人机工程学第一章人机工程学概论课件.ppt

第一章 人机工程学概论,第一节 人机学的研究对象和目的 一、 引例人机学的思想萌芽源远流长,鲁智深的禅杖,器物要和人（使用者）的各种因素相适宜。,原始人狩猎所用的棍棒、石块或投枪，半坡遗址中的石桌、石凳、陶土餐饮具， 人机学基本思想的萌芽是人自发的思维倾向，本能的行为方式。,1,第一章 人机工程学概论 第一节 人机学的研,“人的因素”：不限于人体尺寸、体能、肢力等人体生理方面， 还涉及人的感知、认知、情感、精神、心理、社会等更深广方面。 在产品、视觉传达、环境设计中都很重要。,图1-1 戏说张爷和他的蛇矛,丈八，身高2.5倍的蛇矛，张爷耍得开吗？,2,“人的因素”：不限于人体尺寸、体能、肢力等,思考过这些问题吗？,太高啦！,3,思考过这些问题吗？太高啦！3,做记号的阶梯,涂上黄色“警示条”效果更好,做记号的阶梯 涂上黄色“警示条”效果更好,思考过感受过这些问题吗？,从哪边开？,开关和炉口如何对应？,一目了然,无所适从,5,思考过感受过这些问题吗？从哪边开？开关和炉口如何对应？一目了,省力铁铲,省力铁铲,设计成小象造型容器，鼻子可以将内部残留的水份去除干净，避免滋生细菌，几何似的切面效果看上去也非常现代。,设计成小象造型容器，鼻子可以将内部残留的水份去除干净，避免滋,这是一个带刻度的剪刀，可以有一个准确的测量，所以很容易看到你所修剪的具体尺寸，方便实用。,这是一个带刻度的剪刀，可以有一个准确的测量，所以很容易看到,雨伞有两只可爱的“小脚丫”，让它可以自由、自如地站立、依靠或者倒挂，超有个性！,雨伞有两只可爱的“小脚丫”，让它可以自由、自如地站立、依靠或,“迷你鸵鸟枕”只要把它戴在手上、胳膊或者手肘上，这只小小的布垫便可以为自然垂落的头部提供便利的休憩与放松条件。,“迷你鸵鸟枕”只要把它戴在手上、胳膊或者手肘上，这只小小,人机工程设计成功案例奥迪A3深度测试,人机工程设计成功案例奥迪A3深度测试,二、人机工程学的基本概念和定义,1.人机工程学的基本概念和定义,12,国际人机工程学学会，1960年正式成立。现在这一组织已有15个分会，总部设在瑞士的苏黎世，目前有4300名会员。,二、人机工程学的基本概念和定义 1.人机工程学的基本,国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）1960的定义： 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、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。 关键词：解剖学、生理学、心理学；人、机器、环境；健康、安全、舒适及工作效率； 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。 新定义概略、简洁，强调了系统中人与其他因素交互作用的观念。 人机工程学要求的“安全、舒适、高效”，是重要的，但受到其他条件的约束、其他目标的制衡，不是唯一的，也未必总是优先的。,国际人机工程学学会（IEA，International E,2. 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。出现最早，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 。类似的名称有人体工程学。 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”。 人机工程学这名称在国内流传日广，本教材随俗从众。,14,2. 人机工程学的多种学科名称14,三、日常生活中人机学问题的巡视,例1 大沙发豪华气派，坐着却腰疼。 例2 宾馆单人床配两个同样大小的枕头，愚不可及。 例3 旧式旅客列车的窗户。 例4 公共卫生间（水箱拉绳）为什么总有人做不到 “便后冲水”？ 例5 楼道里“人走关灯”的标语与彻夜长明说明什么？ 例6 升级换代产品-双肩背书包（图1-2）。,图 1-2 书包提挎方式与脊柱形态,15,三、日常生活中人机学问题的巡视 例1 大沙发,例7 “叫壶”，改善了传递信息的 “人机界面”。,图1-3 功能形态各异的剪刀,例8 阅览室里，学生们坐在长条形桌案两侧专心致志地看书学习，抬起头来略事思索，正巧对坐那位也抬起了头，双方都显得尴尬。 例9 深色发亮的小药片塑料袋，说明文字很小，颜色与塑料袋颜色的 对比又弱； 存款单居然是白纸上印着橙黄色的字。 例10 形形色色的剪刀，里面学问可不少（图1-3）。,16,例7 “叫壶”，改善了传递,例11 老年人手机,图1-4 老年人手机,17,例11 老年人手机 图1-4 老年人手机1,例12 生产设备的正反两例 反 适合高1.37m、肩宽0.64m、手臂平展2m之畸形人使用的车床。,图 1-5 畸形人 适用的车床,图1-6 弹性悬挂的螺丝刀,正 把带电机的旋具弹性吊挂着使用。,18,例12 生产设备的正反两例,例13 一些大医院里的“电热开水机”，水龙头上有红、绿两个指示灯，想喝热开水者很困惑：绿色表示“通行”，但也表示凉（温度低）；红色表示热，但又表示“禁止”。 到底哪个灯亮表示是热开水呢？,例13 一些大医院里的“电热开水机”,例14 “同学，引路标牌这么写更好”,图1-7 同学，引路标牌这么写更好,人机学问题比比皆是：床柜、桌椅、寝室、水房、浴室、餐厅、超市、网吧、实习工厂、银行、邮局、学习文具、计算机、手机、实验室、图书馆、运动场、公交车无处不在。 发现和思考人机学问题的深广度，是检验学习效果的标准之一。,20,例14 “同学，引路标牌这么写更好”图1-7 同学，引,第二节 人机学的形成和发展 学科思想的演进,一、中国古籍中的卓越论述,考工记和天工开物。,图 1-8 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。,设计心理学应用的经典范例,（译文）,21,第二节 人机学的形成和发展 学科思想的演进一、中国古籍中,a）分金炉清锈清底 b）铸钟、铸鼎,c）扎桕ji子黑粒去壳取仁,d）琢玉,图 1-9 天工开物 插图选,工作、劳动姿态都那么自然、舒展，很好地把握了工具、设备与人体尺寸的适应性问题！,22,中国古代人体工程学探索-“瞎掰”枕头,a）分金炉清锈清底 b）铸钟、铸鼎,二、人机学的形成、发展和学科思想的演进,古代文明中科学思想萌芽，不等同于现代科学理论。,人机学发展简史和学科思想的演进，可分4个阶段。,1对劳动工效的苛刻追求人机学的孕育,F.W.泰勒（1856-1915）的“时间与动作研究”（6、10、17磅）（Time and Motion Study），吉尔布雷斯夫妇的“砌砖作业实验”等多项研究。（140-350/h）,图1-10 F.W.泰勒,1914年，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。,至此，提高工效的方法开始建立在科学实验的基础上，有了现代科学的形态。,23,二、人机学的形成、发展和学科思想的演进古代文,但这一时期研究的核心，是最大限度地开挖人的操作效率。从人机关系方面考察，总体看是要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。 在学术理论上，与现代人机学是南辕北辙、存在对立的。 因此，应该看作是人机学的孕育期。,卓别林（1889-1977）与摩登时代,图1-11 卓别林,24,但这一时期研究的核心，是最大限度地开挖人的操作效率。卓别林（,2二战中尖锐的军械问题人机学的诞生,一战到二战，飞机大幅度技术升级，但事故、伤亡频发，进而醒悟：飞机的技术性能必须与使用者的生理机能相适配。,图1-12 飞机驾驶舱的 仪表和操纵器,二战中入侵前苏联德军的枪械问题,25,二战航母战斗机降落事故,2二战中尖锐的军械问题人机学的诞生 一战到二战，飞机大,1.撞针击发无力且易折断2.射击时很容易错误按到弹夹扣，造成意外的弹夹脱落3.手枪退出弹夹以后，枪膛里面仍然有一发子弹，易走火,日本：南部十四式半自动手枪，被称为是二战中最差的手枪,4.在稍远一些距离上淮确度较差。根据抗战老兵的回忆，南部手枪有时连稍硬一些的木板门也无法击穿,1.撞针击发无力且易折断日本：南部十四式半自动手枪，被称为是,有的国家聘请生理医学、心理学家参与设计，经费增加有限，却事半功倍，效果显著。,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。,二战经典机枪、枪械,有的国家聘请生理医学、心理学家参与设计，经费增加有限，却事半,3向民用品等广阔领域延伸人机学的发展和成熟,20世纪五、六十年代后，从军工迅速延伸到民领域，主要有家具、家电、室内设计、医疗器械、汽车与民航客机、飞船宇航员生活舱、计算机设备与软件、生产设备与工具、事故与灾害分析等。,重大转变：从以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。,美国阿波罗登月舱设计中一个小插曲发人深省：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。,28,3向民用品等广阔领域延伸人机学的发展和成熟20世纪五、,4反思工业文明与可持续发展：人机学的更高阶段,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。,数字技术、信息技术、基因技术急剧地改变着人类的文明进程，同时，必须警觉其危及人们体魄和精神健康的负面影响。,人机学此前的观念是：要求人、机、环境三者和谐统一。以可持续发展理念为指导，则演进为人、机、环境、未来四者和谐统一。,今后热点：计算机人机界面、永久太空站的生活工作环境、弱势群体（残疾人、老年人）的医疗和便利设施、海陆空交通安全保障、生理与心理保健产品与设施等等。,29,4反思工业文明与可持续发展：人机学的更高阶段,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）,30,人机工程通用设计,以设计体现对弱势群体的关爱！ 万能拐杖（获第十届,三、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。（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。此后，每三年举行一次，至今未曾间断。 （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。,31,三、人机学的学术团体和教育31,2我国的学术团体及其主要活动 （1）中国人类工效学学会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。,32,2我国的学术团体及其主要活动 32,人机工程学第一章-人机工程学概论-,人机工程学第一章-人机工程学概论-,人机工程学第一章-人机工程学概论-,人机工程学第一章-人机工程学概论-,第三节 人机系统与人机工程设计,一、人机系统与人机界面,1系统 为达一定目标，由相互依赖、交互作用的若干部分组成的整体。 虽然总体的高效能一般依赖于各子系统的优良效能，但更依赖于各子系统之间的协调关系。 2人机系统 人机系统特指人与机（器）组成的系统。 环境因素结合进去，就是人-机-环境系统。 人使用一把钳子、一支笔时，各构成了简单的人机系统。骑自行车、开机床、用手机、驾驶汽车时，也各构成了人机系统。,人-机-环境系统？,37,第三节 人机系统与人机工程设计一、人机系统与人机界面 1,3人机界面 单人单机人机系统及其工作（运行）状态，图1-13。人驾驶汽车或飞机，典型反映了这一运行过程。,图1-13 单人单机人机系统,人机界面,一般把机器上实现人与机器互相交流沟通的显示器、控制器称为人机界面； 机器上与人的操作有关的实体部分，也是机器的人机界面。,“实体部分” 例如剪刀的两个把手， 其形式、尺寸等直接影响剪刀的使用，应看做剪刀的人机界面；自行车座等。,38,3人机界面图1-13 单人单机人机系统人机界面一般把机,人机工程学第一章-人机工程学概论-,学好人机工程学需要广博的知识背景！,学好人机工程学需要广博的知识背景！,二、人机工程设计,1人机工程设计的内涵和目的,有文献称以下10种产品为 20世纪伟大的人机界面装置：扩音器 按键式电话汽车转向盘 磁卡交通灯 遥控器 阴极射线管（CRT） 液晶显示器鼠标/图形用户界面 条形码扫描器,图1-14 汽车转向盘,什么是“人机工程设计”？人机工程设计与其他设计有什么区别？,人机工程设计的对象是人机界面，涉及解剖学、生理学、心理学等人的因素；要达到的目标是生活、工作的舒适、安全、高效。,41,二、人机工程设计1人机工程设计的内涵和目的,以车床设计为例，。,以车床设计为例，。,* 课堂讨论 以下产品中的哪些部分属于人机工程设计的对象、哪些部分不属于？ 照相机、电话机，洗衣机，汽车，。（选12种产品讨论即可）,图1-15 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 椅座、椅背、头托的升降、仰俯调节机构，控制电路及传动系统，部件材料及其强度、刚度。 人机工程设计 尺寸及各部件的调节范围（适应患者的不同身材，便于牙医操作），控制开关的选型及安置，照明要求等。 工业造型设计 式样、色彩、 材质外表等，涉及工业美学、人的心理因素、精神因素，与人机工程也相关。,43,* 课堂讨论 图1-15 电动牙科椅,2人机合理分工,产品设计是设计人机系统中产品这个子系统。 实质是把人机系统的总功能进行分解以后，把某部分功能“分配”给了产品子系统。同时，也把另一部分功能分配给了（使用）人这个子系统。 走廊的照明灯,人机合理分工的基本原则，是发挥人与机器各自的优势。 为此需弄清人与机器各自的所长和所短。 表1-1 人与机器的机能对比（略）,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。,44,2人机合理分工产品设计是设计人机系统中产品这个子系统。,3人机关系,三、人机工程技术标准简介,1人机工程的国际技术标准,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。,优良的人机关系应该是“机宜人”和“人适机”的结合。,机宜人：器物设计要适合解剖学、生理学、心理学等各方面人的因素。,人适机：充分发挥人在能动性、可塑性、创造性，通过学习训练提高技能等方面的特长，使人机系统更好地发挥效能。,45,3人机关系三、人机工程技术标准简介1人机工程的国际技,第四节 人机学与工业设计,人机学由3类不同领域的学科互相渗透、汇聚而成： 第1类，人机学的源头学科 如解剖学、生理学、心理学、人体测量、人体力学、社会学、系统工程等。 第2类，人机学的应用领域 主要是各类设计，如工业设计、工程设计、工作过程和工作空间设计等。 第3类，人机学的“共生”学科 如劳动科学、管理科学、安全工程、技术美学等。,一、人机工程学与其他学科的关系,46,第四节 人机学与工业设计 人机学由3类不同领,二、人机工程学与工业设计,* 课堂讨论 人机工程学与工业设计是否有密切的关系？ 阐述你的观点，并加以简要说明或论证。,人机工程与工业设计所处理的，均为“人和物”之间的关系，两者有着工作对象和目标的一致性。,人机工程与武器装备1,人机工程与武器装备2,人机工程与武器装备3,人机工程与武器装备4,人机工程与武器装备5,人机工程与武器装备6,二、人机工程学与工业设计* 课堂讨论 人机工程学与工业设计,