人因工程知识课件

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1、人机工程学知识讲座,1 人机工程学概述 2 人体测量与数据应用 3 人体生理特征 4 作业环境对工作效率的影响 5 人机工程学的应用,1 人机工程学概述,一、学科的发展简史 1、经验人机工程学 研究者大都是心理学家，偏重于心理学方面，代表作是 心理学与工业效率培训操作者为主，使人适应于机 器。 2、科学人机工程学 战期期间，在军事领域中开展了与设计相关学科的综合 研究与应用。战争结束，研究成果来解决工业与工程设 计中的问题发展特点是：重视工业与工程设计中“人的因 素”，力求使机器适应于人。 3、现代人机工程学 “新三论”进行人机系统的研究 ，揭示人、机、环境相关 规律，确保人机环境系统总体性能

2、的最优化。,二、学科的命名与定义,人机工程学（ManMachine Engineering）是研究人、 机械及其工作环境之间相互作用的学科 国际人机工程学会将人机工程学定义为：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用，研究在工作中、生活中和休息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。 中国企业管理百科全书将人机工程学定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的的学科。 学科的研究内容 ：人体特性的研究；人机系统的总体设计；工作场所和

3、信息传递装置的设计；环境控制与安全保护设计,三、人机工程学体系,人机工程学虽然是一门综合性的边缘学科，但它有着自身的理论体系，同时又从许多基础学科中吸取了丰富的理论知识和研究手段，使它具有现代交叉学科的特点。,五、人机工程学与工业设计,工业设计和人机工程学的共同点是研究人，研究人的生活和工作方式，以便改善人的生存条件和提高工作效益。 人机工程学是工业设计必不可少的基础理论；而工业设计也成为人机工程学最重要的应用领域。 人机工程学研究的内容及对工业设计的作用： 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数 为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则 为进

4、行人机环境系统设计提供理论依据 为坚持以“人”为核心的设计思想提供工作程序,2 人体测量与数据应用,一、概述 1、 测量的目的 通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。 为使各种与人体尺度有关的设计能符合人的生理特点，使用时处于舒适的状态和适宜的环境，必须在设计中充分考虑人体的各种尺度，了解人体测量学方面的基本知识，并能熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质和使用条件。,2、 测量的数据,人体形态测量数据主要有两类： 人体构造尺寸：指静态尺寸 人体功能尺寸：指动态尺寸，人在工作姿势下或在活动状态下测量

5、的尺寸 各种机械、设备、设施和工具等设计对象在适合于人的使用方面，都涉及的人体构造尺寸和人体功能尺寸。 操作装置应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应；而且其布置应尽可能设在人操作方便、反应最灵活的范围之内，以提高设计对象的宜人性，让使用者能够安全、健康、舒适地工作，有利于减少人体疲劳和提高人机系统的效率。,图21机人关系图,3、影晌人体测量数据的因素,民族因素： 每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的测量结果来设计本民族的设备。 性别、年龄因素： 男性的平均身高比女性高100 nm。人的体形也随着年龄的增长而变化，身高在22岁以前呈上升趋势，

6、30岁以后呈下降趋势，40岁时开始缩减，并且随年龄的增加这一过程也在加速。 职业因素： 不同职业的人在体型和人体尺寸上存在着较大的差异长期的职业活动，使身体某些部分得到了特别锻炼而改变了体型。,4、人体测量的方法与主要仪器,人体测量的方法 被测者姿势: 立姿、坐姿 测基准面：互相垂直的冠状面、正中面、水平面 测量方向：人体上下、左右、四肢 支承面和衣着：地面或平台（立姿）椅平面（坐姿） 基本测点及测量项目 测点：头部测点16个和测量项目12项；躯干和四肢部位的测点共22个。 测量项目：立姿40项，坐姿22项，手和足部6项以及体重1项。 人体测量的主要仪器：测高仪、直脚规、弯脚规,图22人体测量

7、基准,二、 人体测量中的主要统计特征参数及其含义,人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。 1均值: 描述样本测量数据位置特征的值。对于有 n个样本的测量值x1 , x2 , xn 2. 方差：测量数据对均值上下波动范围。,特征参数及其含义（续）,3标准差 方差的平方根SD称为标准差。反映测量值对均值的波动情况。 4. 抽样误差 全部样本均值的标准差。反映样本与总体误差的差异，以样本推测总体，样本与总体差别由抽样引起。抽样误差数值大，表明样本均值与总体均值的差别大；反之，说明其差别小，即均值的可靠性高。

8、,5百分位数,人体测量的数据以百分位数PK作为位置指标、一个界值，表示设计的适应域。 一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分： 有K的测量值等于和小于它； 有（100K）的测量值大于它。 第5百分位数P5是代表“小”身材，指有5的人群身材尺寸此值，有95的人群身材尺寸均 此值； 第50百分位数P50表示“中”身材，指大于和小于此人群身材尺寸的各为50； 第95百分位数P9 5代表“大”身体，是指有95的人群身材尺寸均此值，而有5的人群身材尺寸 此值。 它=“此值”：指处于界值的人体尺寸。,百分位数（续1）,根据均值x和标准差SD来计算某百分位数人体尺寸，或计算某一人体尺寸所属的百分位数

9、。 （1）求某百分位数人体尺寸 x = (SDK) 例：对1860岁的100名男性的身高进行测量，平均身高1.65米，标准差SD=5.71cm, 求百分位数PK =75的人体身高尺寸。（表21中查得K = 0.674） x = (SDK) = 165 ( 5.71 0.674 ) = 168.85 cm 即有75男性人体身高尺寸1.6885米；25男性人体身高尺寸大于1.6885米。,表21百分比值与变换系数K,表27六区人体尺寸,百分位数（续2）,（2）求数据（人体尺寸）所属百分率 P z = (xi ) / SD 根据Z值，在表22给出的正态分布概率数值表上查得对应的概率数值p ;百分率P

10、按下式计算： P=05十p 例：人体身高尺寸xi1.63米，平均身高1.65米，标准差SD=5.71cm,求该身高尺寸1.63米所处的百分率(位数) 。 解：z = (xi )/SD（163 165 ）/ 5.71 = 0.35 从表22查得对应的概率数值p0.1368 P=05十p=0.50.1368 = 0.3632 人体身高尺寸1.63米所处的百分率0.3632 即有36.32男性人体身高尺寸1.63米；63.68男性人体身高尺寸1.63米。,表28港区人体尺寸,表210平均值及标准偏差,三、常用人体测量数据的应用,1. 人体构造尺寸 人体结构尺寸（静态尺寸）立姿、坐姿、跪姿和卧姿下的人

11、体有关部位的尺寸。 人体主要尺寸（表23） 立姿人体尺寸（表24） 坐姿人体尺寸（表25） 人体水平尺寸（表26） 2. 人体功能尺寸 人体功能尺寸（动态尺寸）立姿、坐姿、跪姿、卧姿和爬姿下的人体有关肢体活动的空间尺寸。,表23人体主要尺寸,图2 6立姿人体尺寸,表24立姿人体尺寸,图2 7坐姿人体尺寸,表25坐姿人体尺寸,图2 8人体水平尺寸,表26人体水平尺寸,图2 9立姿活动空间,图2 10坐姿活动空间,图2 11跪姿活动空间,表29功能尺寸,图2 12仰姿活动空间,3、 产品设计中人体尺寸的应用原则与方法,人体尺寸应用原则 由人体身高决定的产品，其尺寸应以P99数值为依据，即按大尺寸进

12、行设计。 由人体某些部分的尺寸决定的物体，其尺寸应以P5数值为依据，即按小尺寸进行设计。 可调尺寸，应可调节到P5和P95之间的所有人使用方便，即调和设计。 以P5和P95为界限值设计的产品，当身体尺寸在界限值以外的人使用会危害其健康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大到P5和P99。 门铃、插座、电灯开关的安装高度以及营业柜台高度等这类具有普遍性的场合，应以P50数值为依据。,人体尺寸的应用方法,（1）确定所设计产品的类型 表213 设定产品功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数与所设计产品的类型密切相关。,人体尺寸的应用方法 （续1）,（2）选择人体尺寸百分位数 表214,例1,设计适用于90

13、东南地区男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？ 解：表27查得东南地区男性身高平均值 = 1686 mm , 标准差SD = 55.2 。要求产品适用于90得人，第5百分位数为下限和第90百分位数为上限。由表21查得变换系数K = 1.645。 由此求得第5百分位数身高数值为： x = (SDK ) = 1686 ( 55.21.645 ) = 1595.2 mm 求得第90百分位数身高数值为： x = +(SDK ) = 1686( 55.2 1.645 ) = 1776.8 mm 结论：按身高 1595.2 mm 1776.8 mm设计产品尺寸 适用于90东南地区男性。,人

14、体模板应用实例（图217 ）,人体模板应用实例（图118 ）,人体模板应用实例（图218 ）,人体模板应用实例（图219 ）,3 人体生理特性,一、概述 本章将从人机工程学的观点来讨论人的感觉系统、神经系统和运动系统的机能特点及其功能限度，为人机工程设计提供有关人体生理学和心理学基础。广义的人机系统又称人机环境系统。 完整的人体从形态和功能上可划分为：运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、内分泌系统、感觉系统和神经系统共九个子系统。 操作者与外界直接发生联系的主要是三个系统，即感觉系统、神经系统、运动系统，其他六个系统则认为是人体完成各种功能活动的辅助系统。,图31人机系

15、统,二、 感觉和知觉的概念,1感觉 感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映，是一种最简单而又最基本的心理过程。 感觉是人了解自身状态和认识客观世界的开端。 2知觉 知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。 相同：感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官而在大脑中产生对所作用事物的反映。 区别：感觉反映客观事物的个别属性，而知觉反映客观事物的整体。 联系：知觉是在感觉的基础上产生的。 感觉和知觉统称为“感知觉”。,三、感觉的基本特性,1适宜刺激 感觉器官最敏感的刺激形式。,2感觉阈限,能对感觉器官发生作用的刺激强度阈。 感觉阈下限：刚刚能引起感觉的最小刺激量

16、。 感觉阈上限：能产生正常感觉的最大刺激量。,3适应,在刺激不变的情况下，感觉器官经持续刺激一段时间，感觉会逐渐减小以致消失现象。 4相互作用 在一定条件下，各种感觉器官对其适宜刺激相互干扰而使感受性发生变化的现象。 利用感觉相互作用规律来改善劳动环境和劳动条件，以适应操作者的主观状态，对提高生产率具有积极的作用。 5对比 同一感受器官接受两种完全不同但属同一类的刺激物的作用，而使感受性发生变化的现象。 6余觉 刺激取消以后，感觉可继续存在一极短时间的现象。,四、知觉的基本特性,1整体性 在知觉时，多个部分或多种属性组成的对象看作具有一定结构的统一整体的特性。,整体性 （续1）,在感知熟悉对象时，只要感知到它的个别属性或主要特征，就可以根据累积的经验而知道它的其他属性和特征，从而整体地感知它。 在感知不熟悉的对象时，影响知觉整体性的因素有以下几个方面（图33 ）： a 接近圆点被看成四个纵行 b 相似五个水平横行 c 封闭知觉为两个长方