人機工程學 第1章 緒論

1、第第1 1章章 緒論緒論 第第1章章 緒論緒論 1.1 人機工程學及其發(fā)展史人機工程學及其發(fā)展史1.2 人機系統(tǒng)人機系統(tǒng) 1.3 人機工程學的研究內容和應用人機工程學的研究內容和應用 1.4 人機工程學的研究方法人機工程學的研究方法 第第1 1章章 緒論緒論 1.1 人機工程學及其發(fā)展史人機工程學及其發(fā)展史 1.1.1 什么是人機工程學 人機工程學是20世紀40年代后期跨越不同學科和領域， 應用多種學科的原理、 方法和數(shù)據(jù)發(fā)展起來的一門新興的邊緣學科。 由于它的學科內容的綜合性、 涉及范圍的廣泛性以及學科側重點的不同， 學科的命名具有多樣化的特點。 第第1 1章章 緒論緒論 例如， 在歐洲多稱

2、為工效學(Ergonomics)； 在美國多稱為人類因素學(Human Factors)、 人類工程學(Human Engineering)、 工程心理學(Engineering Psychology)； 在日本稱為人間工學等。 在我國所用的名稱有人機工程學、 工效學、 人機學、 人體工程學等， 本書使用人機工程學這一名稱。 人機工程學目前也無統(tǒng)一的定義。 第第1 1章章 緒論緒論 著名的美國人機工程學專家W.E.伍德森(W.E.Woodson)認為： 人機工程學研究的是人與機器相互關系的合理方案， 亦即對人的知覺顯示、 操縱控制、 人機系統(tǒng)的設計及其布置和作業(yè)系統(tǒng)的組合等進行有效的研究， 其

3、目的在于獲得最高的效率和作業(yè)時感到安全和舒適。 前蘇聯(lián)的學者將人機工程學定義為人機工程學是研究人在生產過程中的可能性、 勞動活動方式、 勞動的組織安排， 從而提高人的工作效率， 同時創(chuàng)造舒適和安全的勞動環(huán)境， 保障勞動人民的健康， 使人從生理上和心理上得到全面發(fā)展的一門學科。 第第1 1章章 緒論緒論 國際人機工程學會(International Ergonomics Association ， 簡稱IEA)的定義為人機工程學是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、 生理學和心理學等方面的因素， 研究人和機器及環(huán)境的相互作用， 研究在工作、 生活和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、 健康、 安全和舒適等問

4、題的學科。 中國企業(yè)管理百科全書中對人機工程學所下的定義為人機工程學是研究人和機器、 環(huán)境的相互作用及其合理結合， 使設計的機器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、 心理特點， 達到在生產中提高效率、 安全、 健康和舒適的目的。 第第1 1章章 緒論緒論 綜上所述， 盡管各國學者對人機工程學所下的定義不同， 但在下述兩方面卻是一致的： 1) 人機工程學的研究對象是人、 機、 環(huán)境的相互關系。 2) 人機工程學研究的目的是如何達到安全、 健康、 舒適和工作效率的最優(yōu)化。 第第1 1章章 緒論緒論 1.1.2 人機工程學發(fā)展簡史 早在石器時代， 人類就學會了選擇石塊打制成可供敲、 砸、 刮、 割的各種工具，

5、從而產生了原始的人機關系。 此后， 在漫長的歷史歲月里， 人類為了擴大自己的工作能力和提高自己的生活水平， 便不斷地創(chuàng)造發(fā)明， 研究制造各種工具、 用具、 機器、 設備等。 但是卻忽略了對自己制造的生產工具與自身關系的研究， 于是導致了低效率， 甚至對自身的傷害。 第第1 1章章 緒論緒論 19世紀末， 人們開始采用科學的方法研究人的能力與其所使用的工具之間的關系， 從而進入了有意識地研究人機關系的新階段。 這一階段(大致從19世紀末到20世紀30年代)， 在人與工具的關系以及人與操作方法的研究方面， 最具有影響力的首推現(xiàn)代管理學的先驅泰勒(F.W.Taylor)。 1898年泰勒進入美國的伯

6、利恒鋼鐵公司后， 對鏟煤和礦石的工具鐵銑進行研究， 找到了鐵銑的最佳設計以及每次鏟煤或礦石的最適重量。 第第1 1章章 緒論緒論 同時， 泰勒還進行了操作方法的研究， 剔除多余的不合理的動作， 制定最省力高效的操作方法和相應的工時定額， 大大提高了工作效率。 1911年吉爾布雷斯夫婦(F.B.Gilbreth and L.M.Gilbreth)通過快速拍攝影片， 詳細記錄工人的操作動作后， 對其進行分析研究， 將工人的砌磚動作進行簡化， 使砌磚速度由原來的120塊/h提高到350塊/h。 現(xiàn)代心理學家閔斯托博格(H.Munsterberg)1912年前后出版了心理學與工作效率等書， 將當時心理

7、技術學的研究成果與泰勒的科學管理學從理論上有機地結合起來， 運用心理學的原理和方法， 通過選撥與培訓， 使工人適應于機器。 第第1 1章章 緒論緒論 20世紀20年代， 心理技術學傳入中國， 1935年我國心理學家陳立出版了工業(yè)心理學概觀， 這是我國最早系統(tǒng)介紹工業(yè)心理學的專著。 該階段人機關系研究的特點是， 以機器為中心進行設計， 通過選撥和訓練， 使人適應于機器。 在此期間的研究成果為人機工程學學科的形成打下了良好的基礎。 第第1 1章章 緒論緒論 第二次世界大戰(zhàn)期間， 由于戰(zhàn)爭的需要， 軍事工業(yè)得到了飛速發(fā)展， 武器裝備變得空前龐大和復雜。 此時， 完全依靠選撥和訓練人員， 已無法使人適

8、應不斷發(fā)展的新武器的性能要求， 事故率大為增多。 據(jù)統(tǒng)計， 美國在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)生的飛機事故中， 90%是由人為因素而造成的。 人們在屢屢失敗中逐漸認識到， 只有當武器裝備符合使用者的生理、 心理特性和能力限度時， 才能發(fā)揮其高效能， 避免事故的發(fā)生。 于是， 對人機關系的研究， 從“人適機”轉入“機宜人”的新階段。 從此， 工程技術才真正與生理學、 心理學等人體科學結合起來。 第第1 1章章 緒論緒論 第二次世界大戰(zhàn)結束后， 人機關系的研究成果廣泛地應用于工業(yè)領域。 1949年， 在默雷爾(Murrell)的倡導下， 英國成立了第一個人機工程學科研究組。 翌年2月16日在英國海軍部召開

9、的會議上通過了人機工程學(Ergonomics)這一名稱， 正式宣告人機工程學作為一門獨立學科的誕生。 1949年查帕尼斯(A.Chapanis)等人出版了應用實驗心理學工程設計中人的因素一書， 總結了第二次世界大戰(zhàn)時期的研究成果， 系統(tǒng)地論述了人機工程學的基本理論和方法， 為人機工程學奠定了理論基礎。 1954年伍德森發(fā)表了設備設計中的人類工程學導論。 第第1 1章章 緒論緒論 1957年麥克考米克(E.J.Mc Cormick)出版了人類工程學一書， 該書相繼被美國、 歐洲和日本等國廣泛采用作為大學教科書。 在這一階段， 德國、 美國先后成立了人機工程學會， 德國的馬克思普朗克協(xié)會人類工程

10、學研究所、 英國的勞勃路技術學院、 美國的哈佛大學等都開展了不少人機工程學方面的研究工作， 人機工程學原理也為許多工業(yè)設計師所采用。 第第1 1章章 緒論緒論 20世紀60年代以后， 科學技術飛速發(fā)展， 電子計算機應用的普及， 工程系統(tǒng)的進一步復雜及其自動化程度的不斷提高， 宇航事業(yè)的空前發(fā)展， 一系列新科學的迅速崛起， 不僅為人機工程學注入了新的研究理論、 方法和手段， 而且也為人機工程學提出了一系列新的研究課題。 如核電站等重要系統(tǒng)的可靠性問題、 計算機的人機界面設計問題、 宇航系統(tǒng)的設計問題等等， 拓寬了人機工程學的研究領域和應用范圍， 促進了人機工程學的發(fā)展和進步。 第第1 1章章 緒

11、論緒論 60年代人機工程學研究的指導思想是將人、 機、 環(huán)境作為一個完整的系統(tǒng)， 使系統(tǒng)中的人、 機、 環(huán)境獲得最佳匹配， 以保證系統(tǒng)整體最優(yōu)。 70年代以后， 在指導思想上有人主張應特別強調人類的基本價值， 特別強調在系統(tǒng)、 工具、 環(huán)境設計中考慮操作者的個體差異， 讓科學技術不僅在產品性能上能滿足人類要求， 而且使人類在操作機器的過程中也獲得滿足。 第第1 1章章 緒論緒論 國際人機工程學會(IEA)1960年成立至今， 先后召開了10屆國際性會議， 英國、 美國、 德國、 日本、 法國等許多國家的人機工程學會均與IEA建立了聯(lián)系。 1975年成立國際人機工程學標準化技術委員會(ISO/C

12、T159)， 至1986年共制訂8個標準草案或建議， 發(fā)布工作系統(tǒng)設計的人機工程學原則標準， 作為人機系統(tǒng)設計的基本方針。 此外， 許多國家設立了專門的人機工程學研究機構。 英、 德、 美、 蘇等國都相繼制訂了本國的人機工程學國家標準。第第1 1章章 緒論緒論 目前， 人機工程學已被廣泛應用于國防、 交通運輸、 工業(yè)、 航天航空、 農業(yè)、 建筑等各個領域。 我國的人機工程學研究起步較晚， 但發(fā)展較快。 1980年建立全國人類工效學標準化技術委員會， 至1988年已制訂有關國家標準22個。 1989年成立中國人類工效學學會。 中國科學院心理學研究所及一些高等院校分別建立了人機工程學研究機構， 開

13、設了人機工程學課程。 有關人機工程學方面的出版物也日益增多。 目前在我國人機工程學已應用于許多部門， 如鐵路、 冶金、 汽車運輸、 工程機械、 機床設計、 航天航空、 醫(yī)藥等， 并取得了不少可喜成績。 第第1 1章章 緒論緒論 有關資料表明， 近期內人機工程學的研究方向可歸納為： 工作負荷研究(在體力、 腦力活動中和工作緊張時， 人的生理和心理負荷的研究)； 工作環(huán)境研究(一般工作環(huán)境和特殊工作環(huán)境中人的生理、 心理效應)； 工作場地、 工作空間、 工作裝備的人機工程學研究； 信息顯示特別是計算機終端顯示中人的因素研究； 計算機設計與使用的人機工程學研究； 安全管理及人的可靠性研究； 工作成效

14、的測量和評定； 機器人設計的智能模擬等。 第第1 1章章 緒論緒論 1.2 人機系統(tǒng)人機系統(tǒng) 當今世界， 沒有機器的幫助人們幾乎不能達到自己的目的。 但沒有人的操作， 機器也不能自己工作。 人機系統(tǒng)的外延相當廣泛， 工人用車床加工零件， 構成了工人車床人機系統(tǒng)； 人與工具、 人與桌椅等都是人機系統(tǒng)。 第第1 1章章 緒論緒論 人機系統(tǒng)之所以能夠不斷發(fā)展， 是由于人機系統(tǒng)中人與機器能夠互相補償各自的不足。 因此， 任何一個人機系統(tǒng)都需要解決人與機器的合理分工問題。 既然人與機器在完成系統(tǒng)目標上有分工， 隨之而來的就是人與機器的信息交換問題人機界面問題。 為了使系統(tǒng)達到預期目標， 人機之間的信息交

15、換必須保證準確、 迅速。 人機系統(tǒng)的改善， 不僅依賴工程技術人員對機器進行改進， 使機器更適合于人體因素， 同時也依賴于選擇適當?shù)牟僮髡呋驅Σ僮髡哌M行有目的的訓練。 第第1 1章章 緒論緒論 因為某些特定的作業(yè)僅適合一部人。 這就是職業(yè)選撥和訓練對人機系統(tǒng)的貢獻。 人的行為特性十分復雜， 因此有必要了解人的機能， 才能使系統(tǒng)安全、 高效地運行。 可見人機系統(tǒng)是指人為了達到某種預定目標， 針對某些特定條件， 利用已經掌握的科學技術， 組成的人、 機、 環(huán)境共存的體系。 這就是廣義的人機系統(tǒng)， 也稱為人機環(huán)境系統(tǒng)。 狹義的人機系統(tǒng)僅指人與機器組成的共存體系。 第第1 1章章 緒論緒論 1.2.1

16、人機系統(tǒng)的基本類型 從最簡單的人與手工工具的結合， 到各種不同復雜程度的人與機器的結合， 任何一個基本人機系統(tǒng)都是由信息傳遞、 信息處理、 控制和反饋等基本結構所組成的。 按照人在系統(tǒng)中的作用， 人機系統(tǒng)可分成三種基本類型。 第第1 1章章 緒論緒論 1. 手工勞動系統(tǒng) 手工勞動系統(tǒng)由人和輔助機械或手工工具構成(見圖1 - 1),主要動力來源于人， 人既作為動力源又作為控制者， 系統(tǒng)的效率主要取決于人。 第第1 1章章 緒論緒論 第第1 1章章 緒論緒論 2. 半自動化、 機械化系統(tǒng) 該系統(tǒng)由人和機械設備或半自動化機械設備構成(見圖1 2)， 人主要充當生產過程的控制者或操作者， 動力一般由機

17、械系統(tǒng)提供。 這種系統(tǒng)中， 人與機械之間信息交換頻繁復雜。 人通過感知生產過程中來自機械、 產品的信息， 經大腦加工處理， 用控制手柄、 開關等裝置實施對機械的控制。 第第1 1章章 緒論緒論 圖1 - 2 半自動化、 機械化系統(tǒng) 第第1 1章章 緒論緒論 3. 自動化系統(tǒng) 自動化系統(tǒng)由人和自動化機械設備構成(見圖1 - 3)， 在一般情況下， 機械的運轉可完全不依賴于人的控制， 機械本身就是一個閉環(huán)系統(tǒng)， 人只是管理者和監(jiān)視者。 只有發(fā)生意外情況， 人才采取強制措施。 第第1 1章章 緒論緒論 圖1 - 3 自動化系統(tǒng) 第第1 1章章 緒論緒論 1.2.2 人與機的結合方式 在人機系統(tǒng)中，

18、人與機的結合方式一般有三種基本模式， 如圖1 - 4所示。 第第1 1章章 緒論緒論 圖1 - 4 人與機的結合方式(a)人與機串聯(lián)； (b)人與機并聯(lián)； (c)人與機串并聯(lián) 第第1 1章章 緒論緒論 1. 人與機串聯(lián)方式 人通過機器的作用產生輸出， 因此會導致人和機的特性互相干擾。 雖然人的長處通過機器得以發(fā)揮， 但人的弱點也會同時被擴大。 所以， 采用串聯(lián)系統(tǒng)時， 必須進行人機功能的合理分配， 使人成為控制的主體。 第第1 1章章 緒論緒論 2. 人與機并聯(lián)方式 人通過顯示裝置和控制裝置， 間接地作用于機器， 產生輸出。 當系統(tǒng)正常時， 人管理、 監(jiān)視系統(tǒng)的運行， 系統(tǒng)對人幾乎無操作要求；

19、 當系統(tǒng)出現(xiàn)異常時， 系統(tǒng)由自動控制變?yōu)槭謩涌刂疲?人與機器的結合也變?yōu)榇?lián)方式， 這就要求人迅速而準確地進行判斷和操作。 3. 人與機串并聯(lián)方式 又稱混合結合方式， 是最常用的結合方式。 第第1 1章章 緒論緒論 1.2.3 人機系統(tǒng)的發(fā)展與人在系統(tǒng)中的地位 研究人機系統(tǒng)發(fā)展的主要目的是歸納總結人機系統(tǒng)的變化特點， 認識人在人機系統(tǒng)中的地位和作用， 以便使系統(tǒng)設計能符合人的生理和心理特點， 提高系統(tǒng)的可靠性和有效性。 1. 人機系統(tǒng)的發(fā)展變化特點 1) 科學技術進步以機器取代人的體力， 這不僅延長了人的體力， 也使體力消耗降低了， 但是人的精神負擔加重了。 為了重新估計管理復雜系統(tǒng)對操作人員

20、的工作負荷， 必須制定新的勞動定額標準。 第第1 1章章 緒論緒論 2) 機器由單機作業(yè)逐漸向多功能聯(lián)動機組發(fā)展， 機器結構也越來越復雜， 使作業(yè)者了解其運行狀況和掌握操作技術的難度增加了， 而且人對機器運行狀態(tài)的了解常用編碼方式。 因此需要研究采取什么樣的編碼方式， 更便于操作者能可靠地監(jiān)控系統(tǒng)。 3) 由于機械化和自動化的發(fā)展， 使管理對象、 監(jiān)控對象及其參數(shù)的數(shù)量增加了， 致使作業(yè)者對系統(tǒng)狀態(tài)的分析復雜化。 因此， 需要確定人的功能限度問題。 第第1 1章章 緒論緒論 4) 現(xiàn)代生產過程使作業(yè)者直接參與和觀察加工對象、 控制加工過程的機會減少了， 取而代之的是人與被控對象之間“插入”了一

21、套信息傳遞裝置。 信息通常以編碼方式提供， 要求作業(yè)者譯碼， 同時也以編碼方式對機械系統(tǒng)進行控制， 改變了作業(yè)者的活動方式。 因此， 必須研究譯碼和作業(yè)者的訓練問題。 第第1 1章章 緒論緒論 5) 信息傳遞在時間上和空間上漸趨密集化， 不僅使作業(yè)者的信息接收能力、 存儲能力和處理能力產生較大差別， 而且還使作業(yè)者對技術裝備的依賴性增加。 因此， 必須研究相應的對策。 6) 現(xiàn)代技術裝備的使用， 對作業(yè)者的工作速度和準確性的要求越來越高， 不僅受到機器的制約， 而且往往超過人的感官能力。 所以， 必須研究人的感知特征和限度， 采取必要的措施。 第第1 1章章 緒論緒論 7) 高度自動化使作業(yè)者

22、的作業(yè)負荷很低， 人在低負荷條件下， 缺少足夠的信息刺激， 使人產生煩燥感， 警覺性降低， 注意力分散， 一旦出現(xiàn)異常信號， 又感到驚慌失措。 為此， 必須采取對策， 保持警惕性。 8) 航天和深海技術的發(fā)展， 必須研究人在系統(tǒng)中失重和超重條件下的行為和能力問題。第第1 1章章 緒論緒論 2. 人機系統(tǒng)中人的地位 隨著科學技術的發(fā)展與完善， 人獲得了卓越的成就， 比如發(fā)明了機器人。 但機器人也只不過是一種機器， 它只能代替人的部分工作， 而且是人的意識再現(xiàn)。 因為勞動是人有意識的活動， 所以人是勞動的主體。 但科學技術的發(fā)展， 會使勞動工具先進， 勞動條件改善， 也會改變對勞動主體的要求。 如

23、人能同時感知多少信息， 人以什么樣的速度、 準確性和形式來執(zhí)行等。 顯然這只能依賴于設計者在設計人機系統(tǒng)時， 對系統(tǒng)中人體因素的考慮程度。 第第1 1章章 緒論緒論 1.3 人機工程學的研究內容和應用人機工程學的研究內容和應用 1.3.1 人機工程學的研究任務 根據(jù)研究表明， 人的工作主要有三種類型： 肌肉工作、 感知工作和智能工作。 現(xiàn)代化機器裝備的使用， 不僅僅在于代替肌肉工作延長人的體力， 還在于設法代替人的感知和智能工作。 事實上機器已經承擔了部分人的腦力勞動。 但是實踐證明， 無論效率多高的機器裝備， 如果不能適應人的生理和心理特性就不會得到應有的效果。 第第1 1章章 緒論緒論 同

24、理， 一個現(xiàn)代化生產系統(tǒng)乃至生活系統(tǒng)， 要發(fā)揮其效能， 也必須適應人的生理和心理特性。 因為在生產系統(tǒng)或生活系統(tǒng)中， 總是由人與機器設備和環(huán)境條件構成一個有機的綜合體。 在這個綜合體中， 人是主體。 盡管由于電子計算機的應用， 使人的智能工作部分地得到代替， 但在感知方面， 機器設備代替人的功能還比較困難。 即使隨著科學技術的發(fā)展， 機器設備完全能夠代替“三方面工作”， 還存在人把人的各種心理特點轉移給機器設備的問題， 即人始終是有意識地操縱機器和控制環(huán)境， 這種主從關系決定了機器的設計、 環(huán)境條件的控制必然要適應人的特性。 第第1 1章章 緒論緒論 人機工程學把人機環(huán)境作為一個整體研究， 從

25、而打破了工程學、 生理學和心理學從各個側面研究的慣例。 因此人機工程學的主要任務是對人機環(huán)境綜合體進行系統(tǒng)的分析研究， 用人類創(chuàng)造的科學技術為這一綜合體建立合理且又可行的實用方案， 使人獲得舒適、 安全、 健康的環(huán)境條件， 力圖提高人本身的能力， 從而達到提高工效的目的。 第第1 1章章 緒論緒論 1.3.2 人機工程學的研究內容 人機工程學研究的內容應包括理論和應用兩個方面， 但當今本學科研究的總趨勢還是側重于應用。 而對于學科研究的主體方向， 則由于各國科學和工業(yè)基礎的不同， 側重點也不相同。 例如， 在美國側重工程和人際關系， 在法國側重勞動生理學， 在前蘇聯(lián)注重工程心理學等。 第第1

26、1章章 緒論緒論 一般說來隨著工業(yè)化程度的提高， 學科研究的內容有如下規(guī)律： 先由人體測量、 環(huán)境因素、 作業(yè)強度和疲勞等方面著手研究； 然后再進一步轉到操縱顯示設計、 人機系統(tǒng)控制以及人機工程學原理在各種工業(yè)與工程設計中應用等方面的研究； 進而深入到人機工程學的前沿領域， 如人機關系、 人與環(huán)境關系、 人與生態(tài)、 人的特性模型、 人機系統(tǒng)的定量描述、 人際關系， 直至團體行為、 組織行為等方面的研究。 第第1 1章章 緒論緒論 1. 人體因素的研究 人的生理、 心理特性和能力限度是人機環(huán)境系統(tǒng)設計的基礎。 從工程設計的角度出發(fā)， 人機工程學研究人體有關的主要問題是， 人體形態(tài)特征參數(shù)、 人的

27、感知特征、 人的行為特征與可靠性以及人在勞動過程中的生理心理特征等。 從而為與人體相關的機電設備、 工具、 用品、 用具、 設施、 作業(yè)以及人機環(huán)境系統(tǒng)設計提供有關人的數(shù)據(jù)資料和要求。 第第1 1章章 緒論緒論 2. 人機系統(tǒng)的總體設計研究 人機系統(tǒng)總體效能的高低首先取決于總體設計的優(yōu)劣， 所以要在整體上使機與人相適應。 應根據(jù)人和機各自的特點， 合理分配人機功能， 使其在人機系統(tǒng)中發(fā)揮各自的特長， 并互相取長補短、 有機配合， 保證系統(tǒng)的功能最優(yōu)。 第第1 1章章 緒論緒論 3. 工作場所和信息傳遞裝置設計研究 工作場所包括： 工作空間、 座位、 工作臺或操縱臺等。 工作場所設計的是否合理，

28、 將對人的工作效率產生直接的影響。 只有使作業(yè)場所適合于人的特點， 才能保證人以無害于健康的姿勢從事勞動， 既能高效地完成工作， 又感到舒適和不致過早地產生疲勞。 人與機、 環(huán)境之間的信息交流是通過人機界面上的顯示器和控制器完成的。 為了使人機之間的信息交換迅速、 準確且不易使人疲勞， 所以要研究顯示器使其和人的感覺器官的特性相匹配， 研究控制器使其和人的效應器官相匹配， 以及它們之間的相互配合問題。 第第1 1章章 緒論緒論 4. 作業(yè)改善的研究 人機工程學研究人從事不同作業(yè)時的生理、 心理變化， 并據(jù)此確定作業(yè)的合理負荷及能量消耗， 制定合理的休息制度， 采取正確的操作方法， 以減輕疲勞，

29、 保障健康， 提高作業(yè)效率。 人機工程學還研究作業(yè)分析和動作經濟原則， 尋求經濟、 省力、 有效的標準工作方法和標準作業(yè)時間， 以消除無效勞動， 合理利用人力和設備， 提高工作效率。 第第1 1章章 緒論緒論 5. 環(huán)境控制與安全保護 人機工程學所研究的工作效率， 不僅是指使從事的工作在短期內有效地完成， 而且是指在長期內不存在對人體健康有害的影響， 并使事故危險縮小到最低限度。 人機工程學通常研究溫度、 濕度、 照明、 噪聲、 振動、 色彩、 空氣污染等一般工作與生活環(huán)境條件對人作業(yè)活動和健康的影響， 以及控制和改善不良環(huán)境的措施， 來保護操作者免遭因作業(yè)而引起的病痛、 疾患、 傷害。 第第

30、1 1章章 緒論緒論 隨著科學技術的進步， 計算機終端顯示中的人體因素， 計算機設計與使用的人機工程學問題， 工作成效的測量與評定， 人在異常工作環(huán)境條件下的生理效應以及機器人設計的智能模擬等也是人機工程學研究的重要內容。 第第1 1章章 緒論緒論 1.3.3 人機工程學的應用 人機工程學的應用十分廣泛。 在不同的產業(yè)部門， 人機工程學應用課題的舉例如表1 - 1所示。 無論什么產業(yè)部門為生產手段的工具、 機械及設備的設計和使用以及生產場所的環(huán)境改善； 為減輕作業(yè)負擔而對作業(yè)方式的改善和研究開發(fā)； 為防止單調勞動而對作業(yè)進行合理的安排； 為防止人的差錯而設計的安全保障系統(tǒng)； 為提高產品的操作性

31、能、 舒適性和安全可靠性， 對整個系統(tǒng)的設計和改善等都是應該開發(fā)研究的課題。 而這些正是人機工程學應用研究的主要內容。 第第1 1章章 緒論緒論 表1 - 1 各產業(yè)部門人機工程學的應用課題 第第1 1章章 緒論緒論 1.4 人機工程學的研究方法人機工程學的研究方法 人機工程學的研究廣泛采用了人體科學和生物科學等相關學科的研究方法和手段， 也采取了系統(tǒng)工程、 控制論、 統(tǒng)計學等其他學科的一些研究方法。 而且本學科的研究也建立了一些獨特的新方法， 以探討人、 機、 環(huán)境要素間復雜的關系問題。 這些方法包括： 測量人體各部分靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)； 調查、 詢問、 觀察人在作業(yè)時的行為和反應特征； 第第1

32、 1章章 緒論緒論 對時間和動作的分析研究； 測量人在作業(yè)前后以及作業(yè)過程中的心理狀態(tài)和生理指標的動態(tài)變化； 觀察和分析作業(yè)過程中、 工藝流程中存在的問題； 分析差錯和意外事故的原因； 進行模擬實驗或用電子計算機進行模擬實驗； 運用數(shù)字或統(tǒng)計學的方法找出各變數(shù)之間的相互關系， 以便從中得出正確的結論或發(fā)展成有關理論等。 第第1 1章章 緒論緒論 1.4.1 人機工程學的一般研究方法 目前常用的研究方法有以下幾種。 1. 實測法 實測法是借助工具、 儀器設備進行測量的方法。 例如人體尺寸的測量， 人體生理參數(shù)的測量(能量代謝、 呼吸、 脈博、 血壓、 尿、 汗、 肌電、 心電等)， 作業(yè)環(huán)境參數(shù)

33、的測量(溫度、 濕度、 照明、 噪聲、 特殊環(huán)境下的失重、 輻射等)。 第第1 1章章 緒論緒論 2. 實驗法 實驗法是在人為設計的環(huán)境中測試實驗對象的行為或反應的一種研究方法， 一般在實驗室進行， 但也可以在作業(yè)現(xiàn)場進行。 如人對各種儀表示值的認讀速度、 誤讀率與儀表顯示的亮度、 對比度、 儀表指針和表盤的形狀、 觀察距離、 觀察者的疲勞程度和心情等關系的研究。 第第1 1章章 緒論緒論 3. 詢問法 調查人通過與被調查人的談話， 評價被調查人對某一特定環(huán)境、 條件的反應。 詢問法需要具備高超的技巧和豐富的經驗， 調查人要對詢問的問題、 先后順序和具體的提法作好充分準備； 對所調查的問題采取

34、絕對中立的態(tài)度； 對被調查人要熱情關心， 建立友好的關系。 這種方法能幫助被調查人整理思路， 對了解被調查人過去沒有認真考慮過的問題特別有效。 第第1 1章章 緒論緒論 4. 測試法 根據(jù)研究內容， 對典型生產環(huán)境中的人進行測試調查， 收集其在特定環(huán)境中的反應和表現(xiàn)， 從中分析產生的原因、 差異等。 測試法可根據(jù)情況， 采取個體測試、 小組測試或抽樣測試等不同方法。 第第1 1章章 緒論緒論 5. 觀察法 通過直接或間接觀察， 記錄自然環(huán)境中被調查對象的行為表現(xiàn)、 活動規(guī)律， 然后進行分析研究的方法。 其技巧在于能客觀地觀察并記錄被調查者的行為而不受任何干擾。 根據(jù)調查目的， 可事先讓被調查者

35、知道調查內容， 也可不讓知道而秘密進行。 有時也可借助攝影或錄相等手段。 第第1 1章章 緒論緒論 6. 模擬和模型試驗法 由于機器系統(tǒng)一般比較復雜， 因而在人機系統(tǒng)研究時常采用模擬法。 它是運用各種技術和裝置的模擬， 對某些操作系統(tǒng)進行逼真的試驗， 可得到所需要的更符合實際的數(shù)據(jù)的一種方法。 例如訓練模擬器、 各種人體模型、 機械模型， 計算機模擬等。 因為模擬器或模型通常比所模擬的真實系統(tǒng)價格便宜得多， 而又可以進行符合實際的研究， 所以獲得較多的應用。第第1 1章章 緒論緒論 7. 分析法 分析法是在上述各種方法中獲得一定的資料和數(shù)據(jù)后采用的一種研究方法。 目前， 人機工程學常采用如下幾

36、種分析法： 1) 瞬間操作分析法。 生產過程一般是連續(xù)的， 人和機之間的信息傳遞也是連續(xù)的。 但要分析這種連續(xù)傳遞的信息比較困難， 因而只能用間歇性的分析測定法， 對操作者和機械之間在每一間隔時刻的信息進行測定后， 再用統(tǒng)計推理的方法加以整理， 從而獲得人機系統(tǒng)的有益資料。 第第1 1章章 緒論緒論 2) 知覺與運動信息分析法。 由于外界給人的信息首先由感知器官傳到神經中樞， 經大腦處理后產生反應信號， 再傳遞給肢體對機器進行操作， 被操作的機器狀態(tài)又將信息反饋給操作者， 從而形成一種反饋系統(tǒng)。 知覺與運動信息分析法就是對此反饋系統(tǒng)進行測定分析， 然后用信息傳遞理論來闡明人機間信息傳遞的數(shù)量關

37、系。 第第1 1章章 緒論緒論 3) 動作負荷分析法。 在規(guī)定操作所必須的最小間隔時間的條件下， 采用電子計算機技術來分析操作者連續(xù)操作的情況， 從而可推算操作者工作的負荷程度。 另外， 對操作者在單位時間內工作負荷進行分析， 也可獲得用單位時間的作業(yè)負荷率來表示操作者的全工作負荷。 4) 頻率分析法。 對人機系統(tǒng)中的機械系統(tǒng)使用頻率和操作者的操作動作頻率進行測定分析， 可以獲得作為調整操作人員負荷參數(shù)的依據(jù)。 第第1 1章章 緒論緒論 5) 危象分析法。 對事故或近似事故的危象進行分析， 特別有助于識別容易誘發(fā)錯誤的情況， 同時也能方便地查找出系統(tǒng)中存在的而又需用復雜的研究方法才能發(fā)現(xiàn)的問題。 6) 相關分析法。 在分析方法中， 常常要研究兩種變量， 即自變量和因變量。 用相關分析法能夠確定兩個以上的變量之間是否存在統(tǒng)計關系。 利用變量之間的統(tǒng)計關系可以對變量進行描述和預測， 或者從中找出合乎規(guī)律的東西。 由于統(tǒng)計學的發(fā)展和計算機的應用，