人因工程

第1章 人因工程概述 【学习目标】 通过对人因工程这门学科进行详细介绍，了解人因工程学的命名及定义、人因工程学的起源与发展、人因工程学的研究内容与应用领域，重点了解人因工程在服务业和制造业中的应用，学习人因工程学的学科体系。通过人因工程概述的学习，我们对人因工程学就有了基本了解，从而为后续章节的学习奠定基础。 【开篇案例】 （1）插座。插座对于现代人来说再熟悉不过，但是您在使用过程中有没有遇到过如图1-1所示的尴尬情况呢？这时您有没有一种想当面质问设计师的冲动呢？这种插座设计确实存在弊端，由于两孔与三孔之间的距离过近，无法同时使用两个插孔，极大地降低了使用效率，也给我们的生活带来了不便。基于以上问题，更加实用、更加符合人因工程的插座被设计出来，如图1-2所示。这样错开两孔与三孔的位置，能够轻松同时容纳两个电器插线，而且加入了儿童保护门设计，使用更加安全。 图1-1 改进前的插座 图1-2 改进后的插座 资料来源：正泰电工[EB/OL]. （2）衣架。衣架是日常生活中常用的小物件，它能够方便我们晾晒衣物，使衣物在晾晒时能够*大面积接触空气，加速衣物晾晒，以及在晒干以后保持平整。但是领口较小的衣物在使用衣架的过程中可能会遇到如图1-3所示的情况，这时候如果强力把衣架塞进去就会导致衣物变形。针对此种情况，有了如图1-4的设计。此衣架通过简单折叠变换形状，不需要拉开衣服的领口或依次伸入衣架两端，只需将衣架折叠成剪刀形状就可以直接将两端一次伸入领口，然后再展开，就可以挂上衣服了，使晾晒衣服更加便利。 图1-3 传统衣架 图1-4 改进后的衣架 资料来源：刘征. 十大创意生活用品集锦[EB/OL]. （3）LD公司ST25工位。LD公司ST25汽车零部件生产的工位，由工人手动完成碳罐电磁阀中磁组和外壳的装配工作。由于现场布局限制，右侧磁阻料道与组装台不在同一水平位置，低于组装台8.3cm，工人在右侧料道拿取一次需伸展14cm，且需辅以眼睛动作才能进行有效拿取，极易使工人操作疲劳。且该工位缺乏照明设备，工人需要反复努力辨认，易产生视觉疲劳，从而导致工作效率降低，甚至引发安全事故，原始工位如图1-5所示。根据人因工程学中关于坐姿作业者操作环境以及照明相关理论，对该工位进行了重新设计，重新设计的工位如图1-6所示。重新设计的工位有效解决了以上问题，减轻了工人的操作疲劳，使得生产效率得到了极大提高。 图1-5 改进前生产工位 图1-6 改进后生产工位 资料来源：孙林辉，吕莹. 汽车零配件手工装配工位人因分析及改善研究[J]. 人类工效学，2019，25（1）：25-30 通过以上几个例子可以看出人因工程广泛存在于日常生活与工作中，它深刻影响着我们的生活。系统、全面、科学地学习人因工程这门学科能够使我们在以后的生活与工作中处处考虑到人的因素，对于推进社会发展、使每个人处于*佳生活与工作环境有积极的意义。 1.1 人因工程学的命名与定义 人因工程学是研究人、机器及其工作环境之间相互作用的学科。该学科在其自身的发展过程中，逐步打破了各学科之间的界限，并有机地融合了各相关学科的理论，不断地完善自身的基本概念、理论体系、研究方法以及技术标准和规范，从而形成了一门研究和应用范围都极为广泛的综合性边缘学科。因此，它具有现代各门新兴边缘学科共有的特点，如学科命名多样化、学科定义不统一、学科边界模糊、学科内容综合性强、学科应用范围广等。 1. 学科命名 由于该学科研究和应用范围极其广泛，涉及众多学科，如工程学、管理学、心理学、生理学、劳动科学、环境科学等，各学科的专家学者都试图从自身领域角度出发进行学科命名和定义，以反映不同的研究重点。因此，关于命名至今国内外还没有统一。常见的名称主要有以下几种。 人类工效学，或简称为工效学，英文是“ergonomics”。这个名称在国际上用得*多，世界各国把它翻译或音译为本国文字，目前我国国家*学会的正式名称也是“中国人类工效学学会”，相应出版的学术刊物命名为《人类工效学》。 人因工程学或人的因素学（human factors）。这个名称在美国和一些西方国家用得*多，常在核电工业、一般生活领域或生活用品设计中使用，我国用该名称的也比较多。 人机工程学（ergonomics/man-machine engineering）或人机学。这是我国对“ergonomics”的*早翻译名称，目前工程技术方面的大多数人还喜欢用这个名称。 人—机器—环境系统工程学（man-machine-environment systems engineering）。我国航空航天领域*先采用人—机器—环境系统工程学这个名称，它涵盖的学科内容更为广泛。 其他类似名称，如“工程心理学”是本学科的早期名称，也是本学科的基础；“人素工程学”在我国一些军队中使用，是“human factors engineering”的另一种译名；“人机工程设计”“人因工程设计”“宜人性设计”，在我国工程设计人员中也较为常用。 2. 定义 人因工程的定义同它的命名一样，不同的研究者从不同的角度给出了定义。目前较为权威和使用*多的是国际人类工效学协会（International Ergonomics Association，IEA）和《中国企业管理百科全书》给出的定义。 国际人类工效学协会所下的定义为：研究人在某种工作中的解剖学、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。 《中国企业管理百科全书》将其定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特征，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。 从上述对该学科的命名和定义来看，尽管学科名称多样、定义不尽相同，但是在研究对象、研究方法、理论体系等方面并不存在根本上的区别。这正是人因工程学作为一门独立的学科存在的理由；同时也充分体现了学科边界模糊、学科内容综合性强、涉及面广等特点。 1.2 人因工程学的起源与发展 人因工程学起源于欧洲，形成于美国。其主要经历了以下几个发展阶段。 1. 人因工程学的萌芽阶段 20世纪初，泰勒进行了著名的搬运生铁块实验和时间研究实验。他对工人的操作进行了时间研究，改进操作方法，制定标准时间，在不增加劳动强度的条件下提高了工作效率。与泰勒同期的吉尔布雷斯夫妇开展了动作研究，创立了通过动素分析，改进操作动作的方法。德国心理学家闵斯?托伯格倡导将心理学应用于生产实践，其代表作《心理学与工业效率》提出了心理学对人在工作中的适应性与提高效率的重要性。 这一时期，虽然已孕育着人因工程学的思想萌芽，但人机关系总的特点是以机器为中心，通过选拔和培训使人去适应机器。由于机器进步较快，而人难以适应，故伤害人身心的问题大量存在。 2. 人因工程学的兴起阶段 **次世界大战为工作效率研究提供了重要背景。该阶段主要研究如何减轻疲劳以及人对机器的适应问题。 自1924年开始，在美国芝加哥西屋电气公司的霍桑工厂进行的长达8年的“霍桑实验”是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。实验得到的结论是工作效率不仅受物理的、生理的因素影响，还与组织因素、工作气氛和人际关系等因素有关。 3. 人因工程学的成长阶段 第二次世界大战以前，人与机器装备的匹配，主要是通过选拔和培训，使人去适应机器装备。第二次世界大战期间，由于战争的需要，*先在军事领域开始了与设计相关学科的综合研究与应用，从使人适应机器转入使机器适应人的新阶段。 1945 年第二次世界大战结束时，本学科研究与应用逐渐从军事领域向工业等领域发展，并逐步将军事领域的研究成果应用于解决工业与工程设计中的问题。此外，美国、日本和欧洲的许多国家先后成立了学会。为了加强国际交流，1960 年正式成立了国际人类工效学协会，这标志着该学科已发展成熟，国际人类工效学协会对推动各国的人因工程发展起到了重要作用。 4. 人因工程学的发展阶段 20世纪60年代以后，人因工程学进入了一个新的发展时期。这个时期人因工程学的发展有三大基本趋势：一是研究领域不断扩大。研究领域扩大到人与工程设施、人与生产制造、人与技术工艺、人与方法标准、人与生活服务、人与组织管理等要素的相互协调适应上。二是应用范围越来越广泛。应用扩展到社会各行各业、人类生活的各个领域，如衣、食、住、行、学习、工作、文化、体育、休息等各种设施用具的科学化、宜人化。三是在高技术领域中发挥特殊作用。高技术与人类社会往往产生不协调的问题，只有综合应用包括人因工程在内的交叉学科理论和技术，才能使高技术与固有技术的长处相结合，协调人的多种价值目标，有效处理高技术社会的各种问题。 1.3 人因工程学的研究内容与应用领域 1.3.1 研究内容 人因工程学研究主要包括理论研究和应用研究，应用研究是该学科目前研究的侧重点。对于学科研究的主体方向，则由于各国科学和工业基础的不同，侧重点也不相同。例如，美国侧重工程和人际关系，法国侧重劳动生理学，苏联注重工程心理学。虽然各国对该学科研究的侧重点不同，但该学科的根本研究方向都是通过揭示人—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*优化。该学科研究的主要内容可概括为以下几个方面。 （1）研究人的生理与心理特征。了解人的生理和心理特征，特别是了解人的生理和心理能力的局限性，是使人机系统更好地发挥作用的关键，因此了解人的生理和心理特征、能力是人因工程学的基本内容。人因工程学从学科的研究对象和目标出发，系统地研究人体特性，如人的感知特性、传递反应特性、信息加工能力；人的工作负荷与效能、疲劳；人体力量、人体尺寸、人体活动范围；影响效率和人为失误的因素、人的决策过程等。这些研究为人—机—环境系统设计和改善，以及制定有关标准提供科学依据，使设计的机器及工作系统、环境、作业都更好地适应于人，创造高效、安全、舒适和健康的工作条件。 （2）研究人机系统设计。人机系统的效能取决于它的总体设计，在系统设计时应该考虑充分发挥各自的特长，合理分配人与机器的功能，使其相互取长补短、有机结合，以保证系统整体功能*优。在显示装置的设计方面，机器与人的交互主要包括如何让人了解机器的真实状况。传统的内容包括机器上各种显示仪表的设计，现代的内容包括计算机显示器的设计。在控制装置的设计方面，人与机器的交互是指人操作与控制机器。传统的内容包括机器上各种操作手柄或脚踏板的设计，现代的内容包括计算机上的键盘和鼠标的设计，甚至汉字输入中的编码的设计也可以看成是人因工程学的内容，因为它影响到人输入汉字的效率。 （3）研究工作场所设计及其改善。工作场所设计包括工作场所总体布置、工作台或操纵台与座椅设计、工作条件设计等。该研究着眼于使人的工作条件、工作范围合理，以达到减少疲劳、提高工作效率的目的。 （4）研究系统的可靠性和安全性。人因工程研究人为失误的特征和规律，以及人的可靠性和安全性，找出导致人为失误的各种因素，以改进人—机—环境系统，通过主客观因素的相互补充和协调，克服不安全因素，搞好系统安全管理工作。 （5）研究工作环境及其改善。作业环境包括一般工作环境，如照明、颜色、噪声、振动、温度、湿度、空气粉尘、有害气体等，也包括高空、深水、地下、加减速、高低温、辐射等特殊工作环境。工作环境的研究主要关注的是人在各种工作环境之下的生理和心理状态，目的是创造*佳作业环境，提高工作效率。 （6）研究作业方法、作息制度及其改善