安全人机工程学,课 程 简 介,安全人机工程学是从安全的角度研究人与机的关系, 运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。,本课程是安全工程专业的专业基础平台课程之一，是该专业的一门必修专业基础课。该课程从解决“人”与“物”之间界面关系的角度，研究导致活动者伤亡病害等不利的因素作用机理和预防与消除方法的依据等，同时为工程技术设计者提供人体的数据与要求，以这些数据和要求指导工程技术人员进行具体工程设计，从而在实现生产效率的同时确保劳动者的安全，培养学生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。这对于安全工程专业学生的学习具有不可替代的重要地位。,一、课程的定位,通过本课程的学习，使学生能掌握安全人机工程学的基本概念和基本理论，深刻领会人机结合面的内涵和人机匹配与安全、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的能力。,二、课程的目标,安全人机工程学概论 人体的人机学参数 人的生理和心理及生物力学特性 安全人机功能匹配 人机系统的安全设计 安全人机工程学的实践与运用,三、课程的基本内容,1、 掌握安全人机工程学的基本概念、基本理论，领会“人机系统”与“人机结合面”的含义。2、 掌握人、机的不同特性及人机功能的分配原则。3、 掌握人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法。4、 掌握显示装置、操纵装置、作业空间与作业环境的设计要求与设计方法。5、 具有人机系统安全设计的初步能力。6、 具备对一般企业中人机系统进行安全检查与评价的能力。,四、课程的基本要求,第一章内容,第一节 人机工程学 第二节 安全人机工程学 第三节 安全人机工程学与相关学科的关系 第四节 安全人机工程学的诞生与展望,第一章内容,第一节 人机工程学,一、人机工程学的定义,人机学的思想萌芽源远流长,鲁智深的禅杖,器物要和人的各种因素相适宜。,想过感受过这些问题吗？,开关和炉口如何对应？,无所适从,10,想过感受过这些问题吗？,开关和炉口如何对应？,一目了然,11,一、人机工程学的定义 国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）1960的定义： 研究各种工作环境中人的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究人的工作、生活中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的科学。,一、人机工程学的定义 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。,一、人机工程学的定义 人机工程学是运用人的生理学、心理学和其它有关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的工作与环境条件，从而提高工效的一门科学。(国内),二、学科名称,人机工程学的多种学科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。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 。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”。,图 功能形态各异的剪刀,腰疼沙发,*产品设计中的不合理问题沙发问题 *“便后冲水” *“节约用电人走关灯” 设计*水壶烧水的问题,图 适合矮宽畸形人操作的车床 图 生产线上弹性悬,图 书包提挎方式与脊柱形态,老年人手机,三、人机工程学的起源、形成和发展 起源于欧洲 形成于美国 发展于日本 作为一门独立学科的历史已有50余年,人机工程学的发展简史 原始人机关系-经验人机关系-科学人机工程学 经验期 - 创建期 -成熟期 经验期：1884年起，三大实验（肌肉疲劳试验 、铁锹作业试验 、砌砖作业试验 ）创建期：第二次世界大战期间起，新式武器和装备的功能研究成熟期：20世纪60年代起，宇航技术的研究,三、人机工程学的起源、形成和发展,中国古籍中的卓越论述考工记和天工开物。,图 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，柄杆的截面应该做成圆形。,（译文）,23,三、人机工程学的起源、形成和发展,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 天工开物插图选,24,三、人机工程学的起源、形成和发展,图 古埃及石刻,返回,图 紫檀雕四出头官帽椅,图 我国古代的指南车,返回,1经验期人机学的孕育,德国学者莫索的人体疲劳试验； 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 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。,卓别林（1889-1977）与摩登时代,2创建期：二战中尖锐的军械问题人机学的诞生,图 飞机驾驶舱的仪表和操纵器,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”， 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。,28,3成熟期：向民用品等广阔领域延伸人机学的发展和成熟,过于强调“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。,29,4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。,30,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）,31,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）各主要工业国的学术团体及其活动 英国最早建立人机工程学会，成立于1950年。 随后建立国家人机学学会的有：联邦德国（1953），美国（1957），前苏联（1962），法国（1963），日本（1964）等。 英国人机工程学会从1957年起发行会刊ERGONOMICS，坚持几十年一直至今，贡献卓著。 美国人机工程学会发行会刊，出版书刊、发布专利，是提供人机学研究成果、数据资料最多的国家。 （2）国际人机工程学学会 国际人机工程学学会（IEA）成立于1960年。1961年举行了第一届国际人机工程学会议。（3）国际人机工程学标准化技术委员会 代号ISO/TC-159，成立于1957年。,32,三、人机工程学的起源、形成和发展,2我国的学术团体及其主要活动（1）中国人类工效学学会 英文：Chinese Ergonomics Society，简称CES，1989年6月成立。已协同国家技术监督局制定了百十个人机工程的国家标准。（2）中国人类工效学标准化技术委员会（3）其他的人机学学术组织 机械、冶金工业等系统在1980年代成立了本行业的工效学学会； 中国工业设计协会下属的人机工程学专业委员会于1985年建立； 中国系统工程学会下的“人-机-环境系统工程专业委员会”成立于1993年。3人机学的专业教育 （1）高等教育中开设人机工程学课程的专业有管理（劳动安全和卫生）、工业设计、航空航天、车辆设计与交通工程、机械工程、环境工程等。 （2）人机工程学也被作为这些专业硕士、博士学位的一个研究方向。,33,三、人机工程学的起源、形成和发展,四、人机工程学的研究目的 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； 使人操作简便、省力、快速而准确； 使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适； 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。,五、人机工程学的研究内容人的因素方面机的因素方面环境因素方面人机系统的综合研究,五、人机工程学的研究内容,人机系统、人机界面、人机工程设计,图 单人单机人机系统,图 汽车转向盘,五、人机工程学的研究内容,图 电动牙科椅 1底板 2支架 3椅座 4扶手 5椅背 6头托 7头托按钮 8控制开关,例 电动牙科椅 工程技术设计人机工程设计工业造型设计,37,五、人机工程学的研究内容,人机合理分工,人机功能分配，或者说人机分工，是产品设计首要和顶层的问题。,人机合理分工的基本原则，是发挥人与机器各自的优势。,人机分工并不单纯是人机工程本身的问题，它更取决于社会、经济、 科技发展水平等更广泛的条件。,人机关系,优良的人机关系应该是“机宜人”和“人适机”的结合。,五、人机工程学的研究内容,三、人机工程技术标准简介,1人机工程的国际技术标准 国际人机工程学标准化委员会（代号ISO/TC-159）是国际标准化组织 （ISO）的下属组织。ISO/TC-159已制定发布了一批人机工程国际技术标准。,2我国的人机工程技术标准 中国人类工效学标准化技术委员会于1980年建立，下设基础、人体测量 和生物力学、控制与显示、劳动环境、工作系统的工效学要求、颜色、照明、 劳动安全等8个分技术委员会。,六、人机工程学的研究方法 实测法（Measure method） 实验法（Experiment method） 分析法（Analysis） 调查研究法（Survey) 计算机仿真法(Simulation) 图示模拟和模型试验法(model) 感觉评价法(Sensory inspection),图1 研究车辆碰撞的人机系统的模拟与模型,控制面板模拟器 波士顿爱迪生公司（Boston Edison Company）的”神秘6号”（Mystic 6# ）电厂的控制板 MITRE开发,虚拟合作者的运动计算与仿真,第一章内容,第二节 安全人机工程学,第二节 安全人机工程学,一、安全人机工程学的定义 从安全的角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。 它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安全为目标、以工效为条件，将与以安全为前提、以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，并成为安全工程学的一个重要分支学科。,人(Man)，是指活动的人体即安全主体 机(Machine)，是广义的，它包括劳动工具、机器、劳动手段和环境条件、原材料、工艺流程等所有与人相关的物质因素。人机结合面（Man-Machine Interface）,就是人和机在信息交换和功能上接触或互相影响的领域。,二、安全人机工程学的研究对象,第二节 安全人机工程学,三、安全人机工程学的任务为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和要求，诸如： 人体作业的舒适范围 人体的允许范围 人体的安全范围 安全防护设施如何适应人的各种使用要求,