人机工程学1

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1、工业工程专业课程 人机工程 陈保国 主讲 18991233832 西安思源学院管理学院,1,引例,日常生活中的物品，从使用的角度看- 哪个好？ （见下页）,为什么？,第一章 人机工程学概论 第一节 人机学的研究对象和目的 第二节 人机学的形成和发展 学科思想的演进 第三节 人机系统与人机工程设计 第四节 人机学与工业设计 第二章 人体尺寸及其应用方法 第一节 人体尺寸概述 第二节 中国成年人的人体尺寸 第三节 其他国家的人体尺寸 人体各部分尺寸的比例 第四节 产品设计中人体尺寸数据的应用方法 第五节 设施器物的人体尺寸适应性与动态人体尺寸,目 录,6,第三章 桌椅设计 第一节 桌椅设计概述 第

2、二节 坐姿生理解剖基础 第三节 座椅的功能尺寸 第四节 坐垫与靠垫 第五节 办公桌的功能尺寸 第四章 显示装置 第一节 人的视觉与听觉特性 第二节 显示装置的类型、设计与布置 第三节 信号显示,7,第五章 操纵装置 第一节 手足尺寸与人体关节活动 第二节 人体的施力与运动输出特性 第三节 操纵器的人机学原则 第四节 操纵器的布置和控制台 第五节 常用操纵器的人机学要素 第六节 操纵与被操纵对象的互动协调关系 第六章 产品设计人机学的若干专题 第一节 手工具及其使用方式 第二节 床、柜等家具 第三节 安全性设计 第四节 维修性设计,8,第七章 视觉传达设计与人机学 第一节 文字设计 第二节 图形

3、符号及标志设计 第三节 展示设计 第八章 室内设计与人机学 第一节 生活空间与人体尺寸 第二节 光环境与采光照明设计 第三节 声音环境和噪声控制 第四节 室内热环境 第五节 振动环境,第九章 工作空间与工作岗位设计 第一节 工作空间人体尺寸 第二节 工作空间设计 第三节 工作岗位设计 第四节 工作姿势与肢体施力,9,第十章 人机工程CAD软件及应用简介 第一节 人机工程CAD系统的组成和功能 第二节 CATIA人机工程模块简介 第三节 中国人人体模型的初步创建 第四节 人机工程CAD软件应用实例,第十一章 人机学的其他专题及未来展望 第一节 人机工程的设计心理学应用 第二节 人机学与新产品的创

4、意开发 第三节 人机工程设计的未来展望 附录 附录A 小作业：读书报告 附录B 大作业：课程设计与课程论文,10,第一章 人机工程学概论,第一节 人机学的研究对象和目的 一、 引例人机学的思想萌芽源远流长,鲁智深的禅杖,器物要和人（使用者）的各种因素相适宜。 人机工程学基本理论的简洁表述。,原始人狩猎所用的棍棒、石块或投枪， 半坡遗址中的石桌、石凳、陶土餐饮具， 人机学基本思想的萌芽是人自发的思维倾向，本能的行为方式。,11,“人的因素”：不限于人体尺寸、体能、肢力等人体生理方面， 还涉及人的感知、认知、情感、精神、心理、社会等更深广方面。 在产品、视觉传达、环境设计中都很重要。,图1-1 戏

5、说张爷和他的蛇矛,身高2.5倍的蛇矛， 张爷耍得开吗？,12,想过感受过这些问题吗？,太高啦！,左撇子、右撇子 都合适！,涂上黄色 “警示条”多好？,13,想过感受过这些问题吗？,从哪边开呀？,开关和炉口如何对应？,一目了然,无所适从,14,二、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 国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）1960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

6、学科。 三句话，分别说明人机学的研究对象、内容与目的。 IEA2008年8月的新定义： 人机工程学是研究系统中人与其他部分交互关系的学科，运用其理论、数据和方法进行设计，应达系统工效优化及人的健康、舒适之目的。 新定义概略、简洁，强调了系统中人与其他因素交互作用的观念。 设计应在多种约束和多重目标之间恰当地把握住平衡。人机工程学要求的“安全、舒适、高效”，是重要的，但受到其他条件的约束、其他目标的制衡，不是唯一的，也未必总是优先的。 人机学里的“机”或“机器” 是广义的，指一切人造器物：大到飞机、轮船、火车，小到钳子、笔、水杯；也包括建筑、环境及其中的设施等。,15,2. 人机工程学的多种学科

7、名称 人机工程学简称人机学，常见的其他名称有： 人类工效学，或工效学，英文Ergonomics。出现最早，欧洲各国和世界其他地区通用。 人的因素（学），英文Human Factors。美国、东南亚、我国台湾采用。派生名称：人因工程（学），英文Human Factors Engineering。 人类工程学，英文Human Engineering 。类似的名称有人体工程学。 其他名称：工程心理学、人-机-环境系统工程学、宜人性设计等。在日本，该学科的日文汉字是“人間工学”。 人机工程学这名称在国内流传日广，本教材随俗从众。,16,三、日常生活中人机学问题的巡视,例1 大沙发豪华气派，坐着却腰疼。

8、 例2 宾馆单人床配两个同样大小的枕头，愚不可及。 例3 旧式旅客列车的窗户。 例4 公共卫生间为什么总有人做不到 “便后冲水”？ 例5 楼道里“人走关灯”的标语与彻夜长明的灯互相嘲笑。 例6 升级换代产品双肩背书包（图1-2）。,图 1-2 书包提挎方式与脊柱形态,17,例7 “叫壶”，改善了传递信息的 “人机界面”。,图1-3 功能形态各异的剪刀,例8 阅览室里，学生们坐在长条形桌案两 侧专心致志地看书学习，抬起头来略事思索， 正巧对坐那位也抬起了头，倒霉，是陌生的 异性同学！设计心理学问题。 例9 深色发亮的小药片塑料袋，说明文字很小，颜色与塑料袋颜色的 对比又弱； 存款单居然是白纸上印

9、着橙黄色的字。 例10 形形色色的剪刀， 里面学问可不少（图1-3）。,18,例11 老年人手机,图1-4 老年人手机,19,例12 生产设备的正反两例 反 适合高1.37m、肩宽0.64m、手臂平展2m之畸形人使用的车床。,图 1-5 畸形人 适用的车床,图1-6 弹性悬挂的螺丝刀,正 把带电机的旋具弹性吊挂着使用。,例13 北京一些大医院里的“电热开水机”，水龙头上有红、绿两个指示灯，想喝热开水者很困惑：绿色表示“通行”，但也表示凉（温度低）；红色表示热，但又表示“禁止”。 到底哪个灯亮表示是热开水呢？,20,例14 “同学，引路标牌这么写更好”,图1-7 同学，引路标牌这么写更好,人机学

10、问题比比皆是：床柜、桌椅、寝室、水房、浴室、餐厅、超市、网吧、实习工厂、银行、邮局、学习文具、计算机、手机、实验室、图书馆、运动场、公交车无处不在。 发现和思考人机学问题的深广度，是检验学习效果的标准之一。,21,第二节 人机学的形成和发展 学科思想的演进,一、中国古籍中的卓越论述,考工记和天工开物。,图 1-8 考工记中 兵器宜人性的论述,要根据弓箭手的性格来配备弓箭，性 情温和、行动迟缓者：强劲急疾的硬弓； 暴躁性急、行动快猛者：柔韧的软弓。,用于劈杀大刀、剑戟，使用有方 向性，握柄截面应为椭圆，凭手握柄杆的 感知，无须眼看可掌握刀刃、钩头的方向。 用于刺杀的枪矛，使用没有方向性，柄杆的截

11、面应该做成圆形。,设计心理学应用的经典范例，令人叫绝！,（译文）,22,a）分金炉清锈清底 b）铸钟、铸鼎,c）扎桕子黑粒去壳取仁,d）琢玉,图 1-9 天工开物 插图选,工作、劳动 姿态都那么自然、 舒展，很好地把 握了工具、设备 与人体尺寸的适 应性问题！,23,二、人机学的形成、发展和学科思想的演进,古代文明中科学思想萌芽，不等同于现代科学理论。,人机学发展简史和学科思想的演进，可分4个阶段。,1对劳动工效的苛刻追求人机学的孕育,F.W.泰勒（1856-1915）的“时间与动作研究” （Time and Motion Study），吉尔布雷斯夫妇的“砌砖作业实验”等多项研究。,图1-10

12、 F.W.泰勒,1914年，教授闵斯特伯格的心理学与工业效率出版。 1919年布氏夫妇合著的疲劳研究出版。 1919年英国 “工业保健研究部”，展开工效问题的广泛 研究，包括作业姿势、负担限度、体能、工间休息、工作场 所光照、环境温湿度，以及工作中播放音乐的效果等等。,至此，提高工效的方法开始建立在科学实验的基础上，有了现代科学 的形态。,24,但这一时期研究的核心，是最大限度地开挖人的操作效率。 从人机关系方面考察，总体看是要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。 在学术理论上，与现代人机学是南辕北辙、存在对立的。 因此，应该看作是人机学的孕育期。,卓别

13、林（1889-1977）与摩登时代,图1-11 卓别林,25,2二战中尖锐的军械问题人机学的诞生,一战到二战，飞机大幅度技术升级，但事故、伤亡频发。投巨资研制的“先进”飞机未必能打胜仗，使人惊愕，进而醒悟：飞机的技术性能必须与使用人的生理机能相适配。,图1-12 飞机驾驶舱的 仪表和操纵器,二战中入侵前苏联德军的枪械问题，,有的国家聘请生理医学、心理学家参与设 计，经费增加有限，却事半功倍，效果显著。,正反的现实，使各国科技界终于认识到： 器物设计必须与人的解剖学、生理学、心理学条件相适应。,1947年，英国海军部成立交叉学科研究组。 次年默雷尔建议构建一个新的科技词汇“Ergonomics”

14、， 新学科名称及其涵盖的研究内容为各国学者所认同， 现代人机学诞生。,26,当时美国人伍德说：“设备设计必须适合人的各方面因素，使操作的付出最小，而获得的效率最高。” 反映了这一时期人机学的学科思想。,3向民用品等广阔领域延伸人机学的发展和成,20世纪五、六十年代后，人机学的研究和应用，从军工迅速延伸到民用品等广阔领域，主要有家具、家电、室内设计、医疗器械、汽车与民航客机、飞船宇航员生活舱、计算机设备与软件、生产设备与工具、事故与灾害分析等。,人机学的学科思想至此完成了重大的转变：从以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。,美国阿波罗登月舱设计中一个小插曲发人深省： 过于强

15、调“机器适应人”也是不全面的。,加之系统论的渗入，人机学学科思想又有新发展，IEA的定义明确： 人机（及环境）系统的优化，人与机器应互相适应、人机之间应合理分工。,人机学的理论至此趋于成熟。,27,4反思工业文明与可持续发展：人机学的更高阶段,反思工业文明的负面后果，以可持续发展理论为统领，人机学正经历着新的学科思想演进。绿色设计、生态设计、节能设计、再生设计等理念，立足于人与自然保持持久和谐，回归到中国古代“天人合一”的设计伦理。,数字技术、信息技术、基因技术急剧地改变着人类的文明进程，带给人们空前福祉的同时，必须警觉其危及人们体魄和精神健康的负面影响，人机学今后将任重而道远。,人机学此前的观念是：要求人、机、环境三者和谐统一。以可持续发展理念为指导，则由人、机、环境三维加上一维（未来），演进为人、机、环境、未来四者和谐统一。,人机学的应用，以下方面可能形成今后热点：计算机人机界面、永久太空站的生活工作环境、弱势群体（残疾人、老年人）的医疗和便利设施、海陆空交通安全保障、生理与心理保健产品与设施等等。,28,以设计体现对弱势群体的关爱！,万能拐杖（获第十届全球工业设计比赛金杯奖）,29,三、人机学的学术团体和教育 1国际的和各国的学术团体及其主要活动 （1）各