第一章 人机工程
第1章人机工程学(第三版)
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江西美术专修学院
人体工程学
主 讲：古 文
北京理工大学出版社 出版
第1章 人机工程学概论
建筑的内部空间主要为人使用，它 几乎所有部分都与人类的活动有关。 随着人们生活水平的提高和科学技 术的进步，对生活环境在舒适性、 效率性等方面有了更高的要求，技 术和科学的进步也要求室内设计对 解决这一系列的问题有更严谨和科 学的方法。 人体工程学正是这样的一门关于 “人”的学科。
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1.1 人机工程学的命名与定义 人体工程学（Human 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. 人机工程学 2. 人因工学（Human Factors） 3. 工效学 Ergonomics＝ergon（工作、劳动）＋nomos（规律、规则） 3. 生命科学工程（Life-Scineces-Engineering) 4. 生物力学（Biomechanics) 5. 人体状态学（Human Conditioning） 6. 人-机-系统（Man-Machine System） 人体工程学在国外由于研究的方向不用，因而产生了很多部用或意义相 近的名称。同时不同的名称所研究的重点也略有差别
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。
学科在国内的发展
学科在国内的发展情况学科在国内的发展情况学科在国内的发展 情况学科在国内的发展情况 本学科在国内起步虽晚，但发展迅速 。解放前仅有少数人从事工程心理学的研究，到60年代初，也只 有在中科院、中国军事科学院等少数单位从事本学科中个别问题 研究，而且其研究范围仅局限于国防和军事领域。但是，这些研 究却为我国人体工学的发展奠定了基础。十年动乱期间，本学科 的研究曾一度停滞，直至70年代末人们逐渐认识到人体工学研 究对国民经济发展的重要性。目前，该学科的研究和应用已扩展 到工农业、交通运输、医疗卫生以及教育系统等国民经济的各个 部门，由此也促进了本学科与工程技术和相关学科的交叉渗透， 使人体工学成为既有深厚理论基础又有广泛应用领域的边缘学科。
人机工程学第1章-概论
工 示凉（温度低）；红色表示热，但又表示“禁止”。
程 学
到底哪个灯亮表示是热开水呢？
例13 “同学，引路标牌这么写更好”
Ergonomics
38
图1-7 同学，引路标牌这么写更好
Ergonomics
第一章 概论
人 机 工 程 学
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。
第一章 概论
人
机
工 程
引例
学
日常生活中的物品，从使用的角度看----
Ergonomics
合理吗？
Ergonomics
想过感受过这些问题吗？
人 机 工 程 学
3
Ergonomics
人 机
想过感受过这些问题吗？
工
程
学
从哪边开呀？
无所适从
开关和炉口如何对应？
一目了然
4
Ergonomics
第一章 概论 人 机 工 程 学
12
Ergonomics
人 机 工 程 学
人的能力和系统要求不匹配
13
Ergonomics
人 机 工 程 学
人和人造物的关系不断发展
14
人 机 工 程 学
古代人机关系
现代人机关系
第一章 概论 弹性人机关系
近代人机关系
人机工程迅速发展期
Ergonomics
15
Ergonomics
第一章 概论
人
39
第一章 概论
人
机
第二节 设计与人机工程学的关系
工
程
第一章 人机工程概论
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
鲁智深打禅杖 器物要和人(使用者)的各种因素相适宜 矛盾：猛张飞“身高八尺”，惯使条“丈八蛇矛” 18／8=2.25
I
第一节 人机学的研究对象和目的
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 国际人机工程学学会(IEA，International Ergonomics Association)对人机工程学所下的定义: 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；（研究对象） 研究人和机器及环境的相互作用；（研究内容） 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。（研究目 的）
I
第一节 人机学的研究对象和目的
2 人机工程学的多种学科名称 人机工程学（Man-Machine Engineering)： 研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。 （1）人类工程学Human Engineering （ 2）人因工程学Human Factors Engineering （3）工效学 Ergonomics＝ergon（工作、劳动）＋nomos （规律、规则）
I
PHYSIOPAK:一款有良好人机工程设计考虑的学生用背式书包
“Cuddle”：Century公 司的“拥抱”婴儿浴盆
可口可乐饮料瓶，与手部直接抓握尺寸相关
磁共振成像扫描机。 曲面的形体处理避免 了磕碰、上下方便， 也无声传达出产品与 病患者的亲和力。
第三节 人机系统与人机工程设计
3、人机界面 单人单机人机系统及其工作(运行)状态。人驾驶汽车或飞 机。 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。
第一章 人机工程学概述
计算机仿真方法
26
第四节 人机工程学体系及应用
一、学科体系
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二、应用
范围
对象举例
例
子
机电设备
机床、计算机、农业机械
产品和工 具设计及 改进
交通工具 建筑设备 宇航系统 工作服装
飞机、汽车、自行车 城市规划、工业设施、工业与民用建 筑 火箭、人造卫星、宇宙飞船 劳保服、安全帽、劳保鞋
作业的设 计与改进
（1）飞机仪表设计的不合理，导致飞行员误操作； （2）操作装置设计的不合理，导致炮弹命中率低。
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究其原因有三：
（1）武器设计忽视了人的心理和生理特性，仪表的 位置安排不当造成误读，一些结构不适应人操纵引起失 控，导致事故或降低命中率。
（2）操作者缺乏足够的训练、动作不熟练。在紧急 和复杂情况下，容易惊慌失措、手忙脚乱，从而导致事 故。
西欧：人类工效学（Ergonnmics） 原因：侧重于研究人类劳动规律——提高工作效率 ——反映学科本质&中立&希腊文 ——前苏联、日本（人间工学）、中国（人机工程学，
Man—Machine Engineering）仿效
3
二、人机工程学的定义
美国专家伍德：设备需考虑人的各方面因素——操作 上最小的代价求得最高效率
1.什么是人机工程学？叙述它的应用范围，并 举例说明。
2.按照人机工程学的观点，我们身边的机器、 工具、设备、环境以及我们的工作、学习有 哪些地方需要改进，试举例说明，并尝试分 析原因。
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标准工作地 布局怎样
是否可以改进 更换环境改善环境 维护环境
操作者本身能 更换地点或改进布 否改进工作地 局或扩大面积
方法 时间
方法是否 得当
第一章人机工程学概论
20世纪前期 （使人适应机器）
Frank , Lillian Gilbreth （人机学研究的先躯）：动作研究和车 萌 间管理研究。熟练操作与疲劳；工作间 芽 阶 的设计和残疾人使用设备的设计。
段
早 期 历 史
—
1945——1960年
职 业 的 诞 生 形 成 阶 段
（使机器适应人）
1945年美国军方成立--工程心理实室；
印度博帕尔毒气事件
印度博帕尔毒气事件
印度博帕尔毒气事件
印度博帕尔毒气事件
1990年以后
（人—机—环境系统的建立）
科 学 发 展 阶 段
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；
人类空 间站的 建立
计算机和计算机 工程的应用；
老年人产品设计
2 、工作环境：办公室工作环境 3 、居住环境：住宅的室内外环境 4、公共环境：城市公共空间、公共设施、 无障碍设计等
1、作业环境：生产劳动场所——安全措施等相关 内容，此内研究是人机工程学传统研究项目
2 、工作环境：办 公室工作环境—— 工作环境的尺度， 作业空间，工作人 员身体姿态，人与 家具，人与设备之 间的关系，工作安 全，室内光、色环 境，噪音，温湿度 ，工作空间划分设 计等
二、人机工程学研究的内容和方法
（一）人机工程学的内容
各国人机工程研究的基本状况—由于各国学科和 工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点 也有所不同，例如: 美国侧重工程和人际关系； 法国侧重劳动生理学； 前苏联注重工程心理学； 保加利亚偏重人体测量； 捷克、印度等注重劳动卫生学。
目前人机工程学的前沿领域研究包括： 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、 心理状态等方面的研究。
人体工程学1
人体工程学1人机工程学生物动力学工程学解剖学心理学生理学系统工程第一章 . 人机工程学概论1. 人机工程的起源和历史1. 1. 人机工程的起源——人机关系和人机矛盾的演变和发展的三个历史时期人机工程学的发展首先是由于人和“人造物”之间的矛盾。
著名人体工程学家伍德（John Wood ）认为：“当人操作和控制系统的能力无法达到系统的要求时，人们就确认了人体工程学这门学科。
”第一时期——石器时代、青铜时代和农耕时代人们使用的工具均属手工工具，人的劳动属手工劳动。
因此，人机关系是一种所谓“柔性”的关系，即工具对于使用者而言是一种“器物”，工具对于人没有很大的“约束力”，工具是个体意义的工具或者说“我的工具”。
因此，在人机关系中人占主导地位。
第二时期——工业化时代工业化使“器物”的工具演变为具有动力和计算能力的机器，形成了社会化的大工业生产方式和组织方式。
人与机器的关系演变为“刚性”的关系，人机关系中人不再处于主导地位。
机器对于人具有强大的“约束力”，人的工作效率和生活素质取决于甚至是依附于机器。
第三时期——信息时代这将是人机关系的一次重大演变。
如果机器的智能水平达到了一定程度的“自主性”，可以设想人机关系将是一种相互适应的关系，或者说一种“弹性”的人机关系。
人机交互是未来人体工程学发展的核心点。
1. 2.人机工程学简史——四个阶段早期人机工程学以19世纪80年代和90年代初的工业化运动为起点。
代表人物：泰勒（W Taylor) ——最早进行人和机器匹配问题研究的学者；吉尔伯瑞斯（F Gilbreth ）——时间和动作研究：手术研究；莫斯特伯格（H Musterberg) ——用实验方法进行人员挑选和培训。
理论思想：泰勒，《科学管理原理》：铁锹实验p6“人的本性是懒惰和低效”。
使机器的运动与人的作业、工作组织形式之间建立最佳的匹配关系，降低人的无效活动；注重“测量”的概念。
人机工程学诞生人机工程学的诞生于1945年到1960年期间。
人机知识点整理
⼈机知识点整理第⼀章⼈机⼯程学概论1. ⼈机⼯程学：是研究⼈、机械及其⼯作环境之间相互作⽤的学科。
2. ⼈机⼯程学名称：⼈类⼯效学、⼈间⼯学、⼈-机-环境系统⼯程、⼈体⼯程学、⼈类⼯程学、⼯程学⼼理学、宜⼈学、⼈的因素等。
3. ⼈机⼯程学的发展阶段：1）经验⼈机⼯程学【特点】：机械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；2）科学⼈机⼯程学【特点】：重视⼯业与⼯程设计中“⼈的因素”，⼒求使机器适应于⼈；3）现代⼈机⼯程学【特点】：现代⼈机⼯程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出⼈类能⼒界限之外；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，尽可能利⽤所掌握的基本原理，进⾏具体的机械装备设计；⼒求使实验⼼理学、⽣理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、⼯程学、⽅⾯的研究⼈员共同努⼒，密切合作。
4．现代⼈机⼯程学研究的⽅向是：把⼈-机-环境系统作为⼀个统⼀的整体来研究，以创造最适合于⼈操作的机械设备和作业环境，使⼈-机-环境系统相协调，从⽽获得系统的最⾼综合效能。
5.⼈机⼯程学科的研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法。
第⼆章⼈体测量与数据应⽤1.⼈体测量：是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，从⽽为各种⼯业设计和⼯程设计提供⼈体测量数据。
2.⼈机⼯程学范围内的⼈体形态测量数据主要有两类：⼈体构造尺⼨：是指静态尺⼨功能尺⼨：是指动态尺⼨3.⼈体测量主要⽅法：普通测量法、摄像法、三维数字化⼈体测量法。
4.⼈体测量基准⾯：⽮状⾯、正中⽮状⾯、冠状⾯、横断⾯、眼⽿平⾯5.百分位：百分位由百分⽐表⽰，称为“第⼏百分位”。
例如，50%称为第50百分位。
6.百分位数：百分位数是百分位对应的数值。
例如，⾝⾼分布的第5百分位数为1543，则表⽰有5%的⼈的⾝⾼将低于这个⾼度。
人机工程培训材料
人机工程培训材料第一章：什么是人机工程人机工程（Human-Computer Interaction，简称HCI）是研究人与计算机之间相互交互的学科领域，旨在改善计算机系统和用户之间的交互性能和用户体验，提高系统的可用性和人机交互的效果。
人机工程通过研究人的行为、需求和认知来设计和评估计算机系统，以确保用户能够高效、安全、愉悦地与计算机进行交互。
第二章：人机工程的基本原则1. 可用性：人机工程注重设计用户友好的系统，确保用户能够方便地使用系统，并能快速完成任务。
2. 相互性：人机工程追求构建理解和响应用户行为的系统，能够准确地理解用户的意图并提供相应的反馈。
3. 适应性：人机工程倡导设计可适应用户需求和偏好的系统，能够根据用户的个性化要求和工作习惯进行个性化定制。
4. 可访问性：人机工程致力于构建无障碍的系统，能够满足不同群体的特殊需求，如身体残障者、视觉障碍者等。
第三章：人机工程的设计原则1. 简单明了：设计要简单明了，避免过分复杂的操作流程和冗余的功能，以保证用户能够快速上手并掌握系统的使用方法。
2. 一致性：设计要保持一致性，即在不同的界面和操作环境中使用相同的符号、术语和操作方式，以减少用户的认知负担。
3. 反馈及时：系统要能够及时给用户反馈，告知用户操作的结果和进展情况，以增强用户对系统的控制感和满意度。
4. 错误防范：设计要尽量预防用户的错误操作，如提供清晰的指示、合理的默认选项和适当的警告，以减少用户的错误率。
第四章：人机工程的实践方法1. 用户调研：通过问卷调查、访谈等方式了解用户需求和偏好，为系统设计提供参考。
2. 任务分析：分析用户在完成特定任务时的需求和行为，设计出高效的任务流程和交互界面。
3. 原型设计：通过制作原型，让用户和设计团队更好地理解系统的功能和交互方式，以提供反馈和改进的机会。
4. 用户评估：通过用户测试、评估问卷等方式，验证系统的可用性、用户满意度和任务完成效率，以指导系统的改进和优化。
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识 爆炸中夷为平地。
阶
段
1990年以后 （人—机—环境系统的建立）
人类空间站的建立；
科
学 计算机和计算机工程的应用；
发ห้องสมุดไป่ตู้
展 药物器械设计和老年人产品设计；
阶
段 人民生活和工作质量设计；
我国人机发展进程
1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。 1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我 国第一次派人参加。 国际标准化组织（ISO）1975年成立了国际人机工程 标准委员会（TC—159）。 1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。 1989年成立《中国人类工效学学会》 1991年1月成为《国际人类工效学协会》正式成员
3、具体含义说明
（1）人—机—环境的具体含义：
人——指操作者或使用者；机——泛指人操 作或使用的物，可以是机器。也可以是用具、 工具或设施、设备等；环境——是指人、机 所处的周围环境，如作业场所和空间、物理 化学环境和社会环境等；人—机—环境系 统——是指由共处于同一时间和空间的人与 其所使用的机以及它们所处的周围环境所构 成的系统，简称人—机系统。
参考教材
《人机工程》 袁修于、庄达民编著 北京航空航天大学出版社 《人体工程学与室内设计》 刘盛璜主编 中国建筑工业出版社 《人因工程》 孙林岩主编 中国科学技术出版社 《Human Factors in Engineering and Design》 清华大学出版社
1、学科的命名
英国：Ergonomics Ergon（工作）+ nomos （自然规律） + ics（学） 美国：Human Engineering（人类工程学） Human Factors Engineering（人因工程学） 日本：人间工学、人体工程学、人机工程学、人
1980—1990年 （人机工程学的重要性）
计 算
1979年Three Mile岛上的核电站事故；
机 1984年12月4日Union Carbide杀虫剂工厂
、 灾
有毒物质泄漏，4000人死亡，20000人受伤；
难 1986年苏联Chernobyl核电站事故,300人死
重 亡； 新
认 1989年Phillips Petroleum塑料工厂在一场
—
动作研究和车间管理研究。熟练操作与疲
萌 芽
劳；
阶 工作间的设计和残疾人使用设备的设计。
段
1945——1960年 （使机器适应人）
职 1945年美国军方成立《工程心理实验室》； 业 1949年人机工程研究会在英国成立，第一本有 的 关人机的书《应用经验心理学：工程设计中的人 诞 因学》出版； 生 1950年英国成立了世界上第一个人类工效学会； 形 成 1957年9月美国政府出版周刊《人的因素学会》； 阶 1960年国际人机工程协会成立。 段
课程的学习目的
人机工程学是工业设计专业的主要 专业基础课程。
目的在于使学生能够了解人的生理 及心理学特性，建立人机系统和人机界 面的概念，以工业产品为对象，从身体， 头脑，时间，环境，相互运用等侧面， 进行具体的综合运用，为进行以人为本 的设计打下基础。
第一章 人机工程学概论
An Introduction To Ergonomics
人机工程学
（ergonomics)
武汉科技大学艺术与设计学院 制作者:吴清
第一章 概论 (ABSTRACT)
1.1 人机工程学在国内外的研究现状 1.2 人机工程学定义 1.3 人机工程学历史与发展 1.4 人机工程学研究方法 1.5 人机工程与工业设计 附录1：bad design 附录2: 20世纪最伟大的10种人机界面装置
（2）人—机—环境之间的关系：相互依 存；相互作用；相互制约。 （3）人机工程学的特点：学科边界模糊 ；学科内容综合性强；涉及面广。 （4）人机工程学的研究对象：人—机— 环境系统的整体状态和过程。
（5）人机工程学的任务：使机器的设计 和环境条件的设计适应于人，以保证人的 操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心 情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系 统获得最佳经济效益和社会效益。
类工效学、人机控制学、宜人学等。 中国：人体工程学、人机工程学、人类工程学等
2、人机工程学的定义（一）
（ The definition of ergonomics)
国际人机工程学会
（International Ergonomics Association）
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、家庭生活中和休 假时怎样统一考虑工作效率、 人的健康、安全和舒适问题的 学科．
1960—1980年（仍然不为普通人所了解）
快 到60年代，美国的人机工程学基本集中在复 速 杂的军事工业的应用上，随着航天技术的发展， 发 人机工程学迅速成为航天工业的一个重要部分。 展 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
发 机公司、汽车公司和其他消费公司。工厂也开始 展 意识到人机工程学在工作场地和产品设计方面的 阶 重要性。 段
4、人机工程学的发展史（阶段）
早期历史（20世纪前期） 人机工程职业的诞生（1945—1960年 ）
发 展 快速发展时期（1960—1980年） 史 计算机、灾难和诉讼（1980—1990年）
1990年以后
早 20世纪前期 （使人适应机器）
期
历 Frank,Lillian Gilbreth（人机学研究的先躯）： 史
一、概述
二、人机工程学研 究的内容和方法
1、人机工程学研究内容
2、人机工程学研究方法
三、人机工程学的 学科体系
《人机工程学》 丁玉兰主编
北京理工大学出版社
参 《普通人机工程学》 杨君顺主编
考
陕西科技大学
教 《设计心理学》 李彬彬主编
材 中国轻工业出版社
《消费心理学》马义爽、王春利主编
首都经济贸易大学出版社
2、人机工程学的定义（二）
《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。
2、人机工程学的定义(三）
综上所述可以认为：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， 人机工程学可定义为：按照人的特性设 计和改善人—机—环境系统的科学。