人机工程学
人机工程学标准
人机工程学标准：
人机工程学标准是一个跨学科的领域，涉及心理学、生理学、人体测量学、工程学等多个学科。
其目的是确保人机系统能够高效、安全地工作，并使人在操作过程中感到舒适和满意。
以下是一些常见的人机工程学标准：
1.人体测量数据：人机工程学需要应用人体测量数据来设计适合人类使用的产品和环
境。
例如，座椅的高度、显示器的位置和大小、控制器的操作方式等都需要根据人体测量数据来设计。
2.人体生理特性：人机工程学需要考虑人体的生理特性，例如人体的肌肉力量、骨骼
结构和运动能力等。
这些特性决定了人在操作过程中能够承受的负荷和动作范围，从而影响产品的设计。
3.感知和认知特性：人机工程学需要考虑人的感知和认知特性，例如视觉、听觉、触
觉、记忆和思维等。
这些特性决定了人在操作过程中的反应速度和准确性，从而影响人机系统的性能。
4.安全性和可靠性：人机工程学需要考虑产品的安全性和可靠性，确保产品在使用过
程中不会对人的健康和安全造成危害。
例如，产品的材料、结构和功能都需要经过严格的安全评估和测试。
5.环境和设施：人机工程学需要考虑环境和设施的设计，确保人在适宜的环境中工作
和生活。
例如，室内温度、照明、噪音和空气质量等都需要根据人的需求来设计和调节。
6.可用性和可维护性：人机工程学需要考虑产品的可用性和可维护性，确保人在使用
过程中能够方便地操作和维护产品。
例如，产品的操作界面、维修保养方式和存储方式等都需要经过精心的设计。
人机工程学定义及名称命名
人机工程学定义及名称命名人机工程学是一门研究人与机器之间交互的学科，目的在于改善人机系统的使用效率、可用性和舒适性。
其综合了人体工程学、认知心理学、计算机科学、工程学和设计原理等多个学科的知识，以提升人机交互的质量和效果。
1. 人机工程学的定义人机工程学旨在改善人机系统的设计，使其更加适应人类的特点和需求。
它通过研究人的行为、能力、习惯和特征，以及机器的功能、界面设计和交互方式，从而提出合理的设计原则和方法。
人机工程学的目标是创造一个符合人体特点和认知特征的机器系统，提高使用者的工作效率、减少错误率、降低工作负荷，并增强用户的满意度和舒适感。
2. 人机工程学的重要性人机工程学在现代社会中具有重要意义。
随着科技的不断发展，人们对于机器和设备的依赖日益增强。
一个好的人机交互系统能够提升用户的工作效率和舒适感，同时减少使用者的误操作和疲劳感。
通过人机工程学的研究，可以设计出更具人性化的技术产品，实现人与机器之间的无缝衔接。
3. 人机工程学的研究内容人机工程学包含多个研究领域，主要包括以下几个方面：3.1 人体工程学人体工程学研究人体的结构、行为和能力，以便更好地设计和改进人机界面。
例如，根据人的体型尺寸设计合适的按键大小、屏幕分辨率和显示字体等，以满足不同人群的需求。
3.2 认知心理学认知心理学研究人类的认知过程、学习、记忆和注意力等方面的功能，以便更好地了解人的思维方式和心理特点，为人机交互系统的设计提供指导。
3.3 用户界面设计用户界面设计是人机交互系统中非常重要的一部分，它涉及到如何设计界面元素、布局、颜色、图标和操作方式等，以便用户更加直观、快速地与机器进行交互。
3.4 人机交互技术人机交互技术通过使用语音识别、手势识别、虚拟现实和增强现实等技术，实现人与机器之间更加自然、便捷的交互方式。
这些技术的应用，使得人机交互更加符合人的习惯和认知特点。
4. 人机工程学的名称命名根据人机工程学的研究内容和目标，其名称可以按照以下方式命名：4.1 人机交互学这个名称突出了人与机器之间的交互关系，强调了人机交互作为研究的核心内容。
人机工程学
人机工程学在美国称为“Human Engineering”（人类工程学）或“Human Factors Engineering”（人的因素工程学）；西欧国家多称为“Ergnomics”（人类工效学）；而其他国家大多引用西欧的名称。
“Ergonomics”一词是有希腊词根“ergon”（即工作、劳动）和“nomos”（即规律、规则）复合而成，其本意为人的劳动规律。
目前该学科在国内的名称尚未统一，除普遍采用人机工程学外，常见的名称还有：人—机—环境系统工程，人体工程学，人类工效学，人类工程学，工程心理学，宜人学，人的因素等。
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，“起源于欧洲，形成与美国”。
人机工程学经历了三个阶段：经验人机工程学，科学~，现代~。
本学科研究的主要内容：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学科研究方法：1.观察分析法：瞬间操作分析法，知觉与运动信息分析法，动作负荷分析法，危象分析法，频率分析法，相关分析法2实例法3.实验法4.模拟和模型试验法5计算机数值仿真法人机工程学研究对工业设计作用：为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数、~“物”的功能合理性提供科学依据、~考虑“环境因素”提供设计准则、为进行人—机—环境系统设计提供理论依据、为坚持以“人”为核心的设计思想提供工作程序。
百分位数：人体测量的数据常以百分位数PK作为一种位置指标，一个界值，一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有k%的测量值等于和小于它，有（100-k）%的测量值大于它。
产品功能尺寸的设定：产品功能尺寸是指为确保实现产品某一功能而在设计时规定的产品尺寸，该尺寸通常是以设计界限值确定的人体尺寸为依据，再加上为确保产品某项功能实现所需的修正量，产品功能尺寸最小功能尺寸和最佳功能尺寸两种。
人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类：人体构造尺寸和功能尺寸的测量数据。
1何谓人机工程学
1何谓人机工程学？它的研究目的、内容、方法是什么？
人机工程学是一门专门研究人与系统其他元素之间相互作用的术科学。
目的：（1）设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的因素。
（2）要使人操作简便、省力、快速而准确。
（3）要使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适；（4）最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。
内容：（1）人的因素方面，主要包括人体生理、心理、人体测量及生物力学；（2）机的因素方面，主要包括显示器和控制器等物的设计；（3）环境因素方面，主要包括采光、照明、尘毒、噪音等对人身心产生影响的因素；（4）人机系统的综合研究：研究人机系统的整体设计；岗位设计；显示器设计；控制器设计；环境设计；作业方法及人机系统的组织管理等。
方法：（1）实测法（2）实验法（3）分析法(4)调查法(5)计算机仿真法(6)图示模拟和模型试验法(7) 感觉评价法
2何为安全人机工程学？它所研究的科学对象是什么？其内涵是什么？
安全人机工程学是从安全的角度和着眼点研究人与机的关系的一门科学，主要阐述人与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。
对象：人、机和人机结合面三个安全因素。
其内涵：研究以保障工作效率为必要条件和以追求实现人的安全为目标，研究实现这一要求的人机学理论、方法、手段和采取安全设备工程或其他工程措施的依据。
人机工程学五十个案例
人机工程学五十个案例人机工程学是一门研究人类与机器之间交互关系的学科，它涉及到心理学、生理学、工程学等多个学科的知识，旨在设计和改进人机系统，以提高人类的工作效率、安全性和舒适度。
下面将介绍五十个关于人机工程学的案例，以便更好地理解这一领域的重要性和应用。
1. 人机界面设计，在计算机软件和硬件系统中，人机界面设计是至关重要的。
良好的界面设计可以提高用户的工作效率，减少错误操作，增强用户体验。
2. 交通工具设计，交通工具的设计需要考虑驾驶员或乘客的舒适度、安全性和操作便利性，人机工程学在这方面发挥着重要作用。
3. 医疗设备设计，医疗设备的设计需要考虑医护人员和患者的使用体验，合理的人机交互设计可以提高医疗设备的效率和准确性。
4. 游戏界面设计，游戏的成功与否很大程度上取决于其界面设计，好的人机交互设计可以增加游戏的吸引力和可玩性。
5. 工业设备设计，在工业生产中，工业设备的人机交互设计直接影响到生产效率和安全性。
6. 智能家居系统设计，智能家居系统需要考虑用户的习惯和需求，合理的人机交互设计可以让智能家居系统更加智能化和便利。
7. 虚拟现实技术，虚拟现实技术的发展需要依靠良好的人机交互设计，以提供更真实、更沉浸的体验。
8. 人机协作系统，在工业生产和服务领域，人机协作系统可以提高工作效率和减少人为错误。
9. 人机交互的心理学基础，了解人类认知和心理过程对人机交互设计至关重要，这有助于设计出更符合人类认知特点的系统。
10. 人机交互的生理学基础，了解人体生理特点对人机交互设计同样至关重要，这有助于设计出更符合人体工程学原理的系统。
11. 自动驾驶技术，自动驾驶技术的发展需要依靠良好的人机交互设计，以提供更安全、更可靠的驾驶体验。
12. 人机工程学在航空航天领域的应用，航空航天领域对人机工程学的要求极高，航天器和飞机的设计需要考虑到极端环境下的人机交互。
13. 人机工程学在医疗影像设备的应用，医疗影像设备的设计需要考虑医护人员和患者的使用体验，合理的人机交互设计可以提高医疗影像设备的效率和准确性。
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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。 作业空间按所包含的范围，可分为
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
基础代谢量
维持体位所应 增加的代谢量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作业所增加 的代谢量
安静代谢量 能量代谢量
三种代谢量的关系
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。
人
机
工
程
学
Manufacturing
的
应
用
Service
Home & Leisure
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。
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 4. 确定心理修正量 5. 产品功能尺寸的确定
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功能尺寸
基于人体尺寸测量，确定设备、工具等的最佳尺寸。
视觉、听觉等感官系统
01
02
03
视觉系统
研究视觉感知、视觉注意 、视觉记忆等，以及色彩 、亮度等视觉元素对设计 的影响。
听觉系统
探讨听觉感知、听觉注意 、听觉记忆等，以及声音 大小、频率等听觉元素在 设计中的应用。
其他感官系统
如触觉、嗅觉等，分析其 在人机工程学中的应用。
的影响。
反应时间
02
研究人体对刺激的反应时间及其影响因素，为设计提供时间参
数依据。
注意力与疲劳
03
分析注意力分散、疲劳等因素对人体工作效率的影响，提出相
应的设计策略。
03
认知心理与行为习性
注意、记忆等认知过程
选择性注意
关注特定刺激，忽略其他刺激
分配性注意
同时关注多个刺激
注意、记忆等认知过程
转移性注意
人机工程学PPT优秀 课件
目录
• 人机工程学概述 • 人体因素与生理特征 • 认知心理与行为习性 • 人机界面设计原理及应用 • 工作场所环境优化策略 • 人机系统评价与改进方法
01
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。
骨骼、肌肉等运动系统
骨骼系统
了解骨骼结构、功能及骨 骼疾病对人机工程学的影 响。
肌肉系统
研究肌肉类型、功能及肌 肉疲劳等对人体工作的影 响。
运动范围与姿势
分析人体各部位运动范围 及常见工作姿势，为设计 提供指导。
神经系统与反应时间
神经系统
2024版《人机工程学》PPT课件
《人机工程学》PPT 课件•人机工程学概述•人体生理与心理特征•人机界面设计原理•工作场所人机工程学应用目录•办公环境人机工程学应用•交通运输领域人机工程学应用•总结与展望CHAPTER人机工程学概述定义与发展历程定义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，逐渐拓展到信息技术、航空航天、医疗等领域。
研究对象与范围研究对象研究范围学科特点及意义CHAPTER人体生理与心理特征人体生理结构简介肌肉系统循环系统通过收缩和舒张产生运动，维持姿势。
输送氧气和营养物质，排除废物。
骨骼系统神经系统呼吸系统构成人体基本框架，支持体重，保护内脏。
传递和处理信息，控制人体各种活动。
吸入氧气，排出二氧化碳，维持生命活动。
感觉知觉感觉与知觉的关系030201感觉与知觉特性分析认知过程及影响因素认知过程01影响因素02认知负荷03CHAPTER人机界面设计原理清晰易读色彩搭配手机屏幕汽车仪表盘符合人体工学控制器的形状、大小和位置应符合人体工学原理，方便用户操作并减少误操作的可能性。
功能明确控制器的功能应明确、直观，避免使用过于复杂或混淆的操作方式。
•反馈及时：控制器应提供及时的操作反馈，如声音、灯光等提示，帮助用户确认操作是否成功。
电脑鼠标游戏手柄界面一致性减少认知负荷个性化定制多通道交互人机界面优化方法探讨CHAPTER工作场所人机工程学应用1 2 3基于工艺流程的布局规划基于人体工效学的布局规划基于环境因素的布局规划工作场所布局规划方法论述设备选型与配置策略探讨设备选型原则根据工作需求、设备性能、经济效益等因素，选择适合的设备类型和型号。
设备配置策略根据工艺流程、设备功能、空间布局等因素，合理规划设备的布局和配置，提高设备使用效率和工作效率。
设备维护与保养建立完善的设备维护和保养制度，确保设备处于良好状态，延长设备使用寿命。
劳动强度评价方法采用主观评价、客观测量等方法，对员工的劳动强度进行全面、准确的评价。
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2 1 n 2 xi n x S2 n 1 i 1
对于设计中所需的人体数据，可根据人体的 身高、体重等基础测量数据，利用经验公式计算 出所需的其他各部分数据 1.由身高、体重、体积计算其他参数
手掌长L1＝0.109H 手掌体积V1＝0.0056V
手掌重量W1＝0.006W
2.由体重计算体积和表面积
人体体积的计算： V 1.015W 4.937 人体表面积的计算：
S D ( )
标准差
它是方差的平方根
2 1 n 2 xi n x SD n 1 i 1 1 2
表明一系列测量值对均值的波动情况
S D ( ) S D ( )
小反映正态分布曲线陡，数据集中 大反映正态分布曲线缓，数据分散
xi x ( k )
求1－50％之间的数据，式中取“－”号； 求50－99％之间的数据，式中取“＋”号。
表1 百分位数与变换系数k之间的关系
百分比%
k
百分比%
k
1
5 10
2.326
1.645 1.282
80
90 95
0.842
1.282 1.645
50
0.000
99
2.326
例1：已知某一男性职工人群，其身高尺寸的均值 x 1688 25mm 标准差 81.83mm .
躯干和四肢测量项目：69项（立姿40坐姿22
手和足部6体重1）
人体测量的基本术语
•被测者的姿势
立姿、坐姿
•测量基准面
• 测量方向
矢状面、冠状面、水平面、 眼耳平面
人 体 测 量 基 准 面 和 基 准 轴
人 体 测 量 基 准 面 和 基 准 轴
人类学研究中常用的标准平面，由颅骨两侧的外耳门上缘点po
求 P5 和 P95 的人体测量尺寸。 解：已知 x 1688.25mm 81.83mm 求 P5 、 P95 的人体尺寸
x5 168825 81.831.645 155364mm . .
x95 168825 81.831.645 182286mm . .
S 0.0235H
男性 S = 100H
0.42246
W
0.51456
S 0.0061 H 0.0128W 0.152kg）;S :（cm2）
3.身高与体重的关系
已知身高求体重： 正常体重： 理想体重： W=H-110（kg） W=H-100（kg） H的单位是cm 如果人体的体重经常低于或高于正常体重 的10％以上，则属于不正常状态。
2.求数据所属百分率
当已知某项人体测量尺寸为 ，其均值 ，标 xi x 准差为时 ，需要求该尺寸 所处的百分率P xi 时，可按下列步骤求得：
计算出正态分布表中的
值
z
根据Z查正态分布表求主概率数值p 计算百分率P。P＝0.5+p
z ( xi x) /
例2： 若一名男性职工的身高为1700mm， 求有百分之多少的中国人超过他的身高？
第三节 常用人体测量数据 一、我国成年人人体结构尺寸
GB10000－88是1989年7月开始实施的我国成年 人人体尺寸国家标准，该标准根据人机工程学要 求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适 用于工业产品的设计、建筑设计、军事工业及工 业的技术改造，设备更新及安全保护。
标准中所列出的数据是代表从事工业生产
＊ 均值
＊ 方差
＊ 标准差
＊ 百分位数
适应域
一个设计只能取一定 的人体尺寸范围，只考 虑整个分布的一部分面 积，称为适应域，适应 域是相对设计而言的， 对应统计学的置信区间 的概念。 适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称适应域 对称于均值；偏适应域通常是整个分布的某一边。
均值 x (
)
表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该
5.百分率的计算
在一般的统计方法中，并不一一罗列出所有
百分位数的数据，而往往以均值和标准差
来
表示。虽然人体尺寸并不完全是正态分布，但
通常仍可使用正态分布曲线来计算。因此，在
人机工程学中可以根据均值和标准差 1.求某百分位数值 2.求数据所属的百分率 来计算:
1.求某百分位数的人体尺寸
当已知某项人体测量尺寸的均值为 x ，标准 差为 ，需要求任一百分位的人体测量尺寸 xi 时，可用下式计算：
标准差值常用来决定某一范围的界限，在正态分布曲线中：
其适用度：68.27% 其适用度：95.46%
X
（99.99966%）
其适用度：99.73%
当今为了提高效率，保证质量提出6
X 2
理论
X 3
百分位数 (Pk)
人体测量的数据常以百分位数Pk来表示人体 尺寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95%
的法定中国成年人（男性18～60岁，女性18～ 55岁）人体尺寸，并按男、女性别分开列表。 ※ 人体主要尺寸 ※ 立姿人体尺寸 ※ 坐姿人体尺寸 ※ 水平人体尺寸 ※ 各大区域人体尺寸的均值
1.人体主要尺寸：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、
小腿长共六项人体主要尺寸数据。
2.立姿人体尺寸：该标准提供成年人立姿人体尺寸有眼高、
为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧
在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远
离四肢附着部位的称为远位 在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧 在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧
支撑面、衣着和测量精度
支撑面
立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅面
应是水平的、稳固的、不可压缩的
mm 已知： x 1688.25mm 81.83mm xi 1700
求： xi 1700 mm 所处的百分率Ｐ 计算ｚ：
z ( xi x)
(1700 1688 25) . 0.144 81.83
查正态分布表：
z 0.14 z 0.15
p 0.0557 p 0.0597
2013-8-13
32
5.各大区域人体尺寸的均值和标准差：
东北、华北 西北 东南 华中 华南 西南
项目
S
体重 /kg 身高 /mm 男 女 男 女 64 55 1693 1586 8.2 7.7 56.6 51.8
x
60 52 1684 1575
S
7.6 7.1 53.7 51.9
x
59 51 1686 1575
第二章 人体测量与数据应用
人体测量简介
人体测量的数据处理
常用的人体测量数据
人体各部分结构参数的计算
人体测量数据的应用
思考题与复习题
第一节 人体测量简介
为了使各种与人体尺度有关的设计对象能 符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适
的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中
充分考虑人体的各种尺度，因而也就要求设 计者能了解一些人体测量学方面的基本知识， 并能熟悉有关设计所必需的人体测量基本数 据的性质和使用条件。
第5百分位到第95百分位；
门铃、插座、开关、收银台等的高度 第50百分位为依据。
二、人体测量尺寸的修正
1.考虑有关人体尺寸时，必须增加适当的
着装修正量
项目 站姿高 坐姿高 站姿眼高 坐姿眼高 肩宽 尺寸修正量 25～38 3 36 3 13 修正原因 鞋高 裤厚 鞋高 裤厚 衣
…
…
…
2. 人体测量时要求躯干挺直姿势，而人在正常作业时， 躯干则为自然放松姿势，为此应考虑姿势不同而引起的变
Z=0.144
5 0.0199 0.0597 0.0987 0.1368
插值计算：
p xi 1700 0.0597 0.0557 0.0557 4 0.0573 10
计算百分率P
P=0.5+0.057＝0.557
身高在1700mm以上的有44.3％，身高在 1700mm以下的有55.7％
二、影响人体测量数据差异的因素
区域与民族 性别
年龄 生活水平 年代
三、人体测量的术语
国标 GB/T 5703-1999 (GB3975-83)规定了 人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量 术语。该标准规定，只有在被测者姿势、测量 基准面、测量方向、测点等符合下列要求的前 提下，测量数据才是有效的。 头部测量项目：12项
和左侧眶下缘点or所组成的一个平面。又称法兰克福平面，简称
FH平面 。现用颅骨定颅器，使上述3点位于同一水平面上。当人 采取直立姿势，两眼向前平视时，头部即大体上位于眼耳平面上。
眼耳平面（法兰克福平面）
测量方向
在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方
称为足侧端
在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称
肩高、肘高等六项人体尺寸数据。
3.坐姿人体尺寸：标准中的成年人坐姿人体尺寸包括坐高、
坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高
、小腿加足高等共11项。 4.人体水平尺寸：该标准中提供的人体水平尺寸是指胸宽、 胸厚、肩宽、等10项。
立姿人体尺寸
(单位：mm)
坐姿人体尺寸
(单位：mm)
2013-8-13
衣着
要求被测者裸体或穿尽量少的衣服 线性测量项目测量值读数精确度
测量值的读数精度