第一章_人因工程学概述.pptx

Human Factors Engineering 人因工程学人因工程学黄向明黄向明h_1课程目的课程目的（1）从工程的角度掌握人的生理、心理的特点，作业环境、）从工程的角度掌握人的生理、心理的特点，作业环境、人机界面、场所人因工程设计等知识中的基本概念和基本理人机界面、场所人因工程设计等知识中的基本概念和基本理论，对人、机、环境相互关系有比较全面了解和认识，树立论，对人、机、环境相互关系有比较全面了解和认识，树立以以“人人”为核心的思想。为核心的思想。（2）掌握人的行为方式、工作能力、作业限制等特点，能够）掌握人的行为方式、工作能力、作业限制等特点，能够对工程设计、工作安排、环境布置等提出科学的建议和要求，对工程设计、工作安排、环境布置等提出科学的建议和要求，为人为人-机机-环境系统建立合理可行的方案，以达到提高作业者环境系统建立合理可行的方案，以达到提高作业者的作业能力、系统生产率、安全性和舒适性的目的。的作业能力、系统生产率、安全性和舒适性的目的。2教材及参考教材教材及参考教材 人因工程学人因工程学郭伏编，北京：机械工业出版社，郭伏编，北京：机械工业出版社，2005；产品设计中的人机工程学产品设计中的人机工程学 王继成主编，北京：化学工业王继成主编，北京：化学工业出版社，出版社，1994；工业设计人机工程工业设计人机工程 阮宝湘，北京：机械工业出版社，阮宝湘，北京：机械工业出版社，2005；人机工程学人机工程学 赵江宏、谭浩编赵江宏、谭浩编.高等教育出版社高等教育出版社，2007。3第一章第一章 人因工程学概述人因工程学概述1 1、学科概述、学科概述2 2、人因工程学研究内容和方法、人因工程学研究内容和方法3 3、人因工程学与其它学科的、人因工程学与其它学科的关系关系41 1 1 1、学科命名的由来、学科命名的由来、学科命名的由来、学科命名的由来 欧洲欧洲：Ergonomics 人类工程学或工效学。人类工程学或工效学。美美国国：Human Factors;Human Factors Engineering人类因素学人类因素学或或人因工程学人因工程学。其其他他：工工程程心心理理学学（前前苏苏联联）；人人类类工工学学（日日本本）；人人体体工工程程学学；人人机机工工程程学学；人人类类工效学；人机控制学；宜人学等。工效学；人机控制学；宜人学等。1.1 1.1 学科概述学科概述52 2 2 2、人因工程学的定义、人因工程学的定义、人因工程学的定义、人因工程学的定义国国际际人人类类工工效效学学会会：研研究究人人在在某某种种工工作作环环境境中中的的解解剖剖学学、生生理理学学和和心心理理学学等等方方面面的的因因素素，研研究究人人和和机机器器及及环环境境的的相相互互作作用用，研研究究在在工工作作中中、生生活活中中和和休休假假时时怎怎样样统统一一考考虑虑工工作效率作效率 、人的健康、安全和舒适、人的健康、安全和舒适等问题的学科等问题的学科。中中国国企企业业管管理理百百科科全全书书将将人人机机工工程程学学定定义义为为：研研究究人人和和机机器器、环环境境的的相相互互作作用用及及其其合合理理结结合合，使使设设计计的的机机器器与与环环境境系系统统适适合合人人的的生生理理、心心理理等等特特点点，达达到到在在生生产产中中提提高高效效率率、安全、健康和舒适的目的安全、健康和舒适的目的。1.1 1.1 学科概述学科概述6综综上上所所述述可可以以认认为为：人人因因工工程程学学是是以以人人的的生生理理、心心理理特特性性为为依依据据，应应用用系系统统工工程程的的观观点点，分分析析研研究究人人与与机机械械、人人与与环环境境以以及及机机械械与与环环境境之之间间的的相相互互作作用用，为为设设计计操操作作简简便便省省力力、安安全全、舒舒适适，人人机机环环境境的的配配合合达达到到最最佳佳状状态态的的工工程程系系统统提提供理论和方法的科学。供理论和方法的科学。因因此此，人人因因工工程程学学可可定定义义为为：按按照照人人的的特特性性设设计计和和改改善善人人机机环境系统的科学。环境系统的科学。1.1 1.1 学科概述学科概述7人人指操作者或使用者；指操作者或使用者；机机泛泛指指人人操操作作或或使使用用的的物物，可可以以是是机机器器，也也可可以以是是用用具具、工具或设施、设备等；工具或设施、设备等；环环境境是是指指人人、机机所所处处的的周周围围环环境境，如如作作业业场场所所和和空空间间、物理化学环境和社会环境等；物理化学环境和社会环境等；人人机机环环境境系系统统是是指指由由共共处处于于同同一一时时间间和和空空间间的的人人与与其其所所使使用用的的机机以以及及它它们们所所处处的的周周围围环环境境所所构构成成的的系系统统，简简称称人人机系统。机系统。3 3 3 3、具体含义说明、具体含义说明、具体含义说明、具体含义说明1.1 1.1 学科概述学科概述84 4 4 4、人因工程学的发展史、人因工程学的发展史、人因工程学的发展史、人因工程学的发展史发展史发展史萌芽时期（萌芽时期（2020世纪初期）世纪初期）人因工程学的兴起时期（人因工程学的兴起时期（1910194019101940年年 ）人因工程学的成长时期（人因工程学的成长时期（1940196019401960年年 ）人因工程学的发展时期（人因工程学的发展时期（19601960年以后）年以后）1.1 1.1 学科概述学科概述9早期历史早期历史萌芽阶段萌芽阶段2020世纪前期世纪前期（以机器为中心）（以机器为中心）这一阶段主要研究人如何适应机器（包括环境等因素）这一阶段主要研究人如何适应机器（包括环境等因素）以提高工作效率、减少工作事故。以提高工作效率、减少工作事故。Taylor,Lillian Gilbreth Taylor,Lillian Gilbreth（人机学研究的先躯）（人机学研究的先躯）：动作研究和车间管理研究。熟练操作与作业疲劳；工：动作研究和车间管理研究。熟练操作与作业疲劳；工作间的设计和残疾人使用设备的设计。作间的设计和残疾人使用设备的设计。德国心理学家闵斯托伯格倡导将心理学应用实践，其代德国心理学家闵斯托伯格倡导将心理学应用实践，其代表作表作心理学与工业效率心理学与工业效率，提出了心理学对人在工作，提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。中的适应与提高效率的重要性。1.1 1.1 学科概述学科概述10学学科科兴兴起起阶阶段段1910194019101940年年这一阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器适这一阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器适应问题（包括环境等因素）以提高工作效率。应问题（包括环境等因素）以提高工作效率。19141914年第一次世界大战为工作研究提供了重要年第一次世界大战为工作研究提供了重要背景；背景；19241924年美国芝加哥西方电气公司进行了长达年美国芝加哥西方电气公司进行了长达8 8年年的霍桑实验，研究影响人的工作效率的因素；的霍桑实验，研究影响人的工作效率的因素；人的生理、心理因素、工作条件（照明、噪音人的生理、心理因素、工作条件（照明、噪音等）、组织因素、工作气氛和人际关系等。等）、组织因素、工作气氛和人际关系等。（使人适应机器）（使人适应机器）1.1 1.1 学科概述学科概述11学学科科成成长长阶阶段段1940196019401960年年这一阶段主要研究如何设计机器使其适应人的生理、心这一阶段主要研究如何设计机器使其适应人的生理、心理特征和人的能力限度，从理特征和人的能力限度，从人适应机器人适应机器到到机器适应人机器适应人的的新阶段，为人因工程学奠定基础。新阶段，为人因工程学奠定基础。19451945年年人因工程职业诞生，第一本有关人机的书应用人因工程职业诞生，第一本有关人机的书应用实验心理学：工程设计中的人因学出版；实验心理学：工程设计中的人因学出版；19571957年年9 9月美国建立人因工程协会，由工效学协会出版月美国建立人因工程协会，由工效学协会出版工效学杂志；工效学杂志；19601960年国际人类工效学会（年国际人类工效学会（IEAIEA）成立。）成立。（使机器适应人）（使机器适应人）1.1 1.1 学科概述学科概述12发展阶段发展阶段1960196019791979年年Three MileThree Mile岛上的核电站事故；岛上的核电站事故；19841984年年1212月月4 4日印度博帕尔杀虫剂工厂有毒物质泄漏，日印度博帕尔杀虫剂工厂有毒物质泄漏，40004000人死亡，人死亡，2020万人受伤；万人受伤；19861986年前苏联切尔诺贝利核电站事故年前苏联切尔诺贝利核电站事故,300,300人死亡；人死亡；根据美国学者根据美国学者研究研究，这几起灾难重要原因是，这几起灾难重要原因是不恰当的人不恰当的人因设计。因设计。这阶段发展趋势：这阶段发展趋势：（1 1）研究领域不断扩大；）研究领域不断扩大；（2 2）应用范围越来越广；）应用范围越来越广；（3 3）在高科技领域中发挥特殊作用。）在高科技领域中发挥特殊作用。1.1 1.1 学科概述学科概述13我国人因发展进程我国人因发展进程19301930年清华大学开了年清华大学开了工业心理学工业心理学课程。课程。19351935年陈立出版了工业心理学概况，是我国最早介绍工业年陈立出版了工业心理学概况，是我国最早介绍工业心理学的著作。心理学的著作。19801980年我国成立中国人类工效学标准技术委员会。年我国成立中国人类工效学标准技术委员会。19841984年我国成立军用人机环境系统工程标准化技术委员会。年我国成立军用人机环境系统工程标准化技术委员会。19891989年成立中国人类工效学学会。年成立中国人类工效学学会。19911991年成为国际人类工效学协会正式成员。年成为国际人类工效学协会正式成员。14由于各国学科和工业基础不同，各国人因工程的研究方向和由于各国学科和工业基础不同，各国人因工程的研究方向和侧重点也有所不同。根本研究方向是：侧重点也有所不同。根本研究方向是：通过揭示人机环通过揭示人机环境之间的关系的规律，以确保系统的总体最优化。境之间的关系的规律，以确保系统的总体最优化。其主要内容：其主要内容：1.2 1.2 人因工程学研究的内容人因工程学研究的内容一、研究内容一、研究内容一、研究内容一、研究内容（1 1）研究人的生理与心理特性）研究人的生理与心理特性（2 2）研究人机系统总体设计）研究人机系统总体设计（3 3）研究人机界面设计）研究人机界面设计（4 4）研究工作场所设计和改善）研究工作场所设计和改善15（5）工作环境及其改善）工作环境及其改善研究工作环境下人的生理、心理的反应，环境对工作生活的影研究工作环境下人的生理、心理的反应，环境对工作生活的影响，研究控制、改善和预防不良环境的措施。响，研究控制、改善和预防不良环境的措施。1.2 1.2 人因工程学研究的内容人因工程学研究的内容（6）研究作业方法及其改善）研究作业方法及其改善研究人从事体力作业研究人从事体力作业 、技能作业和脑力作业时的生理和心理、技能作业和脑力作业时的生理和心理反应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷和能反应、工作能力及信息处理特点；研究作业时合理的负荷和能量消耗，作业条件、作业程序和工作制度等。量消耗，作业条件、作业程序和工作制度等。（7）研究系统的安全性和可靠性）研究系统的安全性和可靠性研究人为失误的特征和规律，人的可靠性和安全性，找出人为研究人为失误的特征和规律，人的可靠性和安全性，找出人为失误的各种因素，以改进人机环境系统。失误的各种因素，以改进人机环境系统。（8）研究组织与管理的效率）研究组织与管理的效率研究人的决策行为模式，研究如何改进生产或服务流程，研究研究人的决策行为模式，研究如何改进生产或服务流程，研究使复杂的管理综合化、系统化；研究人才的选拔、训练和能力使复杂的管理综合化、系统化；研究人才的选拔、训练和能力开发，改进绩效，研究组织形式，提高员工参与管理和决策。开发，改进绩效，研究组织形式，提高员工参与管理和决策。16二、二、二、二、人因工程学应用领域人因工程学应用领域人因工程学应用领域人因工程学应用领域（1）机具设计与改进）机具设计与改进机器（机床、汽车、电器等各种机械设备）的设计。机器（机床、汽车、电器等各种机械设备）的设计。器具（工具、软件、办公用具、标志、说明书等）设计。器具（工具、软件、办公用具、标志、说明书等）设计。设施规划（工厂、车间、军事系统、机场、城市设施等）。设施规划（工厂、车间、军事系统、机场、城市设施等）。（2）作业改善）作业改善作业条件、作业方法、作业姿势和工具的选择与放置等。作业条件、作业方法、作业姿势和工具的选择与放置等。（3）环境）环境各种作业场所的环境（照明、颜色、噪声、微气候）改进，如各种作业场所的环境（照明、颜色、噪声、微气候）改进，如工厂、车间、医院、办公室等各种场馆及公共场所等工厂、车间、医院、办公室等各种场馆及公共场所等。（4）管理）管理业务流程再造、管理运作模式、决策模式、安全管理、人事制业务流程再造、管理运作模式、决策模式、安全管理、人事制度、激励机制、人员选拔与培训、技术创新等。度、激励机制、人员选拔与培训、技术创新等。1.2 1.2 人因工程学研究的内容人因工程学研究的内容17研究方法研究方法观测法观测法 心理测量法心理测量法实验法实验法图示模型法图示模型法调查法调查法 心理测验法心理测验法一、主要研究方法一、主要研究方法一、主要研究方法一、主要研究方法 1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤18（1 1）调查法）调查法 调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。它具体调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。它具体包括包括访谈法访谈法、考察法考察法和和问卷法问卷法。1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤 （1）访谈法。是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。）访谈法。是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。（2）考考察察法法。通通过过实实地地考考察察，发发现现现现实实的的人人一一机机一一环环境境系系统统中中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。（3）问问卷卷法法。是是研研究究者者根根据据研研究究目目的的编编制制一一系系列列问问题题和和项项目目，以以问问卷卷或或量量表表的的形形式式收收集集被被调调查查者者的的答答案案并并进进行行分分析析的的一一种种方方法。法。19（2 2）实验法）实验法 实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果推论和变化预测的一种研究方法。推论和变化预测的一种研究方法。1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤 实验法分为两种，实验法分为两种，实验室实验实验室实验和和自然实验自然实验。20（3 3）心理测量法（感觉评价法）心理测量法（感觉评价法）运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量作出的主观评价。其目的的一种方法，即人对事物客观量作出的主观评价。其目的是是按一定标准分级，评定对象的大小、优劣等。按一定标准分级，评定对象的大小、优劣等。1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤 心理测量的对象：心理测量的对象：p 对产品或系统的特定质量、性质进行评价，如对声压、照对产品或系统的特定质量、性质进行评价，如对声压、照度、重量和表面状况等进行评价，可以借助仪器测量。度、重量和表面状况等进行评价，可以借助仪器测量。p对产品或系统的整体进行综合评价，如舒适性、使用性、对产品或系统的整体进行综合评价，如舒适性、使用性、满意度、感觉、购物动机等进行评价。主要由人来评价。满意度、感觉、购物动机等进行评价。主要由人来评价。21（4 4）心理测验法）心理测验法 是以心理学中的有关个体差异理论为基础，将操作者个体在是以心理学中的有关个体差异理论为基础，将操作者个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理素质特点。素质特点。应用于应用于人员素质测试、选拔和培训。人员素质测试、选拔和培训。1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤心理测量的分类：心理测量的分类：p能力测试。能力测试。p智力测试。智力测试。p个性测试。个性测试。测验必须满足以下两个条件测验必须满足以下两个条件:第一，必须建立常模。常模是某第一，必须建立常模。常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。第二，测验必须具备一个标准化的样本在测验上的平均得分。第二，测验必须具备一定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。22（5）图示模型法图示模型法 图示模型法是采用图形对系统进行描述，直观地反应各要素图示模型法是采用图形对系统进行描述，直观地反应各要素之间的关系。主要应用于之间的关系。主要应用于工具、作业与环境设计改进工具、作业与环境设计改进。1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤在图示模型法中，应用较多的是三要素图示模型。在图示模型法中，应用较多的是三要素图示模型。人的三要素是人的三要素是中枢神经系统中枢神经系统、感觉器官感觉器官和和运动器官运动器官；机具的三要素是机具的三要素是机器本体机器本体、显示器显示器和和控制器控制器。23 图图1.1 1.1 基本模型基本模型1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤 1.2 1.2 驾驶员汽车模型驾驶员汽车模型24二、二、二、二、研究方法的效度与信度研究方法的效度与信度研究方法的效度与信度研究方法的效度与信度1 1、效度、效度 效度是指研究结果能真实的反映所评价的内容。效度是指研究结果能真实的反映所评价的内容。效度的分类：效度的分类：内部效度内部效度 指研究中各变量间确实存在着一定的因果关系。指研究中各变量间确实存在着一定的因果关系。外部效度外部效度 指某一研究成果的结论能够在多大程度上推广和普及到其指某一研究成果的结论能够在多大程度上推广和普及到其 他人和背景中。他人和背景中。1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤252 2、信度、信度 信度是指研究方法和研究结果的可靠性，即多次测量的结信度是指研究方法和研究结果的可靠性，即多次测量的结果保持一致性。果保持一致性。3 3、提高信度的方法、提高信度的方法 研究样本的选择（抽样方法）研究样本的选择（抽样方法）统计方法的正确性统计方法的正确性1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤261、机具的研究步骤、机具的研究步骤（1）确定目的及功能；）确定目的及功能；（2）人与机具的功能分配；）人与机具的功能分配；（3）模型的描述；）模型的描述；（4）分析（人的特性、机器特性、系统的特性）；）分析（人的特性、机器特性、系统的特性）；（5）模型的实验；）模型的实验；（6）机具的设计与改进。）机具的设计与改进。三、三、三、三、人因工程学研究步骤人因工程学研究步骤人因工程学研究步骤人因工程学研究步骤1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤272、作业的研究步骤、作业的研究步骤（1）确定作业的目的和实现该目的的功能；）确定作业的目的和实现该目的的功能；（2）确定作业中人与机具的功能分配；）确定作业中人与机具的功能分配；（3）作业模型的描述；）作业模型的描述；（4）对作业人员的特性进行测量、数据分析；）对作业人员的特性进行测量、数据分析；（5）提出作业各种方案并进行评价；）提出作业各种方案并进行评价；（6）对作业进行设计与改进和评价。）对作业进行设计与改进和评价。3、环境的研究步骤、环境的研究步骤（1）确定目的，明确研究环境的重点因素；）确定目的，明确研究环境的重点因素；（2）分析环境对人的影响（图示模型方法）；）分析环境对人的影响（图示模型方法）；（3）提出多种方案并进行评价；）提出多种方案并进行评价；（4）对环境进行设计与改进和评价。）对环境进行设计与改进和评价。1.3 1.3 人因工程学研究的方法和步骤人因工程学研究的方法和步骤281.4 1.4 人因工程学的相关学科人因工程学的相关学科人因工程学人因工程学管理科学管理科学医学医学人体测量人体测量生理学生理学人体解剖人体解剖劳动医学劳动医学环境医学环境医学生物力学生物力学生物学生物学系统工程系统工程人机系统人机系统工程技术工程技术动作研究动作研究时间研究时间研究社会学社会学信息科学信息科学认知工效认知工效劳动科学劳动科学心理学心理学工作研究工作研究29一、一、一、一、人因工程学与人体学科的关系人因工程学与人体学科的关系人因工程学与人体学科的关系人因工程学与人体学科的关系人体生理学、心理学、人体测量学、解剖学、生物力学、医学人体生理学、心理学、人体测量学、解剖学、生物力学、医学等，是人因工程的重要基础学科。其中等，是人因工程的重要基础学科。其中心理学心理学、人体测量学人体测量学、生理学生理学与人因工程学的关系更为密切。与人因工程学的关系更为密切。医学与生理学对人因工程的作用是很明显的。许多人因工程学医学与生理学对人因工程的作用是很明显的。许多人因工程学的问题，若要深入探究其原理与机制，就需要从人体解剖特点的问题，若要深入探究其原理与机制，就需要从人体解剖特点和人体生理过程进行分析。和人体生理过程进行分析。1.4 1.4 人因工程学的相关学科人因工程学的相关学科30一、一、一、一、人因工程学与人体学科的关系人因工程学与人体学科的关系人因工程学与人体学科的关系人因工程学与人体学科的关系1.4 1.4 人因工程学的相关学科人因工程学的相关学科心理学心理学与人因工程的研究对象、内容和方法存在着很多共通性。与人因工程的研究对象、内容和方法存在着很多共通性。心理学关于人的信息加工研究的成果，可为人因工程学提供科心理学关于人的信息加工研究的成果，可为人因工程学提供科学原理和设计参数。人的任何工作和行为都离不开心理活动。学原理和设计参数。人的任何工作和行为都离不开心理活动。人体测量学人体测量学主要研究静态结构性人体测量尺寸数据和动态功能主要研究静态结构性人体测量尺寸数据和动态功能性人体测量数据。性人体测量数据。生物力学生物力学主要研究人体运动及受力情况，人与机器、工具间受主要研究人体运动及受力情况，人与机器、工具间受力关系。力关系。31二、二、二、二、人因工程学与工程学科的关系人因工程学与工程学科的关系人因工程学与工程学科的关系人因工程学与工程学科的关系1.4 1.4 人因工程学的相关学科人因工程学的相关学科人因工程学的研究目的体现了本学科是人体科学和环境科学不人因工程学的研究目的体现了本学科是人体科学和环境科学不断向工程科学渗透和交叉的产物。工程科学包括断向工程科学渗透和交叉的产物。工程科学包括工程设计工程设计、安安全工程全工程、系统工程系统工程以及以及管理工程管理工程等学科。等学科。工程设计是人因工程研究的主要目的，它与人因工程学科之间工程设计是人因工程研究的主要目的，它与人因工程学科之间自然存在着密切的关系。例如，研究机械人因工程学问题，应自然存在着密切的关系。例如，研究机械人因工程学问题，应具有一定的工程机械方面的知识具有一定的工程机械方面的知识。32333435