第一章安全人机工程概述

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1、2024/9/41第一章第一章 概概 述述主讲老师：李重情主讲老师：李重情安全人机工程学安全人机工程学为什么开设为什么开设安全人机工程学安全人机工程学？22024/9/4安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4开篇之例：日常生活中人机学问题开篇之例：日常生活中人机学问题3在我们的日常生活中，可以说时时处处都存在在我们的日常生活中，可以说时时处处都存在着人机学问题，包括合理的和不合理的事例。着人机学问题，包括合理的和不合理的事例。 下面列举一些例子，简单地把问题所在点出来：下面列举一些例子，简单地把问题所在点出来：安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例1腰疼沙发腰疼沙发4城市里有的

2、家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不城市里有的家庭买了大沙发，豪华气派，可是坐不多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个多久腰部就难受酸疼了，不得不在腰后面垫上一个“靠靠垫垫”。为什么。为什么?安全人机工程学安全人机工程学2024/9/45无论你怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段无论你怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。姿解剖学要求。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例2主枕头附枕头主枕头附枕头6一些一些“上档次上档次”的宾馆里，单人床常配有的宾馆里，单人床

3、常配有两个同样的枕两个同样的枕头头。本意是让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的。本意是让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。人两个枕头叠起来用。“高招高招”、“损招损招”!？ 一般人们对枕头高度要求差别哪有一倍之多呢一般人们对枕头高度要求差别哪有一倍之多呢?其结果是：其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高。嫌高。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4解决方案：解决方案：7其实，其实，只要采用一个稍许高一点的只要采用一个稍许高一点的“主枕头主枕头”、再配、再配一个较薄的一个较薄的“附枕头附

4、枕头”，就能满足多数人的需要。，就能满足多数人的需要。产品应与生理条件相适应产品应与生理条件相适应安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例3车厢窗户车厢窗户8墨绿色的旧式火车，其车厢窗户高度与坐着乘客的胸、墨绿色的旧式火车，其车厢窗户高度与坐着乘客的胸、肩、头部齐平。打开窗户，在车速肩、头部齐平。打开窗户，在车速6080km/h，即使最闷热，即使最闷热的夏季，的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久，而背风一侧乘客却迎风被吹的乘客也经不住多久，而背风一侧乘客却依然热不可挡依然热不可挡。你经历过吗？（上半截窗户是固定的）。你经历过吗？（上半截窗户是固定的）安全人机工程学安全人机工程学2024/

5、9/4解决方案：解决方案：9其实，把窗户提升到比站立者身高略高一点即可，也其实，把窗户提升到比站立者身高略高一点即可，也不增加生产成本。不增加生产成本。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例4脚踏板冲水脚踏板冲水10公共卫生间里公共卫生间里水箱拉绳、按钮水箱拉绳、按钮边上贴着醒目的边上贴着醒目的 “便后冲水便后冲水”，但是不冲水的现象司空见惯。一方面公众，但是不冲水的现象司空见惯。一方面公众素质有待提高，另一方面主要是拉、按钮不卫生，存在素质有待提高，另一方面主要是拉、按钮不卫生，存在宜人性的问题。宜人性的问题。 脚踏板或自动化冲水脚踏板或自动化冲水就解决了这个问题。就解决了这个问题

6、。 安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例5声光控延时开关声光控延时开关11“节约用电、人走关灯节约用电、人走关灯”的字条随处可见，人走楼空后的字条随处可见，人走楼空后楼道里的照明灯还是彻夜长明。楼道里的照明灯还是彻夜长明。开关都安置在楼道照明灯的开关都安置在楼道照明灯的就近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢就近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢?用用声光控延时开关声光控延时开关，人来灯亮，人走灯灭，可解决，人来灯亮，人走灯灭，可解决问题。问题。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4 例例6叫壶叫壶12用普通水壶烧水，若没人守着，水开了可能弄得满屋水

7、气，用普通水壶烧水，若没人守着，水开了可能弄得满屋水气，引起一阵忙乱。用壶盖上装了个小气哨的引起一阵忙乱。用壶盖上装了个小气哨的“叫壶叫壶”烧水，即烧水，即可避免这种忙乱。可避免这种忙乱。 在人机学里，叫做在人机学里，叫做“人机界面人机界面”得到了改善，从而使得产得到了改善，从而使得产品更为品更为“宜人宜人”。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例7图书馆长条形桌案问题图书馆长条形桌案问题13不少学校的图书馆阅览室里，座位安排在长条形桌案不少学校的图书馆阅览室里，座位安排在长条形桌案相对着的两侧。相对着的两侧。但阅读中也难免要停下来略事思索，于是但阅读中也难免要停下来略事思索，于是把

8、头抬了起来把头抬了起来，倘若正巧此时对座的那位也抬起了，倘若正巧此时对座的那位也抬起了头，头，不经意间互相目光交接，双方都觉得尴尬不经意间互相目光交接，双方都觉得尴尬。这就是设。这就是设计心理学方面的问题。计心理学方面的问题。 安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例8不同的颜色问题不同的颜色问题14 银灰色或蓝色发亮的小银灰色或蓝色发亮的小塑料袋里装着药片，药片塑料袋里装着药片，药片的服用量、服用方法都用的服用量、服用方法都用小字印在包装袋上，小字印在包装袋上，包装包装袋闪闪发光，文字和底色袋闪闪发光，文字和底色的对比又弱的对比又弱，也许年轻人，也许年轻人还行，中老年人想看清上还行，

9、中老年人想看清上面的说明确实费劲。面的说明确实费劲。安全人机工程学安全人机工程学例例9 行李箱的滚轮行李箱的滚轮 当你托着大行李箱出行时，是不是很感慨它的沉重？！当你托着大行李箱出行时，是不是很感慨它的沉重？！特别是固定方向轮的行李箱。特别是固定方向轮的行李箱。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4例例10形形色色的剪刀形形色色的剪刀 16 被剪对象有大有小、有硬有软、有的要剪复杂的形状且要被剪对象有大有小、有硬有软、有的要剪复杂的形状且要求特别精细、有的要伸入孔洞或拐进尖角去剪，求特别精细、有的要伸入孔洞或拐进尖角去剪，。 所以要达到人机学使用所以要达到人机学使用 “安全、舒适、高效安

10、全、舒适、高效”的目标，剪的目标，剪刀刃片的形状和尺寸、把手的形状和尺寸，有很多解剖学、刀刃片的形状和尺寸、把手的形状和尺寸，有很多解剖学、生理学的考究。生理学的考究。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4 例例11带带“耳朵耳朵”的垃圾箱的垃圾箱17北京市推出了一种北京市推出了一种“带耳朵的垃圾箱带耳朵的垃圾箱” ，一个一个“耳朵耳朵”里装有卷纸里装有卷纸，供，供欲吐痰者取用。欲吐痰者取用。另一个另一个“耳朵耳朵”是投放烟蒂的烟蒂是投放烟蒂的烟蒂缸缸，里面装有沙子，供人，里面装有沙子，供人用来抿灭烟头。用来抿灭烟头。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4小小 结：结：18 大学生

11、活环境中的人机学问题比比皆是大学生活环境中的人机学问题比比皆是:床柜转椅、寝室床柜转椅、寝室水房、电脑手机水房、电脑手机 、超市网吧、实习工厂、银行邮局、实验、超市网吧、实习工厂、银行邮局、实验室、图书馆、运动场室、图书馆、运动场. 总之日常生活中的人机学问题无总之日常生活中的人机学问题无处不在。处不在。 道路交通、家居生活、生产作业道路交通、家居生活、生产作业等等随处都充满了人机等等随处都充满了人机工程的实例，有的逐渐完善、有的有待解决，最终都是为工程的实例，有的逐渐完善、有的有待解决，最终都是为人类安全、舒适和生产高效人类安全、舒适和生产高效服务。服务。安全人机工程学安全人机工程学课程目标

12、课程目标 通过本课程的学习，能掌握通过本课程的学习，能掌握安全人机工程学安全人机工程学的基本概念和基本理论，深刻领会人机界面、人机的基本概念和基本理论，深刻领会人机界面、人机匹配与安全、工效的辨证关系，掌握对人机系统隐匹配与安全、工效的辨证关系，掌握对人机系统隐患进行诊断、评价和防范的方法，具有进行安全人患进行诊断、评价和防范的方法，具有进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力，机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力，具有运用安全人机工程原理解决人机系统安全问题具有运用安全人机工程原理解决人机系统安全问题的能力。的能力。2024/9/419安全人机工程学安全人机工程学课课

13、程程 章章 节节第一章第一章 概述概述第二章第二章 人体的人机学参数人体的人机学参数第三章第三章 工作空间设计工作空间设计教材教材chap5.2第四章第四章 人的生理和心理及人体生物力学特性人的生理和心理及人体生物力学特性第五章第五章 安全人机功能匹配安全人机功能匹配第六章第六章 安全人机系统中的作业环境安全人机系统中的作业环境教材教材chap5.5第七章第七章 人机系统的安全设计人机系统的安全设计 第八章第八章 安全人机工程学的应用安全人机工程学的应用安全人机工程学安全人机工程学2024/9/421第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展第二节第二节 安全人机工程学

14、的研究内容与研究方法安全人机工程学的研究内容与研究方法第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述第一章第一章 概述概述安全人机工程学安全人机工程学2024/9/422第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展一、人机工程学的定义一、人机工程学的定义1 1、定义：、定义：人机工程学是研究工作环境中人的人机工程学是研究工作环境中人的解剖学、生解剖学、生理学和心理学理学和心理学等方面的因素，研究等方面的因素，研究人人和和机器及环境机器及环境的相互作用，研的相互作用，研究人在工作和生活中怎样统一考虑究人在工作和生活中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适工作

15、效率、人的健康、安全和舒适等等问题的科学。问题的科学。国际人机工程学学会国际人机工程学学会（IEA）起源于欧洲起源于欧洲形成于美国形成于美国发展于日本发展于日本作为一门独立学科的历史已有作为一门独立学科的历史已有50余年余年安全人机工程学安全人机工程学2024/9/423第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展 中中国国企企业业管管理理百百科科全全书书将将人人机机工工程程学学定定义义为为：研研究究人人和和机机器器、环环境境的的相相互互作作用用及及其其合合理理结结合合，使使设设计计的的机机器器与与环环境境系系统统适适合合人人的的生生理理、心心理理等等特特点点，达达到到在

16、在生生产产中中提提高效率、安全、健康和舒适高效率、安全、健康和舒适的目的。的目的。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/424第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展2、学科名称、学科名称Ergonomics 英国莫瑞尔英国莫瑞尔 /西欧西欧Human Engineering 美国美国Human Factors Engineering 美国美国人间工学人间工学 日本日本 苏联苏联 “人体工程学人体工程学”、 “宜人学宜人学”、 中国中国 “人因工程学人因工程学”、“人类工程学人类工程学” 中国中国“工效学工效学”、 “人机工程学人机工程学” 中国中国安全人机工程学

17、安全人机工程学2024/9/425第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展二、安全人机工程学的内涵二、安全人机工程学的内涵1 1、安全人机工程学：、安全人机工程学：以系统论、控制论和信息以系统论、控制论和信息论为理论基础，从人的生理、心理、生物力学论为理论基础，从人的生理、心理、生物力学等方面去研究在发挥机器、设备高效率的同时，等方面去研究在发挥机器、设备高效率的同时，如何使其与人达到和谐匹配，确保人的安全和如何使其与人达到和谐匹配，确保人的安全和健康的问题。健康的问题。人机工程学的一个应用学科的分支人机工程学的一个应用学科的分支。安全人机工程学安全人机工程学2024

18、/9/42 2、安全人机工程学与其他科学的关系、安全人机工程学与其他科学的关系 工程技工程技术术科学科学安全工程学安全工程学安全心理学安全心理学人体测量学人体测量学、生物力学生物力学工效人机工程工效人机工程安全人机工程安全人机工程学学生理生理卫卫生生、医学医学、环境科学环境科学 安全人机工程和工效人安全人机工程和工效人机工程都是人机工程学的机工程都是人机工程学的重重要分支。要分支。 安全人机工程以安全为安全人机工程以安全为目标、以工效为条件目标、以工效为条件； 工效人机工程以安全为工效人机工程以安全为前提、以工效为目标的前提、以工效为目标的。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4工程技工

19、程技术术科学科学安全工程学安全工程学安全心理学安全心理学人体测量学人体测量学、生物力学生物力学2、安全人机工程学与其他科学的关系、安全人机工程学与其他科学的关系工效人机工程工效人机工程安全人机工程安全人机工程学学生理生理卫卫生生、医学医学、环境科学环境科学安全心理学是安全安全心理学是安全人机工程的理论基人机工程的理论基础之一。安全人础之一。安全人 机机工程是考虑工程是考虑“人的因人的因素素”，为人机系统的，为人机系统的安全设计、使用、安全设计、使用、监督、分析、评定监督、分析、评定和提供宜人依据和提供宜人依据。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4工程技工程技术术科学科学安全工程学安全工

20、程学安全心理学安全心理学人体测量学人体测量学、生物力学生物力学2、安全人机工程学与其他科学的关系、安全人机工程学与其他科学的关系工效人机工程工效人机工程安全人机工程安全人机工程学学生理生理卫卫生生、医学医学、环境科学环境科学人体测量学、生物人体测量学、生物力学为人机设计提力学为人机设计提供科学依据供科学依据 。 人体测量学是根人体测量学是根据人体静态和动态据人体静态和动态尺寸的测量资料，尺寸的测量资料，为人机系统为人机系统设计提设计提供科学依据。供科学依据。 人体生物力学是人体生物力学是研究人体这系统运研究人体这系统运动规律的学科，动规律的学科， 给给人机系统的安全带人机系统的安全带来保证。来

21、保证。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4工程技工程技术术科学科学安全工程学安全工程学安全心理学安全心理学人体测量学人体测量学、生物力学生物力学2、安全人机工程学与其他科学的关系、安全人机工程学与其他科学的关系工效人机工程工效人机工程安全人机工程安全人机工程学学生理生理卫卫生生、医学医学、环境科学环境科学 生理学、卫生学、医学生理学、卫生学、医学及环境科学研究人体各及环境科学研究人体各方面的机理、机能和效方面的机理、机能和效率，以及各种环境对人率，以及各种环境对人体的实际影响体的实际影响，都是安，都是安全人机工程的基础依据。全人机工程的基础依据。 安全人机工程需要从安全人机工程需要从人

22、体生理过程、引起职人体生理过程、引起职业病原因和人体解剖学业病原因和人体解剖学原理等方面进行分析，原理等方面进行分析，提高人机结合面的质量，提高人机结合面的质量，以达到保障人的安全和以达到保障人的安全和保证人机系统的工作效保证人机系统的工作效率率。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4工程技工程技术术科学科学安全工程学安全工程学人体人体测测量学量学、生物力学生物力学安全心理学安全心理学2、安全人机工程学与其他科学的关系、安全人机工程学与其他科学的关系工效人机工程工效人机工程安全人机工程安全人机工程学学安全工程学分安全工程学分为为：安全安全管理管理工程学，工程学，安全安全设备设备工程学，工

23、程学，安全安全人机人机工程工程学学和安全和安全系系统统工程工程学。学。生理生理卫卫生生、医学医学、环境科学环境科学安全人机工程学安全人机工程学2024/9/42、安全人机工程学与其他科学的关系、安全人机工程学与其他科学的关系工程技工程技术术科学科学安全工程学安全工程学人体人体测测量学量学、生物力学生物力学安全心理学安全心理学工效人机工程工效人机工程安全人机工程安全人机工程学学安全人机工程安全人机工程是研究如何是研究如何让让工程技工程技术设计术设计适合于人的使适合于人的使用和避免危害用和避免危害。生理生理卫卫生生、医学医学、环境科学环境科学安全人机工程学安全人机工程学2024/9/432第一节第

24、一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展三、人机工程学的发展简史三、人机工程学的发展简史经验人经验人机工程机工程学学科学人机工程学现代人现代人机工程学机工程学1.经验期：经验期： 1945。三大实验（疲劳试验三大实验（疲劳试验 、铁、铁秋作业试验秋作业试验 、砌砖作业试验、砌砖作业试验 ）2.创建期：创建期：19451960，第二次世界大战期间起，第二次世界大战期间起，新式武器和装备的功能研究。新式武器和装备的功能研究。3.成熟期：成熟期：1960，宇航技术的研究。，宇航技术的研究。 安全人机工程学安全人机工程学2024/9/433第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全

25、人机工程学的形成与发展u三大实验三大实验肌肉疲劳试验肌肉疲劳试验：18841884年德国学者莫索对作业的人体通微电流，随年德国学者莫索对作业的人体通微电流，随着人体疲劳程度的变化，电流也随之变化，故可用不同的电信号着人体疲劳程度的变化，电流也随之变化，故可用不同的电信号来反映疲劳程度。来反映疲劳程度。铁秋作业试验铁秋作业试验：18981898年美国学者泰勒用年美国学者泰勒用形状相同形状相同而而铲量铲量分别为分别为5kg5kg、10kg10kg、17kg17kg和和30kg30kg四种铁锹去铲同一堆煤，虽然四种铁锹去铲同一堆煤，虽然17kg17kg和和30kg30kg的铁锹每次铲量大，但实验表明

26、，铲煤量为的铁锹每次铲量大，但实验表明，铲煤量为10kg10kg的铁锹作业的铁锹作业效率最高。终于找出了铁锹的最佳设计。效率最高。终于找出了铁锹的最佳设计。砌砖作业试验砌砖作业试验：19111911年吉尔伯勒斯他用快速摄影机对美国建筑工年吉尔伯勒斯他用快速摄影机对美国建筑工人砌砖作业进行了试验研究，通过对动作进行分析，去掉多余无人砌砖作业进行了试验研究，通过对动作进行分析，去掉多余无效动作，最终提高了工作效率，使砌砖速度由效动作，最终提高了工作效率，使砌砖速度由120120块块/h/h提高到提高到350350块块/h/h。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/434第一节第一节 安全人机工

27、程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展1、经验期、经验期自从有人类社会以来，就有了人和器具的最原始的人自从有人类社会以来，就有了人和器具的最原始的人机关系。机关系。在古代虽然没有人机学研究方法，但所创造的各种器在古代虽然没有人机学研究方法，但所创造的各种器具，是符合人机工程学原理的，如：具，是符合人机工程学原理的，如：旧石器时代所创旧石器时代所创造的石刀、石斧等狩猎工具造的石刀、石斧等狩猎工具，大部分是直线形状；到，大部分是直线形状；到了新石器时代了新石器时代, ,工具就逐步变得更适合人使用了。工具就逐步变得更适合人使用了。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/435第一节第一节 安全

28、人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展石头打制工具安全人机工程学安全人机工程学2024/9/436第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展图图 古埃及石刻古埃及石刻古埃及石碑雕古埃及石碑雕刻的器皿造型刻的器皿造型, ,可以很清楚地可以很清楚地看出古埃及人看出古埃及人已经开始考虑已经开始考虑人机关系了。人机关系了。 安全人机工程学安全人机工程学2024/9/437第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展经验人机工程学经验人机工程学：这些工具由：这些工具由于人的使用和改进，由简单到于人的使用和改进，由简单到复杂逐步科学化。复杂逐步科学化

29、。在我国的古典家具中，如在我国的古典家具中，如太师椅、太师椅、茶几茶几等可以很明显地看到人机理等可以很明显地看到人机理念的影子，如图所示。念的影子，如图所示。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4图 翘头案、八仙桌、太师椅、罗汉床，38第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/439第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展16世纪8世纪安全人机工程学安全人机工程学2024/9/440第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/441第

30、一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/442第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展我国指南车，它的我国指南车，它的传动机构运用了力学传动机构运用了力学和反馈原理，与现代和反馈原理，与现代人机工程学的原理相人机工程学的原理相吻合。吻合。这种实际存在的人这种实际存在的人机关系及其发展，我机关系及其发展，我们把它称为们把它称为经验人机经验人机工程学工程学。 三国时指南车（ 模型）安全人机工程学安全人机工程学2024/9/443第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展2、创建期、创

31、建期第二次世界大战期间，由于战争的需要，许多第二次世界大战期间，由于战争的需要，许多国家大力发展新式武器和装备。但由于国家大力发展新式武器和装备。但由于忽视了忽视了其中其中“人的因素人的因素”，因而由于操作失误而导致，因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。失败的教训屡见不鲜。如，由于战斗机中如，由于战斗机中座舱及仪表位置设计不当座舱及仪表位置设计不当，造成飞行员误读仪表和误用操纵器而导致意造成飞行员误读仪表和误用操纵器而导致意外事故，及由于外事故，及由于操作复杂、不灵活和不符合操作复杂、不灵活和不符合人的生理人的生理而造成战斗命中率低等现象经常发而造成战斗命中率低等现象经常发生。生。安全人

32、机工程学安全人机工程学2024/9/444第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/44519451945年美国军方成立年美国军方成立工程心理实验室工程心理实验室；19491949年人机工程研究会在英国成立，第一本有关人机的书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应用经验心理学：工程设计中的人因学出版；出版；19501950年英国成立了世界上第一个人类工效学会；年英国成立了世界上第一个人类工效学会；19571957年年9 9月美国政府出版周刊月美国政府出版周刊人的因素学会人的因素学会；1

33、9611961年国际人机工程协会成立。年国际人机工程协会成立。第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/446第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展3、成熟期、成熟期到到19601960年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期，年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期，由于科技进步，人机工程学获得了更多的发展机会。由于科技进步，人机工程学获得了更多的发展机会。如，在宇航技术的研究中，提出了如，在宇航技术的研究中，提出了人在失重情况下如人在失重情况下如何操作，在超重情况下人的感觉如何何操作，在超重情况下

34、人的感觉如何等新问题。等新问题。如，下图为在这个时期美国亨利如，下图为在这个时期美国亨利德累夫斯德累夫斯（Henry Deryfuss）事务所的人机学实验。事务所的人机学实验。 太空风洞试验太空风洞试验安全人机工程学安全人机工程学2024/9/447人类空间站的建立；人类空间站的建立；计算机和计算机工程的应用；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；药物器械设计和老年人产品设计；人的生活和工作质量设计。人的生活和工作质量设计。第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/448第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展

35、安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/449第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4我国人机发展进程我国人机发展进程 1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。 1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我国第一次派人参加。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。 1989年成立中国人类工效学学会。年成立中国人类工效学学会。 19

36、91年年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。第一节第一节 安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学的形成与发展安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4一一、研究对象研究对象1 1、人（人（ManMan）：）：活动的人体活动的人体，操作操作者、使用者、者、使用者、安全主体安全主体；2 2、机机(Machine)(Machine)：包括劳动工具、包括劳动工具、机器机器( (设备设备) )、劳动手段和环境条、劳动手段和环境条件、原材料、工艺流程等件、原材料、工艺流程等所有与所有与人相关的物质因素人相关的物质因素。3 3、人机结合面人机结合面：人和机在信息交换：人

37、和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域和功能上接触或互相影响的领域（或（或“界面界面”）。）。第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/454u人机系统：人机系统： l人子系统人子系统l机器子系统机器子系统l人机界面人机界面 人机系统基本模式第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/455第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法二、研究内容二、研究内容1 1、人的因素方面、人的因素方面主要包括人体生理、心理、人体测量及生物力学、人的可主要包括人体生理、心理、人体测量及生物力学、人的

38、可靠性；靠性；2 2、机的因素方面、机的因素方面主要包括主要包括物质性能物质性能、作业方式作业方式、安全条件安全条件等；等；3 3、环境因素方面、环境因素方面主要包括采光、照明、尘毒、噪声等对影响人的因素；主要包括采光、照明、尘毒、噪声等对影响人的因素；4 4、人机系统的综合研究、人机系统的综合研究研究人机系统的整体设计；岗位设计；显示器设计；控制研究人机系统的整体设计；岗位设计；显示器设计；控制器的设计；环境设计；作业方法及人机系统的组织管理等。器的设计；环境设计；作业方法及人机系统的组织管理等。 安全人机工程学安全人机工程学2024/9/456第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究

39、方法目前人机工程学的前沿领域研究包括： 人机关系；人机关系；人与环境关系；人与环境关系；人与生态；人与生态；人的特性模型；人的特性模型；人机系统的定量描述；人机系统的定量描述；人际关系、团体行为、组织行为、心理状人际关系、团体行为、组织行为、心理状态等方面的研究。态等方面的研究。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4三三、研究目的研究目的、任务和范围、任务和范围1 1、主要主要目的目的对人机系统建立合理的方案，更好地在人机之间合理地对人机系统建立合理的方案，更好地在人机之间合理地分配功能，使人和机有效结合、发挥人的作用、最大限分配功能，使人和机有效结合、发挥人的作用、最大限度地为人提供度

40、地为人提供安全卫生安全卫生和和舒适舒适的环境、达到保障人的健的环境、达到保障人的健康、舒适、愉快地活动的目的，同时提高康、舒适、愉快地活动的目的，同时提高活动效率活动效率。机的效能不但取决于它本身的有效系数、生产率和可机的效能不但取决于它本身的有效系数、生产率和可靠性等、而且还取决于是否适应人的操作要求、机的靠性等、而且还取决于是否适应人的操作要求、机的信息传递方式和操纵装置的布局等信息传递方式和操纵装置的布局等。 第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/42 2、主要任务主要任务建立合理可行的人机系统，更好地实施人机功能分配，更建立合理可行

41、的人机系统，更好地实施人机功能分配，更有效地发挥人的主体作用，实现人机系统的安全有效地发挥人的主体作用，实现人机系统的安全、舒适和舒适和高效高效，为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和资料，为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和资料，如：如： 1 1）人体作业的舒适范围（）人体作业的舒适范围（最佳状态最佳状态）；）； 2 2）人体的允许范围（）人体的允许范围（保证工作效率保证工作效率）；）； 3 3）人体的安全范围（）人体的安全范围（不致伤害的最低限度和要求不致伤害的最低限度和要求）；）； 4 4）一切）一切安全防护设施安全防护设施如何适应人的各种使用要求等。如何适应人的各种使用要求等。第

42、二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/43 3、研究范围研究范围 主要有主要有：1 1）研究人机系统中）研究人机系统中人的各种特性人的各种特性；生理特性和心理特性。；生理特性和心理特性。生理特性：生理特性：人体的形态机能，静态及动态人体尺度，人体人体的形态机能，静态及动态人体尺度，人体生物力学参数，人的信息输入、处理、输出的机制，人的生物力学参数，人的信息输入、处理、输出的机制，人的操作可靠性的生理因素等操作可靠性的生理因素等。心理特性心理特性：人的心理过程与个性心理特征，人在劳动时的：人的心理过程与个性心理特征，人在劳动时的心理状态，安全生

43、产的心理因素和事故心理因素等心理状态，安全生产的心理因素和事故心理因素等。这些特性是安全人机工程学的基础理论部分，是解决安全这些特性是安全人机工程学的基础理论部分，是解决安全工程技术问题的主要依据工程技术问题的主要依据。 第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/42 2）研究）研究人机功能合理分配人机功能合理分配 主要有：人和机各自功能特性参数主要有：人和机各自功能特性参数、适应能力和、适应能力和发挥其功能的条件，各种人机系统人机功能分配发挥其功能的条件，各种人机系统人机功能分配的方法等。的方法等。3 3）各种）各种人机界面人机界面研究研究主

44、要主要有：机器显示装置与人的信息通道特性的匹有：机器显示装置与人的信息通道特性的匹配、机器操纵器与人体运动特性的匹配和显示器配、机器操纵器与人体运动特性的匹配和显示器与操纵器性能的匹配等，从而针对不同的系统研与操纵器性能的匹配等，从而针对不同的系统研究最优的显示究最优的显示。 第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4EgEg、在生活和生产中数量最多的是、在生活和生产中数量最多的是工具类人机界面工具类人机界面，主要，主要研究其研究其适用性和舒适性适用性和舒适性，即如何使其与人体的形态功能、，即如何使其与人体的形态功能、尺寸范围、手感和体感等相

45、匹配。尺寸范围、手感和体感等相匹配。对于对于环境：环境：主要研究作业的物理环境、化学环境、主要研究作业的物理环境、化学环境、生物环境和美学环境等对人的影响程度、阈值范生物环境和美学环境等对人的影响程度、阈值范围和控制手段围和控制手段。4 4）作业方法与作业负荷作业方法与作业负荷研究研究作业方法研究：作业方法研究：作业姿势、体位、用力、作业顺序、合理作业姿势、体位、用力、作业顺序、合理工具等工具等，以消除不必要的劳动消耗。以消除不必要的劳动消耗。第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4作业负荷研究：作业负荷研究：主要侧重于体力负荷的测定、建模

46、主要侧重于体力负荷的测定、建模( (建立建立各种作业的生物力学模型各种作业的生物力学模型) )、分析，以确定合适的作业量、分析，以确定合适的作业量、作业速率、作息安排以及作业疲劳及其与安全生产的关作业速率、作息安排以及作业疲劳及其与安全生产的关系等系等。5 5）作业空间作业空间分析研究分析研究主要研究：为保证安全高效作业所需的空间范围。主要研究：为保证安全高效作业所需的空间范围。包括人的最佳视区、最佳作业域、最小的装配作业包括人的最佳视区、最佳作业域、最小的装配作业空间以及最低限度的安全防护范围等。空间以及最低限度的安全防护范围等。第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程

47、学安全人机工程学2024/9/46 6）事故及其预防事故及其预防研究研究据统计，近据统计，近8080的事故是由于人为失误的事故是由于人为失误导致。导致。因此，事故及其预防研究既是安全人机工程学因此，事故及其预防研究既是安全人机工程学的立足点，也是其根本目的，即研究产生事故的立足点，也是其根本目的，即研究产生事故的各种人的因素、人的误操作分析与预防措施的各种人的因素、人的误操作分析与预防措施等。等。 63第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/464第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法四、安全人机工程学的研究方法四、安全人机工程学

48、的研究方法1 1、实测法：、实测法：利用器具、设备而进行实际测量的研利用器具、设备而进行实际测量的研究方法。究方法。 2 2、实验法：、实验法：在人为设计的环境中，测试实验对象在人为设计的环境中，测试实验对象的行为的行为。 3 3、分析法：、分析法：通过观察、记录被观察者的行为表现、通过观察、记录被观察者的行为表现、活动规律等，然后进行分析的活动规律等，然后进行分析的研究方法。研究方法。1）人体尺寸）人体尺寸实测实测法；法；2）心理）心理实测实测法。法。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/465第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法4、调查研究法（、调查研究法（Survey)

49、5、计算机仿真法、计算机仿真法(Simulation)6、感觉评价法、感觉评价法(Sensory inspection)7、图示模拟和模型试验法、图示模拟和模型试验法(model)安全人机工程学安全人机工程学2024/9/466第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型 安全人机工程学安全人机工程学2024/9/467第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法研究宇航员生理、心理能力测量装置框图研究宇航员生理、心理能力测量装置框图安全人机工程学安全人机工程学2024/9/468第二节第二节 研究内容与研究方法研

50、究内容与研究方法驾驶员眼动规律实验装置驾驶员眼动规律实验装置安全人机工程学安全人机工程学2024/9/469第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/470第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法模拟驾驶模拟驾驶运动计算与仿真运动计算与仿真安全人机工程学安全人机工程学2024/9/471第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法人体动作分析仿真图形输出安全人机工程学安全人机工程学2024/9/472第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法能自学飞行的无人直升机能自学飞行的无人直升机 2008年年9月，斯坦福月，斯坦福

51、大学的计算机科学家大学的计算机科学家研制出一种能够让无研制出一种能够让无人驾驶直升机自学飞人驾驶直升机自学飞行的人工智能系统。行的人工智能系统。有了这个系统，无人有了这个系统，无人驾驶直升机便可上演驾驶直升机便可上演与其他飞机同样的飞与其他飞机同样的飞行动作。如果有机会行动作。如果有机会参加航空展，这种无参加航空展，这种无人驾驶直升机可通过人驾驶直升机可通过观察学会并表演所有观察学会并表演所有高难度特技飞行。高难度特技飞行。 安全人机工程学安全人机工程学2024/9/473第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究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

52、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。生理负荷和心理负荷。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、照明等因素的人因工程学的研工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人因工程学的研究。究。3 3、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学研究。、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学研究。4 4、信息显示研究，特别是终端显示中人的因素研究。、信息显示研究，特

53、别是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。安全人机工程学安全人机工程学五、安全人机工程学的应用五、安全人机工程学的应用从铅笔到航天飞机从铅笔到航天飞机第二节 研究内容与研究方法安全人机工程学安全人机工程学2024/9/4（1）、日常用品）、日常用品（2）、家具）、家具（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

54、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第二节第二节 研究内容与研究方法研究内容与研究方法铁锹铁锹安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学安全人机工程学2024/9/477第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述一、人机关系一、人机关系（一）人机关系（一）人机关系即人在作业过程中与作业工具、对象发生的联系。即人在作业过程中与作业工具、对象发生的联系。（二）人是人机关系中的主体（二）人是人机关系中的主体在任何人机系统中，人永远是发挥着主体的作用。在任何人机系统中，人永远是发挥着主体的作用。（三）人机关系的最佳匹配（三）人机关系的最佳匹配机

55、宜人机宜人人适机人适机安全人机工程学安全人机工程学2024/9/478第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述二、人机系统二、人机系统由人和机按一定的关系组合而成的集合体。由人和机按一定的关系组合而成的集合体。（一）按有无反馈控制作用分类（一）按有无反馈控制作用分类1.闭环人机系统闭环人机系统2.开环人机系统开环人机系统（二）按人机系统自动化程度分类（二）按人机系统自动化程度分类1.人工操作系统人工操作系统2.半自动化系统半自动化系统3.自动化系统自动化系统安全人机工程学安全人机工程学2024/9/479第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述u人工操作系统

56、人工操作系统例如，木工作业、手工造型等。例如，木工作业、手工造型等。人（动力源和控制者）人（动力源和控制者）信 息 储 存感 觉信息处理与决策执 行信 息 反 馈输 出输 入安全人机工程学安全人机工程学2024/9/480第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述u半自动化系统半自动化系统人操纵具有动力的设备工作。如，人操纵具有动力的设备工作。如，操纵机床加工零操纵机床加工零件，驾驶汽车、火车件，驾驶汽车、火车等。等。人（控制者）人（控制者）信信 息息 储储 存存感 觉信息处理与决策执 行信信 息息 反反 馈馈b）过程控制输 入设 备输 出安全人机工程学安全人机工程学2024/

57、9/481第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述安全人机工程学安全人机工程学2024/9/482第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述三、人机功能匹配三、人机功能匹配（一）人与机器功能特性的比较（一）人与机器功能特性的比较项项 目目机机 器器人人速速 度度占优势占优势时间延时为时间延时为1s逻辑逻辑推理推理擅长于演绎而不易改变其演绎程序擅长于演绎而不易改变其演绎程序擅长于归纳，容易改变其推理程序擅长于归纳，容易改变其推理程序计计 算算快且精确，但不善于修正误差快且精确，但不善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差可可 靠靠

58、 性性按按照照恰恰当当设设计计制制造造的的机机器器，在在完完成成规规定定的的作作业业中中可可靠靠性性很很高高，而而且且保保持持恒恒定定，不不能能处处理理意意外外的的事事态态。在在超负荷条件下可靠性突降超负荷条件下可靠性突降人人脑脑可可靠靠性性远远超超过过机机械械，但但极极度度疲疲劳劳与与紧紧急急事事态态下下很很可可能能变变成成极极不不可可靠靠，人人的的技技术术水水平平、经经验验以以及及生生理理和和心心里里状状况况对对可可靠靠性性很很有有影影响响，可处理意外紧急事态可处理意外紧急事态连连 续续 性性能能长长期期连连续续工工作作，适适应应单单调调专专业业，需要适当维护需要适当维护容容易易疲疲劳劳，

59、不不能能长长时时间间连连续续工工作作，且且受受性性别别、年龄和健康状态等影响，不适应单调作业年龄和健康状态等影响，不适应单调作业灵灵 活活 性性如如果果是是专专用用机机械械，不不经经调调整整则则不不能能改作其它用途改作其它用途通过教育训练，可具有多方面的适应能力通过教育训练，可具有多方面的适应能力安全人机工程学安全人机工程学2024/9/483第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述（二）人与机器功能分配（二）人与机器功能分配1.人机功能分配的影响因素人机功能分配的影响因素人和机器的性能特点；人和机器的性能特点；人的个体差异和群体差异；人的个体差异和群体差异；人和机器对突发事

60、件的反应能力差异；人和机器对突发事件的反应能力差异；机器代替人的效果，可行性、可靠性、经济性机器代替人的效果，可行性、可靠性、经济性的比较。的比较。安全人机工程学安全人机工程学2024/9/484第三节第三节 人机关系与人机系统概述人机关系与人机系统概述2.人机功能分配的一般原则人机功能分配的一般原则l机器承担机器承担笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业物理信号的作业l人承担人承担 指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作故障处理及应付突然事件等工作安全人机工程学安全人机工程学2024/9/485作业作业1.何谓安全人机工程学，其研究对象是什么。何谓安全人机工程学，其研究对象是什么。2.安全人机工程学研究的内容有哪些。安全人机工程学研究的内容有哪些。