人机工程学概论课件.ppt

1、人 机 工 程 学第一章人机工程学概论第一章人机工程学概论Ergonomics1、我们身边的人机工程学、我们身边的人机工程学1、我们身边的人机工程学、我们身边的人机工程学1、我们身边的人机工程学、我们身边的人机工程学沙发是软的舒服还是硬的舒服，软硬如何才适度？公交车窗户多高才适宜（即不阻挡视野又易于空气流通）？阶梯教室的台阶怎样设计才合理？“双肩”包和“单肩”包哪个设计更合理？我们经常用的显示器多高才合理，键盘放置在那里比较合适（电脑桌设计问题）？把手怎样设计最省力？为什么公共场所里能容纳3人的长椅通常陌生人只坐两位？1、我们身边的人机工程学、我们身边的人机工程学商品外包装、海报上字体的大小颜

2、色如何选择才易于辨认？为什么有些高客的靠背令人尴尬，如何设计合理？会场展所的引导系统怎样才能设计的更容易理解？家庭住房与办公楼、教室的室内高度不同有什么依据？煤气灶的开关，室内灯和风扇的开关如何与被控制对象对应才合理？1、我们身边的人机工程学、我们身边的人机工程学格雷夫斯为意大利阿勒西公司设计了一系列具有后现代特色的金属餐具，这是1985年设计的水壶实用美观。1、方便、适应手提。2、往里装水，盖子可以用手打开。3、水烧开后壶会热，要有隔热手柄。4、要把水烧开的信息告诉使用壶的人。5、把烧开的水倒出来。2、人机工程学课程安排、人机工程学课程安排2、人机工程学课程安排、人机工程学课程安排教授内容：

3、教授内容：第一章 人机工程学概论第二章 人体测量与数据应用第三章 人体感知与运动特征 第四章 人的心理与行为特征第五章 人机的信息界面设计（显示装置、操纵装置、计算机界面）第六章 工作台椅与工具设计第八章 作业岗位与空间设计典型产品设计分析考核方式：考核方式：以考查应用能力为主，结合笔试、大作业评定成 绩xxxx问题的人机学评价与设计创意 2、人机工程学课程安排、人机工程学课程安排教材：教材：人机工程学，丁玉兰主编，北京理工大学出版社，2000年 参考书：参考书：工业设计中人机工程，阮宝湘 卲祥华编著，机械工业出版社，2005年产品设计中的人机工程学，王继成编著，化学工业出版社，2003年3

4、3、人机工程学的命名与定义、人机工程学的命名与定义3、人机工程学的命名与定义、人机工程学的命名与定义1 1、学科命名的由来、学科命名的由来 欧洲欧洲：Ergonomics Ergonomics 人类工程学或工效学。人类工程学或工效学。美国美国：Human Engineering;Human Factors EngineeringHuman Engineering;Human Factors Engineering；Human Factors.Human Factors.人类工程学人类因素学或人类因素工人类工程学人类因素学或人类因素工 程学。程学。其 他其 他：工 程 心 理 学（：工 程 心

5、理 学（前 苏 联前 苏 联）；人 间 工 学（）；人 间 工 学（日 本日 本）；人 体）；人 体 工程学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；工程学；人机工程学；人类工效学；人机控制学；宜人学；人因工程学等。宜人学；人因工程学等。3、人机工程学的命名与定义、人机工程学的命名与定义2 2、人机工程学的定义（一）、人机工程学的定义（一）国际人机工程学会国际人机工程学会（International Ergonomics Association）：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理：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因素；研究人和机器及环境的相互作学和心理学等方面的因素；研究

6、人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、生活中和休假时怎样统一考虑工作效用；研究在工作中、生活中和休假时怎样统一考虑工作效率率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。、人的健康、安全和舒适等问题的学科。定义中分别阐述了人机学的定义中分别阐述了人机学的研究对象研究对象、研究内容研究内容，研究目研究目的的。3、人机工程学的命名与定义、人机工程学的命名与定义2、人机工程学的定义（二）辞海辞海将人机工程学定义为：人机工程学是一门新兴的边将人机工程学定义为：人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的以及工

7、程学等学科的研究方法和手段研究方法和手段，综合地进行人体结构、，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能能发挥最大效能发挥最大效能的的机械、仪器和控制装置机械、仪器和控制装置，并研究控制台上，并研究控制台上各个各个仪表的最合适位置仪表的最合适位置。4、人机工程学的发展、人机工程学的发展4、人机工程学的发展、人机工程学的发展发展史发展史经验人机工程学（经验人机工程学（19 19世纪末世纪末2020世纪世纪初）初）科学人机工程学（二战期间科学人机工程学（二战期间-50-50年代末）年代末）现代人机工程学（现代人机

8、工程学（2020世纪世纪6060年代年代）4、人机工程学的发展、人机工程学的发展 尽管人机工程学20世纪初才出现，但人机工程学原理实际上在古代就已经有了。帕提农神庙的柱子对视觉与感知因素的良好运用古代神庙建设大理石雕刻及运输减小劳动负荷古代壶罐的设计、双耳瓶便于使用4、人机工程学的发展、人机工程学的发展19世纪末，人们开始采用科学的方法研究人的能力与其所使用的工具之间的关系，从而进入了有意识地研究人机关系的新阶段。现代管理学的先驱泰勒(F.W.Taylor)。搬运铁块的实验按-科学的方法工作会节省体力铁砂和煤炭的挖掘实验-人尽其才，物尽其用 萌芽阶段萌芽阶段经验人机工程学从19世纪末到20世纪

9、30年代：人适应于机器4、人机工程学的发展、人机工程学的发展 吉尔布雷斯夫妇(F.B.Gilbreth and L.M.Gilbreth)通过快速拍摄影片，详细记录工人的操作动作后，对其进行分析研究，将工人的砌砖动作进行简化，使砌砖速度由原来的120块/h提高到350块/h。现代心理学家闵斯托博格(H.Munsterberg)1912年前后出版了心理学与工作效率等书，将当时心理技术学的研究成果与泰勒的科学管理学从理论上有机地结合起来，运用心理学的原理和方法，通过选拨与培训，使工人适应于机器。萌芽阶段萌芽阶段经验人机工程学从19世纪末到20世纪30年代：人适应于机器4、人机工程学的发展、人机工程

10、学的发展成长时期成长时期科学人机工程二战期间-50年代末：机器适应于人4、人机工程学的发展、人机工程学的发展1 1）多功能仪表盘简化人机界面；）多功能仪表盘简化人机界面；2 2）超宽视野门架；）超宽视野门架；3 3）提高驾驶员视野宽阔度；）提高驾驶员视野宽阔度；4 4）转向柱角度可调功能；）转向柱角度可调功能；5 5）超宽敞的驾驶室空间；）超宽敞的驾驶室空间；6 6）超宽敞的腿部空间；）超宽敞的腿部空间；7 7）超大乘降入口及低踏板；）超大乘降入口及低踏板；8 8）脚踏式停车制动系统。）脚踏式停车制动系统。成熟期成熟期现代人机工程20世纪60年代后：人-机-环境系统协调无锡开普 KDF30四轮

11、内燃平衡重式叉车我国人机发展进程我国人机发展进程中国最早开展工作效率研究的是心理学家。中国最早开展工作效率研究的是心理学家。20世纪世纪30年代，年代，清华大学开设了工业心理学课程。清华大学开设了工业心理学课程。19351935年我国心理学家陈立出版了年我国心理学家陈立出版了工业心理学概观工业心理学概观，这这是我国最早系统介绍工业心理学的专著。是我国最早系统介绍工业心理学的专著。该阶段人机关系研该阶段人机关系研究的特点是，究的特点是，以机器为中心进行设计，以机器为中心进行设计，通过选拨和训练，通过选拨和训练，使人适应于机器。使人适应于机器。在此期间的研究成果为人机工程学学科的在此期间的研究成果

12、为人机工程学学科的形成打下了良好的基础。形成打下了良好的基础。新中国成立后，中国科学院心理研究所和杭州大学的心理新中国成立后，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。动心理学研究。4、人机工程学的发展、人机工程学的发展我国人机发展进程我国人机发展进程 “文化大革命文化大革命”使许多研究陷于停顿。使许多研究陷于停顿。70年代后期，一些年代后期，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。研究单位和大学，成立了工效学或工程心理学研究机构。1980年年5月成立了中国人类工效

13、学标准化技术委员会和中国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。心理学会工业心理学专业委员会。1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我国第一年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我国第一次派人参加。次派人参加。1984年国防科工委还成立了军用人年国防科工委还成立了军用人机机环境系统工程标准环境系统工程标准化技术委员会。化技术委员会。4、人机工程学的发展、人机工程学的发展我国人机发展进程我国人机发展进程1980-19881980-1988年间，制订有关国家标准年间，制订有关国家标准2222个。个。20世纪世纪80年代末，我国已有几十所高等学校和研究单

14、位开展了年代末，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。了有关人因工程学方面的课程。1989年年6月月29-30日在上海同济大学召开了全国性学科成立大会，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。定名为中国人类工效学学会。19911991年年1 1月成为月成为国际人类工效学协会国际人类工效学协会正式成员正式成员4、人机工程学的发展、人机工程学的发展5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法5、人机工程学研究内容与方法、人机工

15、程学研究内容与方法 各国人机工程研究的基本状况各国人机工程研究的基本状况由于各国学科和工业基础不同，各国由于各国学科和工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点也有所不同，例如人机工程的研究方向和侧重点也有所不同，例如:（一）人机工程学的内容（一）人机工程学的内容美国侧重工程和人际关系美国侧重工程和人际关系；法国侧重劳动生理学法国侧重劳动生理学；前苏联注重工程心理学前苏联注重工程心理学；保加利亚偏重人体测量保加利亚偏重人体测量；捷克、印度等注重劳动卫生学。捷克、印度等注重劳动卫生学。5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法目前人机工程学的前沿领域研究包括：目前人机工程学的前沿领

16、域研究包括：人体特性研究；人体特性研究；人的生理、心理特性和能力限度是人机环境系统设计的基础。从工程设计的角度出发，人机工程学研究人体有关的主要问题是，人体形态特征参人体形态特征参数、数、人的感知特征、人的感知特征、人的行为特征与可靠性以及人的行为特征与可靠性以及人在劳动过程中的生理心理特征人在劳动过程中的生理心理特征等。从而为与人体相关的机电设备、工具、用品、用具、设施、作业以及人机环境系统设计提供有关人的数据资料和要求。5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法人机系统的总体设计；人机系统的总体设计；人机系统总体效能的高低首先取决于总体设计的优劣，所以要在整体上使机与人相适应。

17、应根据人和机各自的特点，合理分配人机功能，使其在人机系统中发挥各自的特长，并互相取长补短、有机配合，保证系统的功能最优。5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法工作场所和信息传递装置的设计；工作场所和信息传递装置的设计；工作场所包括：工作空间、座位、工作台或操纵台等。健康、高效、不易疲劳控制器与显示器 5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法环境控制与安全保护人机关系；环境控制与安全保护人机关系；人机工程学通常研究温度、湿度、照明、噪声、振动、色彩、空气污染等一般工作与生活环境条件对人作业活动和健康的影响，以及控制和改善不良环境的措施，来保护操作者免遭因作业而引起的

18、病痛、疾患、伤害。5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：1 1、工作负荷研究，、工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷。心理负荷。2 2、工作环境的研究，、工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。3 3、工作场地、工作空间、

19、工具装备的人机工程学的研究。、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。4 4、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人的因素研究。、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人的因素研究。5 5、计算机设计与人机工程学研究。、计算机设计与人机工程学研究。6 6、工作成效的测量与评定。、工作成效的测量与评定。7 7、机器人设计的智能模拟等。、机器人设计的智能模拟等。8 8、人、人机机环境系统中心理学的研究。环境系统中心理学的研究。5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法（二）人机工程学研究的方法：（二）人机工程学研究的方法：测量人体各部分静态和动态数据；测量

20、人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作的分析研究；对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用计算机进行模拟实验；进行模型实验或用计算机进行模拟实验；运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中运用数字和统计学的方法找出各变数之

21、间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展有关理论。得出正确的结论或发展有关理论。5、人机工程学研究内容与方法、人机工程学研究内容与方法目前常用的研究方法有：目前常用的研究方法有：研究方法研究方法观察法观察法实测法实测法实验法实验法计算机数值仿法计算机数值仿法分析法分析法模拟和模型实验模拟和模型实验调查研究法调查研究法6、人机工程学体系及其应用领域、人机工程学体系及其应用领域6、人机工程学体系及其应用领域、人机工程学体系及其应用领域人机工程学学科体系人机工程学学科体系人机工程学人机工程学人体科学人体科学 技术科学技术科学环境科学环境科学生理学生理学心理学心理学劳动卫生学劳动卫生学人体测量学人体

22、测量学人体力学人体力学环境卫生学环境卫生学环境医学环境医学环境心理学环境心理学环境保护学环境保护学环境检测学环境检测学工业设计工业设计工程设计工程设计安全工程安全工程系统工程系统工程机械工程机械工程管理工程管理工程 6、人机工程学体系及其应用领域、人机工程学体系及其应用领域人机工程学的应用十分广泛人机工程学的应用十分广泛:无论什么产业部门为生产手段的工具、无论什么产业部门为生产手段的工具、机械及设机械及设备的设计和使用以及生产场所的环境改善；备的设计和使用以及生产场所的环境改善；为减轻作业负担而对作业方式的改善和研究开发；为减轻作业负担而对作业方式的改善和研究开发；为防止单调劳动而对作业进行合

23、理的安排；为防止单调劳动而对作业进行合理的安排；为防止人的差错而设计的安全保障系统；为防止人的差错而设计的安全保障系统；为提高产品的操作性能、为提高产品的操作性能、舒适性和安全可靠性，舒适性和安全可靠性，对整个系统的设计和改善等都是应该开发研究的课题。对整个系统的设计和改善等都是应该开发研究的课题。6、人机工程学体系及其应用领域、人机工程学体系及其应用领域各各产产业业部部门门人人机机工工程程学学的的应应用用课课题题:7、人机工程学研究的一般程序、人机工程学研究的一般程序 7、人机工程学研究的一般程序、人机工程学研究的一般程序 人机工程学的研究，除对学科的理论基础研究外，大量的人机工程学的研究，

24、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。计和改进。1.确定目的及功能确定目的及功能。首先确定设计和改进机具的目的，然后找。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。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人与机具的功能分配。对人和机具的能力特性进行比较，以。对人和机具的能力特性进行比较，以充分发挥各自的特长。充分发挥各自的特长。3.模型描述模型描述。用模型对系统进行具体的描述，以揭示系统的本。用模型对系统进行具体的描述，以揭示系统

25、的本质。质。7、人机工程学研究的一般程序人机工程学研究的一般程序4.分析分析。对人的特性、机具的特性和系统的特性进行分析。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。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。复实验研究。6.机具的设计与改进机具的设计与改进。最后是确定机具的最优方案，并进行具体的。最后是确定机具的最优方案，并进行具体的设计和改进。设计和改进。8、人机工程学与工业设计、人机工程学与

26、工业设计 8、人机工程学与工业设计、人机工程学与工业设计为工业设计提供关于人体尺寸的设计参数为工业设计提供关于人体尺寸的设计参数为工业设计提供关于功能和使用方式的切入点为工业设计提供关于功能和使用方式的切入点工业设计中优化人机界面提供设计准则工业设计中优化人机界面提供设计准则工业设计中考虑人机系统整体功能的优化提供指导原则。工业设计中考虑人机系统整体功能的优化提供指导原则。为坚持以为坚持以“人人”为中心的设计思想提供工作程序为中心的设计思想提供工作程序设计参数设计参数人与产品 人与环境 产品与环境例图例图0-7 人机工程学在产品设计中的应用还有一个量的问题，在有些产品中的应用要多一些，在另一些

27、产品中的应用要相对少一些，如下图中的机械手。一些产品中的人机工程学应用相对简单，不要进行复杂的人机工程学研究，而有些产品则要进行比较复杂的人机工程学研究。如飞机的驾驶舱等。6 6人机工程学应用领域人机工程学应用领域（与人相关的所有方面）（与人相关的所有方面）1、办公用品、办公用品2、家具的人机工程学、家具的人机工程学3、服装：、服装：4、各种手工工具、各种手工工具5、各种装备、各种装备6、建筑、建筑7、交通工具、交通工具8、有人参与的太空设备、有人参与的太空设备从铅笔到航天飞机 一提及微软，人们立即就会想到它的软件创新，而不是它的硬件或有关人机工程学的研究。其实，微软硬件和人机工程学研究与其软

28、件一样出色。在人机工程学键盘、鼠标和轨迹球的设计和生产方面，微软位居硬件行业首位，荣获 200 多项专利和许多行业奖项。为什么像微软这样的公司会如此着重硬件产品中的人机工程学特性呢？因为调查发现：多数计算机用户将每天的大部分时间都用于操作鼠标或键盘上。而且据最新调查表明，鼠标或键盘是人们最常使用的物品，其次是枕头。1、人机工程学在微软、人机工程学在微软微软微软NWLM6000人机工学鼠标人机工学鼠标 引入手腕自然侧立“握鼠”的概念 人机工程学这门学科不只是医生、科学家和物理治疗家应遵循的准人机工程学这门学科不只是医生、科学家和物理治疗家应遵循的准则。实际上，像则。实际上，像 AT&T 无线通信

29、、波音、通用、无线通信、波音、通用、Johnsonville Sausage、微软和美国邮政服务等大公司都已聘用了资深的人机工程学工程师。许多微软和美国邮政服务等大公司都已聘用了资深的人机工程学工程师。许多公司通过帮助人们更加舒适有效地工作（无论工作场所是在超市、工厂还公司通过帮助人们更加舒适有效地工作（无论工作场所是在超市、工厂还是在办公大楼内）以使自己的行业处于领先位置。是在办公大楼内）以使自己的行业处于领先位置。这些公司如此看重人机工程学并不奇怪。据了解，设备设计的应用科这些公司如此看重人机工程学并不奇怪。据了解，设备设计的应用科学会直接影响到最终效益。同时研究人员还发现，如果员工使用按

30、人机工学会直接影响到最终效益。同时研究人员还发现，如果员工使用按人机工程学设计的工作区，员工的个人工作效率会增加程学设计的工作区，员工的个人工作效率会增加 25%。所以，对于许多。所以，对于许多大公司来说，人机工程学是一个非常重要的课题，无论其目的是确保一个大公司来说，人机工程学是一个非常重要的课题，无论其目的是确保一个安全有效的工作场所，还是制造舒适性产品。安全有效的工作场所，还是制造舒适性产品。工作中的人机工程学工作中的人机工程学2、生活中的人机工程学、生活中的人机工程学3、服装、鞋、帽、包等、服装、鞋、帽、包等4 4、各种手工工具、各种手工工具5、各类机器装备、各类机器装备6、建筑与室内

31、、建筑与室内7、交通工具、交通工具8、其他、其他0.7人机工程学的学习问题人机工程学的学习问题1 1、依据专业实际学习人机工程学、依据专业实际学习人机工程学 工业设计专业的特点进行学习，人机工程学不是一门完全工业设计专业的特点进行学习，人机工程学不是一门完全意义上的理论课，而是一门应用性很强的课。意义上的理论课，而是一门应用性很强的课。在掌握基本原理与方法的基础在掌握基本原理与方法的基础上进行学习与创新。每一件产品的上进行学习与创新。每一件产品的人机工程学要求是不同的。人机工程学要求是不同的。2、在实际应用中学习人机工程学、在实际应用中学习人机工程学3、以人机工程学作为设计的切入点、以人机工程

32、学作为设计的切入点4、人机工程学是功能决定形式设计理念的主要美学思想基础每一件为人设计的工业产品都离不每一件为人设计的工业产品都离不开人机工程学，工业产品的创新都开人机工程学，工业产品的创新都包含了人机工程学的创新。包含了人机工程学的创新。8、人机工程学与工业设计、人机工程学与工业设计8、人机工程学与工业设计、人机工程学与工业设计Owasys 22C是国外Owasys公司专门推出的一款盲人及视力缺欠人士专用手机。手机没有LCD显示屏，所有的功能都由语音提示完成。通过语音提示，用户可以知道有来电，短信，或未提电话等消息。而且用户还可知道手机的各种状态，如电池电量情况等。另外，用户也可以编辑短信，并能够在发送短信前通过语音检查短信编辑的是否正确。总之，所有普通手机上屏幕显示的信息，都可通过语音告诉用户，使盲人能很方便地使用使用。另外，它的键盘也是专为盲残人士所设计，有更好的感应性，及快捷方式。8、人机工程学与工业设计、人机工程学与工业设计思考题思考题思考题思考题作业：作业：根据本章所学内容列举2生活中人机工程学的应用实例或者是不足（待改善的地方）。思考：思考：试利用人机工程学的思想来发现我们身边的设计问题，思考改良方案。END