人機(jī)工程學(xué)第一章課件

1、第一章人機(jī)工程學(xué)起源與發(fā)展1.1人機(jī)工程學(xué)的起源與定義1.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段1.3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域1.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容1.5人機(jī)工程學(xué)研究方法1.6人機(jī)工程學(xué)研究實(shí)例2022/9/24人機(jī)工程學(xué)1人機(jī)工程學(xué)在不同國家的發(fā)展美國日本歐洲人因?qū)W人體工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)工程心理學(xué)工效學(xué)中國2022/9/24人機(jī)工程學(xué)31.1人機(jī)工程學(xué)的起源與定義1.1.1人機(jī)工程學(xué)在不同國家的發(fā)展1、人機(jī)工程學(xué)在美國的發(fā)展1）人類工程學(xué)(Human Engineering) 2）人的因素工程學(xué)(Human Factors Engineering)2、人機(jī)工程學(xué)在歐洲的發(fā)展人類工效學(xué)(Ergonomics

2、)3、日本人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展1）人間工學(xué)2）情感工程學(xué)2022/9/24人機(jī)工程學(xué)41.1人機(jī)工程學(xué)的起源與定義4、國內(nèi)對人機(jī)工程學(xué)的研究1）工效學(xué)（人類工程學(xué)）：管理2）工程心理學(xué)：心理學(xué)3）人機(jī)工程學(xué)（安全、設(shè)計(jì)）：工程技術(shù)4）人體工程學(xué)：服裝設(shè)計(jì)5）人因?qū)W（宜人學(xué)）2022/9/24人機(jī)工程學(xué)51.1人機(jī)工程學(xué)的起源與定義國內(nèi)人機(jī)工程學(xué)稱謂的特點(diǎn)1）不同學(xué)科根據(jù)自身對人機(jī)工程學(xué)的研究特點(diǎn)進(jìn)行各自命名。2）學(xué)科命名多樣化、學(xué)科邊界模糊。3）體現(xiàn)邊緣、交叉學(xué)科特點(diǎn)。2022/9/24人機(jī)工程導(dǎo)論61.1人機(jī)工程學(xué)的起源與定義1.1.2 IEA（國際人類工效學(xué)學(xué)會）人機(jī)工程學(xué)的定義 人機(jī)工程學(xué)是

3、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;研究在工作中、家庭生活中和休閑時(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。 其它定義2022/9/24人機(jī)工程導(dǎo)論71.1人機(jī)工程學(xué)的起源與定義定義特點(diǎn)1）研究應(yīng)用學(xué)科范圍2）應(yīng)用領(lǐng)域3）研究內(nèi)容:效率;安全與舒適2022/9/24人機(jī)工程導(dǎo)論82022/9/24人機(jī)工程學(xué)91.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段1.2.1從人類史看人機(jī)工程學(xué)起源和發(fā)展人與工具1）人制造工具的目的：滿足使用需求 2）工具適合人生理特點(diǎn)：順手、合手 3）工具適合人心理特點(diǎn)：喜歡 4) 挖掘需求是創(chuàng)造的基礎(chǔ) 2022/9/24人機(jī)工程學(xué)101.2

4、人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段我國古代的例子1） 冬官考工記，商周時(shí)代，按人體尺寸制造各種工具和車輛。2） 黃帝內(nèi)經(jīng)對人體尺寸的測量方法、測量部位、測量工具、尺寸分類有詳細(xì)的說明。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)111.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段1.2.2人機(jī)工程學(xué)的早期發(fā)展(1800-1945)1、人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步是交織在一起的。1）技術(shù)突破，建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺；根據(jù)人的需求對技術(shù)進(jìn)行完善。創(chuàng)造新需求-醞釀新技術(shù)突破。2）鼠標(biāo)發(fā)展實(shí)例:機(jī)械光電無線2022/9/24人機(jī)工程學(xué)121.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段2、工業(yè)革命后期隨著大規(guī)模的工業(yè)化對生產(chǎn)效率的研究引發(fā)的工效學(xué)(ergonomics)

5、的研究。1）時(shí)間研究(Time Study) : 以設(shè)計(jì)最佳工作方法為目的對作業(yè)動作和時(shí)間進(jìn)行的測定和研究。創(chuàng)始人是F.W.泰勒。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)13鐵鍬作業(yè)試驗(yàn) 1898年，美國學(xué)者FW泰羅對工人的操作動作進(jìn)行了細(xì)致的觀察和分析，以確定合理的工作方法選取合適的工具，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的工時(shí)定額，以提高勞動效率。他用形狀相同而鏟量不同的四種鐵鍬（5kg，10kg，17kg和30kg），試驗(yàn)結(jié)果表明，用10kg的鐵鍬鏟煤效率最高。他做了許多試驗(yàn)，終于找出了鐵鍬的最佳設(shè)計(jì)方案，并找出搬運(yùn)煤屑、鐵屑、砂子和鐵礦石等松散粒狀材料時(shí)每一鏟的最適當(dāng)重量。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)142022/9/24

6、人機(jī)工程學(xué)152）動作研究：Gilbreth基本動作研究。動作研究之父:弗蘭克吉爾布雷思動作研究：也叫工作研究、工作設(shè)計(jì)或是方法工程。其研究的對象都是在工作中，如何找出最簡最優(yōu)的方法，以最少的動作最終達(dá)到節(jié)約人力、提高效率、充分降低時(shí)間成本以達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。動作研究的關(guān)系：即動作與時(shí)間的關(guān)系，動作與人體的關(guān)系，動作與產(chǎn)品的關(guān)系。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)16砌磚作業(yè)試驗(yàn) 1911年，美國學(xué)者FB基爾布萊特對建筑工人砌磚作業(yè)進(jìn)行了試驗(yàn)。他用快速攝影機(jī)將工人砌磚動作拍攝下來，然后對動作過程進(jìn)行分析研究，哪些動作必需，哪些動作多余，去掉多余的無效動作，提高有效動作的效率，這就是著名的動作研

7、究。結(jié)果使工人的砌磚速度由當(dāng)時(shí)的每小時(shí)120塊提高到350塊。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)172022/9/24人機(jī)工程學(xué)181.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段3）研究學(xué)科：心理學(xué)為主4）特點(diǎn)：人機(jī)關(guān)系以選擇和培訓(xùn)操作者為主，使人適應(yīng)于機(jī)器。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)191.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段1.2.3人機(jī)工程學(xué)職業(yè)出現(xiàn)1945-19601、1945年、美空軍建立工程心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室。 第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束的1945年，美國陸軍航空團(tuán)和美國海軍都建立了工程心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室。代表人物：阿爾方斯查帕尼斯；主要研究缺氧癥、高空病、高加速力、突然減壓與夜間飛行等問題。他在處理他那個(gè)時(shí)代飛員駕駛先進(jìn)的軍

8、用飛機(jī)進(jìn)行作戰(zhàn)時(shí)所遇到的困難問題方面嘗到了應(yīng)用研究的滋味。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，他所在的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了視覺與暗適應(yīng)的研究，并取得很大成果。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)20二戰(zhàn)飛機(jī)非戰(zhàn)斗損傷的幾率非常高，就拿盟軍來說吧，盟軍二戰(zhàn)中損失飛機(jī)88,300架（其中因作戰(zhàn)原因損失 43,100架）,包括損失轟炸機(jī)17,900架（戰(zhàn)損10,000架）,損失地面攻擊機(jī)23,600架（損12,400架）,損失戰(zhàn)斗機(jī)46,800架 (戰(zhàn)損 20,700架）。非作戰(zhàn)原因是指誤傷，自毀以及在機(jī)場未起飛就被擊毀等等因素。而非戰(zhàn)斗損傷中絕大部分都是自毀的，可以看出比例非常之高。德國也好不到哪里去，德國的兩大戰(zhàn)斗機(jī)王牌，擊

9、墜數(shù)各超過150架的莫爾德斯和馬爾塞尤，都是墜機(jī)而死，德國一共生產(chǎn)了11萬架飛機(jī)，基本損失殆盡，大約有45%是非戰(zhàn)斗損失?？傮w說來，二戰(zhàn)中飛機(jī)墜毀數(shù)非常之多，綜合各方面的數(shù)據(jù)，已經(jīng)快破50%大關(guān)。2、1949年、英國成立工效學(xué)學(xué)會。3、1957年、出現(xiàn)工效學(xué)期刊（Ergonomics）2022/9/24人機(jī)工程學(xué)212022/9/24人機(jī)工程學(xué)221.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段4、研究內(nèi)容：新式武器與裝備。5、涉及學(xué)科：多學(xué)科6、特點(diǎn)：重視工業(yè)與工程設(shè)計(jì)中人的因素，力求使機(jī)器適應(yīng)于人。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)231.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段1.2.4人機(jī)工程學(xué)高速發(fā)展階段1、時(shí)間：60年

10、代至今。2、研究學(xué)科：領(lǐng)域擴(kuò)大學(xué)科更多。3、IEA成立。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)241.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段4、特點(diǎn)：1）機(jī)械裝備設(shè)計(jì)于人能力之內(nèi)。2）密切與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。3）多學(xué)科密切合作。4）強(qiáng)調(diào)人、機(jī)、環(huán)境三者關(guān)系。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)251.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段1.2.5我國人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展1、49年前，主要工程心理學(xué)2、70年代，中科院、杭州大學(xué)等研究工程心理學(xué)3、1989年成立中國人類工效學(xué)學(xué)會（CES）4、工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)開設(shè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程學(xué)。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)261.2人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的幾個(gè)階段1.2.6人機(jī)工程學(xué)的未來1、隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步而不斷深

11、入發(fā)展2、為改善人的生活與工作質(zhì)量而扮演越來越重要的角色。3、成為工科及設(shè)計(jì)學(xué)科的基礎(chǔ)課程。2022/9/24人機(jī)工程271.3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域1.3.1人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用指南1、研究目的:完善人機(jī)關(guān)系的一門科學(xué)1）提高工作效率2）舒適性能與安全性能3）使用方便性2022/9/24人機(jī)工程281.3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域2、應(yīng)用方法1）以人的需求作為尺度度量現(xiàn)有的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)不足。2）根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)與人的特性進(jìn)行改良設(shè)計(jì)。3、應(yīng)用范圍涉及人的領(lǐng)域就有人機(jī)工程學(xué)存在的空間。2022/9/24人機(jī)工程291.3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域1.3.2人機(jī)工程在不同學(xué)科的應(yīng)用1、農(nóng)業(yè)的應(yīng)用課題農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)問題2、林業(yè)

12、的應(yīng)用課題伐木機(jī)械、電鋸危害研究2022/9/24人機(jī)工程301.3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域3、制造業(yè)的應(yīng)用課題1）提高工效方法的研究2）各種加工機(jī)床的設(shè)計(jì)問題3）作業(yè)儀表、操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4）作業(yè)環(huán)境的危害與改善5）加工車間對環(huán)境的危害2022/9/24人機(jī)工程311.3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域4、建筑業(yè)的應(yīng)用課題1）建筑機(jī)械的人機(jī)工程研究2）建筑對環(huán)境影響的研究3）建筑工人安全與工效的研究個(gè)體防護(hù)等2022/9/24人機(jī)工程321.3人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域5、交通、服務(wù)業(yè)的應(yīng)用課題汽車座椅、車門、內(nèi)飾、操作機(jī)構(gòu)6、計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用人機(jī)界面設(shè)計(jì)2022/9/24人機(jī)工程331.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容1.4.1

13、人體特性的研究1、人體各種動靜態(tài)功能尺寸的研究，以應(yīng)用于各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中。2、人的各種感知覺能力的研究，認(rèn)識人的生理極限，使設(shè)計(jì)更適合于人。3、人的心理特點(diǎn)研究，使設(shè)計(jì)具有更大的舒適性、安全性。使人操作效率更高，更不易疲勞。2022/9/24人機(jī)工程341.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容1.4.2人機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)1、定義目標(biāo)：總體設(shè)計(jì)決定系統(tǒng)效能的高低2、系統(tǒng)功能分析：分析人機(jī)各自特長。2022/9/24人機(jī)工程351.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容3、功能分配：人機(jī)各盡所能，取長補(bǔ)短。4、人機(jī)界面設(shè)計(jì)5、輔助設(shè)計(jì)2022/9/24人機(jī)工程361.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容1.4.3信息傳遞裝置和工作場所的設(shè)計(jì)1、人

14、機(jī)界面是人機(jī)工程學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容，人與機(jī)器的信息傳遞就是通過這個(gè)界面?zhèn)鬟f的。2022/9/24人機(jī)工程371.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容2、信息傳遞裝置的好壞直接影響工作效率、人的舒適性及工作安全性。3、工作場所設(shè)計(jì)也是研究人與環(huán)境的關(guān)系。2022/9/24人機(jī)工程381.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容1.4.4環(huán)境控制與安全保護(hù)設(shè)計(jì)1、環(huán)境控制涉及到許多環(huán)境因素、光、聲音、空氣質(zhì)量等直接影響環(huán)境質(zhì)量的好壞，從而影響人的工作效率及工作舒適性、安全性。2022/9/24人機(jī)工程391.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容2、安全保護(hù)設(shè)計(jì)是人工作最起碼的保證，沒有安全，也無從談起工作效率和工作舒適性。安全人機(jī)工程學(xué)是一個(gè)重要

15、內(nèi)容。2022/9/24人機(jī)工程401.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容1.4.5目前國內(nèi)外重點(diǎn)研究方向1、工作負(fù)荷研究，包括生理和心理負(fù)荷。工作成效的測定與評價(jià)。2、工作場地、工作空間、工具裝備的人機(jī)工程學(xué)研究。2022/9/24人機(jī)工程411.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容3、作業(yè)環(huán)境的研究。4、尖端技術(shù)領(lǐng)域中的人機(jī)工程學(xué) 如飛機(jī)駕駛、核電站、太空中的工作與生活、全球定位系統(tǒng)等。2022/9/24人機(jī)工程421.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容5、計(jì)算機(jī)軟件中的界面設(shè)計(jì)問題 如屏幕顯示、鍵盤設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)的評價(jià)、計(jì)算機(jī)的物理環(huán)境、說話式輸入方式。2022/9/24人機(jī)工程431.4人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容6、生產(chǎn)領(lǐng)域的人機(jī)工程學(xué)

16、問題 如適合于人、男女之別、成人與小孩、老年人問題、工作環(huán)境、勞動保護(hù)、說明書等。7、其他領(lǐng)域的人機(jī)工程學(xué)問題如交通安全、體育、日用品等。2022/9/24人機(jī)工程441.5人機(jī)工程學(xué)研究方法1.5.1觀察法 觀察系統(tǒng)中人、機(jī)的工作狀態(tài)。如泰勒的時(shí)間分析。2022/9/24人機(jī)工程451.5人機(jī)工程學(xué)研究方法1.5.2實(shí)測法 借助于儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)際測量的方法。如人體各種動、靜態(tài)參數(shù)測量等。2022/9/24人機(jī)工程461.5人機(jī)工程學(xué)研究方法1.5.3實(shí)驗(yàn)法 一般在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。在實(shí)際中不方便或需時(shí)間較長。如儀表認(rèn)知速度、差錯(cuò)率，色彩測試等。1.5人機(jī)工程學(xué)研究方法1.5.4模擬和模型試驗(yàn)法用

17、于系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況下，如汽車假人碰撞試驗(yàn)等。2022/9/24人機(jī)工程472022/9/24人機(jī)工程學(xué)481.5人機(jī)工程學(xué)研究方法1.5.5計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真法 定義： 借助高速、大存儲量數(shù)字計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)，對復(fù)雜真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行過程或狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字化模擬的技術(shù)。模擬系統(tǒng)的一系列動作。比物理模擬和模型試驗(yàn)方法成本低，周期短。2022/9/24人機(jī)工程492022/9/24人機(jī)工程501.5人機(jī)工程學(xué)研究方法1.5.6調(diào)查研究法 通過考察了解客觀情況直接獲取有關(guān)材料，并對這些材料進(jìn)行分析的研究方法。 核心：抽樣分析，調(diào)查用戶意見等。1.5.7分析法定義指從要證的結(jié)論出發(fā)，逐步尋求使它成立的充分條件，

18、直到歸結(jié)為判定一個(gè)顯然成立的條件（已知條件、定義、公理、定理、性質(zhì)、法則等）為止，從而證明論點(diǎn)的正確性、合理性的論證方法。也稱為因果分析、逆推證法或執(zhí)果索因法。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)512022/9/24人機(jī)工程521.5人機(jī)工程學(xué)研究方法常用的分析法1）瞬間操作分析法2）知覺與運(yùn)動信息分析法3）動作負(fù)荷分析法2022/9/24人機(jī)工程531.5人機(jī)工程學(xué)研究方法4）頻率分析法5）危相分析法6）相關(guān)分析法2022/9/24人機(jī)工程541.6人機(jī)工程學(xué)研究實(shí)例飛機(jī)駕駛艙人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原則 駕駛艙人機(jī)界面對飛行的影響不僅是指其對飛行員體力、心理和意識活動的影響，而且將直接影響飛行員的工作效率

19、和飛行安全。 現(xiàn)代航空科技使飛行更加傻瓜化，效率化。 大屏幕液晶顯示器使飛機(jī)重要數(shù)據(jù)集中顯示，更利于飛行判斷。 GPS 更使飛行安全得到充分保障。2022/9/24人機(jī)工程學(xué)552022/9/24人機(jī)工程學(xué)562022/9/24人機(jī)工程571.6人機(jī)工程學(xué)研究實(shí)例1、安全是人機(jī)界面設(shè)計(jì)的第一原則1）是否對飛行員有直接的生理傷害2）是否易于造成飛行員的錯(cuò)誤3）能克服復(fù)雜環(huán)境帶來的危險(xiǎn) 4）故障下的安全飛行2022/9/24人機(jī)工程581.6人機(jī)工程學(xué)研究實(shí)例2、高效是現(xiàn)代戰(zhàn)爭對軍機(jī)的基本要求1）顯示系統(tǒng)應(yīng)顯示飛行員最關(guān)心的信息。2）提供一個(gè)友好的顯示界面。3）飛行員要能夠迅速有效地控制各個(gè)系統(tǒng)。2022/9/24人機(jī)工程591.6人機(jī)工程學(xué)研究實(shí)例3、其