人机工程学

人机工程学人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关自然环境科学知识，研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统工效的新兴边缘科学。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。对于这些研究，在北美称为人因工程学或人机工程学，苏联称为工程心理学，欧洲，日本和其他国家称为工效学。注意人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。以上内容参考：百度百科-人机工程学

人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关科学知识，研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统工效的新兴边缘科学。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练，人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。对于这些研究，在北美称为人因工程学或人机工程学，苏联称为工程心理学，欧洲，日本和其他国家称为工效学。人开始使用机器就构成了人机系统。第二次世界大战期间，人们认识到对制造出来的各种高效能的新式机器和机器系统(生产、运输、通信、武器和航空飞行器等)进行操纵和控制时，整体系统的工作效率在很多情况下是由其中人的活动来决定的。如雷达运行时，要求操纵人员接收和分辨出显示器上显示的各种信息，根据这些信息在很短时间内作出决策和进行操作。若雷达设备的全部潜力没有发挥出来，至少部分原因是操纵人员不能掌握这个电子设备的复杂操作。经验和教训提醒人们，有时飞机弄错方向坠毁，炸弹误中友船，就是因为设计时没有考虑人的各种长处和短处。电子计算机发展的初期，计算机运算速度很快，输入数据、编制程序和打印结果很慢，机器经常处于空闲状态，也是因为没有考虑和研究人机接口系统和人机功能分配等因素引起的。人的能力和机器的潜力很好地配合，能提高管理和控制效率。随着机械化、自动化和电子化的高度发展，人的因素在生产中的影响越来越大，人机协调问题也就越来越显得重要，人机工程学就是在这样的背景下创立和发展起来的。在人机系统中操纵人员被看作系统中的一个元件。操作人员通过感觉器官(视、听、触、嗅、味)接收来自机器的信息，了解其意义并予以解释，或先进行计算，再把结果与过去的经验和策略进行比较，然后作出决策。作出决策后，人通过控制器官(手、脚等)去操纵机器的操纵器，如开关、按钮、操纵杆、操纵盘、光笔或呼口令等，来改变机器的运转情况。机器随即发出新的信息，如此重复不断。人机系统不是孤立存在的，而是存在于某种环境之中。环境特性影响人的效率和行为。环境因素包括温度、湿度、噪声、照明、加速、振动、污染和失重等。设计人机系统时，要把人和机器作为一个整体来考虑，合理地或最优地分配人和机器的功能，保证系统在环境变动下达到要求的目标。有些人机系统能用定量的系统分析和系统综合的方法进行设计。一个简单系统，如一位操纵人员和一台机器构成的单参数跟踪系统，操纵人员被看作是系统中一个元件，可用定量方法，即用传递函数或其他数学方法近似表达操纵人员的动态特性，建立操纵人员的准线性数学模型；用控制理论方法对操纵人员的传递函数，和机器的传递函数进行综合，便可得到调节品质合乎要求的稳定的人机跟踪系统。建立人机系统，必须考虑以下五个方面：人员选择训练(包括训练设备)、设备设计、操作程序和环境。建立复杂的人机系统，除了这五个方面外，还要考虑人机系统的系统性能、人和机器的特性等，采用系统科学或信息科学的方法来设计和分析，然后进行系统试验，检查系统性能和操纵人员操纵的难易程度。一般说来，人机系统要反复试验和使用才能逐渐完善。人机系统中，操纵人员是人机系统中的主体，设计和运用人机系统时应当充分发挥人在人机系统中的能动和主导作用。设计人员要和操纵人员密切配合，使人机系统达到要求的性能和指标，同时保证操纵人员操纵简便。安全舒适和提高系统工效。人机工程学是一门年轻的科学。人机系统中人的特性、能力和限制已经有大量测试数据可查。从系统分析角度研究人机系统，在原有设备基本不变的情况下，由于考虑了人的动态特性而进行系统分析，再适当改动设备，就能显著提高工效。如手动控制系统，即操纵人员直接参与的用手连续控制的系统，在飞机、火炮、雷达、汽车、舰船和航天飞机等方面已广泛应用，在工业生产中也得到广泛应用。人机接口系统，即人和计算机之间相互作用的系统，已是电子计算机发展的必不可少的重要组成部分。人机接口系统不仅在硬件上，而且在软件上也取得了进展-特别是在人机对话(或人机通信)方面，已研究出许多高级语言，正在研究采用自然语言进行人机对话，加快人机对话的速度，提高通信效果，发挥计算机的潜力。人机接口系统中人承担越来越多的功能，操纵人员执行许多操作，进行人机对话，处理大量信息，作出各种决策。指挥控制通信系统是一种多操纵人员、多台机器的复杂的人机系统。即使是一个非常简单的设备，在操纵人员的问题上也会产生常规工程实践无法解决的问题。因此人机工程学具有重要的应用价值。人机工程学的应用领域有电话、电传、计算机控制台、数据处理系统、高速公路信号、汽车、航空、航海、现代化医院、环境保护、教育等，人机工程学甚至可用于大规模社会系统。

社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快等等一系列的社会与物质的因素，使人们在享受物质生活的同时，更加注重产品在“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方面的评价，也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题。所谓人性化产品，就是包含人机工程的的产品，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。人机工程学是一门新兴的边缘科学。它起源于欧洲，形成和发展于美国。人机工程学在欧洲称为Ergonomics，这名称最早是由波兰学者雅斯特莱鲍夫斯基提出来的，它是由两个希腊词根组成的。“ergo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“规律、法则”的意思，因此，Ergonomics的含义也就是“人出力的规律”或“人工作的规律”，也就是说，这门学科是研究人在生产或操作过程中合理地、适度地劳动和用力的规律问题。人机工程学在美国称为“Human Engineering”（人类工程学）或“Human Factor Engineering”（人类因素工程学）。日本称为“人间工学”，或采用欧洲的名称，音译为“Ergonomics”，俄文音译名“Эргнотика”在我国，所用名称也各不相， ，有“人类工程学”、“人体工程学”、“工效学”、“机器设备利用学”和“人机工程学”等。为便于学科发展，统一名称很有必要，现在大部分人称其为“人机工程学”，简称“人机学”。“人机工程学”的确切定义是，把人—机—环境系统作为研究的基本对象，运用生理学、心理学和其它有关学科知识，根据人和机器的条件和特点，合理分配人和机器承担的操作职能，并使之相互适应，从而为人创造出舒适和安全的工作环境，使工效达到最优的一门综合性学科。

1、人机工程学是一门多学科的交叉学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学、设计学和工程技术等多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。 2、我国一般把“人类工效学”作为这个学科的标准名称，不过笔者更喜欢“人机工程学”的叫法，比较起来，前者指明人类和工效的研究是学科的主要内容，但后者更能抓住问题的核心在于人机关系，也更适合学科目的的丰富内涵。

1、人体工程学(HumanEngineering)，也称人机工程学、人类工程学、人体工学、人间工学或人类工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomics原出希腊文“Ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。2、人体工程学是由6门分支学科组成，即：人体测量学、生物力学、劳动生理学、环境生理学、工程心理学、时间与工作研究学。

人机工程学是研究人、机器及其工作环境之间相互作用的学科。是20世纪40年代后期发展起来的跨越不同学科领域，应用多种学科原理、方法和数据的一门边缘学科。

　我们看到有越来越多的厂商将“以人为本”、“人体工学的设计”作为产品的特点来进行广告宣传，特别是计算机和家具等与人体直接接触的产品更为突出。实际上，让机器及工作和生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在舒适和便捷的条件下工作和生活，人机工程学就是为了解决这样的问题而产生的一门工程化的科学。这里向大家介绍人机工程学的起源、应用和发展前景。 　　1．电话机的设计是人机工程学的发端　　提起人机工程学首先要介绍一个人物――亨利?德雷夫斯（Henry Dreyfess，1903-1972），他是人机工程学的奠基者和创始人。德雷夫斯起初是做舞台设计工作的，1929年他建立了自己的工业设计事务所。他1930年开始与贝尔公司合作，德雷夫斯坚持设计工业产品应该考虑的是高度舒适的功能性，提出了“从内到外（from the inside out）”的设计原则，贝尔公司开始认为这种方式会使电话看来过于机械化，但经过他的反复论证，公司同意按照他的方式设计电话机。这以后德雷夫斯的一生都与贝尔电话公司有结缘，他是影响现代电话形式的最重要设计师。　　大家知道自从贝尔先生发明电话机以来的相当长时间，贝尔公司是美国具有垄断地位的最大的电话公司和电话生产厂家，基本不受竞争的威胁。因而，德雷夫斯可以比较少的考虑外型设计在市场上的竞争效果，而更多地集中在电话机的完美功能性设计方面。　　贝尔公司1927年首次引进横放电话筒，改变了以往纵放电话筒的设计，1937年德雷夫斯提出了从功能出发，听筒与话筒合一的设计。德雷夫斯设计的300型电话机，今天看起来虽然老式，但这一设计首次把过去分为两部分、体积很大的电话机缩小为一个整体。由于这个设计的成功，使贝尔公司与德雷夫斯签订了长期的设计咨询合约。 　　五十年代初期，制作电话机的材料由金属转为塑料，从而基本确定了现代电话机的造型基础。到五十年代末，德雷夫斯已经设计出一百多种电话机。德雷夫斯的电话机因此进入了美国和世界的千家万户，成为现代家庭的基本设施。 　　德雷夫斯的人机工程学的其它研究成果是在1955年以来他为约翰?迪尔公司开发的一系列农用机械中，这些设计围绕建立舒适的、以人机学计算为基础的驾驶工作条件这一中心，特点是外型简练，其中与人相关的部件设计合乎人体舒适的基本要求，这是工业设计的一个非常重要的进步与发展。　　德雷夫斯的设计信念是设计必须符合人体的基本要求，他认为适应于人的机器才是最有效率的机器。他经过多年研究，总结出有关人体的数据以及人体的比例及功能，1955年出版了专著《为人的设计》，该书收集了大量的人体工程学资料，1961年他又出版了著作《人体度量》（the Measure of Man），从而为工业设计领域奠定了人机工程学这门学科，德雷夫斯成为最早把人机工程学系统运用在设计过程中的一个设计家。 　　2．人机工程学的研究方向　　人机工程学现在已发展为一门多学科交叉的工业设计学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。　　人机工程学从不同的学科、不同的领域发源，又面向更广泛领域的研究和应用，是因为人机环境问题是人类生产和生活中普遍性的问题。其发源学科和地域的不同，也引起了学科名称长期的多样并存，在英语中，主要有Ergonomics（欧洲的提法）、Human Engineering（美国的提法）等，在汉语中，则还有“人类工效学”、“人类工程学”和“人体工学”等表述。我国一般把“人类工效学”作为这个学科的标准名称， 而“人机工程学”的叫法更为普遍。总之，人类和工效的研究和人机关系是这个学科的核心内容。　　人机工程学的各个分支学科的研究，在第二次世界大战期间获得了突破性的进展，因为战争中复杂武器的发展，使得人机协调问题的突然激化。例如空战和歼击机提出对飞行员的体能和智能要求，使得人员的选拔和培训难度不断增大，促使在飞机的仪表显示、操纵工具和飞行员座椅等部件的设计中，不得不加大对人的因素的考虑，进而带动了有关的技术和方法的迅速发展。 　　人机工程的应用领域是十分广泛的，几乎涉及人类工作和生活的各个方面。下面列出几大类主要应用方向：　　（1）人体工作行为解剖学和人体测量；工作事故，健康与安全　　包括人体测量和工作空间设计；姿势和生物力学负荷研究；与工作有关的骨骼、肌肉管理问题；健康人机工程；安全文化与安全管理；安全文化评价与改进　　（2）认知工效学和复杂任务；环境人机工程　　认知技能和决策研究；环境状况和因素分析；工作环境人机工程　　（3）计算机人机工程；显示与控制布局设计；人机界面设计与评价　　软件人机工程；计算机产品和外设的设计与布局；办公环境人机工程研究；人机界面形式　　（4）专家论证：多工作环境；人的可靠性　　专家论证调查研究；法律人机工程；伤害原因；人的失误和可靠性研究；诉讼支持；　　（5）工业设计应用　　医疗设备；坐的设计与舒适性研究；家具分类与选择；工作负荷分析； 　　（6）管理与人机工程　　人力资源管理；工作程序；人机规则和实践；手工操作负荷　　（7）办公室人机工程与设计；医学人机工程　　办公室和办公设备设计；心理生理学；行为标准；三维人体模型　　（8）系统分析；产品设计与顾客；军队系统；　　组织心理学；产品可靠性与安全性；服装人机工程；三维人体模型；军队人机工程；自动语音识别；　　（9）人机工程战略；社会技术系统；暴力评估与动机；　　（10）可用性评估与测试；可用性审核；可用性评估；可用性培训；试验与验证；仿真与试验；仿真研究；仿真与原型；　　3．人机工程学的应用方向　　人机工程学作为一个工程应用学科，基本研究对象是人的工作，常常是针对具体的现实问题。其中许多原理认识之后常常显得非常浅显，而认识之前又常常难以发现或被忽视。　　最常见的如青少年的学习姿势不当会导致近视眼。为了防止写字时驼背和近视眼，人们曾设计出各种姿势纠正器具，来限制弓腰，使学生写字时保持直坐姿势。这些器具未必使学生满意。问题的关键是：人的眼睛是向前长在脸上的，适合于正面的观察，而看书和写字要求面部向下倾斜，这时要挺直脊柱，必然导致颈部弯曲角度加大。如果又要挺胸又要直颈，就只好使劲向下撇眼睛。实际上，在作业中自然形成的适度的驼背姿势，把这个角度的扭曲交由脊柱、颈部和眼睛来共同分担，倒可能是更适合人的生理特性的姿势。这个问题合理的解决办法是让桌面具有适当的斜度，另外椅座应该设计为具有瀑布形的前缘，所以相应的桌椅设计是最重要的。 　　类似的问题，也出现在操作计算机的上机姿势中。一般情形下操作员常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成肩颈部的静态疲劳，使得操作员不便背部后靠在椅子靠背上工作，而当操作员脱离靠背又手臂悬空时，体重就全部需要由脊柱来承担，其结果或者是腰背的疲劳酸痛，或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背，或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。 　　又如大客车座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起来的凸包。从设计上来说，这道凸包本来是用来垫靠颈部的凹处，使人的头颈更舒服的。而对于大多数中国人来说，这个凸包常常是顶在后脑勺，使得当身体后靠在椅背时，不得不稍稍低头。问题的出现是由于这些座椅的设计是从国外引进，而生产者在尺寸上完全照搬。由于中国人的身材较西方人小，就成为现在这样的结果。　　随着信息化社会的到来，在计算机人机接口方面已经进入沟通和智能交互的时代，基于语音的应用和笔等自然的人机交互手段开始进入实用阶段。像电脑触摸屏、光电笔输入设备，实现了书写手感自然舒适，与用笔在纸上移动的感觉相似。笔可以代替鼠标，使用者用电脑笔击点触摸屏，就可以完成电脑操作；笔也可代替键盘，直接在显示屏上书写；此外汉字形变连笔的汉字识别问题也解决了。还有IBM的语音识别技术，尤其是中文语音识别技术产品Via Voice实现了“你读计算机能够识别出来”。这样使未受过专业训练的普通百姓也能利用计算机与大家共同交流了。

所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

人机工程学是一门多学科的交叉学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。人机工程学从不同的学科、不同的领域发源，又面向更广泛领域的研究和应用，是因为人机环境问题是人类生产和生活中普遍性的问题。其发源学科和地域的不同，也引起了学科名称长期的多样并存，在英语中，主要有Ergonomics（欧洲）、Human Factors（美国）等，在汉语中，则还有“人类工效学”、“人类工程学”和“人体工学”。我国一般把“人类工效学”作为这个学科的标准名称，不过笔者更喜欢“人机工程学”的叫法，比较起来，前者指明人类和工效的研究是学科的主要内容，但后者更能抓住问题的核心在于人机关系，也更适合学科目的的丰富内涵。