第一章 人机工程学概论
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第一章人机工程学概论
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。
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。
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。
4 、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中 人的因素研究。
5 、计算机设计与人机工程学研究。
6 、工作成效的测量与评定。
7 、机器人设计的智能模拟等。
8、人—机—环境系统中心理学的研究。
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
人机工程学概论
一、人机工程学与工业设计相关的应用领域
为减轻作业负担而对作业方式的研究和改善
为防止单调劳动而对作业进
行合理安排
为防止人的差错而设计的安
全保障系统
为提高系统中人机交互的高
效性而研究和改进人机界面 的设计
人的因素是人机工程学研究的重要内容，是人机系
统优化设计的核心。同样工业设计贯穿以人为中心 的理念、产品设计以使用者为中心加以展开。在产 品设计中应用人机工程学原理和方法，始终把人的 因素放在中心位置，也正是工业设计和产品设计的 题中之义。
• 2、人机工程学的多种学科名称
• 本学科常见的名称：
• 人类工效学，或简称工效学，英文Ergonomics,出现
•
• •
•
最早，应用最广 人的因素 Human Factors ,Human Factors Engineering 人类工程学 Human Engineering ,人体工程学 工程心理学 Engineering Psychology 人间工学 ，宜人性设计等
计准则 4人机工程学为产品设计中考虑人机系统整体功能 的优化提供指导原则 5、人机工程学为以人为中心的设计观提供有效的 工作程序
人的体力等生理条件，还涉及人的感知、认知、情 感、精神、心理、社会等更多、更深的方面。
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)对人机工程学所下得定义：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 理学等方面的因素；研究人和机器及环境的相互关 系；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑 人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。
人机工程学概论
第一章人机工程学概论引言【最舒适的科技】当你的大腿无法忍受笔记本电脑的热度，当无线键盘鼠标给你更自由空间的同时却也带来两肩酸痛，当拍摄一小时的DV就几乎让人手腕扭伤……当你成为那些好看却不好用的数码科技产品的受害者，你就会明白，性能与外观并不是数码科技的全部，合理的人体工学设计也同样是一件科技产品不可忽视的部分。
PHILIPS SHE9850入耳式耳塞如果你有过被耳塞磨到耳朵疼的经历，你就会知道，好的耳塞可不单单是音质好就行的，对于要塞进耳道一大截的入耳式耳塞来说，佩戴的舒适性就更是至关重要。
凝聚了PHILIPS对于人体耳道结构透彻研究的SHE9850耳塞，或许是这世界上佩戴最舒适的入耳式耳塞了。
大多数入耳式耳塞提供不同尺寸的塞帽以适合不同尺寸的耳道，而SHE9850 除了提供三种尺寸的塞帽之外，塞帽还采用与隔音耳塞相同的慢回弹海绵材质，较软橡胶或硅皎更为舒适；它的弯曲式原声导管设计与人体曲线紧密贴合，除了能够彻底隔绝噪音，提供更精确、通透的声音之外，舒适性也达到了“几乎让人忽略它的存在”的水准。
SAMSUNG SMX-C24数码摄像机SAMSUNG SMX-C24大约只比一枚鼠标略大，但与眼下正走红的“迷你高清DV”不同，SAMSUNG SMX-C24并未刻意追求高清分辨率，而是以小巧和出色的图像稳定系统作为自己的追求。
除此之外，SMX-C24更令人愉快的是它可以打满分的舒适度一一250仰角镜头令拍摄姿势更自然，最大程度降低了拍摄时对于手腕的负担，变焦与拍摄按钮恰好位于右手的食指和拇指部位，操控便捷度一流。
不用担心拍摄DV会手腕酸痛了。
MICROSOFT ARC无线键盘电脑屏幕变得越来越大.意味着我们可以坐得远一些了。
无线鼠标键盘提供了这样的便利。
但当键盘离开桌面，我们反而不知该拿它怎么办了。
架在腿上的键盘稳定性非常差.并且也时常赏我们一个“两肩酸痛”尝尝。
MICROSOFT 的设计师们发誓要改变这一切，他们创造出了人股键盘。
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。
人机工程学概论
2.3 例3 车厢窗户(b)
人机工程学
其实改进一点也不难，把窗户提升到比站立者身高 略高一点即可，而且这样做也并不增加生产成本。现在 的新式客车已经这么改了，即使多个窗户同时打开，风 也不会直吹乘客，却能在车厢上部形成新鲜空气的“顺 流”，效果甚佳。
2.4 例4 脚踏钮(或脚踏杆)冲水
人机工程学
现在声光控延时开关价格已相当便宜，用声光控延 时开关，人来灯亮，人走灯灭，可解决问题。另外，也 可以从合理安排开关位置方面寻找解决办法。
人机工程学
2.6 例6 双肩背书包和单肩背书包(a)
双肩背书包和单肩背书包从人机学看，双肩背书 包在使用解剖学和心理学方面优势明显。
2.6 例6 双肩背书包和单肩背书包(b)
1.1 现代人机学与古代论述区别(a)
人机工程学
其间的区别，主要在以下两个方面：
第一，一种观念，没有升华为明确的、具有普遍性 的理论，就不具有对一般事物的指导意义。由于没有明 确的理论旗帜，她还是脆弱的，难免在外在条件(如人 类文明发展的某种趋势)的冲击下，陷于迷失和丢失。
人机工程学
1.1 现代人机学与古代论述区别(b)
人机工程学
1.4.1 定义中注意_目的(c)
所以实际课题中的人机工程设计，目标往往并非达 到最理想的“安全、舒适、高效”效果，而是在限定条 件下提高“安全、舒适、高效”的程度。
人机工程学
1.4.2 定义中注意_ “机”
人机工程学里面所说的“机”、或“机器”是广义 的，泛指一切人造器物：大到飞机、轮船、火车、生产 设备，小到一把钳子、一支笔、一个水杯；也包括室内 外人工建筑、环境及其中的设施，等等。
2.5 例5 声光控延时开关 (a)
人机工程学
人机工程学(IE)
山东大学现代工业设计研究所
山东大学现代工业设计研究所
第二章 人体测量
第一节 人体静态测量参数
我国成年人人体尺寸的国家标准GB10000一为人机上的设计提供 了基础数据。该标准提供了七个类别共47项人体尺寸基础数 据．包括人体主要尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体 水平尺寸、人体手部和足部尺寸‘，并分别按性别列表。我们 主要研究工业生产中法定成年人年龄范围内的人体尺寸。 百分位数表示人体尺寸的等级，即表示在某一身体尺寸范围内， 使用者中有百分之几大于或小于给定位。例如，我国成年人身 高的百分位数为1583mm．它表示该年龄组男性中身高等于或小 于1583mm者占5％，大于此数者占95％。设计范围越大，制成 设备和工具的适用度就越高，可使用的人数就越多。
山东大学现代工业设计研究所
人 体 尺 寸 在 设 计 中 的 应 用
山东大学现代工业设计研究所
人 体 活 动 范 围
山东大学现代工业设计研究所
山东大学现代工业设计研究所
第三章 显示与操作设计
第一节 仪表显示设计
按仪表的显示功能可分为五 种，即读数用仪表、检查用 仪表、警戒用仪表、追踪用 仪表和调节用仪表。 按显示形式可分为数字式和 模拟式显示仪表两类。
山东大学现代工业设计研究所
视野与视距
视野指头部、眼球固定不动时所能看到的空间范围，可分为动 视野、静视野和注视野。动视野是头部固定不动，自由转动眼 球时的可见范围；静视野是头部固定不动时在眼球静止不动状 态下的自然可见范围；而注视野是头部固定不动，转动眼球而 只盯视某中心时的可见范围。 正常人在各种工作时的视力范围比视野要小。因为视力范围是 要求能迅速、清晰地看清目标细节的范围，只能是视野的一部 分。例如，在垂直方向的视野中，立姿时视线方向在视轴以下 10。；坐姿时视线方向在视轴以下15。；而当视角为30。一40。 时，可以迅速而有效地扫视，称其为有效视力范围。所以，该 范围是布置机器装置最适宜的范围。 视力范围与目标距离有关。经测试，目标在560mm处最为适宜， 低于380mm时会发生目眩，而超过760mm时细节看不清。通常 人观察显示器的视距为380一760mm。
人机工程学概论
缘学科的基础知识，因而本书便采用人机工程学这一学科名称。但是 ，任何一个学科的名称和定义都不是一成不变的，特别是新兴边缘学 科，随着学科的不断发展、研究内容的不断扩大，其名称和定义也将 发生变化。
• １.１.２学科的定义
• 与命名一样，对本学科所下的定义也不统一，而且随着学科的发展， 其定义也在不断发生变化。
• １.２.３现代人机工程学
• 到了２０世纪６０年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期。在 这一时期，由于科学技术的进步，人机工程学获得了更多的发展机会 。例如，在宇航技术的研究中，提出了人在失重情况下如何操作，在 超重情况下人的感觉如何等新问题。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• １.２.２科学人机工程学
• 本学科发展的第二阶段是第二次世界大战期间。在这个阶段中，由于 战争的需要，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备。 但由于片面注重新式武器和装备的功能研究，而忽视了其中“人的因 素”，因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• 结合国内本学科发展的具体情况，我国１９７９年出版的《辞海》中 对人机工程学给出了如下的定义，即人机工程学是一门新兴的边缘学 科。
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１.１ 人机工程学的命名及定义
• 它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科 的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问 题研究的学科，用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控 制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。
• 另外，在不同的研究和应用领域中，带有侧重点和倾向性的定义很多 ，不一一介绍。
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• １.１.２学科的定义
• 与命名一样，对本学科所下的定义也不统一，而且随着学科的发展， 其定义也在不断发生变化。
• １.２.３现代人机工程学
• 到了２０世纪６０年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期。在 这一时期，由于科学技术的进步，人机工程学获得了更多的发展机会 。例如，在宇航技术的研究中，提出了人在失重情况下如何操作，在 超重情况下人的感觉如何等新问题。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• １.２.２科学人机工程学
• 本学科发展的第二阶段是第二次世界大战期间。在这个阶段中，由于 战争的需要，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备。 但由于片面注重新式武器和装备的功能研究，而忽视了其中“人的因 素”，因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。
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１.２ 人机工程学的起源与发展
• 结合国内本学科发展的具体情况，我国１９７９年出版的《辞海》中 对人机工程学给出了如下的定义，即人机工程学是一门新兴的边缘学 科。
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１.１ 人机工程学的命名及定义
• 它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科 的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问 题研究的学科，用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控 制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。
• 另外，在不同的研究和应用领域中，带有侧重点和倾向性的定义很多 ，不一一介绍。
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人机工程学概论-文档资料
美国人因工程学会（Human Factors Society） /content/hfes
国际工效学协会（International Ergonomics Association）
2021年4月16日星期五
15
3. 人机工程学迅速发展期
• 军事领域的继续发展和太空竞赛的促进； • 从军事领域转向民用领域； • 面向特殊人群的产品设计； • 受到控制论、信息论和系统论的影响； • 出版了一批优秀的人机工程学著作。
2021年4月16日星期五
13
2. 人机工程学诞生
第二次世界大战影响
人的因素影响了机器性能的发挥，而继续调动人的能力又受 到了自身的心理、生理极限的限制，只要求“人适应机器”是不 够的。因此，提出了“使机器适应于人”的思想。
2021年4月16日星期五
14
2. 人机工程学诞生
英国人机工程学会（Ergonomics Research Society）
即采用统计方法分析两个变量之间的相关性。 皮尔逊相关系数r=+1.00为完全正相关，r=-1.00为完全的负相
关，r=0为无任何线性相关。
2021年4月16日星期五
三种相关系统分布图
46
1.3.2 学科的研究方法
3. 相关研究法
（2）相关与因果 相关只说明变量之间存在某种联系，不能充分说明变量之间
的因果关系，这是相关研究法与实验法的重要不同之处。
2021年4月16日星期五
47
1.3.3 以人为中心的设计研究方法
1. 经典研究方法 （1）访谈法
访谈法是通过访问从访问对象那里获得信息的一种 方法，即研究者通过与研究对象的交谈来收集有关 对方心理特征与行为的数据资料的研究方法。 （2）问卷法
人机工程学
第一章人机工程学概论“以人为本”核心理念；“人—机—环境”核心要素。
人机工程学的三个阶段：1.从泰勒的科学管理方法到理论的形成到第二次世界大战之前，称为经验人机工程学的发展阶段。
这一阶段的主要研究内容是：研究每一个职业的要求；利用测试来选择工人和安排工作；规划利用人类的方式等。
其特点是以机械为中心进行设计，通过对操作者得选拨和培训，使人适应机器。
2.第二次世界大战前后，人机工程学的研究进入了科学人机工程学阶段，科学人机工程学一直延续到20世纪50年代末；这一阶段的主要特点是重视工业与工程设计中人的因素，力求使机器适应人。
3.20世纪六、七十年代以后人机工程学进入了现代人机工程学发展阶段，这一阶段的主要特点是：（1）不同于传统人机工程学研究中着眼于选择和训练特定的人，使之适应工作要求；现代人机工程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不能月初人类能力界限之外；（2）密切与实际应用相结合，通过严密计划规定的广泛的实验性研究，尽可能利用所掌握的基本远离，进行的具体的机械装备设计。
（3）力求使实验心理学、生理学、功能解剖学等科学的专家与物理学、数学、工程学方面的研究人员共同努力、密切合作。
人机工程学的研究方法：实测法、观察法、实验法、模拟和模型实验法、分析法、调查法、感觉评价法、心里测试法、计算机仿真法。
第二章系统中“人”的因素人机工程学的三大系统：感官系统、中枢神经系统、运动系统。
人体尺度分为：构造尺寸、功能尺寸；构造尺寸是指静态的人体尺寸，功能尺寸是指动态的人体尺寸。
产品最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量产品最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心里修正量人的主要感觉：视觉、听觉、嗅觉、味觉、肤觉、内部感觉视觉按眼球的工作状态分为：静视野、注视野、动视野。
（书上图表）立体视觉包括距离、深浅、凹凸、前后、高低、等相对位置。
视觉现象：视觉适应、视觉暂留、炫光现象。
1，视觉适应分为暗适应和明适应；暗适应是当人从亮处突然走进暗处时，眼前会呈现黑黝黝的一片，一段时间什么也看不清楚，经过相当长的时间后逐步开始回复清晰的视觉的现象。
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人机工程学
Ergonomics
第一章
人机工程学概论
Introduction To Ergonomics
研究对象：人 研究对象 人、机、环境的关系 目 的：如何达到安全、健康、舒适和工作 如何达到安全、 如何达到安全 健康、 效率的最优化
人机工程学
Ergonomics
第一章
人机工程学概论
Introduction To Ergonomics
第一章
人机工程学概论
人—机—环境系统 机 环境系统
Introduction To Ergonomics
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。
人机工程学
Ergonomics
第一章
人机工程学概论 人机工程学
技术科学
Introduction To Ergonomics
生理学 人 体 科 学 人 人 理学 工程设计 生学 工程 学 学 机 工程
人机工程学
环境保护学 工业设计 环 环境 环境 环境 环境 理工程
Ergonomics
学 生学 理学 学
人机工程学
Ergonomics
第一章
人机工程学概论
Introduction To Ergonomics
我国人机发展进程 1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委 1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委 员会。 员会。 1989年成立《中国人类工效学学会》 1989年成立《中国人类工效学学会》 年成立 1991年1月成为《国际人类工效学协会》正式成员 1991年 月成为《国际人类工效学协会》
人:是指操作者 或使用者。 或使用者。 机:泛指人可操作与可 使用的物， 使用的物，可以是机 器，也可以是用具或 生活用品、设施、 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。 发生关系的一切事物。 环境:环境是人与机共处的环境， 环境:环境是人与机共处的环境，如作 业场所和作业空间， 业场所和作业空间，自然环境和社会环 境等。 境等。
“
对设 计工 帮
D、为进 、 -机-环境系统 机 环境系统 设计 供 论 据
E、为坚 、 设计
” “为 供工
人机工程学
Ergonomics
境 科 学
工程
第一章
人机工程学概论
Introduction To Ergonomics
2、人机工程学与工业设计相关的研究领域 3、人机工程学研究的内容对工业设计的作用
” A、为设计 考虑 、 考虑 “ 供 B、为设计 ” “ 功 、 供科学 供科学 据
C、为设计 考虑”环境 、 考虑 供设计 供设计 则
人机工程学
Ergonomics
第一章
人机工程学概论
Introduction To Ergonomics
1.2 人机工程学的起源与发展
经验人 机工程 学 早期历史～20世纪前期 早期历史～2045～1960年
科学人 机工程 学
1960年～现在 年
现代人 机工程 学