人机工程学培训教材.ppt

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1、人 机 工 程 学,一、什么是人机工程学二、人机系统中人的特性 1人的生理、心理特性 2人的作业特性三、人体测量与作业空间四、人与作业环境五、人机信息界面与人机系统,人机工程学,人机工程学的研究目标：通过揭示人、机、环境之间的相互关系规律，从而确保人机环境系统总体性能的最优化。,1.中国企业管理百科全书定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理性，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特征，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。,2.人机工程学就是运用生理学、心理学、管理学的有关理论和知识，利用系统分析的观点，处理人机环境所组成的系统；使三者组成的系统达到最佳状态。也就是说既能保

2、证提高人的工作效率，同时又能使人在心理和生理感到舒适，并保证人的健康和安全。,人机工程学的研究对象：人机环境的相互作用关系。,一、定义,人机工程学的发展,一、经验人机工程学,人机工程学的发展大致经历了三个阶段：,3.代表人：,1.时间：20世纪初 第二次世界大战爆发,2.特点：以机器设计为中心，通过对人的选拔和培训来适应机器。（由于机器进步很快，使人难以适应，所以大量存在着伤害人身心的问题）,吉尔布雷斯 砌砖作业 动作研究,美国学者泰勒 铁锹实验 时间研究,二、科学人机工程学,三、现代人机工程学,2.特点：一切都以人为中心,2.特点：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应人。即机器的

3、设计符合人的习惯。,1.时间：第二次世界大战 50年代末,1.时间：60年代 至今,四、在我国的发展,1989年正式成立了本学科与IEA相应的国家一级学术组织中国人类工效学学会（Chinese Ergonomics Society,简称CES）。,人机工程学的研究内容,一、为 什 么 要 实 施 人 机 工 程 学,二、人机工程学的研究内容,1.人体特性的研究：研究人的生理、心理特性和能力限度,2.人机系统的总体设计：研究人机功能的合理分配,3.工作场所和信息传递装置的设计：研究人机相互作用及人机界面的设计,5.环境控制与安全保护设计：研究作业环境和人的可靠性与安全,4.作业及其改善,人机工程

4、学的应用,Manufacturing,Home&Leisure,Service,Office,返回,人机系统中人的作业特性,体力劳动时的能量消耗人体作业过程的调节与适应作业能力及其影响因素合理安排作业休息制度作业疲劳及其测定,体力劳动时的能量消耗,一、动态作业,2、静态作业,所有的肌肉运动都会导致疲劳，但程度取决于很多事情：如舒适程度、年龄和经验。静态的肌肉运动，其疲劳的恢复时间是动态运动的10倍。,概念,肌肉等长收缩来保持一定姿势或本位的作业。,特点,能耗水平不高，但易引起人的疲劳。,三、人体的能量代谢,1.定义,能量代谢就是人体有关能量的产生、转移和消耗。,2.种类,1）基础代谢量：人在基

5、础条件下，维持人最基本生理活动，所需 消耗的能量。,按机体所处的状态分为三种：,基础代谢率：单位时间内，单位体表面积所消耗的基础代谢量。用B表示，单位：KJ/(m2.h),体表面积 S(m2)0.0061身高(cm)0.0128 体重(kg)0.1529,基础代谢量=基础代谢率人体表面积持续时间BSt,我国正常人基础代谢率的平均值如表所示,3）能量代谢量：人体进行作业或运动时所需消耗的总能量。,能量代谢率：用M表示,能量代谢量MS t,2）安静代谢量：机体保持某部位的平衡及某种姿势所需消耗的能量。,安静代谢率：用R表示 R=1.2B,安静代谢量RS t1.2BS t,RMR(能量代谢率安静代谢

6、率)/基础代谢率(M1.2B)/B,由上式得：MB（RMR1.2）,总能耗 B（RMR1.2）体表面积活动时间（RMR1.2）基础代谢量,3.相对代谢率（Relative Metabolic Rate）,劳动强度不同，所消耗的能量不同，由于劳动者的体质差异，即使同样的劳动强度，不同劳动者的能量代谢也不同，为了消除个体差异，常用相对代谢率来衡量劳动强度。用RMR表示。,4.能量代谢率的测定,四、劳动强度等级的划分,1.劳动强度,是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。,2.指标,1）相对代谢率 RMR 相对指标,2）劳动强度指数 I 绝对指标,I=3T+7M 3：实际劳动率系数 7：能量代谢率

7、系数 T（净作业时间比率）：工作日内净作业时间/工作日总工时 M（能量代谢率）：8小时工作日的平均能量代谢率（KJ/minm2）,3.等级划分,（1）I15 一级劳动强度 轻（2）I=1520 二级劳动强度 中（3）I=2025 三级劳动强度 重（4）I25 四级劳动强度 极重,1）以RMR指标分级 见表,2）以I指标分级,作业能力及其影响因素,一、作业能力,1.概念：指完成某作业，作业者所表现的生理、心理、技能的综合性素质。,2.表达方式,3.变化规律,生产成果（产量、质量）=（作业能力，作业动机）,4.意义,1）合理安排休息，不要在没进入疲劳期就安排休息；,例如：,脑力劳动,安排工作V：V

8、工作能力时，会加速作业者的疲劳，甚至影响身体健康。V 工作能力时，达不到兴奋点，工作效率低，易出错。,终末激发（Terminal Totivation）：快完成任务时，主观上为了赶任务或超额完成任务所激发的一种现象。,二、影响作业能力的主要因素,1.生理因素：年龄、性别、身才、健康状况等；,2.环境因素：空气、噪声、照明、温度、湿度等；,3.工作条件和性质：1）设备、工具 2）劳动强度 3）生产过程,4.锻炼与熟练效应,合理安排作业休息制度,一、作业休息制度两个基本假设(德国学者E.A.米勒)：,为了保证人体健康和保证产品质量 应合理安排作业休息制度 例:德国二战 实验证明：作业时间成等差级数

9、增加时，恢复劳动所需的休息时间成等比 级数增加。,1）作业者可以连续工作 480分钟，中间不休息的最大能量消耗界 限是4 kcal/min（16.75KJ/min），又称耐力水平；,2）作业者体内的标准能量储备为24 kcal（100.47KJ）。,二、制度作业时间,TwT劳/TT劳/(T劳T休)1/(1Tr),设：作业时单位时间增加的能量消耗量为M；制度劳动时间为T，其中T劳为实际劳动时间，T休为休息时间，,则：TT劳T休,休息率：Tr T休/T劳,实际劳动率：Tw T劳/T,实际劳动时间是100.47kJ 能量贮备的耗尽时间，所以：T劳100.47/（M16.75）,由于总的能量消耗满足平

10、均能量消耗量不超过16.75kJ/min,所以：T劳M（T劳T休）16.75,T休T劳M/16.75T劳（M/16.75）1T劳,TrT休/T劳(M/16.75)1,三、合理安排劳动时间,1.合理确定实际劳动率 在强制节拍的流水线上，设置一定的工间暂歇和工间休息时间。工间暂歇是指作业者的动作与动作间、作业与作业间的暂时停顿。工间休息是指作业一段时间后停下来休息的时间。,2.轮班制度最好取消不必要的轮班，对不得不采取昼夜轮班的应采用“四班三轮转”,3.休息日制度连续工作5-6天后，休息1-2天。,其它措施：在高温、强热辐射条件下，安排多次长时间休息；劳动强度不大却精神紧张的作业，为防止精神疲劳，

11、应安排多次短暂休息；对于单调作业也应适当增加休息时间。,作业疲劳及其测定,4.技术性疲劳：指脑力劳动与体力劳动并重，且神经相当紧张的作业。,一、作业疲劳的概念,二、分类,1.个别器官疲劳：发生在仅需个别器官或肢体参与的紧张作业。,2.全身性疲劳：主要是全身参与较为繁重的体力劳动所致。,3.智力疲劳：主要是长时间从事紧张的脑力劳动所致。,2、生理、心理测试法,1、生化法,作业前后反射角变化：510o 轻度疲劳 1015o 中度疲劳 1530o 重度疲劳,膝腱反射机能检查法,两点刺激敏感阈限检查法,频闪融合阈限检查法,三、疲劳的测定方法,连续色名呼叫检查法,反应时间检查法,脑电肌电检查法,心率血压

12、检查法,3、他觉观察和主诉症状法,其中法最好,因为可以在工作的同时测量，数据客观，又不对被测者有伤害。,遥控心率仪,四、提高作业能力，降低作业疲劳的措施,合理安排劳动时间,2.改善工作内容，克服单调感,合理调节作业速率 V工作能力时，会加速作业者的疲劳，甚至影响身体健康。V 工作能力时，达不到兴奋点，工作效率低，易出错。,返回,人体测量与作业空间,通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，使设计更适于人。,例如：见图2-1。,人体测量学：,人体测量中的主要统计函数,在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数

13、据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。,1.均值,2.方差,3.标准差,4.百分位数PK,常用的百分位数有：第5、50、95百分位数。即：P5 P50 P95,百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分，有K%的测量值等于和小于它，有(100-K%)的测量值大于它。,例如：第95百分位数为身高180cm。含义：有95的人的身高低于180cm；有5的人的身高高于180cm。,常用的人体测量数据,一、我国成年人人体结构（静态）尺寸,参阅GB1000088我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：,1.人体主要尺寸，见图2-8(a),2.立姿人体尺寸，见图2-8(b),3.坐姿人体尺

14、寸，见图2-9,4.人体水平尺寸，见图2-10,二、我国成年人人体功能（动态）尺寸,2.常用的功能尺寸,人在工作位置上的活动空间尺度,人体立姿图2-11、坐姿图2-12、跪姿图2-13、卧姿图2-14的活动空间。,GB/T13547-92国家标准提供的立、坐、跪、卧、爬等常取姿势的主要功能尺寸，参阅表2-8。,人体测量数据的应用,一、主要人体尺寸的应用原则,设计中常用测量尺寸见图2-15，有关这些数据的定义、应用条件、选择依据等参阅表2-9。,二、人体尺寸的应用方法,1.确定所设计产品的类型,2.选择人体尺寸的百分位数,3.确定功能修正量,最小功能尺寸人体尺寸的分位数功能修正量 最佳功能尺寸人

15、体尺寸的分位数功能修正量心理修正量,4.确定心理修正量,5.产品功能尺寸的确定,作业空间设计,一、作业空间设计的有关概念,1.作业空间：人、机器设备、工装以及被加工物所占的空间，称作业空间。,近身作业空间 指作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下所能完成作业的空间范围。如：坐姿打字,个体作业场所 指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域。如：计算机操作台，汽车驾驶室。,总体作业空间 不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。如：计算机房、车间、办公室。,作业空间按所包含的范围，可分为,2.作业空间设计：指按照作业者的操作范围、视觉范围以及作业姿势等 一系列生

16、理、心理因素，对作业对象、机器、设备、工具进行合理布 置、安排，并找出最适合本作业的人体最佳姿势、作业范围，以便为 作业者创造一个最佳的作业条件。,作业空间设计应以“人”为中心，以人体尺度为重要设计基准。,1）近身作业空间设计应考虑的因素,作业特点：人们所从事的工作内容和性质不同，所以对作业空间设计 的要求也不同。,人体尺寸：人体尺寸是作业空间设计的依据，不同的设计，使用的人 体百分位数不同。,二、作业空间设计的一般要求,2）作业空间布置原则,作业空间布置就是在限定的作业空间内，设定合适的作业面后，作业设备、显示器和控制器（或其它作业设备、元件）等的定位与安排。,重要性原则：优先考虑实现系统作

17、业的目标或达到其它性能最为 重要的元件。,使用频率原则：经常使用的元件应布置于作业者易见易及的地方。,功能原则：把具有相关功能的元件编组排列。,使用顺序原则：按使用顺序排列布置各元件，见图8-19,个体因素：性别、年龄、人种、体型等等。,维修作业等：维修等作业对作业空间有一定的要求，但这些作业往往在 限定 的空间进行。见图8-14，图8-15，尺寸参阅表8-4至8-7,3）总体作业空间设计的依据,总体作业空间设计随设计对象的性质不同而不同，对生产企业讲企业的生产方式，工艺特点决定了总体作业空间内的设备布局。,主要介绍：作业空间设计中的人体因素；不同作业姿势条件下的作业空间设计；不同性质作业场所

18、的作业空间设计。,作业空间设计中的人体因素,一、人体测量数据的运用,1）确定对于设计至为重要的人体尺寸；,2）确定设计对象的使用群体，以决定必须考虑的尺度范围；,3）确定所设计产品的类型,4）产品的类型确定后，选合适的设计定位群体的百分位；,5）据4）查人体测量数据表；,6）对数据进行必要的修正。,二、人体视野及所及范围,1.视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时 所能看得见的空间范围，常以角度来表示。分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野，见图3-6。,根据清晰度，可分为：中心视力范围：视角1.53 瞬间视力范围：视角18 有效视力范围：视角30,3.视距：视力范围与被

19、观察的目标距离。560mm最为适 宜，低于380mm时会发生目眩，超过760mm时，细节看不清楚。,当观察目标需要转动头部时，左右不宜超过45，上下也不宜超过30。,4.眼高,立姿眼高范围为：147 175cm坐姿眼高范围为：6679cm,2.主要视力范围,视力范围是能迅速、清晰看清目标细节的范围。,四、工作体位,三、肢体动作力量,1.手的操纵力,立姿见图3-21，图3-22；坐姿见表37；,相应的出力数值参阅表3-5，表3-6。,1.决定作业姿势的因素：作业空间大小 作业负荷的大小和用力方向 作业场所各种仪器、机具和加工件的摆放位置 工作台高度及有没有容膝空间 操作时的起坐频率,施力的姿势、

20、部位、方式和方向不同，人体能发挥出力的大小不同。,坐姿作业的特征：不易疲劳,持续工作时间较长；身体稳定性好，操作的精确度较高。手、脚并用作业。,3.最常用的姿势：坐姿，立姿和坐、立姿交替 三种作业岗位的特征,1）坐姿作业岗位：适于从事轻、中作业且不要求作业者在作业过 程中走动的工作。,2）立姿作业岗位：适于从事中、重作业以及坐姿作业岗位的设计参 数和工作区域受到限制的工作。,2.尽量避免的姿势,a 静止不动的立位 b 避免弯腰及其它不自然的姿势，见图7-8（a）c 避免长时间抬手作业，见图7-8（b）d 身体左右扭曲d 经常一侧下肢承担体重,3）坐、立姿交替岗位：适于操作者在作业的过程中不得不

21、采用不同的 作业姿势来完成的工作。,工业生产中，工作体位的选择推荐最适用的方案 见图8-1。,立姿作业的特征：可动性大，适宜于来回走动和经常变换体位的作业。手的用力增大，人体能输出较大的操纵力。需要的作业空间小，当没有容膝空间时立姿比坐姿好。不宜进行精确而细致的作业，易引起疲劳,五、人的行为特征,2.人的捷径反应和躲避行为,六、人的心理特征,1.人的气质、性格、能力等属人们心理过程中比较稳定的成分。,作业姿势与作业空间设计,坐姿作业空间设计主要包括工作面、作业范围、座椅及人体活动余隙等的尺寸设计。,1.工作面,一、坐姿作业空间设计,高度：主要由人体参数（肘高）和作业性质等因素决定。,一般工作面

22、高度：低于肘部50100mm从事精细或需大视力的工作：高于肘部50150mm重负荷作业：低于肘部150300mm,宽度：据作业功能要求而定。若单供肘靠：最小宽度100mm，最佳宽度200mm；仅当写字：最小宽度305mm，最佳宽度405mm；作办公桌：最佳宽度910mm；作实验台：视需要而定。,角度：一般为水平面 12 24,2.作业范围,水平作业范围：人坐在工作台前，在水平面上移动手臂所形成的轨迹。见图8-16 对于正常作业区域，作业者应能在小臂正常放置而上臂处于自然悬垂状态下舒适的操作。对最大作业区域，应使在臀部伸展状态下能够操作，且这种作业状态不宜持续很久。,分为：水平作业范围、垂直作业

23、范围、立体（空间）作业范围。,设计作业范围的重要依据：静态和动态的人体测量尺寸。,垂直作业范围：最舒适的垂直作业范围是由远高点、远低点、近高点、近低点四点构 成的梯形区。,立体作业范围：最舒适的立体作业范围介于肩与肘之间的空间范围。,3.容膝空间,4.座椅以及活动余隙,5.脚作业空间,坐姿人体测量尺寸是座椅设计的主要尺寸，见图6-18,椅面高度、深度、宽度等主要参数：参阅表6-2,座椅放置的深度距离：大于810mm座椅的扶手到侧面固定墙壁面的距离：大于610mm,脚的作业空间，见图8-13,二、立姿作业空间设计,1.工作面,立姿作业空间设计主要包括工作面、作业范围、工作活动余隙等。,高度：主要

24、由人体参数（肘高）和作业性质等因素决定。,宽度：视需要而定,图8-17，图8-18,2.作业范围,3.工作活动余隙,工作台（机器）距墙壁：不得小于760mm，最好910mm；作业者左右空间不得小于510mm；头顶余隙最小应2030mm，最好2100mm。,4.临时座位,5.立姿作业空间垂直方向布局设计,立姿作业空间在垂直方向可划分为5段：1）0500mm 适于脚控制；脚踏板、脚踏钮2）500700mm 手与脚操作不方便，不宜设计控制器3）7001600mm 适于手的操作和观察；各种常用的手控制器、显示器、工作台面都设置在此区域。4）16001800mm 手操作不方便，视力条件也略有下降；布置极

25、少操纵的手控制器和不太重要的显示器。5）1800mm 布置报警装置。,三、坐立交替作业空间设计,四、工作场所性质与作业空间设计,1.主要工作岗位的空间尺寸,1）工作间操作岗位,2）机器设备与设施之间布局尺寸,3）办公室管理岗位和设计岗位,2.辅助性工作场地的空间设计,3.安全防护空间距离,设计特点：工作台高度按站姿作业设计，椅高度提高，座椅前设置搁脚板。,加工设备间距：小型设备0.7m 中型设备1m 大型设备2m,设备与 小型设备0.7m墙、柱 中型设备0.8m间距:大型设备0.9m,返回,人与作业环境,微 气 候,一、微气候及其构成要素,微气候：指在作业环境中气温、湿度、气流速度、热辐射等综

26、合作用形成的 微小环境气候。,80%高气湿，30%低气湿，40 65 舒适湿度,作业场所的气流速度大小与人体散热速度有直接关系。,0.3m/s,0.4m/s,12m/s,二、人体的热平衡,人体所受热源：1）机体代谢产热；2）外界作用的环境热量，见图9-2,假设人体的能量代谢为M，向体外做功为W，与外界环境的热量交换为H。,人体与外界环境进行热交换的方式有：对流、辐射、蒸发等，分别假设为：C、R、E。,则：S MWH S：人体储热量,则：H CRE,三、人体的温度,四、微气候对人和操作的影响,1.人体的核心体温 常用直肠温度表示人体的核心温度。直肠 液窝 口腔 36.9 37.9 0.7 0.3

27、,2.舒适温度和允许温度 舒适温度：主观感觉及生理上适宜的温度。21 3,允许温度：不危害人体健康和基本不影响工作 效率的温度。舒适温度3 5,影响舒适温度因素：服装、季节、不同地区的人、性别、年龄、劳动强度；,1.舒适微气候 人在心理状态上感到满意的环境。影响舒适微气候的主要因素如下：1）环境因素 气温、气湿、气流速度、辐射热 2）人的因素 新陈代谢、服装 见图9-3,核心温度38不会引起热疲劳。,2.高温对人和操作的影响,1）高温作业环境：热源散热率 84 kJ/(m3h)的作业环境。,在我国国标中对应下列三种 高温强热辐射作业：气温高，热辐射强度大，相对湿度较低。例如：炼钢车间、锻造车间

28、,2）影响,高温环境下，人的水分和盐分大量丧失,作业环境有效温度 控制作业负荷 图,高温高湿作业：干球温度 30 80%例如：纺织,夏天露天作业：寒冷地区 32 炎热地区 35 例如：种植业、建筑作业,3.低温对人和操作的影响,热环境对脑力劳动的影响 表现在效率和相对差错次数两方面，见图9-4。热环境对体力劳动的影响 表现在操作效率和事故发生率两方面。见图9-5,操作 对手的影响最大 见图,定义：作业环境温度低于允许温度下限。,影响：,工作时的温度最好在15.5 27,五、改善微气候条件的措施,1.改善高温作业环境的措施 1）生产技术：合理布置热源 例：布置在下风头，车间外 隔热 通风换气 降

29、低湿度 2）保健方面：供给饮料（12为宜，以加盐为宜，量少次数多为宜）劳保用品 适应性检查 因为有些人不适应高温作业 3）生产组织：合理安排作业负荷 休息场所（温度20 30为宜，太低人体汗腺）集体作业,采暖和保暖,2.改善低温作业环境,提高作业负荷,个体防护,特殊 例：操作空间小，可以采用热辐射取暖等方法。,六、微气候的主观评价标准,1.主观评价依据：微气候对人体影响的主观感觉包括6个方面的因素：空气温度、热辐射温度、空气相对湿度、气流速度、人体温度、皮肤温度，参阅表9-1，表9-2,2.工作效率不受影响的温度范围，见图9-8,3.工业生产微气候标准，参阅表9-3，表9-4,光环境,一、光的

30、性质及其度量,光的性质,1）光通量（）：是最基本的光度量。,2.光的度量,2）发光强度（光强）I,定义：指光源在给定方向上单位立体角内发出的光通量。常用于描述点光源的发光特性。,测量：光电管,定义：单位时间内通过某一面积的光量。单位：流明 lm,3）亮度,4）照度（E）,亮度表示发光面的明亮程度，亮度可用亮度计直接测量。,照射在物体单位表面面积上的光通量。,照度表明被照面上光的强弱，可用 光电池照度计测量。,二、良好光环境的作用,1.光环境对生产率的影响,作业场所的光环境，有天然采光和人工照明。天然采光：利用自然界的天然光源形成作业场所的光环境。人工照明：利用人工制造的光源构成作业场所的光环境

31、。,良好的光环境主要是通过改善人的视觉条件（照明生理因素）和改善人的视觉环境（照明心理因素）来达到提高劳动生产率。,良好光环境使事故次数、出错件数和缺勤人数都明显减少，见图9-10。,2.光环境对安全的影响,光环境对生产中的效率、安全等都有重要意义。图9-9,注：临界照度值,三、对光环境的要求,1.光环境设计的基本原则,2.天然光照度和采光系数C,合理的照度平均水平 光线的方向和扩散要合理 不让光线直接照射眼睛 光源光色要合理 让照明和色相协调 不能忽视经济条件的制约,在具体的天然采光设计中，常以采光系数的最低值作为设计标准值。表9-5是我国采光与照明标准中规定的生产车间工作面上的C 的最低值

32、。,将某种条件下的天空照度值乘以选用的C，就可计算出某种条件下室内某点的天然光照度。,实现良好照明的特性因素 图9-11,3.照度分布,4.亮度分布,我国的照度标准是以最低照度值作为设计的标准值，表9-7规定了生产车间工作面上的照度最低值。,2）工作面照度分布相对比较均匀。,照度均匀主要从灯具的布置上来解决。,工作场所的亮度分布可通过规定室内各表面的适宜的反射系数范围，以组成适当的照度分布来实现。,5.光的方向性和扩散性,亮度应相对均匀，不应有较大变化，否则人眼要进行明暗适应。暗适应和明适应，见图3-8人对暗适应、明适应不同。,1）满意的状况,光照射到物体上的方向不同，在物体上产生的阴影、反射

33、状况和亮度分布也不相同，从而会使人产生不同的感觉。,2）不满意的状况,对于需突出立体视觉的工作对象，应形成适当阴影，改善其可见度。形成立体感最理想的照明条件：光由一个方向照射，且亮度比为3:1。,安设从斜面来的指向性光照射时，可产生小阴影来表现物体的粗糙和凸凹等，以强调材质感，而且最好用点光照明和壁面照明，从而形成愉快的照明效果。,阴影 改善：将照明器做成扩散性，并在布置上加以注意。,眩光,防控措施：a 限制亮度；b 合理布置光源：使光源处于微弱眩光区，大于45度；如：灯罩 c 使光线转为散射 光线经天花板、灯罩、墙壁漫射到工作台上；,直射眩光：由光源直接照射引起（由于光源亮度太大）。如：电焊

34、,眩光：视野中的亮区产生刺眼和耀眼的强烈光线，从而引起视觉器官不舒适 和功能下降的现象。,眩光种类及其防控措施：（按产生原因）,对比眩光：物体和背景之间明暗反差太大。,防控措施：适当提高眩光源周围地区的亮度，减少亮度对比；亮度比 100：1,反射眩光：光线经一些光滑物体表面反射到眼部造成的眩光。,例如：晚上作业，作业纸上反射的光；,防控措施：a 变换工作台或光源位置，使反射光不处于视线内。b 降低反射系数；,43 色彩调节,一、色彩的基本概念,1、物体的色彩 发光体（波长）不发光体 反射光的波长,色彩：某一波长的光谱入射到人眼，引起视网膜内色觉细胞兴奋产生的视觉现象。,2、色彩分类,明度：物体

35、颜色的明暗程度（取决于物体表面反射率）,3、色彩三个基本特性,色调：物体的颜色,饱和度：物体颜色的深浅,二、基色及其混合,“门塞尔色环”（Muusel wheel）,4.色彩的表示法,彩色系列的表示方法：色度 明度/饱和度（HV/C）如：R8/12（红色，明度8，饱和度12）,无彩色系列的表示方法：中性色 明度/（N V/）如：N5/（表示明度值为5的中性灰色）,三基色（三原色）,2.色光混合,色光混合遵循相加混合法则 相加混合法则的三基色是：红、绿、蓝。,任何色彩都可以由不同比例的三种相互独立的色调混合得到，这三种相互独立的色调称为三基色。,三、色彩对人的影响,1、生理,1）色调：,视觉疲劳

36、：蓝、紫；红、橙；绿、黄绿、蓝绿,视觉敏感：黄、橙 警戒,红：使人体各个器官兴奋和不稳定，血压升高，脉搏加快；,蓝：使人体各个器官抑制，血压下降，脉搏减慢；,四、作业环境的色彩调节与应用,3.安全标志和技术标志的色彩应用,管道 系统化 不同颜色代表不同管道,冷与暖：这种感觉主要由色调决定，其次是饱和度。,兴奋与抑制,距离与轻重感：暖色调：轻且近,轻松与压抑感：这种感觉主要由明度和饱和度决定。,2、对心理的影响,1.工作场所的色彩调节,2.机器设备和工作面的色彩调节,暖色调（红、橙、黄）,冷色调（绿、蓝、青）,1）运用光线反射率,2）合理配色,3）颜色特性的选择 明度 饱和度 色调,冷色调：重且

37、远,安全色：红、蓝、黄、绿 对比色：白、黑,红色表示危险、暂停、停止、禁止,黄色表示小心、注意。为了醒目也常与黑色一起使用。黄色和黑色是起警告作用的颜色，,绿色表示安全、正常,蓝色主要用来做标志、说明等,人与声环境,一、声音的基本知识,1.声音的基本概念,频率 f 人耳能够感受到的频率范围：2020000HZ（声频）,2.声音的物理度量,1）声压和声压级,波长（m）,声速 C,声压（P）：声波通过传播介质时产生的压强。单位：Pa,人体能够分辨出的声压：2105 20Pa,声压级（Lp）：指声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20。单位：dB,二、噪声对人的影响,2）响度与响度级,响度级（L

38、N）：表示声音响度的相对量。单位：方（phon）,以1000HZ的纯音作为基准声音，将其它f 的声音与其比较，当人耳感觉比较声音与基准声音一样响时，该比较声音的响度级在数值上即等于与其等响的基准声音的声压级（dB）。,响度（N）：是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，它与频率和声强有关。单位：宋（sone）,1宋40方,响度与响度级的关系：,噪声：主观上讲：令人感到很不愉快，很不舒服的，很厌倦的声音。客观上讲：频率不固定，非周期性变化。,2.噪声对听觉的影响,会产生暂时性听力下降；听力疲劳；持久性听力损失；暴震性耳聋。见图9-16,持久性听力损失（噪声性耳聋）：长期在噪声环境中工作，产生听力疲劳

39、，若听阈下限上升大于25 dB，不可恢复。25 dB 40 dB 轻度耳聋 40 dB 60 dB 中度耳聋 60 dB 80 dB 重度耳聋,暴震性耳聋：dB大，冲击波大。,1.噪声对工作的影响,噪声对信息传递的影响 500 2000HZ的噪声对语言干扰最大。因为噪声频率与之相同，产生共振，干扰最大。见图9-15,噪声对工作效率的影响 当噪声达到70dB时，会对工作产生各方面的影响，所以对于需要高度集 中精力的工作场所均以50dB的稳定噪声级作为其上限。,三、影响噪声对机体作用的因素,噪声强度：影响听觉的主要因素；噪声越强，对听力的损伤越严重。小于55dB无。,2.接触时间：接触时间越长，对

40、听力的损伤越严重。,3.噪声的频谱（高频，窄频带）,4.噪声类型和接触方式（脉冲噪声和持续接触）,见图9-17 噪声达90dB分贝以上，对神经系统、心血管系统等有明显的影响。噪声增加人的烦恼程度，使人对工作不满。,3.噪声对机体的其他影响,四、噪声评价标准,国外听力保护噪声标准，参阅表9-18；工业噪声卫生标准，参阅表9-19；环境噪声标准，参阅表9-20。,1.声源控制,2.控制噪声的传播,3.个人防护,五、噪声的控制措施,降低空气动力性躁声,工厂总体布局要合理,调整声源指向,利用天然地形,采用吸声、隔声、消声等措施,采用隔振与减振措施,4.音乐调节,生产性音乐的效果 研究认为，音乐对工作效

41、率的影响作用有正、反两方面，有时不起作用。所以音乐调节是因时、因地、因工种、因人而异的，要慎重选用。,生产性音乐的要求 纯体力劳动及无须集中注意力的工作，以节奏清晰，速度较快而轻松的音乐为好；单调发闷的工作，以娱乐味的音乐为好；需要集中注意力的工作（脑力劳动），以速度稍慢、节奏不明显，旋律舒缓的音乐为好。,音量的选择 躁声80dB时，音乐的中心音量可高出躁声35dB 躁声80dB时，音乐的中心音量可低于躁声35dB,附录,本章所附插图,图2-1,返回,图2-2,返回,图2-3,返回,图2-4,返回,图2-5,返回,直尺,固定尺座,活动尺座,弯尺,主尺杆,底座,适用于读数值为1mm,测量范围为：

42、01996mm,图2-6,返回,适用于读数值为1mm和0.1mm，测量范围为：0200mm和0250mm,图2-7,返回,适用于读数值为1mm，测量范围为：0300mm,图2-8,返回,体重,身高,上臂长,前臂长,大腿长,小腿长,返回,会阴高,胫骨点高,手功能高,肘高,肩高,眼高,图2-9,返回,坐姿眼高,坐高,臀膝距,坐姿大腿厚,坐姿下肢长,3.2 坐姿颈椎点高,坐姿肘高,3.4 坐姿肩高,小腿加足高,坐姿膝高,坐深,图2-10,返回,胸宽,胸厚,肩宽,最大肩宽,臀宽,坐姿臀宽,坐姿两肘间宽,腰围,胸围,臀围,图2-11,返回,图2-12,返回,图2-13,返回,图2-14,返回,图2-16

43、,返回,表 21 百分比与变换系数,返回,图8-9 图8-10,返回,图8-11 站姿单臂作业近身空间 图8-12 站姿双臂作业近身空间,返回,图8-19 面板布置原则与作业执行时间的关系,返回,图3-6,返回,图3-21,返回,图3-22,返回,图3-23,返回,图6-18 对座椅设计有用的人体尺寸,返回,具体测量数值见表 2-4 和表2-5。,图8-13,返回,图8-17,返回,精密作业,一般作业,重荷作业,图8-18 站姿一般作业面高度与身高的关系,返回,图7-8,返回,图8-14 几种受限作业空间尺度,返回,图8-15 几种通道空间尺度,返回,图8-1 推荐的作业岗位选择依据,返回,S

44、坐姿；ST立姿；S/ST坐或立姿；ST/C立姿，备有座椅,图8-16,返回,图8-13,返回,图9-2,返回,图9-3 常用的温湿图和舒适区,返回,图9-4 气温对效率和相对差错的影响,返回,图9-5 温度对生产率和事故发生率的影响,返回,图9-6 人对高温和低温的主诉可耐时间,返回,高温可耐限,低温可耐限,图9-7 温度的安全限度,返回,图9-8 工作效率不受影响的允许温度和温度范围,返回,1 复杂操作,3 生理可耐限度,2 智力工作,4 出现虚脱危险的限度,作业效率 下降 32%28%25%22.5%16%10%8%6 13 4 有效温度 以20时手的工作效率为100,30,45,60,3

45、0,90,60,45,90,返回,图3-3,返回,图9-9,返回,图9-10 照明与事故发生率的关系,返回,图9-11,返回,图3-8 暗适应与明适应,返回,图9-13,返回,图9-15 躁声对语言信息传递的影响,返回,图9-16 躁声性耳聋的进展形式,返回,第五章 人机信息界面与人机系统设计,人要感知信息，处理信息，发出运动能，就必须和机器的显示装置、操纵装置之间发生关系，以便在人和机器的特性之间寻求最佳的人机匹配，来提高整个系统的效率，这就是人机界面以及人机系统设计所要解决的问题。,人机界面是指系统中的人、机、环境之间相互作用的区域。,51 人机信息界面的形成,图5-1 人机信息界面包括环

46、境信息、机器信息的显示与机器接受信息的控制。,显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人的一种关键部件，人们根据显示信息来了解和掌握机器的运行情况，从而控制和操纵机器。,2.人机信息交换方式,1.人机信息交换系统模型,人机系统的信息交换信息方式:1）从显示器上接受信息,2）通过控制器对机器进行控制,52 显示器设计,二、视觉显示器设计,按人接受信息的感觉通道不同，显示器分为：视觉显示器：包括各种仪表、信号灯、显示屏等。,显示器是人机系统中专门用来向人的感官传递信息的装置。,一、显示器概述,（一）仪表,仪表是一种应用最广的信息显示装置，其种类很多；按功能分：读数用仪表、检查用仪表、追踪用仪表、调

47、节用仪表、警戒用仪表等。,听觉显示器：常用的有铃、蜂鸣器、喇叭、汽笛和哨子等。,触觉显示器：如：钱币上的盲点。,三种显示器传递的信息特征参阅表5-1。,两类仪表功能特点参阅表5-2。,特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置 一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很好。,直接用数码来显示有关的参数或工作状态。,用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。,应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。,类型：指针运动式仪表 指针固定式仪表,特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别就可以了。认 读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。,应用：计算器、电子

48、表及列车运行的时间显示屏幕。,（二）仪表设计,根据显示功能和人的视觉特性选择和设计。,2.表盘尺寸,直径：d=25 35 mm 认读效果 d读 d=35 70 mm 认读效果趋于稳定，误读率与d无关 d 70 mm 认读效果 1/d读,根据刻度标记的数量以及观察距离进行设计。,1.仪表形式,观察者的视角为2.55时最佳。视角：刻度盘的直径与观察距离的比值。,人的视觉特性：水平移动速度大于垂直移动速度；从左到右；从上到下。,图5-2,4.仪表指针,指针的形状、长度和宽度 形状：简洁、明快，以头部尖，尾部平，中间等宽或狭长三角形为好；长度：指针与刻度间距最好为12mm，不要重叠、相连。宽度：指针针

49、尖宽度=最小刻度线宽度。,刻度线间距：小刻度线的最小间距为 L/600；大刻度线的最小间距为 L/50。视距为750mm时，刻度线间距为12.5mm；4。,3.刻度与标数,表盘上的刻度线、刻度线间距、文字和数字尺寸是依据视距确定的。,刻度线：刻度线一般有三级，即大刻度线，中刻度线和小刻度线；刻度线高度和文字高度参阅表5-3；刻度线宽度：一般取间距大小的5-15，10最佳。,仪表的标数设计遵循原则：p94；刻度与标数的优劣对比见图5-4。,指针的零位 仪表指针零位一般都在时钟9点或12点位置。,6.仪表面板形式及其布置,5.仪表的色彩,仪表板上的仪表位置设计原则如下：按仪表的重要程度排列 3 2

50、040 4060,例如：墨绿或淡黄色表盘最佳搭配：白色、黑色。,颜色设计主要指表盘、刻度线、标记字符以及指针的颜色匹配问题，仪表色彩是否合适，将影响认读速度和误读率。,设计时，刻度线、标记字符以及指针的颜色应相同或尽可能协调，而与表盘不同。,组合形式面板见图5-5，其布置参阅表5-4。,按使用顺序排列,按功能进行组合排列,按最佳零点方向排列，见图5-6 基本原则：将各仪表的指针正常位按一定的规律组合排列成图案，任何一 个表盘的指针偏离了正常位，就破坏了构型图案的完整性，极易被人觉察。,（三）信号显示设计,1.信号灯设计,信号灯的作用主要有两方面：1）发出指示性信息 2）显示系统工作状态大多数情