第3讲_人机工程学

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1、人机工程学各行业中人因事故所占比例 行业名称人因事故的比例资料来源航空70%80%中国安全科学学报，2002，12（5）道路交通57%完全由人因引起，90%包含人因的 贡献Human Error in Road Accidents.Green M.,John W.Senders 石油化工60%以上日本，1991核电60%以上Hollnagel E.CREAM.2-3.Elsevier Science Ltd.1998矿山85中国，1996钢铁冶金90中国，1996近年来公众熟知的一些重大人因事故二、大规模复杂系统中 人因事故产生的主要原因1、人始终是系统的中心和主宰者2、人固有的内在弱点3、复

2、杂社会技术系统的特征及对人因的影响人仍是系统的中心和主宰者l人的作用的不可替代性。尽管系统的自动化程度提高了，但归根结底还要由人来控制操 作，要人来设计、制造、组织、维修、训练，要人来决策，即 使所谓的智能系统也仅只是局部替代最终决策的前期动作，因 而，人在系统中的作用不是削弱了，而是更加重要和突出了。 l系统自动化程度的提高带来了人因失误的迁移。由运行中操作 型的直接人误转变为对自动化系统设计、维护、测试、检测、 管理等间接人误。 l系统智能化程度的提高导致失误类型由疏忽等较低层次的认知 失误向诊断、判断、决策等较高层次的认知失误类型转变。2）人的内在弱点 l 机体生理界限体力界限、反应速度

3、界限、精度 界限、生物节律界限和对外部环 境变化的容许界限等。 人作为一种现实的机体不可能随 心所欲、完美无缺。 人的内在弱点n体力界限、反应速度界限、精度界限、 生物节律界限和对外部环境变化的容许 界限等。n人作为一种现实的机体不可能随心所欲 、完美无缺。 人机工程学的研究目的n设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息 传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的 各种因素-生理的和心理的及人体测量参数 、生物力学的需要与可能；n使人操作简便、省力、快速而准确；n使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适 ；n最终目的是为了使人机系统协调，保障安全 健康和提高工作效率。 1、学科命名的由来欧洲：Ergo

4、nomics 人类工程学或工效学。美国：Human Factors ; Human Factors Engineering人类因素学或人类因素工程学。其他：工程心理学（前苏联）；人间工学 （日本）；人体工程学；人机工程学；人类 工效学；人机控制学；宜人学等。五、概述2、人机工程学的定义（一）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、生活中和休假时怎样统一 考虑工作效率 、人的健康、安全和舒适等 问题的学科。2、人机工程学的定义（二）

5、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，使设计的机器与环 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。2、人机工程学的定义(三）综上所述可以认为：人机工程学是以人的生 理、心理特性为依据，应用系统工程的观点 ，分析研究人与机械、人与环境以及机械与 环境之间的相互作用，为设计操作简便省力 、安全、舒适，人机环境的配合达到最 佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。 因此，人机工程学可定义为：按照人的特性 设计和改善人机环境系统的科学。人指操作者或使用者；机泛指人操 作或使用的物，可以是机器。也可以是用具 、工具或设

6、施、设备等；环境是指人、 机所处的周围环境，如作业场所和空间、物 理化学环境和社会环境等；人机环境系 统是指由共处于同一时间和空间的人与 其所使用的机以及它们所处的周围环境所构 成的系统，简称人机系统。（1）人机环境的具体含义：3、具体含义说明（2）人机环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互 制约。（3）人机工程学的特点：学科边界模糊 ；学科内容综合性强；涉及面广。 （4）人机工程学的研究对象：人机环境系统的整体状态 和过程。 （5）人机工程学的任务：使机器的设计和环境条件的设计适 应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心 情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益

7、 和社会效益。4、人机工程学的发展史（阶段）发展史早期历史（20世纪前期）人机工程职业的诞生（19451960年 ）快速发展时期（19601980年）计算机、灾难和诉讼（19801990年）1990年以后早期历史萌芽阶段Frank , Lillian Gilbreth（人 机学研究的先躯）：动作研究和车间管理 研究。熟练操作与疲劳；工作间的设计和 残疾人使用设备的设计。20世纪前期（使人适应机器）职 业 的 诞 生 形 成 阶 段19451960年1945年美国军方成立工程心理实室；1949年人机工程研究会在英国成立，第一本有关人机的书 应用经验心理学：工程设计中的人因学出版；1950年英国成

8、立了世界上第一个人类工效学会；1957年9月美国政府出版周刊人的因素学会；1960年国际人机工程协会成立。（使机器适应人）快 速 发 展发 展 阶 段19601980年到60年代，美国的人机工程学基本集中在复 杂的军事工业的应用上，随着航天技术的发展， 人机工程学迅速成为航天工业的一个重要部分。 随后，人机工程学迅速发展，开始在军事和航天 工业以外的领域得以应用，包括医药公司、计算 机公司、汽车公司和其他消费公司。工厂也开始 意识到人机工程学在工作场地和产品设计方面的 重要性。（仍然不为普通人所了解）计算机、灾难 重新认识阶段19801990年1979年Three Mile岛上的核电站事故；1

9、984年12月4日Union Carbide杀虫剂工厂有毒物 质泄漏，4000人死亡，20000人受伤；1986年苏联Chernobyl核电站事故,300人死亡；1989年Phillips Petroleum塑料工厂在一场爆炸 中夷为平地。（人机工程学的重要性）科学发展阶段1990年以后人类空间站的建立；计算机和计算机工程的应用；药物器械设计和老年人产品设计；人民生活和工作质量设计；（人机环境系统的建立）我国人机发展进程1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。1982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。国际标准化组织（ISO）1975年成立了国际人机工程标

10、准委 员会（TC159）。1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。1989年成立中国人类工效学学会1991年1月成为国际人类工效学协会正式成员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，各国人机工程的研究方向和侧重点也有所不同，例如 : 美国侧重工程和人际关系； 法国侧重劳动生理学； 前苏联注重工程心理学； 保加利亚偏重人体测量； 捷克、印度等注重劳动卫生学。六、人机工程学研究的内容和方法（一）人机工程学的内容目前人机工程学的前沿领域研究包括： 人机关系； 人与环境关系； 人与生态； 人的特性模型； 人机系统的定量描述； 人际关系、直至团体行为、组织行为、心 理状态等方

11、面的研究。近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下： 11、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 负荷和心理负荷。2、 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 作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究。3 、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究。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 。5 、计算机设计与人机工程学研究。6 、工作成效的测量与评定。7 、机器人设计的智能模拟等。8、人机环境系统中心理学的研究。（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；调查、询问或直接观察人在

12、作业时的行为和反应特征；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动态变化；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；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，以便从中得出正确的 结论或发展有关理论。目前常用的研究方法有：研究方法观察法实测法实验法计算机数值仿法调查研究法分析法七、人机工程学学科体系人机工程学人体科学技术科学环境科学生理学心理学劳动卫生学人体测量学人体力学环境卫生学环境医学环境心理学环境保护学环境检测学工业设计工程设计安全工程系统工程机械工程管理工程 3.2 人机工程与人机

13、界面介绍人机工程学对人机界面设计的作用为人机界面设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数 （研究人）包括人体结构尺度、人体生理尺度和人的心理尺度为人机界面设计中“机”的功能合理性提供科学依据（ 研究机）解决“机”与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理 和心理机能相协调的“界面”为人机界面设计中考虑“环境因素”提供设计准则（研 究环境）研究环境因素对人的影响，确定人在生产和生活活动中所处 的各种环境的舒适范围和安全限度333.2 人机工程与人机界面为进行人-机-环境系统设计提供理论依据（研 究系统）以系统的观点综合研究人、机、环境三个要素计算机人机界面设计中需要考虑人机工程因素， 如：系统用

14、户应该始终知道下一步该做什么：准备、输入命 令、输入选择、输入数据等；提示输入数据正确；提示 输入数据错误；告知系统延迟的原因、提示任务完成或 未完成等所有类型的信息、说明、消息等都在同一个总的显示区 域内显示简化复杂的功能，减少输入命令，尽可能采用功能键默认值和需要用户输入的值要说明清楚告诉用户可能的错误操作，设置中间或者最终提醒过程 343.3 显示界面设计显示界面：表达机器和设备的性能参数 、运转状态、工作指令和其它信息的界 面根据人接受信息的感觉通道分类：视觉 显示界面，听觉显示界面，触觉显示界 面视觉显示界面分类：数量型、性状型、 再显型、警报与信号主要介绍视觉显示界面 353.3

15、显示界面设计数量型显示界面提供变量或过程的量化信息，具有明确的显示单 位分类：指针移动式、刻度标尺移动式、直读式显示性能指针移动式显示不断变化的量，同时显示变量的变化方 向及速率的信息刻度标尺移动式显示采用“窗口”读数，读数速度快，节 省控制屏的空间，但标尺范围不直观直读式读数准确性最高。它适应于变量数值变化，能保 证足够的认读时间的场合363.3 显示界面设计数量型显示界面显示的参数设计表盘设计：包括表盘形状的选择，仪表刻度盘 的大小刻度单位：刻度标尺上读出的最小单位的数值 ，由相邻刻度线中心之间的间距表示刻度线：三种长度（大、中、小）刻度的标度：刻度标尺的数量进位体制，由相 邻刻度所表示的

16、数值大小和主刻度的标度数反 映373.3 显示界面设计性状型显示界面显示变量的状态或性质一般采用指针移动式显示装置检查型显示界面：组合性状型显示界面与数量型显示界面警报与信号显示界面两类提供监控者注意或指示监控者应执行什么操作向监控者报告执行系统的运行状态或异常情况主要要求：指示运行状态；引起注意再现型显示界面采用完全重现方式或符号和图形方式优点：观察情形时不需要或者只需要很少的解释383.3 显示界面设计字母设计重要特征：字母的认读性。从多个字母中辨认出某个字母的 可能性有一定规范要求：字宽、字高、笔划宽的比例、颜色等符号设计采用一定编码方式传达信息设计原则：图形-背景区分明显；图形轮廓明显；图形的简 化；图形的封闭性；图形的整体性符号设计：按照符号与符号的功能关系组合设计控制面板， 形成协调和可理解的符号系统符号的测试：直接测试法；辨别法；反应时法；选择法指针设计指针