人机工程学讲义.docx

人机工程学讲义课程说明课程性质：工业设计专业基础课 专业主干课 课程教学的目的及意义使学生掌握人机工程学的基本原理、原则和规律；启发学生的设计思维、培养工业设计中贯穿人机工程设计的思维方式，联系设计实践，锻炼学生发现问题和解决问题的能力，培养其理论联系实际的优良学风。3教学内容及要求本课程是一门多学科综合的边缘学科。人机学研究的主要内容就是“人机环境”系统，人机学既研究人、机、环境每个子系统的属性，又研究人机系统的整体结构及其属性。力求达到人尽其力，“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和生命保障功能。最终目的是使系统综合使用效能最高。 要求学生在产品设计过程中掌握人机工学的基本理论和基本方法，具备独立应用人体工学于产品设计的能力。 教学方法及教学手段1）课堂精讲 利用多媒体等手段讲解人机工程学的有关理论内容2）课堂讨论 和学生一起分析讨论产品设计实例, 启发思维，教学互动3）课题设计 指导学生按照人机工程学的思想和方法进行实际的设计5主要参考书目人机工程学 丁玉兰 2005年 北京理工大学出版社 人机工程设计 郭青山 汪元辉 1999年 天津大学出版社产品设计中的人机工程学 王继成 2004年化学工业出版社设计心理学 美 唐纳德 A 诺曼 2003年中信出版社实用设计人机工程学 王熙元等 2001年中国纺织大学出版社人机界面设计 罗仕鉴等 2002年机械工业出版社工业设计应用人类工程学 周美玉 2001年中国轻工出版社第一章 人机工程学概论同学们你们所学的专业是工业设计，工业设计目的是满足人的需求，包括物质层面也包括精神层面，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，也是设计的目的和归宿。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和生命保障功能。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。工业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赋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。工业设计要求设计最终将形式与功能相统一，而人机工程学对设计的功能性，无论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依据。形态判断设计价值的一种冲击。11 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。它在自身发展的过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机的融合了各相关学科的理论，不断地完善自身的基本概念，理论体系、研究方法以及技术标准和规范。111 学科的命名 由于该学科研究和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和定义，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。v 美国的“Human Engineering”译为“人类工程学”或“人体工程学”； Human Factors ; Human Factors Engineering人类因素学或人类因素工程学v 原苏联及东欧国家的“Engineering Psychology”一般译为“工程心理学”； v 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；人机控制学；宜人学等等。 v 国际上较为通用的名称是采用西欧各国的命名“Ergonomics”希腊语中的两个词根“Ergon”(工作、出力)和“Nomics”(规律、正常化)构成的即“人类工效学”，本意为人的劳动规律，也可理解为把机械产品设计成十分符合人类的工作或动作的法则或习惯，该词能全面的反映本学科的本质，词义能保持中立性。v "人机工程学"术语已被我国广大科技工作者所接受，并成为工程技术界较为通用的名称。 v 因本课程主要从研究人-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，因采用人机工程学的名称。但是，任何一个学科的名称和定义都不是一成不变的，特别是新兴边缘学科，随着学科的不断发展，还会发生变化。112 学科的定义 学科的命名一样，本学科所下的定义也不统一，而且随着学科的发展，在不断变化。美国人类工程学专家 C.C伍德（Charles C.Wood）：设备设计必须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（W.B.Woodson）:人类工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案，即对人的知觉显示、操作控制、人机系统设计及其布置和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和舒适。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、生理学和心理学等特性，了解并掌握人的作业能力与极限，及其工作、环境、起居条件等和人体相适应的科学国际人类工效学学会(International Ergonomics Association，简称lEA)界定本学科研究的范围引录如下： “人机工程学是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，家庭生活中和闲暇时间内怎样统一考虑工作效率，人的健康、安全和舒适等问题的学科。”中国企业管理百科全书将人机工程学定义为： 研究人和机器、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、健康和舒适的目的。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、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能、心理以及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、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。综上所述可以认为：v 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,以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科。v 人机工程学将人类的需求和能力置于设计技术体系的核心位置,为产品、系统和环境的设计提供了与人类相关的科学数据，追求实现人类和技术完美和谐融合的目标。v 人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境以及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，人机环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。 因此，人机工程学可简单定义为： 按照人的特性设计和改善人机环境系统的科学。12 人机工程学的起源与发展120 人机思想的萌芽 人机工程学虽然是现代新兴的学科，但是有证据表明人机工程学原理在远古2500年前就已经为人所知并保存了下来。那些在现今设计中所关注的人机工程学主题几乎都可以找到它的萌芽。考古发现的不同领域人机工程学设计的例子证明了人类祖先对实用性和提高生活、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。1201 以人为中心设计理念的萌芽Plato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。有许多例子可以表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。1202 基于对人的因素良好知识的设计迹象雕像和绘画表明了古希腊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正是女性身高和脚长之间的比。由于了解人的视错觉特性，古希腊建筑师在设计建筑物时充分利用视错觉，给观者特别的感觉。例如 帕提亚神庙中巨大的柱子并非是笔直的，而故意设计成一定的弯曲弧度，却给人以挺拔精巧的感觉。1203 人机工程设计建议欧洲医学之父希波克拉底(Hippocrates)（公元前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和建议。他建议手术可以根据操作动作来决定站着或坐着进行，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（包括自然光和人造光）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怎样的形状、尺寸、重量及结构，以便使用更方便。在这些文章中可以发现工作场所和工具设计应用人机工程学原理的明确资料。1204 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主要建筑材料。这种石材很重。如帕提农神庙的圆柱和横梁每根重达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，当时采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可以减轻。使用有动物或人力拖车来运输大理石。在必须被提升到山顶上时，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，大大减轻了骡马或人力的工作负荷。1205 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，这个系统至今仍被用做天然的停车制动器，例如当重型卡车停在斜坡上时的情况。1206 日常器皿的人机学设计在古代，壶罐是最常见的器皿。在各种壶罐中可以发现有多种巧妙的设计解决方法。多种多样、不同尺寸的壶罐有不同的用途，适用于不同的人体尺寸。尤其是把手的处，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。一个垂直置于罐口附近的颈部，另一个水平至于靠近底部的位置。下面的把手能够很好的控制液体的流出，而上面把手可以提起水罐。使用时，一只手用力提举，另一只手可抓住下面的把手，以控制水流出的方向。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。它也可以在肩扛时方便抓握以保持稳定。这个例子显示了对同一种容器不同使用情况的关注：满载或空载、提或扛。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灌注时，可充当第三个把手。这样还可以节约储存空间，紧贴瓶颈的把手可让瓶子在有限的空间里安全存放。并允许智力放置与特殊地面或沙地。如果把手位于瓶身，会很容易损坏。1206 我国古代人机设计考工记在察车之道中曾谈到各种车辆的尺度与人、马的关系。其云“凡察车之道，欲其朴属而微置轮已崇，则人不能登也，轮已庳，则于马终古登弛也。故兵车之轮六尺有六寸，田车之轮六尺有三寸.”车的各种尺度取决于人的尺度，所谓“轮已崇-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和凉杌，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。所以，人机工学有“起源于欧洲，形成于美国”之说。虽然本学科的起源可以追溯到20世纪初期，但作为一门独立的学科已有60多年的历史。在其形成与发展史中，大致经历了以下三个阶段121 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发展提供了新技术基础，机械化的生产方式和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，让人去适应机器，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，对操纵机器的工人必须加以选拔与训练，并要尽量创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和泰罗制的产生和发展。20世纪初，美国学者F.W.泰罗（Frederick.W.Taylor）在传统管理方法的基础上，首创了新的管理方法和理论，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。例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同的四种铁锹(每次可铲重量分别为5kg、10kg、17kg和30kg)，分别去铲同样一堆煤。试验结果，用10kg的铁锹铲煤效率最高，因此他设计了许多大小不同的铁锹, 以适应装卸不同的物料. 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(Frank BGilbreth)通过高速摄影机将建筑工人的砌砖动作拍摄下来，并对其中有效动作和无效动作进行分析研究，提出合理方案，从而使工人的砌砖速度提高近3倍。泰罗和吉尔布雷斯的试验研究成果为人机学的建立奠定了基础。  其后，随着生产规模的扩大和科学技术的进步，科学管理的内容不断充实丰富，其中动作时间研究、工作流程与工作方法分析、工具设计、装备布置等，都涉及人和机器、人和环境的关系问题，而且都与如何提高人的工作效率有关，其中有些原则至今对人类工程学研究有意义。因此人们认为他的科学管理方法和理论是后来人类工程学发展的奠基石。从泰罗的科学管理方法和理论的形成到第二次世界大战之前，成为经验人机工程学阶段，这一阶段主要研究内容是：研究每一职业的要求；利用测试来选择工人和安排工作；规划利用人力的最好办法；制定培训方案，是人力得到最有效的发挥；研究最优良的工作条件；研究最好的管理组织形式；研究工作动机，促进工人和管理者之间的通力合作。在经验人类工程学发展阶段，研究者大都是心理学家学家，其中突出的代表是美国哈佛大学心理教授H. 闵斯特泼格，在其代表作心理学与工业效率中，提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。闵的心理学研究工作与泰罗的科学管理方法联系起来，解决了选择、培训人员与改善工作条件、减轻疲劳等实际问题。这一阶段主要特点是：机器设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的优选上，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。122 科学人类工程学科学技术的发展，使机器的性能、结构越来越复杂，人与机器的信息交换量也越来越大，这样单靠人去适应机器已很难达到目的。第二次世界大战期间, 一些国家, 特别是英国和美国, 大力发展各种效能高、威力大的新式武器装备. 由于片面地注重了功能和技术研究, 忽视了人的因素，忽视了对使用者操作能力的研究和训练, 因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。以飞机为例, 由于座舱及仪表的显示位置设计不当,经常造成驾驶员读仪表或操作错误, 进而发生事故. 由于操作复杂、不灵活和不符合人的生理尺寸而造成武器命中率低等现象经常发生。据统计，美国在第二次世界大战中飞机事故率的80是由于人机工程方面的原因造成的。失败的教训引起决策者和设计者的高度重视。通过研究分析认识到，在人和武器的关系中，主要的限制因素不是武器而是人，并深深感到“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件。设计好的高效能装置，除了工程技术知识外，还必须有心理学、生理学、人体测量学、生物力学等学科方面的知识。因此，二战期间，首先在军事领域中开展了与设计相关学科的综合研究和应用。如在设计武器时聘请解剖学家、生理学家、心理学家为机器设计出谋献策，提供适合操作人员生理、心理需要的设计参数。这样，就相继出现了“实验心理学”、“人体测量学”等学科。1957年，美国的麦克考·米克发表了第一部关于人机学的专著Eronomics，1959年亨利-德雷夫斯（Henry Dreyfuss）发表的人的测量标志着这一学科已进入了较为成熟的阶段。科学人类工程学一直延续到20世纪50年代末。在其发展的后一段，由于战争的结束，学科的综合研究从军事领域向非军事领域发展，并逐步把应用在军事领域的研究成果来解决工业与工程设计中的问题，如飞机、汽车、机械设备、建筑设施以及生活用品等。人们还提出在设计工业机械设备时也应集中运用工程技术人员、医学家、心理学家等相关学科专家的共同智慧。本学科在这一阶段发展的特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。课堂思考问题：在公元前人们所设计的物品就已经体现了以人为中心的思想，为什么到了20世纪反而走了弯路。答案：1远祖时代,人类的生存环境是极为严酷的,人们不但受到洪水、严寒等自然灾害的威胁,还常常遭到野兽的袭击。因此,人类最早的设计工作就是在受威胁的情况下为保护生命安全而开始的。早期设计的如猎具、衣物、掩体、武器等,都是为了抵御自然灾害和野兽的袭击。在这种情况下,设计便成了生死攸关的问题。按照达尔文适者生存的理论,人类作为自然物种之一,其生存取决于适应自然环境的能力,这种“适应”必须包括设计制造有用的工具来保护自己的能力。在危急条件下,由生存的愿望和能力就会产生出生存设计。这种设计的质量决定了设计者的生与死,因而常常是很成功的设计。如果设计失误,后果将是致命的。因此,这些失误会马上得到纠正。经过无数次反复修改的过程,早期人类的设计在当时人们的物质条件下达到了很高的水平。无论是澳大利亚土著居民所使用的飞镖,还是格陵兰人所用的兽皮筏都是这样。尽管这些设计在技术上都是极为简单的,但在实际使用上却非常有效。人类的设计就是在满足生存最基本需求的工具的基础上发展起来的。2过去的许多物品其设计者就是制造者和使用者，他们会本能的考虑人的生理心理及环境因素，不断在使用中改进完善，成为适合自己的东西，最终就非常符合人机原理。而现今，产品设计者通常远离产品的最终用户，所以考虑人的因素就不直接。3所以产品设计以用户为中心进行人机工程设计就会尤其重要。123 现代人机工程学到了60年代，欧美各国进入了大规模经济发展时期，在这一时期，由于科学技术的进步，使人机工程学获得了更多的发展机会。例如：在宇航技术的研究中，提出了人在失重情况下如何操作，在超重情况下人的感觉如何等新问题。又如原子能的利用、电子计算机的应用以及各种自动装置的广泛使用，使人-机关系更趋复杂。同时在科学领域中，由于控制论、信息论、系统论和人体科学中新理论的建立，在本学科中应用新理论和新技术来进行人机系统的研究应运而生。所有这一切不仅给人机工学提供了新的理论和新的实验场所，同时也给该学科的研究提出了新的要求和新的课题，从而促使人机工程学进入了系统的研究阶段。可以称为：现代人机工程学发展阶段。也经历了几个阶段119601980年快速发展（仍然不为普通人所了解）到60年代，美国的人机工程学基本集中在复杂的军事工业的应用上，随着航天技术的发展，人机工程学迅速成为航天工业的一个重要部分。随后，人机工程学迅速发展，开始在军事和航天工业以外的领域得以应用，包括医药公司、计算机公司、汽车公司和其他消费公司。工厂也开始意识到人机工程学在工作场地和产品设计方面的重要性。例如瑞典设计师曾纳尔(Rune Zernell)针对阿特拉斯-柯普柯公司生产的电钻手握不便及噪声大的缺点,利用人机模型和“8小时执握”试验于1955年设计出了阿特拉斯LBB33型手持电钻,执握舒适,操作方便,而且噪音小。由此可见人机工程原理在工具设计中的重要性。罗维为美国宇航局设计的宇航器在宁静的太空里，如何使宇航员在座舱内感觉舒适、方便，并减少孤独感，这是工业设计的一个新的课题。他设计了skylab里始终有一个窗户可以看到地球，并且为宇航小组的每个成员设计了一个私人空间来缓解他们的压力并且得到休息。还为这个三人飞行小组设计了一个三角形餐桌，这样在他们三人中就没有一个头领，因为他觉得三人中没有人去支配其他人是至关重要的。并且设计了一套的宇航员在太空飞行中营养、卫生和排泄的方案。NASA的总负责人称赞罗维考虑到了宇航员的生活环境的各个方面，为宇航员建立了一个合理，舒适的环境。当宇航员完成阿波罗登月飞行后，从太空向罗维发来电报，感谢他完美的设计工作。219801990年重新认识阶段（计算机、灾难人机工程学的重要性）1979年Three Mile岛上的核电站事故；进入七十年代以后, 随着电子技术的进步和计算机的广泛应用, 操作系统对人的要求越来越高, 系统中考虑人的因素也显得越来越重要. 特别是美国三里岛核电站事件的发生, 对人类工效学的发展起了很大的推动作用. 1979年3月28日凌晨4点, 在美国宾夕法尼亚洲哈里斯柏格附近的三里岛核电站, 一个临时的障碍引起该核电站一号机组供水系统和发动机自动关闭. 在零点几秒之后, 系统中建立的予备保险系统开始正常工作, 提供新的供水系统. 紧接着四个关键性的错误一起发生了, 以从末有过的事实证明人在复杂系统中的表现是多么重要. 第一个错误发生在故障发生之前. 予备供水系统的管道被维修工人关闭了. 而这个维修工人从此就没有上班. 结果是核反应中心由于得不到循环冷水的供应以排除它的热量. 温度开始升高, 并把周围的冷水变成蒸汽. 压力迅速升高. 但是预备保险系统继续正常工作. 圆形棒下降到反应堆使核反应程序放慢. 压力释放闸打开了以释放在主冷却系统中产生的蒸汽. 当压力下降到低于警戒水平后, 自动释放闸收到了关闭的信号. 正象在一个热循环系统中当屋内温度达到了一定的温度时, 热循环系统就自行关闭一样. 在这时, 第二个错误发生了. 由于闸门失灵, 这个闸门并没有关闭. 在发动机关闭的一分钟之内, 三里岛核电站的操作人员正在试图从无数的红灯, 警报中猜测到底发生了什么事. 虽然根据他们过去受训的经验他们对事故有一个大概的了解, 但有一个信号使他们误入歧途. 压力释放显示器显示的是命令状态, 而不是实际状态. 操作人员以为压力释放闸是关闭的.这是第三个关键性的错误. 同时, 予备的自动保险系统继续工作. 一个紧急水泵自动打开, 开始向系统提供系统急需的冷却剂. 在这里, 操作人员做出了一个决定使也许是一个小事故变成了大灾难. 由于屏幕显示压力已经很高, 释放闸已经关闭, 操作人员决定自已而不是用机器来控制系统. 他们把紧急水泵关闭了. 这个决定是基于操作人员的推测系统中的冷却剂太多了而不是太少了. 反应堆得不到急需的冷却剂, 事故很快就到了不可收拾的地步. 事故的调查表明:第一, 不是某一个失误, 错误, 事件或机器失灵导致这场事故. 这场事故是由许多因素共同引起的. 第二, 人的错误是在许多不同的方面的,从操作人员错误地把紧急冷却剂关闭到设计人员设计闸门的显示器时告诉人们应当做什么, 而不是闸门当时的状态. 第三, 也许是最重要的, 大量的信息和复杂的显示形式超过了操作人员内在的, 有限的能力, 如注意力, 记忆力, 决策能力等. 因此在三里岛事件中与在其他事件中一样, 虽然人的错误是事故的直接原因, 操作人员本身并没有什么过错, 而是系统的设计者应当受到责备, 因为他们给了操作人员无法胜任的工作. 这就象在体力劳动中, 某一工作要求某人在某一关键时刻扛起300公斤的重物. 当这个人扛不起这个重量时, 我们能够埋怨这个人没有使出全身的力气吗?1984年12月4日Union Carbide杀虫剂工厂有毒物质泄漏，4000人死亡，20000人受伤；印度博帕尔(Bhopal)灾难是历史上最严重的工业化学意外，死伤者数以十万计，对环境更造成难以补救的破坏。1984年12月3日晚上，联合碳化公司(Union Carbide)在印度Madhya Pradesh的博帕尔的化工厂发生毒气泄漏事件，估计导致3,500至7,500人实时死亡。当晚约40吨致命气体(主要是用来生产杀虫剂的中间产物methylisocyanate)从工厂泄漏，6个防漏保险装置不是发生故障就是被关闭，加上警报器没有开启，附近居民根本无从得悉意外的发生。结果导致很多居民在睡梦中死去，其它则勉强蹒跚到街上等待救援。吸入有毒气体的最初反应包括呕吐，眼鼻喉被毒气灼伤引致剧烈的刺痛，大多数受害者的死因是由于呼吸困难窒息致死。到现时为止意外已导致16,000人死亡，另外有几十万名居民的健康受到不同程度的影响,他们除了肺部功能受到损害，神经、肠胃、生殖及免疫系统亦受到伤害。1986年苏联Chernobyl核电站事故,300人死亡；1989年Phillips Petroleum塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。 31990年以后科学发展阶段（人机环境系统的建立）人类空间站的建立；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；人民生活和工作质量设计；现代人类工程学发展有三个特点：）不同于传统人类工程学研究中着眼与选择和训练特定的人，使之适应工作要求，而是着眼于工程设计及各类产品设计。）密切与实际应用相结合，通过严密计划规定的广泛实验性研究，尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的产品设计）力求使实验心理学，生理学，功能解剖学，人类学等学科专家与物理学，数学，工程技术等方面的研究人员共同努力，密切合作现代人机工程学的研究方向是：把“人机环境系统”作为一个统一的整体来研究的，即在充分考虑人与机相互关系的同时，还要考虑到各种环境因素(如声、光、气体、温度、色彩、辐射等)以及在高空或水下作业的生命保障系统等。这样，就把人机相互适应的柔性设计提高到人一机一环境的系统设计高度，使人一机一环境的系统和谐统一，从而获得系统 最佳的综合使用效能。1.3 人机工程学的研究内容与方法1.3.1 学科的研究内容包括理论和应用两部分,但侧重于应用。对于学科研究的主体方向，由于各国科学和工业基础不同，各国的侧重点不同:美国工程和人际关系；法国-劳动生理学；前苏联-工程心理学；保加利亚-人体测量；捷克和印度-劳动卫生学虽然各国侧重点不同但综观本学科在各国的发展过程，可以看出确定本学科研究内容有如下的一般规律。总的来说，工业化程度不高的国家往往是由人体测量、环境因素、作业强度和疲劳等方面着手研究，随着这些问题的解决，才转到感官知觉、运动特点、作业姿势等方面的研究，然后在再进一步转到操纵、显示设计、人机系统控制以及人机工程学原理在各种工业与工程设计中应用等方面的研究；最后则进入人机工程学的前言领域：人机关系、人与环境关系、人与生态、人的特性模型、人机系统的定量描述、人际关系直至团体行为、组织行为的功能方面的研究。人机学研究的主要内容就是“人机环境”系统，简称人机系统(Man-machine system)。 构成人机系统“三大要素”的人、机、环境，可看成是人机系统中三个相对独立的子系统，分别属于行为科学、技术科学和环境科学的研究范畴。 根据系统学第一定律知道：系统的整体属性不等于部分属性之和，其具体状况取决于系统的组织结构及系统内部的协同作用程度。 因此，研究人机学应该做到既研究人、机、环境每个子系统的属性，又研究人机系统的整体结构及其属性。力求达到人尽其力，“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和生命保障功能。最终目的是使系统综合使用效能最高。     综上所述，可将人机学研究的主要内容归纳为四个方面: “人的因素”研究 “机的因素”研究 “环境因素”研究 “综合因素”研究 1.3.1.1 人的因素 即人与产品关系的设计在人与产品关系中，作为主体的人，既是自然的人，也是社会的人。在自然方面的研究包括：v   人体尺寸参数 主要包括动态和静态情况下人的作业姿势及空间活动范围等，它属于人体测量学的研究范畴。  v   人的机械力学参数 主要包括人的操作力、操作速度和操作频率，动作的准确性和耐力极限等，它属于生物力学和劳动生理学的研究范畴。  v   人的信息传递能力 主要包括人对信息的接受、存贮、记忆、传递、输出能力，以及各种感觉通道的生理极限能力，它属于工程心理学的研究范畴。   v  人的可靠性及作业适应性 主要包括人在劳动过程中的心理调节能力，心理反射机制，以及人在正常情况下失误的可能性和起因，它属于劳动心理学和管理心理学研究的范畴。    v 总之，"人的因素"涉及的学科内容很广，在进行产品的人机系统设计时应科学合理地选用各种参数。在社会方面的研究包括： 人在工作和生活中的社会行为、价值观念、人文环境等。目的是解决各种机械设备、工具、作业场所及各种用具和用品的设计如何与人的生理、心理特点适应，从而才有可能为使用者创造安全、舒适、健康、高效的工作条件1.3.1.2 "机"的因素 v 操纵控制系统 主要指机器接受人发出指令的各种装置，如操纵杆、方向盘、按键、按钮等。这些装置的设计及布局必须充分考虑人输出信息的能力。   v  信息显示系统 主要指机器接受人的指令后，向人作出反馈信息的各种显示装置，如模拟显示器、数字显示器、屏幕显示器，以及音响信息传达装置、触觉信息传达装置、嗅觉信息传达装置等。无论机器如何把信息反馈给人，都必须快捷、准确和清晰，并充分考虑人的各种感觉通道的“容量”。    v 安全保障系统 主要指机器出现差错或人出现失误时的安全保障设施和装置。它应包括人和机器两个方面，其中以人为主要保护对象，对于特殊的机器还应考虑到救援逃生装置。1.3.1.3 环境因素  v 环境因素包含内容十分广泛，无论在地面、在高空或在地下作业，人们都面临种种不同的环境条件，它们直接或间接地影响着人们的工作、系统的运行，甚至影响人的安全。一般情况下，影响人们作业的环境因素主要有以下几种：  v 物理环境 主要有照明、噪声、温度、湿度、振动、辐射、粉尘、气压、重力、磁场等。    v 化学环境 主要指化学性有毒气体、粉尘、水质以及生物性有害气体、粉尘、水质等。   v  心理环境 主要指作业空间(如厂房大小，机器布局，道路交通等)，美感因素(如产品的形态、色彩、装饰以及功能音乐等)。v 此外还有人际关系等社会环境对人心理状态构成的影响.  1.3.1.4 综合因素v 人机间的配合与分工(也称人机功能分配) 应全面综合考虑人与机的特征及机能，使之扬长避短，合理配合，充分发挥人机系统的综合使用效能。列出人与机的特征机能比较，可供设计时选用参考.  根据列表分析比较可知，人机合理分工为：凡是笨重的、快速的、精细的、规律的、单调的、高阶运算的、操作复杂的工作，适合于机器承担；而对机器系统的设计、维修、监控、故障处理，以及程序和指令的安排等，则适合于人来承担。    v 人机信息传递 是指人通过执行器官(手、脚、口、身等)向机器发出指令信息，并通过感觉器官(眼、耳、鼻、舌、身等)接受机器反馈信息。担负人机信息传递的中介区域称之为“人机界面至少有三种。即操纵系统人机界面、显示系统人机界面和环境系统人机界面。目的是使人与机器的信息传递达到最佳，使人机系统的综合效能达到最高。    v 人的安全防护 人的作业过程是由许多因素按一定规律联系在-起的，为了共同的目的而构成一个有特定功能的有机整体。因此，在作业过程中只要出现人机关系不协调，系统失去控制，就会影响正常作业，轻则发生事故，影响工效，重则机器损坏，人员伤亡。运用间接安全技术措施，使设备从结构到布局，均能保证其危险部位不被人体触及到，避免事故发生。132 学科的研究方法 人机工程学的研究广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法和手段，也采用了系统工程、控制论、统计学等其他学科的一些研究方法，而且本学科的研究也建立了一些独特的新方法，以探讨人、机、环境要素间复杂的关系问题。这些方法包括：测量人体各部分静态和动态数据；调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征；对时间和动作分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用电子计算机进行模拟实验；运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展成有关理论。常用的研究方法有：1 自然观察法： 是研究者通过观察和记录自然情景下发生的现象来认识研究对象的一种方法。对动作分析、功能分析、工艺流程分析都用此法。有目的、有计划的科学观察，是在不影响事件的情况下进行的。观察者不参与与研究对象的活动避免对其产生影响，可以保证研究的自然性与真实性。自然观察法也可以借助特殊仪器，这样更准确、更深刻地获得感性知识。如：要获取人在厨房里的行为，可以用摄像机把对象在厨房里的一切活动记录下来，然后，逐步分析整理。松下电器为了设计电熨斗曾对公司上百名员工家熨衣处安放摄象机，从中发现问题。发现电熨斗线防碍工作、电熨斗放置麻烦等问题。2 实测法：借助仪器设备进行实际测量的方法，对人体静态与动态参数的测量，对人体生理参数的测量或对系统参数、作业参数的测量等。是普遍使用的方法如为了获得坐椅设计所需要的人体尺度，我们必须对使用者人群进行实际的测量，对所测的数据进行统计处理，为坐椅的设计提供人体尺度依据3 实验法：当实测发受到限制时采用的一种方法一般在实验室进行。但也可以在作业现场进行。如为了获得人对各种不同显示仪表的认读速度和差错率的数据时，一般在实验室进行。如需了解色彩环境对人的心理、生理和工作效率的影响的同时，由于需要进行长时间和多人次的观测，才能获得比较真实的数据，通常在作业现场进行实验。图1-2是驾驶员眼动规律实验装置。4 模拟和模型试验法 由于机器系统一般比较复杂