人机工程学概述
人机工程
三.体工程设计的电脑椅可以改善人体对电 脑椅的各种需求，即根据人体坐姿的生理特点和 生理尺度，设计适合人的生理结构的电脑椅，使 用舒适、安全，提高工作效率。
三.基于人机工程电脑椅的设计
3.3电脑椅设计原理
• 人的坐姿生理特性分析 在坐姿状态下，身体的主要支持来自脊柱、 骨盆、脚和腿。其中，腰椎、骶骨和椎间盘及软 组织承受坐姿时上身大部分的负荷。在正常的姿 势下，脊柱的腰椎部分前凸，而到骶骨时则后凹， 各椎间盘分布不同的压力，肌肉组织上均匀分布 压力。当处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布 不正常，产生腰部酸痛、疲劳的不适感。
谢谢!
依据人机工程学原理设计的三度曲面式椅座使 大腿底面、臀部和椅面的接触面积增大，从而降 低并分散这些部位的压力。要有下滑式的椅前， 这样可以使大腿下侧的压迫减轻，保证腿部血液 循环的畅通。
三.基于人机工程电脑椅的设计
（3）椅垫
椅垫的设计应符合人机工程学。如果椅垫很柔 软，密度比较低便无法稳定整体身体、良好地支 撑身体，使坐姿产生变形，就会出现肌肉疲劳的 现象。所以，一个理想的椅垫必须具有高密度、 好弹性、密度均匀、不老化、不变形、不易燃和 无毒等特性。
坐姿主要尺寸
三.基于人机工程电脑椅的设计
• 电脑椅设计的一般原则
(1)电脑椅的形式、尺度和它的使用相关； (2)根据人体测量的准确数据进行设计； (3)臀部坐骨结节承担身体的主要质量，休息时腰背 部也应承担部分质量； (4)降低大腿对椅子面的压力； (5)需要设计靠背、腰靠和扶手； (6)可以自由变换体位； (7)椅垫需要有一定厚度、硬度和透气性，确保体重 均匀地分布及坐骨结节区域。
一.人机工程概述
1.4 人机工程主要研究的问题： 1）人机之间的分工与配合
《人机工程学》PPT课件
工作场所布局规划方法论述
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基于工艺流程的布局规划 根据生产或服务流程，合理安排各功能区域的位 置和面积，确保工艺流程顺畅、高效。
基于人体工效学的布局规划 考虑员工的生理、心理特征，合理规划工作场所 的空间、设备、工具等，提高员工的工作效率和 舒适度。
基于环境因素的布局规划 综合考虑照明、噪音、温度、湿度等环境因素， 创造适宜的工作环境，保障员工的身心健康。
机工程学在产品设计、生产制造、医疗卫生等领域具有广泛的应用前景。例如，在产品设计方面，通过运用人 机工程学的原理和方法，可以设计出更加符合人体工学和认知心理的产品，提高产品的易用性和用户体验；在 生产制造方面，人机工程学可以帮助企业优化生产流程和设备布局，提高生产效率和员工工作舒适度；在医疗 卫生方面，人机工程学可以应用于医疗器械和康复设备的设计，提高医疗服务的水平和质量。
舱内环境控制系统
优化舱内温度、湿度和空气质量控制 系统，提供舒适的舱内环境。
噪音和振动控制
采取有效措施降低舱内噪音和振动水 平，减少对乘员的影响。
铁路运输安全性能提升举措
人机界面优化 安全防护装置 紧急制动系统 安全监控系统
改进列车操控系统的人机界面设计，提高操控准确性和效率。
在关键部位设置安全防护装置，如车门安全锁、防攀爬装置等， 保障乘客安全。
适度和操作便捷性。
减少认知负荷
通过简化界面设计、提供直观的 操作提示等方式，降低用户的认 知负荷，提高操作效率。
个性化定制
允许用户根据个人喜好和使用习 惯定制界面风格和布局，提高用 户体验的满意度和忠诚度。
多通道交互
结合语音、手势等多种交互方式， 提供更加自然、高效的人机交互
体验。
第一章 人机工程学概述
计算机仿真方法
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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
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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
人机工程学概念
人机工程学（Human Factors Engineering，HFE）是一门研究人类与机器、设备、环境等交互作用的学科，旨在提高人类在工作、生活中的安全、效率、舒适和满意度。
人机工程学主要研究以下几个方面：
1. 人类生理特征：研究人类的生理特征、心理特征和行为特征，以便更好地理解人类在工作和生活中的需求和限制。
2. 工作环境设计：研究如何设计和布置工作环境，以便最大程度地提高人类工作效率和舒适度，减少工作中的危险和伤害。
3. 人机交互设计：研究如何设计和开发人机交互界面，以便更好地满足人类的需求和习惯，提高人机交互的效率和效果。
4. 人类工效学：研究如何评估和优化工作任务的执行过程，以便最大程度地提高人类的工作效率和质量。
5. 人机安全：研究如何设计和开发安全的人机系统，以便最大程度地减少事故和伤害的发生。
总之，人机工程学是一个跨学科的领域，涉及心理学、生理学、工程学、计算机科学等多个学科。
它的研究目的是为了提高人类在工作、生活中的安全、效率、舒适和满意度，促进人类社会的可持续发展。
第1章 人机工程学概述(车辆人机工程学)
1.2 人机工程学的发展简史
1.2.1 经验的人机工程学
※兵器握柄的形状 ※弓箭的制作和使用 ※掘土工具 “耒”
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1.2 人机工程学用的器 物和机器不断得到改进, 由简单到复杂地逐步 完善。这种实际存在的人机关系及其发展，可 称为经验的人机工程学。我国古代的指南车， 是最早的自动控制系统, 其设计原理与现代人 机工程学的反馈原理相吻合, 是经验的人机工 程学的典型应用实例。
1.1.4 人机工程学的研究内容
人机工程学主要由两个学术研究方向构成： 1. 研究和实验 确定工程设计所必需知 道的有关人的特征和特性的具体数据。 2. 应用和工程 设计宜人化的用品、工 具、机器、环境、作业程序、工作任务等。
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1.1 人机工程学的研究内容
1. 人机工程学的学科构成
1.1 人机工程学的研究内容
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1.2 人机工程学的发展简史
1.2.2 科学的人机工程学
※ 第一次产业革命时期(1750～1890年) ※ 第二次产业革命时期(1870～1945年)
※ 第一次世界大战期间
※ 第二次世界大战期间 ※ 第三次产业革命开始(1945年)以来
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1.2 人机工程学的发展简史
※ 第一次产业革命时期(1750～1890年) 以法国 Jacquard 在纺织机械上使用穿孔 卡片进行程序控制和英国 Watt 设计蒸汽机的 调速器为代表，开始实现自动调节和控制。 与此相适应，人机工程学开始由经验逐 步上升为科学。 1884 年德国学者 A Mosso 迸行了著名的 肌肉疲劳试验，该项研究可以说是科学人机 工程学的开端。
1.2 人机工程学的发展简史
※ 第二次产业革命时期(1870～1945年)
人机工程学概论
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、日本称为“人间工学”。
3、国际人类工效学学会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各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。
4、人机工程学大致经历了三个阶段：经验工程学的发展阶段；经验人机工程学；科学人机工程学。
5、人机工程学的研究内容：人体特性的研究；工作场所和信息传递装置的设计；环境控制与安全保护设计；人机系统的总体设计6、人机工程学的研究方法：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。
人体测量与数据应用1、人体测量的主要方法：普通测量法；摄像法；三维数字化人体测量法。
2、人体测量的基本术语3、人体主要尺寸：立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体水平尺寸。
4、主要人体尺寸的应用法则人体感知与信息处理1、反射弧：感受器---传入神经元---中间神经元---传出神经元---效应器。
2、视觉机能视角是眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度，以临界角的倒数来表示。
视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼镜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。
水平视野和垂直视野。
视距是指人在操作系统中正常的观察距离。
3、明适应和暗适应：暗适应大约需要30min；明适应过程一开始，人眼感觉性迅速降低，30s后变化很缓慢，大约1min后明适应过程就趋于完成。
4、人的色视野：垂直色视野；水平色视野5、视觉特征：眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动；人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计准确得多；人眼对做上线的观察最优，依次为右上限，左下限，而右下限最差；通常以双眼视野为设计依据；人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受；人眼最易辨认的颜色顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。
2024版人机工程学(第三版)
目录•人机工程学概述•人体因素与人的特性•人机界面设计原理•作业空间设计与人机系统优化•劳动安全与事故防范策略•未来发展趋势与挑战人机工程学概述定义与发展历程定义人机工程学是研究人、机器及其工作环境之间相互作用的学科，旨在优化人与机器系统的交互，提高工作效率和人的舒适度。
发展历程人机工程学起源于20世纪初的工业生产领域，随着计算机技术的发展，逐渐扩展到办公自动化、交通运输、航空航天等领域。
研究对象与范围研究对象主要包括人、机器和工作环境三大要素。
其中，人是指操作者的生理、心理特征以及行为习惯等；机器是指各种设备、工具、装置和系统等；工作环境是指工作场所的物理环境、社会环境以及组织管理等。
研究范围人机工程学的研究范围涉及多个领域，如工业设计、人机交互、人因工程、可用性工程等。
学科特点及意义学科特点人机工程学具有综合性、交叉性和应用性的特点。
它综合运用了心理学、生理学、医学、工程学等多学科知识，研究人与机器系统的交互问题。
学科意义人机工程学对于提高生产效率、保障人类健康和安全、改善生活质量等方面具有重要意义。
通过优化人与机器系统的交互，可以提高工作效率，减少事故和错误，降低人的疲劳和不适感，从而提高生产效益和生活质量。
人体因素与人的特性包括视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉，是人接收外界信息的主要途径。
负责传递和处理感官信息，控制人体运动和反应。
由骨骼、关节和肌肉组成，支持人体姿势和运动。
输送氧气和营养物质到身体各部分，同时排除废物。
感官系统神经系统运动系统循环系统0102 03认知过程包括注意、记忆、思维等，影响人对信息的处理和理解。
情感与情绪影响人的决策和行为，与人的需求和动机密切相关。
学习与技能形成通过经验和训练，人能够形成新的行为习惯和技能。
ABDC人体测量学研究人体尺寸、形状和功能的学科，为人机工程设计提供基础数据。
人体尺寸数据包括身高、坐高、臂长等，用于设计适合人体尺寸的产品和工作环境。
人体力量数据反映人在各种姿势和动作下的力量输出，为设计提供力学依据。
第11章 人机工程学概述
图1 人机系统
2. 人机界面
人机界面是指人机之间相互施加影响的区域。人通过感
觉器官（眼、耳等）接受外界信息，又通过人的执行器官
（手、脚、口等）向外界发出信息和动作，因此，凡参与 人机信息交流的一切领域都属于人机界面。 概括地讲，人机界面可分为三类： (1) 控制系统人机界面，即机器通过显示系统将机器的
3. 人机关系
在人机系统中，人机关系主要有两方面： 一是机器适应人，即使机器系统尽量满足使用者生 理、心理、审美以及社会价值观念等条件的要求；
二是人适应机器，即机器在限定条件下，尽量发挥
人的因素，让人去适应机器的要求，以保证人机系统具 有最佳功效。
人机工程学的研究内容： 人机工程学研究的对象是工程技术设计中与人体有关的 问题。
表2 国家 平均身高 美国 1772 西德 1755 几个国家男子的平均身高（mm） 英国 1753 伊朗 1681 日本 1667 中国 1680 苏联 1767 法国 1711
图2 人体测量数据表
图3 人体各部分的活动范围数据表
6. 视觉特征与显示器设计
1）人的视觉特征
人在工作过程中，视觉的应用最重要，也是最普遍的。因为人
生活及生产实践表明： ● 手的垂直方向运动速度比水平运动速度快；
● 手从上往下运动的速度比从下往上运动的速度快；
● 在水平面内，手的前后运动速度比左右运动速度快； 旋转运动比直线运动快； ● 对一般人来说，右手活动比左手快，顺时针活动比 逆时针快；
● 单手操作比双手操作既快又准。
4）控制器的设计原则 控制器的设计质量，直接影响整个系统的运行。工作中 常常发生的操作失误，在很大程度上与控制器设计不当有关。
6） 控制器的布置
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@ 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art
Nanjing University of Science & Technology
Nanjing University of Science & Technology
人机工程学的命名
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Ergonomics
• 美国：（Human Engineering)—人类工程学 （Human Factors Engineering)—人的因素工程学
• 西欧：（Ergonomics)—人类工效学 Ergon（工作）+ nomos （自然规律） + ics（学）
1.人机工程学概述
• 人机工程学的缘起 • 人机工程学的定义 • 人机工程学的相关学科 • 人机工程学在国内外的研究现状 • 现代人机工程学的应用领域
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Ergonomics
@ 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art
Nanjing University of Science & Technology
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Definition of Ergonomics
Ergonomics
In August 2000, the Council of the International Ergonomics Association (IEA) adopted an official definition of ergonomics, presented below. Ergonomics (or human factors) is the scientific discipline concerned with the understanding of interactions among humans and other elements of a system, and the profession that applies theory, principles, data, and methods to design in order to optimize human well-being and overall system performance. Ergonomists contribute to the design and evaluation of tasks, jobs, products, environments, and systems in order to make them compatible with the needs, abilities, and limitations of people.
人:是指操作者 或 使用者。
Introduction10To ErgEorgnoonommiiccss
机:泛指人可操作与可使 用的物，可以是机器，也 可以是用具或生活用品、 设施、计算机软件等各种 与人发生关系的一切事物。
环境:环境是人与机共处的环境， 如作业场所和作业空间，自然 环境和社会环境等。
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Ergonomics
ERGONOMICS = HUMAN FACTORS
(ENGINEERING)
• Greek – Ergo =work – Nomos = law
• ‘The study or measurement of work’ • Nowadays it can be applied to
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Ergonomics
原始人机工程学时期：自有人类使用工具以来，人们从生活、劳动经验中改进工 具，以适应人与工具的协调使用。石器时代、冷兵器时 代直到工业革命前期
经验人机工程学时期：工业革命至二次世界大战期间，该阶段的人机工程学研 究，主要是针对工作效率、劳动强度、人员培训进行的 研究。
科学人机工程学时期：二次大战至50年代期间，由于战争的需要，大杀伤力武器、 快速战斗机的大规模使用，由于各种因素的影响，事故 频频，美国开始组织专门人力研究事故的原因，在人与 武器的关系中，人的因素不容 忽视，在设计中不仅有工 程技术的问题，而且要研究人的心理与生理、人体测量、 生物力学等问题，从而形成了专门人机工程学研究领域， 人机工程学作为独立的学科产生了。
• 日本：人间工学 • 其他：人—机—环境系统工程学、人类工效学、人类工程学、
工程心理学等。
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▪ Sport ▪ Leisure activities ▪ Domestic work ▪ Education and training ▪ Health and social services ▪ Physical, extreme and virtual environments
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第一章 人机工程学概论 Nanjing University of Science & Technology
人机工程学的起源与发展
Introduction12To ErgEorgnoonommiiccss
经验人
机工程 学
早期历史～20世纪前期
发展史
科学人
机工程 学
1945～1960年
现代人
机工程 学
Introduction 7To ErgEorgnoonommiiccss
一般定义：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 与产品、人与环境以及产品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 论和方法的学科。
《人机工程学》概述
Brief Introduction
南京理工大学设计艺术系
Nanjing University of Science & Technology
为什么要研究人机工程问题？ 人机工程学体现了什么？
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Ergonomics
—人机工程学并不仅仅体现人性、人文的关怀，更是科学与技术发展 到一定阶段的成果体现。
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第一章 人机工程学概论 Nanjing University of Science & Technology
1960年～现在
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Nanjing University of Science & Technology
@ 2005 Nanjing University of Science & Technology . School of Mechanic Engineering . Department of Design Art
Nanjing University of Science & Technology
人机工程学专家旨在设计和优化任务、工作、产品、环境和系统， 使之满足人们的需要、能力和限度。
《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。
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Nanjing University of Science & Technology
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Ergonomics
HISTORY OF ERGONOMICS
• 1857 – Jastrebowski published ‘Ergonomics: The science of work’
• 1949 – Murrell re-introduced the term after WW2
第一章 人机工程学概论 Nanjing University of Science & Technology
Introduction 9To ErgEorgnoonommiiccss
人—机—环境系统
人—机—环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与 其所使用的机以及他们周围的环境所构成的系统，简称人— 机系统，在人—机系统中，人、机、环境相互依存、相互作 用、相互制约完成某一特定的工作或生活过程。