人机工程学9453592023.docx

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1、人机工程学9453592023同学们你们所学的专业是产品设计，产品设计的目的是满足人的需求，包含物质层面也包含精神层面，不管是我们设计一个产品、设计一个空间，人的需求是设计的出发点，也是设计的目的与归宿。人机工程学是研究人、机、及其工作环境之间相互作用的学科。其研究目的是使在所设计的人机环境系统中，人尽其力，“机”尽其用，环境尽其美，使整个系统安全、高效，且对人有较高的舒适度与生命保障功能。最终目的是使系统综合使用效能最高。设计需要感性的认识，更需要理性的思考。产品设计是艺术与科学技术相结合的学科，人机工程学的支持就是给予设计科学化的色彩，使设计更少的受设计者主观意想影响。产品设计要求设计最终

2、将形式与功能相统一，而人机工程学对设计的功能性，不管是满足物质性的功能还是精神性的功能的满足都起科学的支撑，为人性化的设计提供了根据。形态推断设计价值的一种冲击。1.1人机工程学的命名与定义人机工程学是一门涉及诸多方面的综合性边缘学科。它在自身进展的过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机的融合了各有关学科的理论，不断地完善自身的基本概念，理论体系、研究方法与技术标准与规范。1.I.1学科的命名由于该学科研究与应用的范围极其广泛，各个领域的研究人员都试图从自身的角度来给本学科命名与定义，因此，世界各国对本学科的命名不尽相同，即使在同一个国家里，命名也不统一。美国的HumanEngineeri

3、ng,译为“人类工程学”或者”人体工程学：HumanFactors;HumanFactorsEngineering人类因素学或者人类因素工程学原苏联及东欧国家的“EngineeringPSyChoIOgy”通常译为“工程心理学”；日本的相应学科译为：人间工学人体工程学；人机工程学；人类工效学；人机操纵学；宜人学等等。国际上较为通用的名称是使用西欧各国的命名“Ergonomics”希腊语中的两个词根Ergon”(工作、出力)与“Nomics”(规律、正常化)构成的即“人类工效学”，本意为人的劳动规律，也可懂得为把机械产品设计成卜分符合人类的工作或者动作的法则或者习惯，该词能全面的反映本学科的本质

4、，词义能保持中立性。”人机工程学术语已被我国广大科技工作者所同意，并成为工程技术界较为通用的名称。因本课程要紧从研究人.机关系的角度为工业设计者提供有关这一边缘学科的基础知识，因使用人机工程学的名称。但是，任何一个学科的名称与定义都不是一成不变的，特别是新兴边缘学科，随着学科的不断进展，还会发生变化。1.1.2学科的定义学科的命名一样，本学科所下的定义也不统一，而且随着学科的进展，在不断变化。美国人类工程学专家CC伍德(Char1eSC.Wood)：设备设计务必适合人的各方面因素，以便在操作上付出最小的代价而求得最高的效率。W.B.伍德森(VV.B.VVoodson):人类工程学研究的是人与机

5、器相互关系的合理方案，即对人的知觉显示、操作操纵、人机系统设计及其布置与作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于：获得最高的效率及作业时作业者感到安全与舒适。A.查帕尼斯(A.Chapanis):人类工程学是在机械设计中，考虑如何使人获得操作简便而又准确的一门学科。日本专家：人类工程学是根据人体解剖学、生理学与心理学等特性，熟悉并掌握人的作业能力与极限，及其工作、环境、起居条件等与人体相习惯的科学国际人类工效学学会(InIerna1iona1ErgonomicsAssociation,简称IEA)界定本学科研究的范围引录如F：“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学与心理学等方面

6、的各类因素，研究人与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间内如何统一考虑工作效率，人的健康、安全与舒适等问题的学科。”中国企业管理百科全书将人机工程学定义为：研究人与机器、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、健康与舒适的目的。我国1979年出版的辞海中对人机工程学的定义：人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学与生物力学与工程学等学科的研究方法与手段，综合地进行人体结构、功能、心理与力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器与操纵装置，并研究操纵台上各个仪表的最

7、适位置。综上所述能够认为：由此可见，人机学的研究范围很广，涉及的学科领域很多，是一门多学科相互渗透的交叉性学科。“人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的相互作用,与应用有关理论、原理、数据与方法来设计以达到优化人类与系统效能的学科。人机工程学将人类的需求与能力置于设计技术体系的核心位置,为产品、系统与环境的设计提供了与人类有关的科学数据，追求实现人类与技术完美与谐融合的目标。人机工程学是以人的生理、心理特性为根据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境与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，人一机一环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论与方法的科学。因此，人机工

8、程学可简单定义为：按照人的特性设计与改善人一机一环境系统的科学。1.2人机工程学的起源与进展1.2.0人机思想的萌芽人机工程学尽管是现代新兴的学科，但是有证据说明人机工程学原理在远古2500年前就已经为人所知并储存了下来。那些在现今设计中所关注的人机工程学主题几乎都能够找到它的萌芽。考古发现的不一致领域人机工程学设计的例子证明了人类祖先对有用性与提高生活、改善工作条件的关注。种种征兆显示在古代已经拥有很好的关于人的因素的知识，并借此实现以人为中心的设计目标。(1)以人为中心设计理念的萌芽P1a1o戏剧中引用的一句格言：“人是所有东西的测量尺度”。形象的表达了以人为中心的设计理念。有许多例子能够

9、说明这种概念如何应用于实际情况。比如用来测量长度的尺度单位的名称及大小都来源与人体。使用这种测量系统，许多建筑的基本单元都与人体成比例。(2)基于对人的因素良好知识的设计迹象雕像与绘画说明了古希脂人有很好的人类学知识，他们利用人体各部分的相对比例关系作为设计的基本比例。比如：庙宇圆柱的高度是其柱脚直径的8倍。而8：1正是女性身高与脚长之间的比。由于熟悉人的视错觉特性，古希腊建筑师在设计建筑物时充分利用视错觉，给观者特别的感受。比如帕提亚神庙中巨大的柱子并非是笔直的，而有意设计成一定的弯曲弧度，却给人以挺拔精巧的感受。(3)人机工程设计建议欧洲医学之父希波克拉底(HiPPoCra1e$)(公元前

10、460公元前370)在他关于外科手术的文章中，对手术场所进行了具体的介绍与建议。他建议手术能够根据操作动作来决定站着或者坐着进行，但总要采取最舒适的姿势。他描述了这些动作姿势，并决定手术医生、病人及灯光源(包含自然光与人造光)的相对位置，以使手术更容易，也能避免闪光刺眼。在同篇文章中，他也提出到手术用具应该放在靠近医生手术操作手边，但同时又不能防碍操作动作。在另一篇文章中还提到手术用具应该具有如何的形状、尺寸、重量及结构，以便使用更方便。在这些文章中能够发现工作场所与工具设计应用人机工程学原理的明确资料。(4)使劳动负荷最小化的设计大理石是当时庙宇等公共建筑中使用的要紧建筑材料。这种石材很重。

11、如帕提农神庙的圆柱与横梁每根重达10吨以上。由于大部分重要的公共建筑都健在山顶。更大大提高了大理石修砌的难度。研究推测，当时使用了许多使劳动负荷最小化的设计。大部分大理石琢刻工作都是在采石场完成。有两个好处。首先，在平地上雕刻更易进行。同时增加了安全性。第二，运输的大理石块的重量能够减轻。使用有动物或者人力拖车来运输大理石。在务必被提升到山顶上时，在山顶部安装了一个大的定滑轮。系在满载的拖车上的牵引绳通过定滑轮改变方向，这样骡马或者人力只要沿斜坡往下拉，就可将满载的拖车拖到坡顶，大大减轻了骡马或者人力的工作负荷。(5)安全性设计为防止马车下滑，用杆相连的一对木制砌块系在马车下侧，垫在尾轮后侧，

12、这个系统至今仍被用做天然的停车制动器，比如当重型卡车停在斜坡上时的情况。(6)日常器皿的人机学设计在古代，壶罐是最常见的器皿。在各类壶罐中能够发现有多种巧妙的设计解决方法。多种多样、不一致尺寸的泥罐有不一致的用途，适用于不一致的人体尺寸。特别是把手处。公元前510年陶双耳瓶。公元1世纪古罗马陶制双耳尖底瓶公元前16世纪时期的青铜罐（古代盛水容器）具有两个特别的把手。一个垂直置于罐口邻近的颈部，另一个水平至于靠近底部的位置。下面的把手能够很好的操纵液体的流出，而上面把手能够提起水罐。使用时，一只手用力提举，另一只手可抓住下面的把手，以操纵水流出的方向。两个水平、左右对称的手柄位于中间位置，第三个

13、垂直安在颈部。当罐中充满水时，两个水平把手供两手一起提举。第三个把手则用于在罐空载时供用户单手提拿。它也能够在肩扛时方便抓握以保持稳固。这个例子显示了对同一种容器不一致使用情况的关注：满载或者空载、提或者扛。图是一些双耳瓶（两个手柄的罐，用以存放像酒、油之类的液体。特征是有两个对称位于瓶颈的垂直把手，并都有一个窄小锥形的底部，当盛满液体要往其他容器濯注时，可充当第三个把手。这样还能够节约储存空间，紧贴瓶颈的把手可让瓶子在有限的空间里安全存放。并同意智力放置与特殊地面或者沙地。假如把手位于瓶身，会很容易损坏。（7）我国古代人机设计考工记在察车之道中曾谈到各类车辆的尺度与人、马的关系。其云“凡察车

14、之道,欲其朴属而微置轮已崇，则人不能登也，轮已康，则于马终古登池也。故兵车之轮六尺有六寸，田车之轮六尺有三寸”车的各类尺度取决于人的尺度，所谓“轮已崇一意思是：车轮太高则人不易上下，轮太低，拉车的马就会十分费力终日如爬坡。明代著名戏曲家李渔设计了一种暖椅与凉机，暖椅内设一储炭火抽屉，“御尽其寒，使四肢均受其利”。充分考虑了人机环境系统进行设计以人为本。英国是世界上开展人机工程学最早的国家，但本学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。因此，人机工学有“起源于欧洲，形成于美国”之说。尽管本学科的起源能够追溯到20世纪初期，但作为一门独立的学科已有60多年的历史。在其形成与进展史中，大致经历了下列三个

15、阶段1.2.0经验人机工程学19世纪后期，一系列的发明、发现为西方工业的迅速进展提供了新技术基础，机械化的生产方式与机器大工业日趋成熟，并转而追求效率。这时的机械设计多以功能的实现为目标，机械生产出来后，让人去习惯机器，以它们的运转来决定与调节着工人的生产活动。生产的效率与节奏完全由机器所决定，操作者只能被动地跟随机器的节奏工作，以便使机器充分发挥其效率。由于机器设计没有充分考虑人的因素，对操纵机器的工人务必加以选拔与训练，并要尽量制造条件使他们保证机器高效率工作。基于工业生产的实际要求促成了心理工艺学与泰罗制的产生与进展。20世纪初，美国学者F.W.泰罗(FrederickWTayIor)在

16、传统管理方法的基础上，首创了新的管理方法与理论.并据此制定了一整套以提高工作效率为目的的操作方法，考虑了人使用的机器、工具、材料及作业环境的标准化问题。比如他曾经研究过铲子的最佳形状、重量、研究过如何减少由于动作不合理而引起的疲劳等。其中比较典型的是“铁锹作业试验研究1898年他用形状相同而铲量不一致的四种铁锹(每次可铲重量分别为5kg、IOkg、17kg与30kg),分别去铲同样一堆煤。试验结果，用IOkg的铁锹铲煤效率最高，因此他设计了许多大小不一致的铁锹，以习惯装卸不一致的物料.在此以后，他还进行过搬运生铁的研究，通过制定每次的搬运量，搬运速度，休息时间,使作业者充分发挥劳动潜力，从而提高工作效率。继之，吉尔布雷斯(FrankB.Gi1breth)通过高速摄影机将建筑工人的砌