人机系统的总体设计
人机工程学培训教材
人机工程学的发展
人机工程学的发展大致经历了三个阶段： 一 经验人机工程学
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
3 代表人： 美国学者泰勒
铁锹实验
时间研究
吉尔布雷斯
砌砖作业 动作研究
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
循环 呼吸
O2
劳动 匹配 （摄O2量 = 氧需）
t↓ 大 平衡 中、小 t↑
实验：RMR≤2.0 电话接线员、描图员 6 h 轻劳动、极轻劳动
RMR≤3.6 车工 铣工 80 min 中等强度劳动
RMR≤5.0 伐木工 土建工 20 min 重劳动
我国正常人基础代谢率的平均值如表所示 基础代谢量=基础代谢率×人体表面积×持续时间＝BSt 体表面积 Sm2＝ 0 0061×身高(cm)＋0.0128 ×体重(kg)－0.1529
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 t＝1 2BS t
（3） I=20~25 三级劳动强度
（4） I>25
四级劳动强度
中 重 极重
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
生产成果产量 质量 = ƒ（作业能力;作业动机）
3 变化规律
①入门期 （Induction period）
劳动 生产率
③ 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。
人机工程学--人因工程学
名词解释：1、简述人机工程学定义一般定义：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：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。
2、视野及分类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3、视觉的暗适应与明适应人眼随视觉环境中光亮度的变化而感受性发生变化的过程4、反应时间反应时间（ RT）:又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应的时间间隔。
5、人体测量学它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。
6、法兰克福平面法兰克福平面是通过左右耳的耳屏及右眼眶下缘的水平平面8.知觉的恒常性：知觉的条件在一定的范围内发生变化，而只觉得印象却保持相对不变的特性。
9.分布：人体尺寸按一定频率出现。
10.日光系数：在云层覆盖天空时或者在阴影处进行的。
室内光强度于室外光强度之比。
11.目眩：进入人眼的光量过大，使视网膜的感受性不能适应。
12.照度：是指落在物体表面的光通量。
13.系统：相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。
14.余觉：刺激取消后，感觉可以存在极短时间。
15.适应：感觉器官经持续刺激一段时间后，在刺激不变的情况下感觉会逐渐减小以致消失的现象。
16.暗适应：当人从亮处进入暗处时，刚开始看不清物体，而需要经过一段适应的时间后，才能看清物体，这种适应过程称为暗适应。
17.明适应：与暗适应情况相反的过程称为明适应。
18.听阈：在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强Imin。
19.痛阈：对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强Imax。
人机系统总体设计优秀案例
人机系统总体设计优秀案例一，检验作业岗位设计为了给检验人员创造一个方便、舒适的作业岗位，以保证检验效能，对检验作业岗位提出相应的设计原则。
①使检验人员尽可能采用向下的观视角，而不用向前的和向上的观视角。
②让被检产品向检查人员方向移动而不是离开检查人员方向移动，见图5-1。
如果产品从右向左或从左向右横过检查人员的视野，不会出现很大差别。
对每分钟移动18m的产品至少应有30cm观视范围，并排除观视范围内的所有障碍物。
③工作面高度应由人体肘部高度确定。
统计研究指出，人的肘部高度约为人体身高的63%，而工作面的高度在肘下25--76mm是合适的。
④坐姿作业比站姿作业要好，因为心脏负担的静压力有所降低，而且坐姿时肌肉可承受部分体重负担。
如选择坐姿作业，必须提供舒适的、且可调节的座椅。
⑤选用可调座椅时，可能会造成检验者脚不着地的情况，此时必须使用脚踏板支持下肢的重量。
⑥无论坐姿或站姿作业，都应给检查人员用辅助活动来中断检查周期的机会，以便调节视力和体力，减轻作业疲劳。
通常一次连续监测时间不超过30min。
二，汽车司机车椅的设计为了使驾驶着舒适的驾驶车辆，其设计必须要符合人体骨骼的最佳轮廓线，从而可以缓解驾驶的疲劳和增加舒适度，以达到提高安全性的目的。
三，牙刷裙设计牙刷产生的泡沫会沿着牙刷手柄流到手上，难看不舒服不说，有些不注意的人还会导致泡沫流到衣服上，这样人们就不得不清洗手和衣服，即浪费了时间，还浪费了宝贵的水资源。
因此，我们可以设计一个装置在牙刷上，可以自由调动来阻挡牙膏泡沫。
四，对公共木椅的分析现代家具正朝着实用、多功能、舒适、保健、装饰、休闲、娱乐等方向发展。
公共设施也如此。
按照人机工程学来讲，休闲座椅的各部分最住尺寸分别为：座高：380mm~450mm座宽：380mm-~480mm座深：420mm~450mm座面角度：15～200靠背高：460 mm~610mm改进措施很简单，分为两方面。
一方面就是挖空靠背。
第二讲自动化制造系统人机一体化设计与评价
三种显示方式传递得信息特征
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仪表显示设计
仪表得类型
数字式显示仪表
刻度指针式仪表
读数用仪表 检查用仪表 警戒用仪表 追踪用仪表 调节用仪表
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表盘设计
仪表刻度盘形状得选择,主要根据显示方式和 人得视觉特性
开窗式、圆形式、半圆形式、水平 直线式、垂直直线式
仪表刻度盘得大小对仪表得认读速
度和精度有很大影响。
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5、基本测点及测量项目
测量项目 测点
(GB3975—83)
(GB3975—85测量方法)
头部测点
头部测量项目
(16个)
(12项)
躯干和四肢部 位测点
(22个)
躯干和四肢 部位测量项 目(69项)
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6、人体测量得主要仪器
(1) 人体测高仪:
主要用来测量身高、坐高、 立姿和坐姿得眼高以及伸手 向上所及得高度等立姿和坐 姿得人体各部位高度尺寸。
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(2)人—机—环境之间得关系:相互依存;相互 作用;相互制约。 (3)人机一体化工程得特点:学科边界模糊;学 科内容综合性强;涉及面广。 (4)人机一体化工程得研究对象:人—机—环境 系统得整体状态和过程。 (5)人机一体化工程得任务:使机器得设计和环 境条件得设计适应于人,以保证人得操作简便省 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。
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(1)人—机—环境得具体含义:
人——指操作者或使用者;机——泛指人操作 或使用得物,可以就是机器。也可以就是用具、 工具或设施、设备等;环境——就是指人、机 所处得周围环境,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—— 就是指由共处于同一时间和空间得人与其所 使用得机以及她们所处得周围环境所构成得 系统,简称人—机系统。
人机工程学测试题附答案解析
人机工程学测试题附答案解析二、简答题（30分）1、人机工程学主要研究的是人、机、环境三者之间的关系，简述这三者的含义。
答：人——指操作者或使用者（1分）；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；（2分）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；（2分）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。
（1分）2、在设计室空间的灯具安装位置时，有空腔和空腔率的概念。
请简述空腔的种类及各类所包含的围。
答：空腔类型：顶棚空腔、房间空腔、地板空腔。
（0.5分／项）顶棚空腔：天花板到灯具下母线之间的空间围；（1.5分）房间空腔：灯具下母线到操作面之间的空间围；（1.5分）地板空腔：操作面到地板之间的空间围。
（1.5分）3、简述舒适性的类型，并解释。
答：类型：行为舒适性（2分）、知觉舒适性（2分）。
解释（2分）。
4、使图形稳定、清楚的条件有哪些？（答出一点得1分，总分6分）答：1）面积小的部分比大的部分容易形成图形；2）同周围环境的亮度差别大的部分比差别小的部分容易形成图形。
3）亮的部分比暗的部分容易形成图形；4）含有暖色色相的部分比冷色色相部分容易形成图形；5）向垂直、水平方向扩展的部分比向斜向扩展的容易形成图形；6）对称的部分比带有非对称的部分容易形成图形；7）具有幅宽相等的部分比幅宽不等的部分容易形成图形；8）与下边相联系的部分比上边垂落下来的部分容易形成图形；9）与活动着的部分比静止的部分容易形成图形。
5、什么是旷奥度？答：空间的旷奥度：空间的开放性与封闭性。
（2分）旷：开放性（2分）奥：封闭性（2分）三、论述题（40分）1、知觉的基本特性有哪些？并举图例说明。
答：整体性、选择性、理解性、恒常性、错觉（4分，少一项扣一分），举例说明（4分，少一项扣一分）2、分析图2中的色视野图，在空白位置填上合适的色觉，并对色视野图进行分析，最后举出在实际设计中的应用实例。
人机设计
人机界面设计思想计算机按照机器的特性去行为，人按照自己的方式去思维和行为。
要把人的思维和行为转换成机器可以接受的方式，把机器的行为方式转换成人可以接受的方式，这个转换就是人机界面。
使计算机在人机界面上适应人的思维特性和行动特性，这就是“以人为本”的人机界面设计思想。
一个友好美观的界面会给人带来舒适的视觉享受，拉近人与电脑的距离，为商家创造卖点。
界面设计不是单纯的美术绘画，他需要定位使用者、使用环境、使用方式并且为最终用户而设计，是纯粹的科学性的艺术设计。
检验一个界面的标准既不是某个项目开发组领导的意见也不是项目成员投票的结果，而是最终用户的感受。
所以界面设计要和用户研究紧密结合，是一个不断为最终用户设计满意视觉效果的过程。
人机工程设计是指人机系统，是把人作为系统设计的一部分，把人—机—环境三者作为一个系统进行总体设计。
人不再是被动地去适应机器，而是与机器共同完成一个系统目标，从而可以获得系统的最高综合效能。
人机工程设计的目的人机工程设计的目的是为减少使用中人的差错，发挥人和机器各自的特点以提高机械产品的可靠性。
当然，人为差错除了人自身的原因外，操纵台、控制及操纵环境等也与人的误操作有密切的关系。
因此，人机工程设计是要保证系统向人传达的住处的可靠性。
例如，指示系统不仅显示器靠，而且显示的方式、显示器的配置等都使人易于无误地接受；二是控制、操纵系统可靠，不仅仪器及机械有满意的精度，而且适于人的使用习惯，便于识别操作，不易出错，与安全有关的，更应有防误操作设计；三是设计的操作环境尽量适合于人的工作需要，减少引起疲劳、干扰操作的因素，如温度、湿度、气压、光线、色彩、噪声、振动、沙尘、空间等。
人机工程设计研究的内容以人—机—环境作为研究的基本对象，通过揭示人、机、环境之间的相互关系的规律，以达到确保人—机—环境系统总体性能的最优化。
“人”：是指作为主体工作的人;“机”：是指人所控制的一切对象的总称;“环境”：是指人、机器共处的特殊条件，它既包括物理、化学因素的效应，也包括社会因素的影响。
第13章 人机系统总体设计
11.3 总体设计的程序
11.3.1 人机系统设计的程序，见图11-5 11.3.2 人机系统开发的步骤，参阅表11-1
11.4 总体设计的要点
11.4.1 人机功能分配，参阅表11-2 11.4.2 人机匹配 11.4.3 人机界面设计，见图11-6
11.5 总体设计的评价
11.5.1 人机系统评价方法，参见表11-3 11.5.2 检查方法，参见表11-4，表11-5
11.6.3 自行车设计结构要素分析，见图11-9，图11-10 必须把人的因素与机械因素有机的结合起来，以使 人—机协调。 1.速比； 2.曲柄长度 3.三接点位置； 4.鞍座位置 5.车闸 11.6.4 人—车动态特性分析，见图11-11 1.动态稳定性 2.力学特性 自行车的造型要有适合这种力学特征的结构参数。 3.转向特性
图11-1
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图11-2
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图11-3
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图11-4
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图11-5
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图11-6
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图11-7
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图11-8
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图11-9
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图11-10
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图11-11
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第11章 人机系统总体设计
第10章链接
第12章链接
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
11.1 总体设计的目标
11.1.1 人机系统组成，见图11-1 11.1.2 人机系统模型， 1. 按自动化程度分类，见图11-2 2. 按人机结合方式分类，见图11-3 11.1.3 人机系统的目标，见图11-4
11.2 总体设计的原则
11.2.1 在座空间和工作设备的设计 11.2.2 工作环境设计 11.2.3 工作过程设计
人机智能系统综合设计
• 人机智能系统不同于一般无智能机的人机系统，如人与一般动力机械 组成的系统，也不同于无人参与工作的智能机械系统，如无人驾驶汽 车、飞机等系统。
• １２.３.２人机合理分工
• 对于人与机器共存的系统，在感知、决策、执行三个层面上，应当将 适合于人做的事交给人去做，将适合于机器做的事交给机器去做，问 题是，哪些事情适合于人去做，哪些事情适合于机器去做。
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１２.３ 人机智能系统综合设计要点
• 表１２-１给出了对人和机器在这三个层面上的特征进行研究的成果 ，可供系统设计时进行合理化分工的参考。
• 值得指出的是，这种分工并不是绝对的，这里强调的是合理分工而不 是绝对分工。在很多情况下，双方所进行的工作都是整合在一起，相 辅相成的。这样的分工构成了人机系统的新型关系，那就是各自发挥 自己的长处，相辅相成，缺一不可。在这样的人机关系基础上，构成 的人机系统能够发挥出巨大的优势，能够解决两者单独都无法解决的 问题。在新型的人机关系中，人与机器的新型合作关系体现在人与机 器（包括计算机）的独立性和互补性。
• １２.１.１综合集成方法论
• 钱学森院士在对开放的复杂巨系统进行长期研究的基础上，于１９８ ９年提出了从定性到定量的综合集成法，简称综合集成，可用图１２ -１来表示综合集成的丰富含义。
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１２.１ 人机智能系统综合设计方法论
• 综合集成是在各种集成（观念的集成、人员的集成、技术的集成、管 理方法的集成等）之上的高度综合，同时，又是在各种综合（复合、 覆盖、组合、联合、合成、合并、兼并、包容、结合、融合等）之上 的高度集成。综合高于集成，综合集成的重点是综合。
• 需要指出的是，应用这个方法论研究问题时，也可以进行系统分解， 在系统总体指导下进行分解，在分解后研究的基础上，再综合集成到 整体，实现１＋１＞２的涌现，达到从整体上严密解决问题的目的。 从这个意义上说，综合集成法吸收了还原论和整体论的长处，同时也 弥补了各自的局限性，它是还原论和整体论的结合。
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人机系统的总体设计
人机系统的总体设计是室内布局设计的主要依据，只有灵活的运用它，才能使室内布局完美并且让人感到舒适。
与此同时人机系统的总体设计也可以运用到室内物品的摆放上，可以让空间得到合理的应用，同时也让人耳目一新。
经过调查研究，在室内布局的方面社会上还存在很大的问题，这些问题是室内让人感到不舒服的主要原因，往往在美观和实用方面都有很大的问题。
有时候只是一点小小的问题，但造成的影响十分巨大，只要我们解决了这些问题，在有限的空间里可以带给我们无限的幸福。
以下是室内平面图的展示（图1),这是某楼房的室内平面图，这个室内的布局有一些地方存在问题，而这些问题会使入住者给到不方便。
在分析了存在的问题之后，我给出了改进方案，会使住房环境得到改善。
而改进的平面图如图2所示。
图1。