人与环境的界面设计讲课讲稿.ppt
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1、人与环境的界面设计人与环境的界面设计篇章总汇篇章总汇总论总论 第第1 1章章 人机工程学概论人机工程学概论应用篇应用篇第第5 5章章 人机系统人机系统第第6 6章章 工作研究(肌肉骨骼失工作研究(肌肉骨骼失调及预防)调及预防)第第7 7章章 作业空间设计作业空间设计 第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计基础篇基础篇 第第2 2章章 人体生理特征人体生理特征第第3 3章章 人体测量与数据应用人体测量与数据应用 第第4 4章章 人的心理认知特征人的心理认知特征扩展篇扩展篇第第9 9章章 人因安全人因安全第第1010章章 可用性可用性第第1111章章 脑力负荷脑力负荷8.1人体对环境
2、的适应程度人体对环境的适应程度8.2人与热环境人与热环境8.3人与光环境人与光环境8.4人与声环境人与声环境8.5人人与运动环境与运动环境8.6人与毒物环境人与毒物环境 根据作业环境对人体的影响和人体对环境的适应程度,分为:根据作业环境对人体的影响和人体对环境的适应程度,分为:u最舒适区:各项指标最佳,使人在劳动过程中感到满意;最舒适区:各项指标最佳,使人在劳动过程中感到满意;u舒适区:在正常情况下这种环境使人能够接受,而且不会感到刺激和舒适区:在正常情况下这种环境使人能够接受,而且不会感到刺激和疲劳。疲劳。u不舒适区:作业环境的某种条件偏离了舒适指标的正常值,较长时间不舒适区:作业环境的某种
3、条件偏离了舒适指标的正常值,较长时间处于此种环境下,会使人疲劳或影响工效,因此,需采取一定的保护措处于此种环境下,会使人疲劳或影响工效,因此,需采取一定的保护措施,以保证正常工作。施,以保证正常工作。u不能忍受区:若无相应的保护措施,在该环境下人将难以生存,为了不能忍受区:若无相应的保护措施,在该环境下人将难以生存,为了能在该环境下工作,必须采取现代化技术手段(如密封),使人与有害能在该环境下工作,必须采取现代化技术手段(如密封),使人与有害的环境隔离开来。的环境隔离开来。u见见图图9-19-1。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计8.18.1人体对环境的适应程度人体对环境的适
4、应程度图9-1决定舒适程度的环境因素范围第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计创造良好作业环境的途径创造良好作业环境的途径 :1 1)对现有的作业环境进行评价,针对存在问题采取改善措施。)对现有的作业环境进行评价,针对存在问题采取改善措施。2 2)在设计阶段就充分运用一切技术资料,对作业环境予以充分论)在设计阶段就充分运用一切技术资料,对作业环境予以充分论证和考虑,提出妥善解决不良环境因素的方法。证和考虑,提出妥善解决不良环境因素的方法。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计1.1.气温:热源通过传导、对流使作业环境的空气加热,并通过辐气温:热源通过传导、对流使作业
5、环境的空气加热,并通过辐射加热四周物体,形成第二热源,扩大直接加热空气的面积,射加热四周物体,形成第二热源,扩大直接加热空气的面积,使气温升高。使气温升高。2.2.气湿:相对湿度在气湿:相对湿度在80%80%以上称为高气湿,在以上称为高气湿,在30%30%以下为低气湿。以下为低气湿。3.3.气流:主要受外界风力和热源影响。温差愈大,产生的气流愈气流:主要受外界风力和热源影响。温差愈大,产生的气流愈大。大。4.4.热辐射:正辐射(使人体受热),负辐射(使人体散热)。热辐射:正辐射(使人体受热),负辐射(使人体散热)。8.28.2人与热环境人与热环境p影响热环境的要素影响热环境的要素第第8 8章章
6、 人与环境的界面设计人与环境的界面设计人体所受热源:人体所受热源:1 1)机体代谢产热;)机体代谢产热;2 2)外界作用的环境热量,见)外界作用的环境热量,见图图9-29-2。3 3)机体通过对流、传导、辐射、蒸发等途径与外界环境进行热)机体通过对流、传导、辐射、蒸发等途径与外界环境进行热交换,以保持机体的热平衡。交换,以保持机体的热平衡。p人体的热平衡人体的热平衡第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计机体热平衡方程:机体热平衡方程:MCR-E-W=SMCR-E-W=S人体蓄热状态人体蓄热状态S=0 人体处于动态热平衡状态人体处于动态热平衡状态S0 产热多于散热,人体体温升高产热
7、多于散热,人体体温升高S0 散热多于产热,人体体温下降散热多于产热,人体体温下降人体对外做功所消耗的热量人体对外做功所消耗的热量人体通过皮肤表面汗液的蒸发散热量人体通过皮肤表面汗液的蒸发散热量人体与周围环境通过辐射交换的热量,人体吸热为正,散人体与周围环境通过辐射交换的热量,人体吸热为正,散热为负热为负人体与周围环境通过对流交换的热量,人体吸热为正,散热为负人体与周围环境通过对流交换的热量,人体吸热为正,散热为负代谢产热量代谢产热量第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计p热环境对人体的影响热环境对人体的影响1.1.热舒适环境:人在心理状态上感到满意的环境。热舒适环境:人在心理状态
8、上感到满意的环境。l环境因素:气温(空气的干球温度)、气湿(空气中的水蒸气分压力)、环境因素:气温(空气的干球温度)、气湿(空气中的水蒸气分压力)、气流速度(空气流速)、辐射热(室内物体和壁面辐射温度)气流速度(空气流速)、辐射热(室内物体和壁面辐射温度)最适合的湿度最适合的湿度%与气温与气温tt之间的关系之间的关系 (%)=188-7.2 t()t26(%)=188-7.2 t()t26 l人的因素:新陈代谢、服装,见人的因素:新陈代谢、服装,见图图9-39-3l次要因素:大气压力、人的肥胖程度、人的汗腺功能等。次要因素:大气压力、人的肥胖程度、人的汗腺功能等。第第8 8章章 人与环境的界面
9、设计人与环境的界面设计2.2.过冷、过热环境对人体的影响过冷、过热环境对人体的影响u低温冻伤与暴露时间有关。低温冻伤与暴露时间有关。u低温的全身性影响,人体深部体温低温的全身性影响,人体深部体温3434,3030,2727.u高温烫伤,高温烫伤,41-44 41-44 灼痛,升高皮肤基础组织受到伤害。灼痛,升高皮肤基础组织受到伤害。u全身性高温反应,人体深部体温耐受为全身性高温反应,人体深部体温耐受为38.5-38.8 38.5-38.8,极端不,极端不舒适为舒适为39.1-39.4 39.1-39.4。42 42 引起死亡。引起死亡。u人体耐低温能力比耐高温能力强。当深部体温降至人体耐低温能
10、力比耐高温能力强。当深部体温降至27 27 时,时,经过抢救还可存活;而当深部体温高到经过抢救还可存活;而当深部体温高到42 42 时,则往往引起死时,则往往引起死亡。亡。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计p热环境对工作的影响热环境对工作的影响1.热环境对脑力劳动的影响热环境对脑力劳动的影响 表现在表现在工作效率工作效率和和相对差错次数相对差错次数两方面,见两方面,见图图9-49-4。2.热环境对体力劳动的影响热环境对体力劳动的影响 表现在表现在操作效率操作效率和和事故发生率事故发生率两方面。两方面。工作时的温度最好在工作时的温度最好在15.5 27,见,见图图9-59-5。
11、对危及健康的工作热环境,应采取缩短工作时间和相应的防护措施;对暂无对危及健康的工作热环境,应采取缩短工作时间和相应的防护措施;对暂无条件改善的工作热环境,只能牺牲工作效率和增加人体不舒适感。对于最佳热舒条件改善的工作热环境,只能牺牲工作效率和增加人体不舒适感。对于最佳热舒适温度有适温度有3 3 的偏离不影响工作能力。从对人体最佳激励和经济性考虑,可根据的偏离不影响工作能力。从对人体最佳激励和经济性考虑,可根据不同工作性能使温度向最佳温度的某一方向有一定偏离。不同工作性能使温度向最佳温度的某一方向有一定偏离。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计p热环境的主观评价标准热环境的主观评
12、价标准1.主观评价依据:热环境对人体影响的主观感觉包括主观评价依据:热环境对人体影响的主观感觉包括6个方面的因个方面的因素:素:空气温度、热辐射温度、空气相对湿度、气流速度、人体空气温度、热辐射温度、空气相对湿度、气流速度、人体温度、皮肤温度温度、皮肤温度。参阅表。参阅表9-1,表,表9-2。2.耐受标准,以人不能耐受的温度作为限度,低于或高于该限度耐受标准,以人不能耐受的温度作为限度,低于或高于该限度的温度称为可耐温度。见的温度称为可耐温度。见图图9-6。3.安全标准,见安全标准,见图图9-7,高温条件下,湿度越大,温度越低。,高温条件下,湿度越大,温度越低。4.工作效率不受影响的温度范围,
13、见工作效率不受影响的温度范围,见图图9-8。5.工业生产热环境标准,根据作业特征和劳动强度,规定不同热工业生产热环境标准,根据作业特征和劳动强度,规定不同热环境,参阅表环境,参阅表9-3,GB935-89,见表,见表9-4。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计p人机工程学设计案例人机工程学设计案例USBUSB供电的防寒手套供电的防寒手套 ITIT人士和经常与电脑打交道的人看到这个肯定会一下子叫出来,好主人士和经常与电脑打交道的人看到这个肯定会一下子叫出来,好主意啊!要知道在冬天敲键盘是多么痛苦的事,有了这个意啊!要知道在冬天敲键盘是多么痛苦的事,有了这个USBUSB加热手套,加
14、热手套,再配上两种温度调节,让你在冬天里也能够轻松应付繁重工作。再配上两种温度调节,让你在冬天里也能够轻松应付繁重工作。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计图图9-29-2人体热平衡状态图人体热平衡状态图返回第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计图图9-39-3常用的温湿图和舒适区常用的温湿图和舒适区返回第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计返回图图9-49-4气温对效率和相对差错的影响气温对效率和相对差错的影响第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计返回图图9-59-5温度对生产率和事故发生率的影响温度对生产率和事故发生率的影响第第8
15、8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计返回图图9-69-6人对高温和低温的主诉可耐时间人对高温和低温的主诉可耐时间图图9-79-7温度的安全限度温度的安全限度第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计返回图图9-89-8工作效率不受影响的允许温度和温度范围工作效率不受影响的允许温度和温度范围(a a)允许温度()允许温度(b b)温度范围)温度范围第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计u天然采光:利用自然界的天然光源形成作业场所的光环境。天然采光:利用自然界的天然光源形成作业场所的光环境。u人工照明:利用人工制造的光源构成作业场所的光环境。人工照明:利用人工制造的
16、光源构成作业场所的光环境。1.1.光环境对生产率的影响光环境对生产率的影响 通过改善人的视觉条件(照明生理因素)和改善人的视觉通过改善人的视觉条件(照明生理因素)和改善人的视觉环境(照明心理因素)来提高劳动生产率。见环境(照明心理因素)来提高劳动生产率。见图图9-9 9-9。2.2.光环境对安全的影响光环境对安全的影响 良好光环境使事故次数、出错件数和缺勤人数都明显减少,良好光环境使事故次数、出错件数和缺勤人数都明显减少,见见图图9-109-10。8.3人与光环境人与光环境p良好光环境的作用良好光环境的作用第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计u功能为主的明视照明,与视觉工作对象
17、相关功能为主的明视照明,与视觉工作对象相关u舒适感为主的气氛照明,与环境舒适性相关舒适感为主的气氛照明,与环境舒适性相关1.设计的基本原则,见设计的基本原则,见图图9-11 1)合理的照度平均水平合理的照度平均水平 2)光线的方向和扩散要合理光线的方向和扩散要合理 3)不让光线直接照射眼睛不让光线直接照射眼睛 4)光源光色要合理光源光色要合理 5)让照明和色相协调让照明和色相协调 6)不能忽视经济条件的制约不能忽视经济条件的制约p对光环境的要求对光环境的要求第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计2.天然光照度和采光系数天然光照度和采光系数室内某一点的采光系数室内某一点的采光系数C
18、:C=En/Ew100%En室内某一点的照度室内某一点的照度;Ew与与En同一时刻的室外照度同一时刻的室外照度l在满足视机能基本要求的条件下,采光系数是比较全面的指标,常以在满足视机能基本要求的条件下,采光系数是比较全面的指标,常以采光系数的最低值作为设计标准值。采光系数的最低值作为设计标准值。l我国的采光与照明标准中规定,生产车间工作面上的采光系数最低值我国的采光与照明标准中规定,生产车间工作面上的采光系数最低值不应低于表不应低于表9-5的规定。的规定。l通常采用出现的低天空照度值作为设计依据,见表通常采用出现的低天空照度值作为设计依据,见表9-6。天空照度值乘。天空照度值乘以选用的采光系数
19、,即为室内某点的天然光照度。以选用的采光系数,即为室内某点的天然光照度。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计3.照明的照度与照度分布照明的照度与照度分布照度表明被照面上光的强弱,以被照场所光通的面积密度来表示。照度表明被照面上光的强弱,以被照场所光通的面积密度来表示。取微小面积取微小面积 ,入射的光通为,入射的光通为 ,照度,照度E为为u照度分级:照度分级:2500、1500、1000、750、500、300、200、150、100、75、50、30、20、10、5、3、2、1、0.5、0.2lx。u我国的照度标准以最低照度值作为设计的标准值。标准规定生产车间我国的照度标准以最
20、低照度值作为设计的标准值。标准规定生产车间工作面上的最低照度值,不得低于表工作面上的最低照度值,不得低于表9-7的规定。的规定。u局部工作面的照度值最好不大于照度平均值的局部工作面的照度值最好不大于照度平均值的25%;一般照明,最小;一般照明,最小照度与平均照度之比规定为照度与平均照度之比规定为0.8以上。以上。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计4.亮度分布亮度分布 通过规定室内各表面的适宜的反射系数范围,以组成适通过规定室内各表面的适宜的反射系数范围,以组成适当的照度分布来实现。当的照度分布来实现。亮度分布、室内各表面的反射系数以及各表面照度分布同各亮度分布、室内各表面的反
21、射系数以及各表面照度分布同各表面反射系数配合的推荐值如下:表面反射系数配合的推荐值如下:u室内各部分的亮度分布的限度,见表室内各部分的亮度分布的限度,见表9-8;u室内各表面反射系数的推荐值,见表室内各表面反射系数的推荐值,见表9-9;u照度分布和室内各表面的反射系数推荐值,见照度分布和室内各表面的反射系数推荐值,见图图9-12.第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计5.光的方向性和扩散性光的方向性和扩散性u满意的状态:明暗比满意的状态:明暗比3:1,立体感最佳的照明条件,立体感最佳的照明条件u不满意的状态:手或身体的阴影投放在工作面上,人脸逆不满意的状态:手或身体的阴影投放在工
22、作面上,人脸逆光等。光等。眩光:在视野内因看见亮度过高的点和面所引起的障碍。眩光:在视野内因看见亮度过高的点和面所引起的障碍。避免直接眩光:避免直接眩光:l减少引起眩光的高亮度面积;减少引起眩光的高亮度面积;l增加视线和眩光源间的角度;增加视线和眩光源间的角度;l提高选光源周围地区的亮度。提高选光源周围地区的亮度。避免反射眩光:避免反射眩光:l减低光源亮度、改变光源位置或改变作业对象的位置,使眩光避开人眼;减低光源亮度、改变光源位置或改变作业对象的位置,使眩光避开人眼;l变更反射物体表面的性质,不产生或少产生反射;变更反射物体表面的性质,不产生或少产生反射;l提高周围环境亮度,减少反射物与周围
23、环境之间的亮度对比。提高周围环境亮度,减少反射物与周围环境之间的亮度对比。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计人机工程学案例人机工程学案例“除除 眩眩 车车 灯灯”的的 发发 明明 分分 析析 汽车的发明为经济的发展作出了重大的贡献,同时也给人类带来了巨大的灾汽车的发明为经济的发展作出了重大的贡献,同时也给人类带来了巨大的灾难。沿袭了一百多年的汽车远光灯,射出的圆锥形雪亮的直光束,射到对而驾驶难。沿袭了一百多年的汽车远光灯,射出的圆锥形雪亮的直光束,射到对而驾驶员和行人的眼睛里,顿时,灯光之外的一切景物就处在一片黑暗之中,什么也看员和行人的眼睛里,顿时,灯光之外的一切景物就处在
24、一片黑暗之中,什么也看不清,这就是眩光现象。人一旦进入眩目状态,他就感觉到对而那车是直冲着自不清,这就是眩光现象。人一旦进入眩目状态,他就感觉到对而那车是直冲着自己开来的,此时他如果向左拐,就可能直撞那车己开来的,此时他如果向左拐,就可能直撞那车;如果朝右拐,就可能撞上右边如果朝右拐,就可能撞上右边的同向车、树木和行人,或翻入右边沟中。的同向车、树木和行人,或翻入右边沟中。关于车辆外部除眩照明系统的发明关于车辆外部除眩照明系统的发明车用前灯装置和车体轮廓照明灯车用前灯装置和车体轮廓照明灯(发明发明专利申请号分别为专利申请号分别为200410055576.4200410055576.4和和200
25、410055575.X),200410055575.X),解决了车辆防眩难题。解决了车辆防眩难题。按照反向思维的原理,发明人把车廓灯传统的按照反向思维的原理,发明人把车廓灯传统的“向外照射改为向外照射改为“向里照射向里照射”,发明了车体轮廓照明灯,使汽车在夜间没有路灯照射的情况下,也能显示如同,发明了车体轮廓照明灯,使汽车在夜间没有路灯照射的情况下,也能显示如同白昼一样的面貌。白昼一样的面貌。第第8 8章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计6.光源色和显色性,参阅表光源色和显色性,参阅表9-10,表,表9-11 1)色温,当热辐射光源的光谱与加热到温度为)色温,当热辐射光源的光谱与加热到温
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