《人因工程概述》PPT课件.ppt

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1、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

2、 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

3、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（ Ergono

4、mics)； 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

5、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

6、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

7、 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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、 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

14、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

15、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