人因工程学期末复习资料

人因工程学 第一章 人因工程学总论 1 人因工程学的定义 美国人因工程学专家.伍德.:设备设计必须适合人的各方面因素,以便在操作上付出最小 的何人而求得最高效率.国际人类工效学会以:人因工程是研究人在某种 工作环境中的解剖学,生理学和心理学等方面的各种因素,研究人和机器及环境 的相互作用,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,安全和舒适等问题的学科 人因工程学的起源:英国是世界上开展人因工程学研究最早的国家,但是该学科的奠基性工作实际上是在美国完成的 人因工程的发展大致经历了三个阶段(1)经验人因工程学(2)科学人因工程学(3)现代人因工程学(不同于传统人因工程学研究中着眼于筢和训练特定的人,使之 适应 工作要求,现代人因工程着眼于机械装备 的设计,使机器的操作不超出人类能力界限之处;密切与实际应用相结合,通过 严密计划设定的广泛实验性研究,尽可能掌握的基本原理,进行具体的机械装备设计;力求使实验心理学,生理学,功能解剖学等学科的专家与物理学,数学,工程学方面的研究人员共同努力,密切合作)人因工程学研究的内容:人因工程学科的根本研究方向是通过 提示人,机,环境之间相互关系的干规律,以达到 确保 人-机-环境系统总体性能的最优化.就工业工程师来说,从事该学科研究的主要内容可概括为以下几个 方面(1)人体特性的研究(2)人体系统的总体设计(3)工作场所和信息传递装置的设计 (4)环境 控制与安全保护设计 人因工程的研究方法(1)观察法(2)实测法(3)实验法(4)模拟和模型试验法(5)分析法(6)分析研究法(7)调查研究法 人因工程学的体系(图)人因工程学学科的作用(1)为工业工程中考虑人的因素提供人体尺度参数(2)为工业工程中物的功能合理性提供科学依据(3)为工业工程中考虑环境因素提供设计准则(4)为进行人-机-环境系统设计提供理论依据 第二章 人体劳动形态特征 1.机械系统与人本尺度目的就是提高设计对象 的宜人性,让使用者能够安全,健康,舒适地工作,从而有等于减少人体疲劳和提高人机系统的效率.2.人体的形态测量 人体测量的基本术语在符合下列要求的前提下,测量数据才是有效的:(1)被测者姿势(2)测量基准面(3)测量方向(4)支承面和衣着(5)基本测点及测量项目(在车票 GB3975-83 中,规定了人因工程学使用的有关人体测量参数的测点及测量项目,其中包括:头部测点 16 个和测量项目 12 项,躯干和四肢部位的测点 22 个,测量项目共 69 项,其中分为立姿 40 项,坐姿 22 项手和足部 6 项以及体重 1 项.总共 84 个测量项目)人体测量的主要统计函数(略)3.常用的人体测量数据有:(1)人体主要尺寸 (2)立姿人体尺寸 (3).坐姿人体尺寸 (4)人体水平尺寸 4 人体测量数据的利用利用人体尺寸的方法(1)确定所设计产品的类型(2)选择人体尺寸百分位数(3)确定功能修正量(4)确定心理修正量(5)产品功能尺寸的设定(产品功能尺寸有最小功能尺寸和最佳功能尺寸两种 最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量 最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量)第三章 人体劳动生理特征 1.人体活动的能量供应 人体活动的能量供应来自三个供能系统:ATP-P 系统,乳酸能系统和有氧氧化系统(这三种能量是互相联系的)ATP-P 系统:ATPADP+P+能量 CP(磷酸肌酸)+ADPATP+C(肌酸)这两个 反应是可逆的 乳酸能系统:也称为无氧酵解系统,是指体内人能源特技糖或米诺糖元在无氧或氧气供应不足的情况下进行不完全分解,释放出能量以合成 ATP 并产生休庭中间产物-乳酸 有氧氧化系统:糖,糖元或脂肪在有氧气参与的前提下,经过 有氧氧化完成 分解,并释放大量的能量 能量代谢:基础代谢,安静代谢和活动代谢 活动代谢=实际休庭率-安静休庭率 相对能量代谢率:RMB=活动代谢率/基础代谢率=(作业时实际代谢率-安静代谢率)/基础代谢率 2.能量代谢的测定方法:直接测卡法和间接测卡法(一般采用第二个)能量代谢计算原理(略)3.劳动中的机体调节 氧需的调节(略)心率是单位时间内以及搏动的次数(正常人在安静时的心率为 75 次每分)最大心率=220年龄 心率输出:每分钟由左心室射出的血量称为心输出量,(正常人在安静下为 5070ml)4 劳动的强度与标准:以人体的能耗量,氧耗量,心率,直肠温度,排汗率或相对代谢等作为指标分组的.劳动强度指数的计算公式:I=3T+7M 最佳能耗界限:一个工作日(8h)的总能量消耗应在 14001600kcal 之间,最多不超过2000kcal 若在不良劳动环境 中进行作业,上述能量还应降低 20%.根据我国工人目前食物摄入水平,这一能耗是比较合理的.对于重强度劳动和极重强度劳动,只有增加工间休息时间即通过劳动时间率来调整工作日中的总能耗,使 8h 的能耗量不超过最佳能耗界限.对于在一个工作日中,劳动时间与休息时间各为多少,以及两者如何合理配置,米勒认为:一般人连续劳动 480min 而中间不休息的最大能量消耗界限为 4kcal/min,这一能量消耗水平也被称为耐力水平.如果作业时的能耗超过这一界限,劳动必须使用体内的能量贮备,为了补 充体内的能量贮备,就必须在作业过程 中,插入必要的休息时间,米勒假定为 24kcal,要避免疲劳积累,则工作时间加上休息时间的平均能量消耗不能超过 4kcal(工式略)5.产生疲劳机制的三种理论 (1)中枢学说 (2)代谢物积累学说 ()3 能源耗尽学说 疲劳的测定(1)主观感觉(2)生理变化(3)闪光融合频率(4)反应时测定(5)皮肤敏感距离法(6)膝跳反射阈限法 第四章 人的劳动心理特征 1.感觉阈限:I/I=K 人对外界的感觉具有下述特征(1)适宜刺激(2)感觉阈限(3)适应 (4)相互作用(5)对比(6)余觉 知觉过程主要特性:(1)整体性(接近,相似,封闭,连续,美的形态)(2)恒常性(大小恒常性,明度恒常性,颜色恒常性)(3)错觉 记忆的种类(1)有意记忆与无意记忆(2)机械记忆与意义 记忆(3)瞬时记忆,适时记忆 与长时记忆(4)形象记忆,听觉记忆 与动作记忆 思维:是人脉对客观事物间接和概括的认识过程,通过 这种认识,可以把握事物的一般属性,本质属性和规律性 思维特征:(1)思维的间接性(2)思维的概括性(3)思维与语言具有不可分性 思维的种类:(1)具体思维(动作思维,形象思维)(2)抽象思维 其次按思维的指向不同时,思维可以区分为发散思维与集中思维 2.人的情绪动态过程 情绪的功能:(1)适应生存 (2)激发心理活动和行为动机(3)情绪对人体的其他心理活动有组织作用 研究证明,情绪能影响认知操作的效果,其影响应取决于情绪的性质与强度 情绪是人类自然属性和社会属性的交织 情绪的激活效应在一定程度上构成情绪的不可控性 情绪适应不良的规律:人的负担和经受能力超负荷,引起身体疾病,人在经受能力上超负荷,导致严重的不适应,以致影响社会适应行为导演,从而可能导致心理疾病.3.人的个性倾向性 个性:一个人在初中活动中,与环境 相互作用的一组相对稳定的心理倾向和心理特征的综合体 个性倾向主要包括:需要,动机,兴趣,理想,信念和价值观 人的需要:1 需求层次论,2.权力,社交,成就需求论 马斯洛,需求层次论(1)自我实现(2)自尊,地位,尊敬(3)社会和归属(4)安全,保障(5)生理 马斯洛,需求层次论建立的在以下三个基础上:(1)人是有人物的生物,人的需求可以影响其行为,只有求被满足的需求才可能激发行为,已满足的需求不再是动因(2)人的是按重要性,也就是按层次,从基本需求到复杂需要的顺序排列的(3)人只有在较低层次的需求得到起码的满足时,才会向更高一层次前进,即由基本需求 向复杂需求迈进 马斯洛按他们对个体的重要程序排序如下:(1)生理的需求(2)安全的需要(3)爱的需要(4)尊重的需要(5)自我实现的需要 社会,社交,成就需求论.麦克利兰.把高层次需求划分为权力,归属或社交及成就的需求.4 人的动机 动机的分类:1 驱动力.2 诱惑力因素 动机有三种功能:1.始动,2.选择和导向.3.强化功能 工作动机(与工作有关的具体动机有以下几种)(1)胜任和好奇(2)成就(3)交往(4)公平 动机因素(图)5 人的价值观 价值观是指一个人对周围的客的意义,重要性的总评价和总看法,价值观和价值观体系是决定 人行为的心理基础.价值观即有相对的稳定性和持久性,又处在发展变化的过程中 价值观的作用:不仅影响个人行为,还影响群体行为和整个组织行为,并进而影响组织的绩效,在同一个事物中,由于 人们的价值观不同,就会产生不同的行为.价值观按其表现形态可分为七个等级:反应型,宗法式忠诚型,自我中心型,顺从型,权术型,社交中心型,存在主义型 6 人的修改心理特征 修改心理特征是修改结构中是较稳定的成分,它主要包括一个人在才能,气质和性格方面的特性 能力的划分:一般能力和特殊能力,优势能力和非优势能力 能力的差异:体现在能力的发展差异和能力的类型差异两个 方面 能力的类型形差异:表现在:知觉差异,记忆差异和思维差异 7 人的气质和性格 气质是与行为模式相联系的一个模仿 气质类型分为 多血质-敏感性低,反应性,主动性强,兴奋与抵制过程的平衡较好,情绪兴奋性高,可塑性高,外倾 胆汁质-敏感性低,反应性弱,选择迟缓,行为刻板,情绪好冲动,抵制力差,外倾 粘液质-敏感性低,反应性弱,选择迟缓,行为刻板,兴奋性弱,情绪平和,内倾 抑郁质-敏感性高,反应性,主动性弱,行动迟缓,行为刻板,情绪抑郁,内倾 人的性格分为:(1)分裂型 性格,也稀烂为内闭型 性格(2)躁郁型性格,也称为开放型性格,同步型性格(3)过敏型性格,也称神经质性格,劳苦型性格(4)显示型性格,也叫歇斯底里性格(5)粘着型性格 8 群体行为心理特征 任何一个群体中都存在着相互联系的三个组成 要素:活动,相互作用和思想情绪 群体的作用:由于 群体是介于组织和个体之间的人群合体,因而具有重要的沟通与桥梁作用 群体的功能 (1)完成组织赋予的任务(2)提高成员思想,知识和技能水平,形成新的合力(3)满足成员的心理需求(4)协调人际关系 群体是组织分工协作,承担责任的基本单位,通过群体可以完成 以下功能:(1)是承担和完成 内容复杂,需要分工且互相信赖的任务的基本单位,(2)是学习和交流新,新知识,产生力的人群结合体(3)能推动复杂决策的完成,解决关键性难题 心理学家认为,群体可以满足其成员下列的需要:(1)满足成员尊重,友谊,交往和情感交流的需求,(2)满足成员归属感和支持力量的需求(3)浪花兄弟成员成长和自我实现需求 9 群体影响下的个体行为(1)社会助长作用(2)社会标准化倾向(3)社会顾虑倾向(4)社会从众行为(1 表面从众,内心也接纳,2.表面从众,内心不接纳.3表面不从众,内心去接受 4.表面内心都不接受)影响人体从众的因素有两类:情景因素,个体的价格特征 第五章 人的系统功能特征 1.人的信息传递理论 人的感觉品管,中枢神经系统,运动器官等人体子系统控制着人体对外界刺激的反应.人体对外界刺激的反应过程就是信息在体内的循环过程 信息处理的过程和情况,影响或支配着人的行为或动作 对于信息或信息处理过程,还是能够概括出一些规律性认识的,其要点如下:(1)人的行为或动作老师信息处理的结果 (2)人的信息处理能力是有一定限度的 (3)信息处理往往包含许多阶段(4)分时输入和处理可能会降低信息接受和处理的速率与精度(5)一旦做出某种决定,神经冲动就会被传递到肌肉去执行预定的动作,而由肌肉反馈回来的神经冲动则有助于对动作的控制(6)在信息流中,人的大脑皮层所能处理的信息只是感觉器所接受到的信息量的很小一部分(7)有许多方法和措施可以加强或扩展人的信息处理能力,(8)人体响应可视为信息处理过程的终结,它本身也是 在传递信息 2.视觉信息接受系统 视觉的适宜刺激是光 视野:人和头部和眼球回写不去的情况下,眼睛观看正前方物体时所能看到的空间范围,常以角度来表示 中央视觉:在视网膜上分布着视维的中央部分,其感色力强,同时能清晰地分辨物体,用这个部分视物的称为中央视觉 双眼视觉和立体视觉:当用单眼视物时,只能看到物体的平面,即只能看到物体的高度和宽度,若用双眼,则能分辨物体深浅,远近,即立体视觉 色觉和色视野:视网膜除了能分辨光的明暗外,还能分辨色能力,可以分辨出 180 多种颜色 暗适应和明适应:当光的亮度不同时,视觉器官的感觉性也不同,亮度有较大变化 时,感觉 性也随之变化,视觉器官的感觉性对光刺激的变化的相顺应被称为适应,人眼的适应性分为暗适应和明适应 视觉特征如下:(1)眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动已有而且不易疲劳(2)视线的变化习惯于从左到右,从上到下和顺时针的方向运动(3)人眼水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多,(4)两眼的运动问题协调的,同步的,在正常情况下不可能一只眼睛转动而另外一只眼睛不动(5)人眼对直线轮廓比曲线轮廓更易于接受(6)颜色对比与人眼分辨能力有一定的关系 人因工程学的视觉原则(图)3.听觉信息接受系统 听觉是仅次于视觉的重要感觉,其适宜的刺激是声音 一个声音被另一个声音所掩盖的现象,称为掩蔽 听觉可用以下特性描述(1)频率响应(2)动态范围(可听声除了取决于声音的频率外,还取决于声音的强度)(3)方向敏感度(4)掩蔽效应 4.人的信息处理系统 在人和机器 发生关系和相互作用的过程中,最本质 的联系是信息交换 人的信息处理系统(图)中枢信息处理中记忆可以分为三种形式(1)感觉信息贮存(2)适时记忆(3)长时记忆 5.人的信息输出系统 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距 RT=Tz+Td 根据对刺激反应要求的差异,通常分为简单反应时间和选择反应时间 反应时间的长短不仅与反应类型有关,还受许多因素的影响:(1)不同的感觉器(2)刺激信号的强度(3)刺激的清晰度和可辨性(因此,在设计灯光信号时,要考虑信号与背景的亮度比,设计标志信号时,要考虑信号与背景的颜色比,设计 声音信号时,要考虑信号与背景的信噪比及频率的不同等)人的主体因素:习俗,个体差异,疲劳 6.运动速度 运动速度可用完成运动的时间表示,而人的运动时间与动作特点,目标距离,运动方向,动作轨迹特征和负荷重量等因素有密切的关系 运球操作的动作速度,还取决于动作方向和动作轨迹等特征 动作轨迹特征:(1)连续改变和突然改变的曲线式动作,前者速度快,后者速度慢(2)水平动作比垂直动作的速度快(3)一直向前的动作速度,比旋转时的动作速度快 1.52 倍左右(4)圆形轨迹的动作比直线轨迹动作灵活(5)喱动作比逆时针动作灵活 7.肢体的出力范围 肢体的力量来自骨肉收缩,骨肉收缩时所产生的力称为肌力,肌力的大小 取决以下几点:(1)单个 肌纤维的收缩力(2)肌肉中肌纤维的数量与肌肉收缩前的初长度(3)中枢神经系统的机能状态(4)肌肉对骨骼发生作用的机械条件 值得注意的是:肢体所有力量的大小,都与持续时间有关 8 运动的准确性(1)运动速度与准确性 运动速度与准确性两者间存在着互相补偿的关系 速度-准确性特性曲线(图)(2)盲目定位运动的准确性(3)运动方向与准确性(4)操作方式与准确性 由于手的解剖学特点和手的不同部分随意控制能力的不同,使手的某些运动比另一些运动理灵活,更准确 第六章 人机的信息界面设计 1.人机信息界面的形成 人机系统是指系统中的人,机,环境 之间的相互俄区域.通常人机界面有信息性界面,工具性界面和环境性界面等,就人机系统交通而言,以信息性界面最为重要 在人机间信息,特技及能量的交换中,一般是以人为主动的一方.人机信息交换方式:机器传递给人的信息显示装置,它们共同的特征是能够把机器设备的判令处以人能接收的形式显示给人(视觉显示,听觉显示,触觉显示)2.视觉信息显示设计 仪表是一种广泛应用的视觉显示装置,其种类很多多,按其功能可分为:读数用仪表,检查用仪表,追踪用仪表,调节用仪表;按其结构分为:指针运动式仪表,指针 回写式仪表和数字式仪表 仪表的参数可参考下列原则进行设计 (1)最小刻度不票数,最大刻度必须标数(2)指针运动式仪表票数的数码应当垂直,表面运动的仪表数码应当按圆形排列(3)若仪表表面空间足够大,则数码应标在刻度记号外侧,以避免它被指针挡住(4)开窗式仪表窗口的大小 至少应能显示被指示数字及其上下两侧的两个 数(5)对于表面魂小开窗仪表,其数码应按顺时针排列(6)对于圆形仪表,不论表面运动式或指针运动式,均应使数码按顺时针方向依次增大(7)不做多圈使用的圆形仪表,最好在刻度全程的头和尾之间断开,仪表色彩:色彩是否合适,对认读速度和误读率都有影响.(墨绿色和淡黄色仪表表面分配 上白色和黑色的刻度线时其误读率最小,而黑色和灰黄色仪表面配上白色刻度线时,其误读率最大)仪表面板形式及其布置:仪表的面板大多为鼓腹击壤矩形 仪表面板上的仪表位置应按以下原则进行设计 (1)按仪表的重要程度排列(2)按使用顺序排列(3)按功能进行组合排列(4)按最佳零点方位排列(5)按视觉特性排列(6)按仪表与操纵器的相合性排列 3.信号显示设计(信号灯设计,荧光屏设计,图形符号设计)在大多数情况下,一种信号只用来指示一种状态或情况 其中信号灯设计 所依据的主要原则:(1)信号灯的视距设计 (2)信号灯的形状,标记设计 (3)信号灯的颜色选择(4)信号灯的布置(5)重要信号灯的设计 闪光灯信号的作用是:(1)引起观察者的注意(2)指示操作者立即采取行动(3)反映不符合指令的信息(4)用闪光的快慢指示机器或部件运动速度的快慢(5)用以指示警觉或危险信号 不同背景下人对信号灯的的辨认 信号灯 背景灯光 认读效果 闪光 稳光 最佳 稳光 稳光 好 稳光 闪光 好 闪光 闪光 差 荧光屏设计 (1)荧江屏的显示特征(2)目标的亮度,呈现时间(3)目标的运动速度 (4)目标的形状,大小 和颜色(5)目标与背景的关系(目标的视见度受制于目标与背景的亮度对比值:亮度对比度=(目标亮度背景亮度)/背景亮度)(6)屏面 4 图形符号设计:在实际应用种类图形符号时,不得采用人们不能接受的的或过分抽象的图形和符号,只能使用有利于人的知觉的图形,符号,以便于减少知觉时间,加强对符号的记忆和提高操作反应速度,图形,符号设置的位置应与所指示的操纵机构相对应 5 听觉信息传示设计(听觉信息传示具有反应快,传示装置可配置在任一方向上,用语言通话时应答性良好等优点,)听觉信息会买示装置设计 必须考虑人的听觉特性,以及装置的使用目的 和使用条件:(1)为提高听觉信号传递效率,在有噪声的工作场所,须选用声频与噪声频率相关 无的声音作为听觉信号(2)使用两个 或两个 以上的听觉信号时,信号之间就有明显的差异(3)应使用间断或变化信号,避免使用连续稳态信号,(4)要求远传或绕过障碍物的信号,应选用大功率低频信号(5)对危险信号,至少应在两个 声学参数上与其他声音信号或噪声相区别,而且危险信号的持续时间应与危险存在时间一致.6.言语传示装置:用言语作为信息载体,其优点 是可使传递和显示的信息含意准确接收迅速,信息量大,缺点是容易受噪声的干扰在设计言语传示装置应注意:(1)言语的清晰度 (2)言语的强度 (3)噪声环境 中的言语通信 7 听觉传示装置的选择 音响传示装置在设计 和选择音响,报警装置时,应注意:(1)在有噪声时,要把音响显示装置和报警装置的频率选择在噪声掩蔽效应最小 的范围内(2)对于引起人们注意的音响显示装置,最好使用断续的声音信号,而对报警装置最好采用变频的方法(3)要求音响信号传播距离很远和穿越 障碍时,应加大声波的强度较低频率(4)在小范围内使用音响信号,应注意音响信号装置的多少 言语传示装置的选择应注意:(1)当显示的内容较多时,用一个言语传示装置可代替多个音响装置,且表达言语传示装置所显示的广州语信息表达力强,较一般的视觉信号更有等于指导检修和故障处理工作(2)在藉此追踪操作中,言语效率并不比视觉信号差(3)在一些非职业性的领域中,如广播,采用言语传示装置比音响 更符合人们的习惯 8 操纵装置的设计 操纵装置是将人的信息输送给机器,用以调整,改变机器状态的,操纵装置将操作者输出的信号转换成机器输入的信号 手控操纵器的设计(1)触觉功能与触觉特性(2)操纵手把的设计 (3)适宜的操作范围(4)操纵器的适宜尺寸 触觉与视觉,听觉相比:具有琐碎敏感,适应迅速,有立体感等特征 设计合理的操纵手把,主要考虑以下几个 方面(1)手把形状应与手的生理特点相适应 (2)手把形状应便于触觉对它进行识别(3)尺寸应符合人手尺寸度的需要 9 肢控操纵器的设计(主要用于需要大操纵力)(1)适宜的操纵力(2)脚控操纵器的尺寸(3)脚踏板结构形式的选择 10 操纵装置编码与选择 操纵装置编码(形状编码,位置编码,尺寸编码,颜色编码符号编码,)操纵装置的选择(考虑两个 因素,人的操纵能力,操纵装置本身)11 操纵与显示相合性 操纵显示比:就是操纵器和显示器移动量之比,即 C/D,移动量可以是直线,也可以旋转,灵敏度低的操纵器是指它的操纵位移量很大,但显示器的移动量小,灵敏度高则相反.C/D 反映了界面的灵敏度高低,其比高则说明 灵敏度低,反之则相反 在操纵显示界面中,人们对于操纵器的调节有两种形式:粗调和精调.在粗调的时候,要求C/D 比低一些,精调则相反 国外有人经过实验得出,旋转钮的最佳比为 0.20.8,对于操纵杆或手柄则是在 2.54之间 12 操纵与显示的相合性原则(1)操纵器右移或右旋时,水平式代表的指针应右移,垂直式代表的指针应朝上移动(2)操纵器朝上或朝前移动时,显示器指针必须朝上或向右移动(3)操纵器右移或顺时针转动时,表示被控制增加,显示应显示出增加(4)如果采用指针固定式显示器,则操纵器右移时,表盘应左移,而显示刻度应从左到右表示 数值增加,(5)操纵器朝上,朝前移动时,显示器应显示计数增加,或者形状进入开的位置.13 操纵-显示的编码和编排相合性:其目的主要是减少信息加工的复杂性,从而 提高工作效率,其中比较重要的一个原则就是应使操纵器编码尽可能与显示器编码相一致.第七章 作业 岗位与空间设计 1.三种作业岗位的特征 坐姿作业岗位(1)在操作范围内,短时作业 周期中需要的工具,材料,配件都容易拿取(2)不需要用手搬移物品的平均高度超过工作面以上 15cm的作业(3)不需要作业者施用较大力量,(4)在上班的绝大多数时间内从事精密装配或书写作业 立交作业岗位(1)当其作业空间不具备坐姿岗位操作所需的容膝空间时(2)在作业过程 中,学搬移重量超过 4.5kg 物料时(3)经常需要在其前方的高,低或延伸的可及范围内进行操作(4)需要操作位置是分开的,并需要作业不同的作业岗位之间经常走动(5)需要作业者完成 向下方施力的作业 坐,立交替作业岗位(1)经常需要完成 前伸 41cm或高于 工作面 15cm的操作(2)对于复合作业,有的最好取坐姿操作,有的则适宜立姿操作 2.作业岗位的设计要求 (1)应保证作业者在上肢活动所能达到 的区域内完成各项操作 (2)应考虑操作动作的频繁程度 (3)应考试作业者的群体 作业岗位的设计原则(1)设计作业岗位 时,要考虑作业者的习惯,同时性,对称性等生理特点(2)各组成 部分应符合工作特点及人因工程学要求(3)不允许有与作业岗位结构组成无关的存在(4)应符号相关的标准,和劳动安全规程的要求 3 手工岗位设计(立姿手工,坐姿手工,坐,立姿交替手工作业岗位)4 视觉信息作业岗位设计(人-椅界面,眼-视屏界面,手-键盘界面,脚-地板界面)5 作业空间的人体尺度 近身作业空间:指作业得在某一位置时,考虑身体的静态和动态尺寸,在坐姿或立姿状态下,所能完成作业的空间范围 近身作业空间 1.坐姿近身作业空间,2.立姿近身作业空间.3.脚作业空间.4.受限作业空间 6 作业面设计 在进行作业场所设计时,作业高度是必须抉择的一个要素,其应注意:(1)若作业面高度可调节,则必须将高度调到适合的尺寸(2)应使臂算多,处于合适的放松状态 (3)不应使脊椎过度弯曲(4)若在同一作业面内完成不同的作业,则作业面高度应可调节 7 作业空间的布置 个体作业场所布置总则:任务元件都可有最佳的布置位置,(1)重要性原则(2)使用频率原则(3)功能原则(4)使用顺序原则 8 个体作业场所布置顺序(1)主显示器(2)与主显示器相关的主控制器(3)控制与显示的关联(4)按顺序使用的元件(5)使用频繁的元件应处于方便观,操作的位置(6)与本系统或其他系统的而已一致 第八章 作业冷热与动作设计 1.作业姿势和人体机能的关系 (1)作业姿势同视觉的关系 (2)同循环的关系 (3)同手,上肢,下肢,上半身乖的运动关系 (4)同身体重心的关系 2.人的肢体活动范围 通过是以人体躯干不活动为原则的 3 人体不同姿势的势力 人体所处的姿势是影响施力的重要因素,作业姿势设计 时,要考虑这一要素 4 作业姿势的设计原则(确定作业姿势的因素,立姿作业与坐姿作业分析)5 动作经济与效率法则(由吉尔而雷斯提出)(1)利用人体的原则(2)布置工作地点的原则(3)设计工具和设备的原则 6 动作重构的原则(1)取消(2)合并(3)重排 (4)简化 动作经济原则是发掘问题的重要方法,在初中中运用注意以下主要原则(1)双手的动作应同时 而对称(2)人体的动作应以尽量应用最低级而能得到满意的结果(3)尽可能利用物体的运通,曲线运动较方向突变的直线运动为佳(4)工具,物料应置于固定处所及工作反前面近处,并依最佳的工作顺序排列(5)零件,物料应尽可能利用其重量坠送至工作者前面(6)应有适当的照明,工作台和座椅式样及高度应使工作者保持良好的姿势(7)尽量解除手的工作,而以夹具或脚踏工具代替(8)有可能时,应将两种 或两种 以上的工具合并为一个(9)用手指分别工具时,各种按其本能给以分配(10)工具及物料尽可能事前定位 7.作业动作的类型 通常把有意识动作分成 如下 (1)定位动作(2)逐次动作(3)重复动作(4)连续动作(5)调整动作 8 避免静态肌肉施力应注意要点(1)避免弯腰或其他不自然的身体姿势(2)避免长时间地抬手作业,(3)坐着工作比立着工作省力(4)双手同时 操作时,手的运动方向应相反或者对称运动,单手作业本身就造成北部肌肉静态施力(5)作业位置高度应按工作者的眼睛和观察时所需要的距离来设计(6)常用工具应按其使用的频率放在人的附近(7)当手不得不较高位置时,应使用支承物来托住 手(8)利用重力作用 9 避免弯腰提起重物:脊柱承受的重量负荷由上至下逐渐增加,第 5 块腰椎处负荷最大.附加作业 1.从泰勒的科学管理方法和理论的形成到第二次世界大战之前，其间称为 经验人因工程学 的发展阶段，在人-机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。2.从第二次世界大战至 20 世纪 50 年代末，人因工程学科的发展进入了 科学人因工程学 阶段，其特点是：重视“人的因素”，力求使机器适应于人。3.人体的左右上肢可分为 上臂 、前臂 、手 三部分。4.静态尺寸 是被测对象处于静止和标准姿势下测量的尺寸，动态尺寸 是被测对象处于动作状态下测量的尺寸 5.生理学将人处于清醒、静卧、空腹、室温在 20左右的条件定为基础条件，人体在基础条件下的能量代谢称为 基础代谢 。6.活动代谢 包括基础代谢量、维持体位所增加的代谢量和作业时所增加的代谢量三部分。7.各种食物氧化时所产生的二氧化碳与所消耗的氧的容积之比为 呼吸商 。8.知觉 是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。9.光谱上的光波波长小于 380nm 的一段称为 紫外线 ，波长大于 780nm的一段称为 红外线 。10.颜色对眼的刺激能引起感觉的范围称为 色视野 。11.低于 20Hz 的声波称为 次声波 ，高于 20000Hz 的声波称为 超声波 。12.仪表的两种常见类型是：模拟式显示（刻度指针式）仪表和 数字 显示仪表。13.坐姿 作业岗位是为从事轻作业、中作业且不要求作业者在作业过程中走动的工作而组织的。14.水平作业面 是指人坐在工作台前，在水平面上方便的移动手臂所形成的轨迹。1.由“人体主要尺寸表”中查得，中国成年男子身高的 95 百分位数是 P95=1775mm,这就表示 A 。A.中国成年男子中有 95%的人身高等于和小于 1775mm，有 5%的人大于此 B.中国成年男子中有 5%的人身高等于和小于 1775mm，有 95%的人大于此 C.中国成年男子中有 95%的人身高等于 1775mm D.中国成年男子中有 5%的人身高等于 1775mm 2.D 可以表示为安静代谢量与作业时增加的代谢量之和。A.基础代谢量 B.安静代谢量 C.能量代谢量 D.活动代谢量 3.人对着一个充满氧气并安置有二氧化碳吸收剂的密闭的装置作呼吸，通过分析气体变化量进而计算能量消耗的方法属于 B 。A.直接法 B.闭合式测定法 C.开放式测定法 D.估算法 4.通过检查作业者的血、尿、汗及唾液等体液成分的变化判断疲劳的方法属于 A 。A.生化法 B.工作效绩测定法 C.生理心理测试法 D.疲劳症状调查法 5.刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为 B 。A.绝对感觉阈上限 B.绝对感觉阈下限 C.绝对感受性 D.差别感觉阈限 6 A 是表现在人们心理活动和行为方面的典型的、稳定的动力特征。A.气质 B.性格 C.能力 D.动机 7.以下描述正确的是：A A.视力=1/临界视角 B.临界视力=1/视力 C.视角=1/临界视角 D.临界视角=1/视角 8.根据某一目的把身体的某一部位移到一个特定的位置的动作称为 A 。A.定位动作 B.逐次动作 C.重复动作 D.连续动作 9.要使坐姿能形成几乎正常的腰曲弧线，D 之间必须有大于 90的角度，且在腰部有所支承。A.上臂与前臂 B.大腿与小腿 C.头部与躯干 D.躯干与大腿 1.以下关于产品功能尺寸的描述中正确的有 ACD 。A.最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量 B.最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+心理修正量 C.最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量 +心理修正量 D.最佳功能尺寸=最小功能尺寸+心理修正量 2.以下哪些属于有意记忆的特点？ABCD A.有明确目的 B.有意志参与 C.有计划性 D.记忆内容专一 3.以下哪些属于意义记忆的特点？ACD A.理解内容的记忆 B.对不熟悉事物 C.方式较复杂 D.记忆较牢固 4.以下哪些是关于视杆细胞的正确描述？AD A.在低水平照明时起作用 B.能区别颜色 C.对光谱黄色部分最敏感 D.在视网膜远离中心处最多 5.双耳效应形成的原因有：AC A.声音到达两耳的时间差 B.声音到达两耳的强度差 C.由于头部对声音阻挡而使声音频谱改变 D.主体声被掩蔽声所掩盖 6.刻度指针式仪表按其功能可分为：ABCD A.读数用仪表 B.检查用仪表 C.追踪用仪表 D.调节用仪表 7.下列哪些属于坐姿作业的缺点？BCD A.不易进行精确而细致的工作 B.作业过程中不易改变体位 C.施力受到限制 D.工作范围有局限性 8.坐姿下臀部、大腿体压的适宜等压线分布应为：AC A.坐骨骨尖下承压较大 B.在臀部外围承压较大 C.在臀部外围和大腿前部只有微小压力 D.大腿前部承压较大 一、简答题 1.简述国际人类工效学学会（IEA）对人因工程学的定义？人因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各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；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、安全和舒适等问题的学科。2.简述个体作业场所布置原则？答：重要性原则（首先考虑操作上的重要性，最优先考虑的是实现系统作业的目标或达到其他性能最为重要的元件。）、使用频率原则（显示与控制 器应按使用的频率优先排列。）、功能原则（在系统作业中，应按功能性的相关关系对显示器、控制器以至于机器进行适当的编组排列。）、使用顺序原则（在设备操作中，为完成某动作或达到某一目标，常按顺序使用显示器与控制器，这时，元件则应按使用顺序排列布置，以使作业方便、高效。）3.马斯洛的需要层次理论主要包括哪几个需要层次？答：主要包括自我实现（就是促使个人的潜能得到实现的向往，希望自己越来越成为所期望的人物，完成与自己能力相称的一切事情）、自尊、地位和尊敬（希望有实力、有成就、能胜任和有信心等）、社会和归属、安全和保障（这时人类要求保障自身安全，摆脱失业和丧失财产等威胁的需要）、生理（这是人类维护自身生存的最基本要求，一般相当于人本能的原始需要，包括食物、水等）5 个需要层次。4.下图中的驾驶姿势哪种正确？为什么？试画出椎间盘受力图并分析？答：a 图中的驾驶姿势正确，当坐姿腰曲弧线正常时，椎间盘上所受的压力均匀而轻微，几乎无推力作用于韧带，韧带不拉伸，腰部无不舒适感；但当人体处于前弯坐姿时，椎骨之间的间距发生改变，相邻两椎骨前端间隙缩小，后端间隙增大，椎间盘在间隙缩小的前端受挤压和摩擦，迫使它向韧带作用一个推力，从而引起腰部不适感，长期累积作用，可造成椎间盘病变。5.人因工程学的研究方法？答：观察法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法。6.如何提高反应速度，缩短反应时间？答：1、提高视觉的敏感度。2、简化中枢神经的反射活动。3、使各攻防器官肌肉处于一定有准备状态。4、反应速度还决定条件反射的巩固程度。7.显示器及控制器布置原则？答：空间一致性、运动一致性、概念一致性、通用定型性。二、计算题 1.计算某百分数人体尺寸和数据所属百分率？已知某项人体测量尺寸的均值，标准差 SD，求任意百分数的人体测量尺寸 X，公式：X=（SDK）；K 为变化系数，当求 1%50%之间的数据时，取负号，当求 50%99%之间的数据时，取正号。当已知某项人体测量尺寸为 XI，均值和标准差 SD，需要求出尺寸所处的xx 百分率 P 时，可以先按照 Z=（XI-）/SD，计算出Z 值，再按照正态分布概率数值表查出对应的概率数值 p，则百分率 P=0.5+p。2.能量代谢和能量代谢率？能量代谢分为三种：基础代谢、安静代谢和活动代谢。基础代谢量=基础代谢率（B）人体表面积（S）时间（t）=1BSt；人体表面积 S=0.006身高（cm）+0.0128体重（Kg）-0.1529。安静代谢量=安静代谢率（R）人体表面积（S）时间（t）=1.2BSt。活动代谢率=实际代谢率-安静代谢率。相对能量代谢率（RMR）=活动代谢率/基础代谢率=（作业时实际代谢率-安静代谢率）/基础代谢率=（M-R）/B；得作业时实际代谢率 M=(RMR+1.2)B。能量代谢量 MSt=(RMR+1.2)BSt。3.最佳能耗界线等求解？设作业时增加能耗量为M、作业总工时T，其中实际劳动时间T劳、休息时间为T休，则 T=T劳+T休；休息率Tr=T休/T劳（%）；劳动时间率Tw=T劳/T(%)。由于实际劳动时间为 24kcal 能量储备被耗尽的时间，所以T劳=24/M-4。由于要求总的能量消耗满足平均能量消耗不超过 4kcal/min，所以T劳M=(T劳+T休)4；T休=（M/4-1）T劳；休息率Tr=M/4-1；劳动时间率TW=1/1+Tr。4.与作业有关的作业岗位尺寸？作业面高度 C：通常依据作业对象工作面相关配置件尺寸确定；对较大的或形状复杂的加工对象，则以加工对象方位处于满足最佳加工条件状态下确定。工作台面厚度 K，在设计时应满足下式：K=A-S5%-Z5%(或者 K=A-S95%-Z95%)；其中 S5%,，S95%第 5 和第 95 百分数人体座位面高度；Z5%，Z95%指第 5 和95 百分数人体大腿空间高度。坐姿岗位相对高度 H1 和立姿岗位工作高度 H2 的确定：可以根据作业中使用视力和臂力情况分为三类：I 类为以视力为主的手工精细作业；II 类为使用臂力为主，对视力有一般要求的作业；III 类为兼顾视力和臂力的作业。工作平面高度 A的最小极限，对于坐姿：可以用如下式子确定：AH1+S-C；或者 A H1+U+F-C。对于立姿：A H2-C.座位面高度 S 的调整范围计算式如下：S95%-S5%=H1(5%)-H1(95%)脚支撑高度 Z 和小腿高度 U 的最小限值，通过表可得。5.与性别有关的作业岗位尺寸？当工作平面高度 A 必须统一的时候，立姿工作高度 H2 应该按作业人员性别的异同分两种情况确定：当性别一致时，此时工作高度 H2=（H2(5%)+H2(95%)）/2;H2(5%),H2(95%)分别为男性或女性第 5 和第 95 百分数立姿岗位高度。当作业人员性别不同时，工作岗位高度 H2 按下式确定：H2=（H2(M,95%)+H2(M,5%)）/2，其中 H2(M,95%)，H2(M,5%)分别表示某类别女性作业者第 95%百分位数，男性第 5%百分位数立姿岗位高度。PPT 摘要 1 国际人类工效学学会（IEA）对该学科所下的定义：人因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、安全和舒适等问题的学科（研究目的）。2 题”已知女性 A身高 1610mm，试求有百分之几的东北女性超过其高度？解:由表 2-2 查得东北女性身高平均值 =1586mm，标准差 SD=51.8mm。则 根据 Z 值查表 2-3 得 p=0.1772(取近似值 0.177)，可求得 P值为：P=0.50.177=0.677 3.题 某男工身高 1.7m，体重 70kg，基础代谢率平均值约为 158.7 kJ（mh），连续作业2h，当 RMR=4 时，求能量消耗为多少？作业时增加的代谢量为多少？解：人体表面积(m)=0.0061身高(cm)+0.O128体重(kg)-O.1529 =0.0061170+O.012870-0.1529 =1.8161(m)能量消耗量=(RMR+1.2)基础代谢量 =(RMR+1.2)基础代谢率平均值体表面积作业时间 =(4+1.2)158.71.81612 =2997.44(kJ)作业时增加的代谢量=能量代谢量-安静代谢量 =RMR基础代谢量 =RMR基础代谢率平均值体表面积作业时间 =4158.71.81612 =2305.72(kJ)4.有某项作业，测得作业者在作业时的耗 O2量为 1.30 L/min，CO2的产生量为 1.05 L/min，安静时的耗 O2 量为 0.24 L/min，CO2 的产生量为 0.19 L/min。求该项作业的相对代谢率。解：作业时的呼吸商非蛋白呼吸商=VCO2/VO2=1.05/1.30=0.81 查非蛋白呼吸商与氧热价表，氧热价为 20.15KJ/l。安静时的呼吸商非蛋白呼吸商=VCO2/VO2=0.19/0.24=0.79 同理可查得氧热价为 20.05KJ/l。5.已知某作业，作业时增加的能量消耗为 8kcal/min，求作业与休息时间及实际劳动率。6.动作轨迹特征 水平运动快于垂直运动，前后运动快于左右运动，从上往下的运动快于从下往上，顺时针运动快于逆时针运动；手向着身体的运动比离开身体的运动灵活；圆形轨迹的动作比直线轨迹动作灵活；连续改变方向的曲线运动快于突然改变方向的折线运动；单手可在此手一侧 60范围内自如运动；双手只在左右各 30范围内自如运动；正中方向及附近，单、双手运动最自如 7.运动准确性包括：运动方向的准确性；运动量（操纵量）的准确性；运动速度的准确性；操纵力的准确性 资料:1、静态作业的特征是（），却很容易疲劳。2、维持生命所必需的能量程为（）。3、用能量消耗划分劳动强度，只适用于以（）为主的作业。4、以能量消耗的相对指标评价劳动强度标准的典型代表是（）。5、在工作日快结束时，可能出现工作效率提高的现象，这种现象称为（）。6、疲劳不仅是生理反应，而且也包含着大量的（）和环境因素等。7、视觉疲劳可以通过（），反应时间与眨眼次数等方法间接测定。8、意识第 层次是正常意识的（）。9、不考虑特殊局部需要，为照亮整个假定工作面而设置的照明，称为（）。10、把频率与强度的对应关系所表示的图形成为（）。11、我国的工业企业噪声卫生标准是基于作业者的（）提出来的。12、彩色系列可以根据色调、饱和度和（）来辨别。13、我国工业企业设计卫生标准规定，车间空气中的有害物质最高容许浓度采用（）浓度表示法。14、狭义的人机系统是指（）。15、视觉显示装置按显示的性质分类，可分为（）和指针显示两大类。1 能量消耗水平不高；2.基础代谢量；3 体力劳动；4.日本能率协会的划分标准；5.终末激发；6.心理；7.闪光融合值；8.意识松弛阶段；9.一般照明；10.频谱；11.听力保护；12.明度；13.质量体积浓度；14.人机共同体；15.数字显示。1.人因工程学的研究方法？（1）调查法：包括访谈法、考察法和问卷法。（2）观测法：研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象，来认识研究对象的方法。（3）实验法：在人力控制条件下系统改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来做出因果推论和变化预测的一种方法。（4）感觉评价法；是运用人的主观感受对系统特性进行评价的一种方法。（5）心理测验法：以心理学中个体差异理论为基础，对被试个体在某种心理测验中的成绩与常模进行比较，用以分析被试心理素质的一种方法。（6）图示模型法。是采用图形对系统进行描述，直观地反映各要素之间的关系，从而描述系统本质的一种方法。2.如何提高反应速度，缩短反应时间？（1）合理选择感觉通道；（2）确定刺激信号特点；（3）合理设计显示装置和控制装置；（4）进行职业选择和适应性训练。3.如何控制噪声传播？（1）对工厂各区域合理布局。（2）调整声源的指向。（3）充分利用天然地形。（4）采用吸声、隔声、消声等措施。（5）采用隔振与减振措施。4.显示器及控制器布置原则？（1）按重要程度布置；（2）按使用频率布置；（3）按使用顺序布置；（4）按功能布置。5.如何进行工作房间色彩调节？（1）考虑工作房间的性质，高温生产环境采用冷色系，低温环境采用暖色系。（2）要有对比，并能产生适当、协调、渐变的效果。（3）要考虑光线反射率，（4）合理配色；（5）合理选择颜色特性，包括色调、明度和彩度。1.基础代谢率为 105KJ/m2h，相对代谢率为 5，若作业者身高为 1.85m，体重为 75kg，连续工作 3 小时。试问该项作业能量消耗为多少？作业时增加的代谢量是多少？（7 分）2.某车间有两个噪声源，测得总声级为 92 分贝，关闭噪声源 A 后测得声级为 84 分贝，关闭噪声源 A、B 后，测得声级为 78 分贝。试问噪声源 A、B 的声级分别是多少？噪声源的声级是多少？（8 分 3.工作台前方设置一个按钮开关，按钮距台边距离为 790mm，它适合 15%的人群使用。已知人的臂长平均值为 733mm，标准偏差为 45mm。拟改为适合 95%的人群使用，试问改变后按钮距台边的距离？1.（7 分）(1)人体表面积=0.0061身高+0.0128体重()-0.1529=0.0061185+0.012875-0.1529=1.9356 （2 分）（2）能量消耗=（RMR+1.2）BST=(5+1.2)1051.93563 =3780.23(KJ)（3 分）(3)作业时增加的代谢量=RMRBST=51051.93563=3048.57(KJ)（2 分）2.（8 分）（1）LPB=10（100.184-100.178）=82.74dB （2 分）（2）LP（A+B）=10（100.192-100.178）=91.82dB （3 分）(3)LPA=10(100.1LP总-100.1LP背)=10（100.191.82-100.184）=91.25 dB （3 分）3Pv=733-1.64545=658.975=659 （5 分）