yè)場(chǎng)所來說，作業(yè)空間設(shè)計(jì)就是解決如何把機(jī)器、設(shè)備和工具等操作和使用對(duì)象按人的操作要求進(jìn)行空間布置的問題。而針對(duì)人所操作的機(jī)械而言，作業(yè)空間設(shè)計(jì)就是解決合理地布置操縱器、顯示器以及控制臺(tái)、工作座椅的設(shè)計(jì)中人體尺度問題。一、坐姿操作范圍及作業(yè)面布置w 圖中2、5曲線為左、右手最大操作范圍；1、6曲線為左、右手正常操作范圍。二、立姿操作范圍w圖中范圍1為最適合的抓握區(qū)，范圍2為最有利的手動(dòng)范圍；范圍3為最大抓握范圍；范圍4為最大可觸及范圍。三、垂直作業(yè)面操縱器布置與操作特征四、控制臺(tái)尺寸及視野設(shè)計(jì)控制臺(tái)尺寸及視野設(shè)計(jì)五、工作