第二章 人因工程概述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,面向制造业人因工程,专题内容,专题一：人因工程概述,专题二：人的作业能力和疲劳,专题三：人机界面设计,专题四：人机工作环境评价,专题五：人机系统设计与评价,专题一 人因工程概述,人因工程基本理念,以物就人,而非以人易物,换言之，人因的目的是：,提高效率，如提高产质、减少失误，增加信赖度等等。,增进人性价值,(HUMAN VALUES),，如降低工作压力和疲劳度，增进安全，提升舒适感和满足感，以及改善生活品质等。,人因工程聚焦,人类与其,生活,和,工作中所涉及的,产品、设备、,程序,和,环境,的交互作用上。,机器,人,环境,达成的途径,系统,地,将人员,的,能力、限度、,特征,、,行为与动机,等,有关信息应用,在,人们,所用的物品,及使用,时,的,环境,的设计中。,人机工程学的定义（一）,国际人机工程学会,（,International Ergonomics Association,）,：,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，研究在工作中、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。,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。,命名多样化,定义不一,边界模糊,综合性强,应用广,美国：,人类工,程,学（,Human Engineering),；,西欧、俄国、日本：,人类工,效,学（,Ergonomics)；,我国：,一直以来,_,人机工程学；目前逐步,_,人,因,工程学,。,人因工程的名称,人因工程的发展,经验人因工程学,科学人因工程学,现代人因工程学,1940s,1960s,经验人因工程学,源于,Gilbreth,夫妇的动作研究和车间管理研究。,主要特点,机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理设计上，在人际关系上适宜选择和培训操作者为主，使人适应于机器。,研究每一职业的要求；,利用测试来选择工人和安排工作，规划利用人力最好方法；,制定培训法；使人得到最有效的发挥；,研究最优良的工作条件和管理组织形式，促进工人和管理者,之间的通力合作。,主要研究内容,科学人因工程学,源于英美等国人因研究机构的建立,主要特点,重视工业与工程设计中,“,人的因素,”,， 力求使机器适用人；,研究课题已超出了心理学的研究范畴；,生理学家、工程技术专家涉身到该学科中共同研究。,逐步认识到在任何机器的关系中，,“,人的因素,”,在设计中是不能,忽视的一个重要条件；,要设计好一个高效能的装备，只有工程技术知识是不够的，还,必须有生理学、心理学等、人体测量学、生物力学等科学方面的,知识。,主要研究内容,现代人因工程学,源于航天事业的发展,主要研究内容：,1）把人、机和环境系统作为一个统一的整体来研究；,2）创造最适应于人操作的机械设备和作业环境，,3）是人、机、环境系统相谐调，从而获得系统的最高综合效能。,主要特点：,1）不同于传统人因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；现在人因工程学照片与机械装备的设计，使机器的操作不超越人类能力的界限之外。,2） 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，尽可能利用所掌握的基本原理，进行具体的机械装备设计。,3） 力求使实验心理学、生理学、功能解剖学等学科的专家和物理学、,数学、工程学方面的研究人员共同努力、密切合作。,人因的研究方法,研究方法通常分为三类：,描述性研究、试验性研究、评价性研究,几乎所有的方法都遵循以下的基本决策过程：,选择研究地点,选择变量,选择采样主体,收集数据,分析数据,描述性研究,试验性研究,评价性研究,使用范围,人的特征,变量对人行为的影响,评价系统或产品,研究地点选择,可移动实验室,实际环境、实验室、模拟现实,（完全可替代的）实际环境,变量选择,标准变量、分类变量,独立变量、非独立变量,标准变量,采样主体,代表性抽样、随机抽样、样本空间,具有代表性、与目标群体受独立变量方式一致,最终用户群体,数据收集,调查和访问,计算机辅助（大运算量）,较困难，采用观察或访问,分析数据,基本统计方法，如平均数、中位数等,复杂些的统计方法，如方差分析,类似试验性研究,常用的研究方法,研究方法,观察法,实测法,实验法,计算机数值仿法,调查研究法,分析法,人机工程学学科体系,人体科学,技术科学,环境科学,生理学,心理学,劳动卫生学,人体测量学,人体力学,环境卫生学,环境医学,环境心理学,环境保护学,环境检测学,工业设计,工程设计,安全工程,系统工程,机械工程,管理工程,人机工程学,人因的研究内容,本学科的根本研究方向却是通过届时人、机、环境之间相互关系的规律，以达到确保人机环境系统总体性能的最优化。,1）人体特性的研究：,2）人机系统的总体设计,主要研究对象是：在工业系统设计中与人体有关的问题。,在整体上是“机”与人体相适应。,3）工作场所和信息装置的设计传递,包括工作空间设计、工作台和操纵台设计以及作业场所的总体布置。,4）环境控制与安全保护设计,工作负荷研究,工作环境研究,个场地、工作空间、工具装备的人因研究,机械式的人机工程学研究，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因研究,安全管理的人因研究,工作成效的测量与评定,机器人设计的智能模拟等,人因工程的范畴,总而言之,，,人因工程的发展,人因工程的发展,一些新的重要的人因工程研究与应用领域,：,改变工作组织与设计方法论,与作业相关的肌肉骨骼性不适,电子消费产品的使用性测试,人,计算机接口软件,组织设计与心理,社会性工作组织,与生理相关的工作环境的人因工程设计,核电厂控制室设计,培训过程中的人因工程,与心理相关的工作负荷,劳动力成本计算,产品责任,道路安全与汽车设计,技术向工业发展中国家的转移,人,系统接口技术,通过,50,多年的研究和应用,人因工程已发展出自己独特的应用技术,即“人,系统接口技术”,(Human-System Interface Technology),。,涉及到人和系统之间的接口设计时,人因工程致力于如下方面的知识研究,:,人的能力、极限和其他特性。,人机接口技术应用到系统,(,人,机,环境系统、制造系统和组织系统等,),的分析、设计和评价过程，以增强安全性、健康性和舒适性，提高工作效率，改善工作质量。,目前人,系统接口技术已经明显形成如下,4,个重要分支：,人因工程的发展,硬件人因工程,(Hardware Ergonomics):,研究人的生理和知觉特性,并将其相关成果应用到操作、显示与工作空间布局的分析、设计和评价等过程中,仍然是人因工程的最大研究应用领域。,20,世纪五、六十年代，多应用在工厂生产系统、交通系统和飞机设计制造行业,;,20,世纪,60,年代后期,随着计算机技术及与之相关的办公和工厂自动化进程,硬件人因工程的应用扩展到很多其他类型的系统。,人因工程的发展,环境人因工程,(Environmental Ergonomics):,主要研究处于各种环境状态,(,光、热、噪声和振动等,),下时人的能力及其极限。,加强了人的能力建模方面的生态学研究。,人因工程的发展,认知人因工程,(Cognitive Ergonomics),：,随着,20,世纪,60,年代硅芯片的诞生及随后的现代计算机革命的兴起而产生的,最初研究人们获取和加工信息的方式,主要应用于设计或完善系统软件,从而提高其可使用性。,人因工程的发展,宏观人因工程（,Macroergonomics,),：,前三者重心在于单个的操作者和操作小组,(,子系统,),处在“微观”人因工程层次上。人,组织接口技术更显“宏观”，研究系统中的人和技术相互作用时，注重解决系统的整个结构问题。,从概念上讲,是一种自上而下的社会,技术系统方法,着重研究组织系统和工作系统的设计及与此相关的人,机器、人,环境和人,软件等多个接口的设计。,人因工程的发展,“人机合一”的先进制造观,1,、在先进制造中,充分考虑人因工程,和人的因素,生产关系,社会结构,制造模式,制造环境,2,、从以技术为中心的制造系统转变为,以人为中心,的人、技术和组织集成的先进制造系统,制造设备,制造工艺,先进制造中的人因工程,先进制造系统中人的作用,人可以填补计算机技术的不足,:,(1),监视自动化系统,调节自动化系统的进程,(2),监测、诊断、补救,(3),与其他部门沟通,或在任务的多种完成方案中权衡、选择,(4),处理系统内的突发和偶发事件,先进制造中的人因工程,先进制造需要在技术、组织和人三方面进行综合设计、相互补充并有效集成：,系统的设计过程,作业设计,人和机器间的作业,/,功能分配,组织结构,硬件人因工程,(,安全性与意外操作的预防,),软件人因工程,(,向使用者提供信息反馈,),先进制造中的人因工程,人因工程在先进制造中的作用,能够帮助设计者创造一个最适合于使用者的系统,人因工程影响着并行工程的实施：,Duffy,等人研究了对并行工程成功实施至关重要的,3,个因素,即任务和工作结构、技能与知识、新技术的成功应用。,敏捷制造概念框架,14,个一般特征模型中与人相关的有：人员网络组织；所有人能力的提高；对尝试、学习和创新提供支持的环境；多技能的和灵活性的人；团队工作；授权企业中的所有人；知识管理；技能与知识强化技术；以及所有人的不断完善等。,先进制造中的人因工程,人因工程在先进制造系统中的应用,(1),材料搬运,(2),人因检查,(3),维护能力,(4),监控,(5),工作规划,(6),照明,(7),噪声与振动,(8),培训,(9),作业设计,(10),工位设计,(11),人为差错,(12),人,机器的相互补偿能力,(13),人,技术,组织的接口等,先进制造中的人因工程,人因工程,与数控技术,先进制造中的人因工程,传统数控技术的缺陷：,(1),数控机床只是一种加工设备,(2),制造需要不断为机床设计新的动作,(3),新的知识和经验仅存在人的脑袋中,面向操作者的数控技术：,(1) “,人机合一”、宜人化的人机界面,(2),加工过程的可视化,(,3,),让机床操作部件产生触感,(,4,),定性与定量相结合的加工过程信息显示,人与机器的互补性,生产效率,加工质量,对新产品的支持,人,机协调的柔性制造系统,由人和机器共同组成,人机相互学习,人机协调工作,先进制造中的人因工程,人,机协调的柔性制造技术,：,先进制造中的人因工程,传统设计方法,设计系统,人因与虚拟设计,