1、单位:艺术设计学院 主讲:毕海龙,人机工程学,目录,第1章 人机工程学概论 第2章 人体测量与数据应用 第3章 人体感知与运动系统 第4章 显示装置设计 第5章 操纵装置设计 第6章 工作台椅与工具设计 第7章 作业岗位与空间设计,第1章 人机工程学概论,第1节:人机工程学命名和定义 第2节:日常生活中人机工程学问题的巡视 第3节:人机工程学的起源和发展 第4节:人机系统与人机工程设计 第5节:人机工程学与工业设计,第1章:人机工程学概论,第1节:人机工程学的命名和定义 1.1.引例人机工程学的思想萌芽源远流长 花和尚鲁智深五台山吃酒醉打山门 西安半坡遗址中的各种器具,马王堆 “三国演义”张飞
2、“身高八尺,惯使一条仗八蛇矛能在百万军中直取上将咽喉”结论: 器物要和人的各种因素相适应现代人机工程学的基本思想和学术理论的简洁表述。 人机学的基本思想器物要和人的各种因素相适应在一定程度上属于人们一种“自发的思维倾向,本能的行为方式”。 关于人造物应该适应人的因素,除了人体尺寸,人的体能,人的体力等生理条件外,还包括人的感知,认知,情感,精神,心理,社会等更多更深的方面。,第1章:人机工程学概论,1.2人机工程学的定义和命名1.人机工程学的定义美国人机工程学专家C.C.伍德: 设备设计必须适合人的更方面因素,以便在操作上付出最小的代价而求得最高的效率。美国人机学及应用心理学家A.查帕尼斯:
3、在机械设计中,考虑如何使人获得操作简便而又准确的一门学科。,第1章:人机工程学概论,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、家庭中和闲暇时怎样考虑人的工作效率、健康、安全、舒适的问题的学科。,国际人机工程学学会IEAInternational Ergonomics Association,最 权 威 最 全 面 的 定 义,在研究目标上:提高工作效率和质量;满足人们的价值需要。 在研究内容上:着重研究在工作和日常生活中所用到的产品、设备、设施、程序与环境之间的相互关系。 在研究方法上:对人的能力、行为、限制和特点等相关信息进行系统
4、研究,并将之用于产品、操作程序及使用环境的设计和制造中。,第1章:人机工程学概论,2.人机工程学的名称:人类工效学,工效学,Ergonomics,出现最早,应用最广。人的因素,Human Factors; 人因工程,Human Factors Engineering, 美国,东南亚,台湾人类工程学,Human Engineering其它名称:人机工程学,Man-Machine Engineering, 人机环境系统工程学,宜人性设计,日本:人间工学。,第1章:人机工程学概论,第2节.日常生活中人机学问题的巡视 1.公共卫生间-宜人性 2.楼道宜人性 3.学校图书馆-设计心理学 4.叫壶-人机界
5、面 5.书包-人体解剖学 6.剪刀-宜人性 7.漫画-设计心理学 8.机械设备-宜人性,第1章:人机工程学概论,第2节.日常生活中人机学问题的巡视引用例子的目的:(1)人机学问题广泛存在,学习本课程很重要。(2)通过例子的引导,使学生们在学习的过程中,结合每章每节的内容,随时随地留意自己生活中的所见所闻,从中发现和思考人机问题,这对学好人机学这门实践性的课程很有好处,也是一个设计师优良职业习惯和素质的养成过程,第1章:人机工程学概论,第3节:人机学的起源和发展3.1中国古籍中的卓越论述1.“考工记”最古老的科技汇编名著,出现于2400年前的战国,联合国教科文组织翻译成6种工作文字。有关兵器的两
6、段。2.“天工开物”明代科学家宋应星,插图丰富。作业场景中,工作姿势自然舒展,表示劳动工具,生产设备与人体尺寸相适应。两部著作所记载的,只是我们祖先创造成果的一部分而已,实践出智慧,需求促灵感。,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,分金炉清锈清底 铸钟铸鼎,第1章:人机工程学概论,3.2人机工程学的起源和发展现代不少社会科学和自然科学的理论,在古代文明中都有过孕育和萌芽,但不能说明古代就有了这些理论。人机学也一样,古代纵有令人赞叹的器物,堪称精辟的论述,但与建立一门完整的学科是两码事,区别在于:一种观念,没有升华成理论,不具有对一般事物的指导意义。仅有处理一种事物的方法,观念,没有
7、对一般事物进行科学系统的研究,未提出完整的原则,结论和数据资料。,第1章:人机工程学概论,1.对劳动工效的苛刻追求人机学的孕育(传统人机学)(1)美国工程师F.W.泰勒,1898年“铁锹作业实验”三专题:体能合理利用;合理作业姿势;作业时间研究。(2)吉尔布雷斯夫妇,“砌砖作业实验”,他们的研究延伸到了设备布置,工作场所设计。“疲劳研究”(1919)被认为是美国“人的因素”研究的先驱。这一阶段工作的意义:提高工效的观念不再是一种自发的思维倾向,它开始建立在科学实验的基础上,具有现代科学的形态。核心:最大限度的提高人的操作效率人机关系:要求人适应于机器,以机器设计为核心。研究目的:选拔和培训操作
8、人员,与现代人机学南辕北辙,存在对立。,第1章:人机工程学概论,2.二战中尖锐的军械问题人机学的诞生(科学人机学)(1)例:先进战机未能打胜仗。结论:一味追求飞机性能的优越,不能与使用人的生理机能相适配,是设计方向的歧途和误区人的各项生理机能有一定的限度,并非通过训练就能一再突破。(2)飞机问题擦亮了人的眼睛,再去考察其它的武器和民用产品,类似的问题普遍存在。例,入侵苏联的德军的军械。(3)从第二次世界大战到战后初期,各国科技界加深了这样的认识:器物设计必须与人的解剖学,生理学和心理学相适应。这就是现代人机学产生的背景。1947,英国海军部成立了一个研究相关课题的交叉学科研究组1948,英国人
9、莫雷尔建议构建一个心的科技词汇“Ergonomics”(4)与人机学的孕育期比,学科思想完成了一次重大转变,从以机器为中心转变为以人为中心,强调机器的设计应适合人的因素。,第1章:人机工程学概论,3.向民用品等广阔领域延伸人机学的发展和成熟(现代人机学)(1)20世纪50,60年代以来,人机学的研究和应用迅速延伸到民用品等领域。(2)20世纪50,60年代以来,人机学的学科思想在继承中又有新的发展。设计中重视人的因素固然是正确的原则,但若单方面地过于强调机器适应于人,过于强调让操作者“舒适”“付出最小”在理论上也是不全面的。例:阿波罗登月舱设计。(3)与人机学建立之初强调“机器必须适合人的因素
10、”不同,IEA定义阐明的观念是,人机系统的优化,人与机器应该相互适应,人机之间应该合理分工。人机学的理论至此趋于成熟。,计算机、灾难 重新认识阶段,(1)历史事件 1979年美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站事故; 1984年12月4日美国联合碳化物公司杀虫剂工厂有毒物质泄漏,4000人死亡,20000人受伤; 1986年苏联切尔诺贝利(乌克兰的一座城市)核电站事故,300人死亡; 1989年美国菲利普斯石油公司塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。,4.对工业文明的反思和可持续发展人机学的更高阶段,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,(2)由于可持续发展理论的渗透,现今人机学的学科思想也正经
11、历着又一次新的演进,可持续发展理论下的设计观有节能设计,再生设计,生态设计等。保护生态环境,人与自然保持持久和谐,设计伦理回归到中国古代“天人合一的”理念:人机环境未来和谐统一。,第1章:人机工程学概论,3.3人机工程学的学术团体与教育1.国际学术团体及主要活动(1)各主要工业国的学术团体及其活动人机学会建立:英国,1950,联邦德国,1953,美国,1957,前苏联,1962,法国,1963,日本,1964.英国人机工程学会1957年发行“ERGONOMICS”美国人机工程学会除发行会刊外,还出版书刊,发布专利。美国是提供人机学研究成果,数据资料最多的国家。(2)IEA1960年建立,196
12、1年举行第一次会议,三年举行一次,1982年第八届东京会议800多人参加,中国受邀参加。(3)国际人机学标准化技术委员会,1957年建立。,第1章:人机工程学概论,2.我国的学术团体及其主要活动(1)中国人类工效学学会(Chinese Ergonomics Society)1989年6月30日成立,中国科学技术协会下的一级学会(2)中国人类工效学标准化技术委员会3.人机工程学的专业教育,第1章:人机工程学概论,第4节:人机系统与人机工程设计4.1人机系统与人机界面1.系统:指为了达到一定目标,由相互依赖,起互动作用的若干部分所组成的一个整体。2.人机系统:人与机器共同组成的系统。人机系统内涵:
13、人与机器协同去达到目标,完成任务,第1章:人机工程学概论,3.人机界面:一般把机器上实现人与机器互相交流沟通的显示器,控制器称为人机界面;机器上与人的操作有关的实体部分也是机器的人机界面。要点:(1)机器的某一部分(2)最后一句不可忽略,第1章:人机工程学概论,4.2人机工程设计1.人机工程设计与其它设计的区别:简要说,人机工程设计的对象是人机界面,设计涉及解剖学,生理学,心理学等人的因素,要达到的目标是生活,工作的舒适安全高效。例如车床。课堂讨论:产品的哪些部分属于人机工程设计的对象,哪些部分不属于人机工程设计的对象。相机,电话机,洗衣机,汽车,第1章:人机工程学概论,举车床设计为例车床里的
14、传动系统、各种机构、材料及热处理、润滑系统,电动机及电路系统、床身、底座和其他零部件的刚、强度,等等;车床操作部件的尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系统和刻度盘等标识系统等等;车床的造型和色彩设计;,第1章:人机工程学概论,2.人机合理分工(1)分工的原则:发挥人与机器各自的优势。(2)影响人机分工的因素:第一,科技进步,使机器能承受的功能日益扩大,例无人驾驶机的研制。第二,社会,经济条件对人机分工有很强的制约作用。3.人机关系:优良的人机关系应该是机宜人和人适机两个方面的结合。机宜人:器物设计要适合解剖学,生理学心理学等各方面人的因素。人适机:充分发挥人的能动性,可塑性,创造性,
15、通过学习训练提高技能,使人机系统更好发挥效能。,第一章:人机工程学概论,第5节:人机工程学与工业设计5.1.学科体系5.2.人机工程与工业设计5.3.课堂讨论:人机工程与工业设计时是否有密切联系。,5.1人机工程学学科体系,人机工程学,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,5.2人机工程学与工业设计,1.为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数 2.为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据 3.为工业设计中考虑“环境因素”提供
16、设计准则 4.为进行人机环境系统设计提供理论依据 5.为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程序。,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,课后思考题 1.IEA关于人机工程学定义? 2.人机工程学的发展经历了哪几个阶段?每个阶段的特点? 3.人机界面的定义?要点? 4.阐述什么才是优良的人机关系? 5.学好工业设计这个专业应具备的基本素质?设计表现:手绘(设计速写,手绘效果图),电脑效果图 市场调研,资料积累 创意 一些工科知识,例如材料,力学,电工学,机械学等。 人机工程,第一章:人机工程学概论,课后作业:产品速写,5张,A4纸,纸张下方中间用1,2,3进行排序,在左上方写上姓名,例如070506101陈杰1, 070506101陈杰2, 070506101陈杰3 。,第一章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,便 后 冲 水,第1章:人机工程学概论,节约用电 人走灯灭,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,第1章:人机工程学概论,身高1370mm,肩宽640mm,臂展2000mm,第1章:人机工程学概论,