人因工程学,多媒体教学课件,课件目录,第1章 人因工程学概论 第2章 人因工程学系统分析 第3章 人体测量与数据应用 第4章 人体感知与运动特征 第5章 人的心理与行为特征 第6章 人机的信息界面设计 第7章 人与环境的界面设计 第8章 人因工程发展新趋势,第1章 人因工程学概论,1.1 人因工程学的命名与定义人因工程学Human Factors Engineering：研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。 1.1.1 学科的命名1. 人类工程学Human Engineering2.人机工程学（Man-Machine Engineering)3. 工效学 Ergonomicsergon（工作、劳动）nomos（规律、规则）,1.1.2 学科的定义,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各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。,1.2 人因工程学的起源与发展,1.2.1 经验人因工程学（20世纪初二次大战）特点：机械设计的的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术的原理设计上；在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。,1.2.2 科学人因工程学（二次大战50年代末）,由于设计不当和缺乏训练，导致了较多意外事故的发生，这使人们意识到“人的因素”的重要性，意识到只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。这一阶段的发展特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。,1.2.3 现代人因工程学（60年代以来）,现代人因工程学有三个特点：1）着眼于机械设备的设计，使机器的操作不超越人的能力极限，而不是让人去适应机器。2）密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，进行具体的机械装备设计。3）综合心理学、生理学、功能解剖学、物理学、数学、工程学各方面的知识。研究方向：把人-机-环境作为一个整体来研究，从而获得系统的最高综合效能。,1.3 人因工程学的研究内容与方法,1.3.1 学科的研究内容研究内容具有多样性、应用性和灵活性。主要包括以下几个方面：1）人体特性的研究：主要研究在工业与工程中与人体有关的问题。2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以舒适高效的工作。,3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发，如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健康不受影响，事故危险性最小。4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。5） 人因工程学发展动向的研究。,显,示,控,制,人,机,环,境,任务要求,系统输出,人因工程学的研究内容的两种表述方法：,1.在国家军用标准GJB-90 人-机-环境系统工程术语中的表述方法； 2.与欧美国家类同的系统功效（system ergonomics）的表述方法；,人-机-环境系统研究内容示意图,第一种表述方法,a. 人的特性的研究 主要包括人的工作能力研究，人的基本素质的测试与评价，人的体力负荷、智力负荷和心理负荷研究，人的可靠性研究，人的数学模型（控制模型和决策模型）研究，人体测量技术研究，人员的选拔和训练研究。,b. 机器特性的研究 研究与人因工程相关的机器特性及其建模技术。c. 环境特性的研究 研究与人因工程相关的环境特性及其建模技术。,d. 人-机关系的研究 主要包括静态人-机关系、动态人-机关系研究和多媒体技术在人-机关系中的应用三个方面。静态人-机关系研究主要有作业域的布局与设计；动态人-机关系研究主要有人、机功能分配研究（人、机功能比较研究，人、机功能分配法研究，人工智能研究）和人-机界面研究（显示和控制技术研究，人-机界面设计及评价技术研究）。 e. 人-环关系的研究 主要包括环境因素对人的影响，个体防护及救援方案的研究。 f. 机-环关系的研究 主要包括与人机工程相关的机-环关系及特性的研究。 g. 人-机-环系统总体性能的研究 主要包括人-机-环境系统总体数学模型的研究，人-机-环境系统全数学模拟、半物理模拟和全物理模拟技术方面的研究，人-机-环境系统总体性能（安全、高效、经济）的分析、设计和评价，虚拟现实(virtual reality)技术在人-机-环境系统总体性能研究中的应用。,第二种表述方法,系统功效研究内容示意图,a. 人的功效 主要研究人员选拔与训练，使其在生理与心理上与职业工作和机器相适应。 b. 人体工程 研究机器设备与人的适应性，使他们共同工作的效率、安全性、经济性、舒适性达到最佳效果。主要研究内容包括： （1）机器适应人的硬件功效问题(Hardware ergonomics)，主要研究人体测量学、工作域（人的工作姿态、座椅、显示/控制器、环境）功效设计等； （2）机器适应人的软件功效问题(Software ergonomics)，主要研究人-计算机-显示系统最佳匹配的功效规律及设计方法； （3）机器适应人的认识功效问题(Cognition ergonomics)，主要研究人与信息系统之间信息交互、决断的功效规律及系统设计，使信息系统与人的认识过程相适应。 c. 环境功效 研究环境适应人的生活和工作的防护及控制方法，即人与环境或人机系统与环境在共处中，研究环境（气候、照明、噪声等等）适应人的生活和工作要求的措施。 d. 系统功效 研究提高人-机系统效率的途径及系统优化设计方法。研究和设计的依据为：人、机的特点及能力，工效及系统任务要求等。,1.3.2 研究方法,1. 观察法 可借助摄影或录象 2. 实测法 借助仪器进行实际测量，见图1-1 3. 实验法 在实验室或作业现场进行多次反复观 测，见图1-2 4. 模拟和模型试验法，见图1-3,模拟：假人模型冲击/虚拟技术,模型：输入系统输出,5. 计算机数值仿真法，见图1-4 6. 分析法 a.瞬间操作分析法b.知觉与运动信息分析法C.动作负荷分析法d.频率分析法e.危象分析法f. 相关分析法 7. 调查研究法：各种调查研究的方法（抽样/询问/问卷）注重测试方法的可靠性和有效性可靠性（一致性）：重复实验时，结果应一致.有效性：测试结果能真实反映所评价的内容.,1.4人因工程学体系及其应用领域,1.4.1 学科的体系人因工程学是一门综合性边缘学科，主要是“人体科学”、“技术科学”和“环境科学”之间的有机融合，由图1-5加以描述。1.4.2学科的应用,人因工程学的相关学科,1.人体科学方面：生理学、心理学、人体解剖学、人体测量学、运动生 物力学； 2.安全科学方面：劳动卫生学、劳动保护学、安全心理学； 3.环境科学方面：环境保护学、环境监测学、环境卫生学、环境医学、 环境心理学； 4.技术科学方面：工业设计、工程设计、机械工程、电气电子工程、安 全工程、系统工程、管理工程、信息论、控制论、计 算机； 5.社会科学和美学,附录,本章所附插图,图1-1,返回,图1-2,返回,图1-3,返回,图1-4,返回,图1-5,返回,