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1、人体工程学,第一章 人机工程学概论,宜人设计、人性化设计的理念大家应该熟悉，今天我们所要学习的内容与上述理念有什么联系呢？ 问题： 1. 什么是人机工程学? 2. 人机工程学研究什么内容或问题？ （人机工程学研究的对象是什么？） 3. 人机工程学的研究方法是什么？ 4.人机工程学与宜人设计、人性化设计 5.人机工程学与鞋靴设计的关系？ .,研究内容： “ 人-产品-环境 ” 的关系,1-1 人机学的形成和发展 学科理论的演进,人机学的思想源远流长 设计制作器物时，优先考虑的因素是什么？,自发的思维倾向，本能的行为方式,器物要和人（使用者）的各种因素相适宜,一. 中国古籍中的卓越论述 考工记战国
2、初期（2400年）我国第一部重要的科技汇编名著。 考工记，详细记载了车舆、车辆、农具、兵器（刀、枪、弓箭）、礼乐诸器的设计制作方法，其中器物制作宜人性方面的记述非常精彩，令人叹服。,天工开物明代科学家宋应星（15871666？）编写的另一部重要的科技汇编名著。其中有大量插图，很值得人机工程学工作者深入研究。,二. 人机工程学的起源与发展,1、产业革命的冲击人机学的孕育 泰勒（Toylor，18561915）： 铁锹作业实验，时间研究（定额工时），“科学管理之父” 吉尔布雷斯（Gilbreth，18681924）夫妇：砌砖作业实验，动作研究,卓别林（Chaplin，18891977）：摩登时代,
3、闵斯特伯格（Minsterberg）：心理学与工业效率（1914） 英国：工业保健研究部（1915）,本阶段的学科理论的实际倾向：选拔、培训人，提高工效、人适应机器，与学科正式建立后理论（思想）南辕北辙。,2、 二战中尖锐的军械问题第二阶段,战斗机、（德国）枪械、火炮 负面：事故频频、后果严重（如纳粹德国的对苏作战、） 正面：聘请生理医学、心理学家参与设计，事半功倍（综合优势）。,基本理论腾飞：机器要适应人（解剖、生理、心理） 现代人机学诞生。,学科理论有：“机器适合人的因素。使操作付出最小，效率最高”（伍德）等。 英国海军部，“交叉学科研究组”（1947） 默雷尔（Murrell）： “Er
4、go”+“Nomos”Ergonomics,3、 人机学深入民用品人机学的成熟,战后向民用产品深入渗透，设计竞争焦点之一。 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。 登月舱设计中的小插曲， 无人机（在当年）引起的思索 系统、信息、控制三论的影响与渗入，系统优化,理论成熟，IEA定义：人机系统优化，互相适应、合理分工。,4、 对工业文明的反思人机学的更高阶段,3维 + 1维：（人、机、环境）+时间（未来） 人与自然的持久和谐，生态设计，可持续设计、再生设计 设计伦理的回归：天人合一,白色污染，一次
5、性筷子，（手绢换）纸巾 省料（不可再生的资源）、节能、多次、循环、重复利用,1-2 人机学的研究对象和目的,任例一门学问都不是凭空出现的，总与某一特定的社会历史环境中人们在生产、生活中的某种发现、某种感受、某种需要有关。常常是这类发现、感受和需要吸引了人们的注意力，诱导人们去研究它，逐步认识到它的特点、本质和发展规律，并且认识到它的研究价值和实用意义，才形成新的专门学科，引起广泛兴趣和深入探讨。,一、人机工程学的基本概念和定义,1、人机工程学的基本概念和定义 在人机工程学的不同历史发展时期， 学者们提出过多种关于人机工程学的定义，反映当时人机学学科思想的侧重点。,1980年,国际人机工程学学会
6、（IEA，International Ergonomics Association）给出的定义： 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因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。,从定义看 对象： 与机器（广义）设计有关的解剖 学、生理学、心理学工作对象是 机器上与人（直接）相关的“人机 界面” 目的：安全、舒适、高效 内容：人-机-环境的最佳匹配、系统优化,2000年,人机工程学是研究系统中人和其他组成部分之间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，以优化系统的功效和人的
7、健康幸福（well-being）之间的关系。,从定义看 对象： 人和其他部分的交互关系。 方法：运用其理论、原理、数据和方法进行设计 目的：优化系统的功效和人的健康幸福（well-being）,2、学科名称,人类工效学（工效学，Ergonomics） 人机学 人体工程学 人类工程学 人的因素（学）（Human Factors） 人因工程（学） 工程心理学 人-机-环境系统工程学 宜人性设计（人机工程设计） 人間工学,二、人机学的研究对象和领域,生产、生活中，存在的问题比比皆是： 公共盥洗间的水池龙头 老式火车车厢的窗户 双肩背书包 叫壶 阅览室里的座位 全聚德招牌和车船码头时刻表的字体 生产线
8、上弹性悬挂的螺丝刀 可以自动录节目的录象机 上面所举的例子，涉及的问题类型就很多了。,从所研究和应用的问题类型或领域来看，大体可分列如下：,1）功能分配、人机分工 “常明灯”、 花哨的录象机、 傻瓜相机、 无人机 2）产品与人体尺寸的匹配 经典例子之一早年苏式车床 解放初期苏式战斗机和火炮 浴室柜子 学生课桌椅,箱包设计,鞋靴设计,3）显示装置的设计与布置 仪表（尺寸、形式、颜色、字符、排列、位置）、跟踪控制、视觉特性 4）控制装置的设计与布置 控制器（按钮、旋钮、操纵杆、键盘、）尺寸、形状、布置 5）人的操作力、操作速度、频率和方法 6）人的解剖、生理特性与产品设计 7）人的自然行为倾向与产
9、品设计 （水压机、水龙头、）,8）人机界面 计算机人机界面：感知、认知（记忆）、可靠性（防错、容错）、情绪、 9）产品使用的环境因素 温度、湿度、噪音、照明、振动、（与通讯产品有关） 10）其他 劳动科学（作业姿势、作业空间）、安全保护、行为科学、,与宜人性设计、人性化设计的关系： 具体的数据、方法、手段等,三、国内外人机学的研究和应用概况,1、研究与应用的领域 在人机学建立与发展过程中，军事背景是相当突出的。 在20世纪60年代以后 ，开始民用产品和公共设施方面的人机学研究和应用,2、 学术机构与专业教育,1） 学术机构及其活动 1）建立最早的人机学学术机构是英国人机工程学会，成立于1950
10、年。随后建立国家人机学学会的有：联邦德国（1953），美国（1957），前苏联（1962），法国（1963），日本（1964）。现在世界上工业与科技较发达的国家均建立了本国的国家人机学学术团体。,英国人机工程学会从1957年起发行会刊ERGONOMICS（人机工程），几十年一直坚持着，对国际人机学的发展颇有贡献。美国人机工程学会除发行会刊外，还出版书刊、发布专利，美国是提供人机学研究成果、数据资料最多的国家。,2）国际人机工程学学会（IEA，也译作国际人类工效学学会）成立于1960年。1961年在瑞典斯德哥尔摩举行了第一届国际人机工程学会议。此后，每3年一次的人机学国际会议依次在德国、英国、法
11、国、荷兰、美国、波兰、日本等国举行。其中1982年8月在日本东京举行的第8届会议，参加者达800余人，我国学者也应邀参加了会议。,3）国际人机工程学标准化技术委员会，代号ISO/CT-159，成立于1957年。是国际标准化组织（International Standardization Organization，简称ISO）的一个下属组织。其活动范围有以下5个方面： 制定与人的基础特点（物理的、生理的、心理的、社会的）有关的标准； 制定对人有影响的与物理因素有关的标准； 制定与人在操作中、在过程和系统中的功能有关的标准； 制定人机工程学的实验方法极其数据处理的标准； 协调ISO其他技术委员会的
12、工作。,4）我国与IEA对应的学术团体称为“中国人类工效学学会”，英文：Chinese Ergonomics Society，简称CES，中国科学技术协会下的一级学会。1989年6月30日成立。,此外，我国在其他一级学会下或行业部门中也设有人机工程方面的学会或专业委员会。如机械工业系统中，在1980年成立了工效学学会；冶金工业系统中的人机学会于1985建立；中国系统工程学会下的“人-机-环境系统工程专业委员会”成立于1993年，等等。,我国人机学的起步虽晚，但30年来发展很快。仅从人-机-环境系统工程委员会成立10年来所开的5次学术会议，累计出版的5卷400多篇论文来看，研究领域已经非常广泛，
13、并已取得一批有价值的应用成果。 我国已经发布了数十个人机工程方面的技术标准（国家标准、行业标准）。,2） 专业教育 1）在国际上，高等教育中将人体工程学作为必修、选修课开设的专业有管理（劳动安全和卫生）、设计、航空航天、车辆设计与交通工程、机械工程、环境工程等。人体工程学也被作为这些专业硕士、博士学位的一个研究方向。,2）我国高等教育中开设人体工程学课程的情况与国际上类似。目前，我国已有中国农业大学（车辆工程学院）、北京航空航天大学、杭州大学、北京理工大学等院校和研究院所设有人机学研究方向的博士学位授予点。,1-3 人机系统与人机研究,一、人机系统 人机界面,人机系统整体优化： 球队，前锋、后
14、卫， 叫壶， 飞机和飞行员（以飞机起降过程为例说明人机系统的工作情况）， 人机界面：一般把机器上实现人与机器互相交流沟通的显示器、控制器称为机器的人机界面；有的人机学著作里，把机具上某些与人（操作时）接触的实体部分也算作机具的人机界面。,人机工程设计，即人机界面设计，有别于工程技术设计。 举例：机床，汽车，洗衣机，电话机，手机，车站站牌，候诊室、营业厅， 计算机的人机界面。,二、人机功能对比,感知感受能力 操作能力 工作效率 信息处理 可靠性 环境条件和耐久性 其他,三、人机合理分工,举例：叫壶、路灯开关、录象机等 人机分工 结论是： 设计中应把笨重、快速、单调、规律性强、高阶运算及在严酷和危
15、险条件下的工作分配给机器，而将指令程序的编制、机器的监护维修、故障排除和处理意外事故等工作安排人去承担。,补充 ： 1）无人机的沉浮说明，科技的发展，已经很大程度打破了上述界限，（声控开关路灯、傻瓜相机、热敏开关，）今后人工智能的进展，必将进一步改变机器监护维修等在人机分工中的位置，提法应该改进，,2）设计创造着生活，实际也在创造着人（和人类）本身，,四、人机学的研究方法,1、观察法 对操作动作、功能、工艺流程等观察分析,2、实测法,3、实验法,4、模拟和模型实验,5、计算机数值仿真,6、分析法 瞬间操作、知觉与运动、动作负荷、频率、危象、相关分析等。 7、调查研究法 简单访问、专门调查、精细评分、心理与生理判断等。,1-4人机工程学与鞋靴设计,一、人机工程学与其他学科的关系 人机工程学是一门边缘学科（交叉学科）也是一门应用型学科。 所以它与很多学科多有联系。联系的深度因具体课题不同而不同。,人机工程学与其他学科的关系,二、人机工程学与鞋靴设计,1. 引例,2.视频,2.工作对象和目标的一致性,工业设计或艺术设计，与工程设计或技术设计对比有什么不同呢？ 有一种回答是这样的：工程设计（或技术设计，下同）以处理“物与物”之间的关系为主，而工业设计（或艺术设计，下同）则以处理“人与物”之间的关系为主。,1-5 人机系统设计,
