《人机工程学》第1章 绪论

第1章 绪论

第1章 绪论1.1 人机工程学及其发展史 1.2 人机系统 1.3 人机工程学的研究内容和应用 1.4 人机工程学的研究方法

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1.1 人机工程学及其发展史1.1.1 什么是人机工程学 人机工程学是20世纪40年代后期跨越不同学科和 领域， 应用多种学科的原理、 方法和数据发展起来的 一门新兴的边缘学科。 由于它的学科内容的综合性、 涉及范围的广泛性以及学科侧重点的不同， 学科的命

名具有多样化的特点。

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例如， 在欧洲多称为工效学(Ergonomics); 在美 国多称为人类因素学(Human Factors)、 人类工程学 (Human Engineering)、 工程心理学(Engineering Psychology); 在日本称为人间工学等。 在我国所用的 名称有人机工程学、 工效学、 人机学、 人体工程学等，

本书使用人机工程学这一名称。 人机工程学目前也无统一的定义。

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著名的美国人机工程学专家W.E.伍德森 (W.E.Woodson)认为： 人机工程学研究的是人与机器 相互关系的合理方案， 亦即对人的知觉显示、 操纵控 制、 人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进 行有效的研究， 其目的在于获得最高的效率和作业时 感到安全和舒适。 前苏联的学者将人机工程学定义为人机工程学是 研究人在生产过程中的可能性、 劳动活动方式、 劳动

的组织安排， 从而提高人的工作效率， 同时创造舒适和安全的劳动环境， 保障劳动人民的健康， 使人从生 理上和心理上得到全面发展的一门学科。

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国际人机工程学会(International Ergonomics Association , 简称IEA)的定义为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作用， 研究在工 作、 生活和休假时怎样统一考虑工作效率、 健康、 安 全和舒适等问题的学科。 《中国企业管理百科全书》中对人机工程学所下的 定义为人机工程学是研究人和机器、 环境的相互作用

及其合理结合， 使设计的机器和环境系统适合人的生理、 心理特点， 达到在生产中提高效率、 安全、 健 康和舒适的目的。

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综上所述， 尽管各国学者对人机工程学所下的定 义不同， 但在下述两方面却是一致的：

1) 人机工程学的研究对象是人、 机、 环境的相互关系。 2) 人机工程学研究的目的是如何达到安全、 健康、 舒适和工作效率的最优化。

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1.1.2 人机工程学发展简史早在石器时代， 人类就学会了选择石块打制成可 供敲、 砸、 刮、 割的各种工具， 从而产生了原始的 人机关系。 此后， 在漫长的历史岁月里， 人类为了扩 大自己的工作能力和提高自己的生

活水平， 便不断地 创造发明， 研究制造各种工具、 用具、 机器、 设备 等。 但是却忽略了对自己制造的生产工具与自身关系 的研究， 于是导致了低效率， 甚至对自身的伤害。

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19世纪末， 人们开始采用科学的方法研究人的能力 与其所使用的工具之间的关系， 从而进入了有意识地研 究人机关系的新阶段。 这一阶段(大致从19世纪末到20 世纪30年代), 在人与工具的关系以及人与操作方法的 研究方面， 最具有影响力的首推现代管理学的先驱——泰

勒(F.W.Taylor)。 1898年泰勒进入美国的伯利恒钢铁公司后， 对铲煤和矿石的工具——铁铣进行研究， 找到了 铁铣的最佳设计以及每次铲煤或矿石的最适重量。

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同时， 泰勒还进行了操作方法的研究， 剔除多余的不合理的动作， 制定最省力高效的操作方法和相应的工 时定额， 大大提高了工作效率。 1911年吉尔布雷斯夫 妇(F.B.Gilbreth and L.M.Gilbreth)通过快速拍摄影片， 详细记录工人的操作动作后， 对其进行分析研究， 将 工人的砌砖动作进行简化， 使砌砖速度由原来的120块 /h提高到350块/h。 现代心理学家闵斯托博格 (H.Munsterberg)1912年前后出版了《心理学与工作效率》 等书， 将当时心理技术学的研究成果与泰勒的科学管 理学从理论上有机地结合起来， 运用心理学的原理和 方法， 通过选拨与培训， 使工人适应于机器。

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20世纪20年代， 心理技术学传入中国， 1935年我 国心理学家陈立出版了《工业心理学概观》, 这是我 国最早系统介绍工业心理学的专著。 该阶段人机关系 研究的特点是， 以机器为中心进行设计， 通过选拨和 训练， 使人适应于机器。 在此期间的研究成果为人机

工程学学科的形成打下了良好的基础。

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第二次世界大战期间， 由于战争的需要， 军事工 业得到了飞速发展， 武器装备变得空前庞大和复杂。 此时， 完全依靠选拨和训练人员， 已无法使人适应不 断发展的新武器的性能要求， 事故率大为增多。 据统 计， 美国在第二次世界大战期间发生的飞机事故中，

90%是由人为因素而造成的。 人们在屡屡失败中逐渐认识到， 只有当武器装备符合使用者的生理、 心理特 性和能力限度时， 才能发挥其高效能， 避免事故的发

生。 于是， 对人机关系的研究， 从“人适机”转入“机宜人”的新阶段。 从此， 工程技术才真正与生理 学、 心理学等人体科学结合起来。

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第二次世界大战结束后， 人机关系的研究成果广泛地应用于工业领域。 1949年， 在默雷尔(Murrell)的倡导 下， 英国成立了第一个人机工程学科研究组。

翌年2月 16日在英国海军部召开的会议上通过了人机工程学 (Ergonomics)这一名称， 正式宣告人机工程学作为一门 独立学科的诞生。 1949年查帕尼斯(A.Chapanis)等人出版了《应用实验 心理学——工程设计中人的因素》一书， 总结了第二次世

界大战时期的研究成果， 系统地论述了人机工程学的基本理论和方法， 为人机工程学奠定了理论基础。 1954年 伍德森发表了《设备设计中的人类工程学导论》。

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1957年麦克考米克(E.J.Mc Cormick)出版了《人类工程学》一书， 该书相继被美国、 欧洲和日本等国广 泛采用作为大学教科书。 在这一阶段， 德国、 美国先

后成立了人机工程学会， 德国的马克思—普朗克协会人类工程学研究所、 英国的劳勃路技术学院、 美国的 哈佛大学等都开展了不少人机工程学方面的研究工作， 人机工程学原理也为许多工业设计师所采用。

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20世纪60年代以后， 科学技术飞速发展， 电子计 算机应用的普及， 工程系统的进一步复杂及其自动化 程度的不断提高， 宇航事业的空前发展， 一系列新科 学的迅速崛起， 不仅为人机工程学注入了新的研究理 论、 方法和手段， 而且也为人机工程学提出了一系列 新的研究课题。 如核电站等重要系统的可靠性问题、 计算机的人机界面设计问题、 宇航系统的设计问题等 等， 拓宽了人机工程学的研究领域和应用范围， 促进

了人机工程学的发展和进步。

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60年代人机工程学研究的指导思想是将人、 机、 环境作为一个完整的系统， 使系统中的人、 机、 环境 获得最佳匹配， 以保证系统整体最优。 70年代以后， 在指导思想上有人主张应特别强调人类的基本价值， 特别强调在系统、 工具、 环境设计中考虑操作者的个

体差异， 让科学技术不仅在产品性能上能满足人类要求， 而且使人类在操作机器的过程中也获得满足。

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国际人机工程学会(IEA)1960年成立至今， 先后召 开了10届国际性会议， 英国、 美国、 德国、 日本、 法国等许多国家的人机工程学会均与IEA建立了联系。 1975年成立国际人机工程学标准化技术委员会 (ISO/CT—159), 至1986年共制订8个标准草案或建议，

发布《工作系统设计的人机工程学原则》标准， 作为人机系统设计的基本方针。 此外， 许多国家设立了专 门的人机工程学研究机构。 英、 德、 美、 苏等国都

相继制订了本国的人机工程学国家标准。

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目前， 人机工程学已被广泛应用于国防、 交通运输、 工业、 航天航空、 农业、 建筑等各个领域。 我国的人机工程学研究起步较晚， 但发展较快。 1980年建

立全国人类工效学标准化技术委员会， 至 1988年已制订有关国家标准22个。 1989年成立中国人 类工效学学会。 中国科学院心理学研究所及一些高等 院校分别建立了人机工程学研究机构， 开设了人机工 程学课程。 有关人机工程学方面的出版物也日益增多。 目前在我国人机工程学已应用于许多部门， 如铁路、 冶金、 汽车运输、 工程机械、 机床设计、 航天航空、 医药等， 并取得了不少可喜成绩。

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有关资料表明， 近期内人机工程学的研究方向可归纳为： 工作负荷研究(在体力、 脑力活动中和工作 紧张时， 人的生理和心理负荷的研究); 工作环境研 究(一般工作环境和特殊工作环境中人的生理、 心理效 应); 工作场地、 工作空间、 工作装备的人机工程学 研究； 信息显示特别是计算机终端显示中人的因素研 究； 计算机设计与使用的人机工程学研究； 安全管理 及人的可靠性研究； 工作成效的测量和评定； 机器人 设计的智能模拟等。

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1.2 人机系统当今世界， 没有机器的帮助人们几乎不能达到自 己的目的。 但没有人的操作， 机器也不能自己工作。 人机系统的外延相当广泛， 工人用车床加工零件， 构 成了工人—车床人机系统； 人与工具、 人与桌椅等都 是人机系统。

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