人体工学及产品设计实例
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第1章 概论

1.1 人体工学的定义

人体工学(human engineering)是研究“人-机-环境”系统中人与机以及人与环境之间的相互关系,研究人在工作、生活、休息时的工作效率,以及人的健康、安全和舒适等问题的科学,其目的是为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法。

“人”是指产品的操作者和使用者,包括人的心理特征、生理特征以及人适应机器和环境的能力,如日本千叶工业大学小原二郎教授认为,人体工学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征;“机”主要指人造用品、机械、界面乃至建筑等产品,较一般技术术语的意义要广得多,包括人操作和使用的一切产品和工程系统。人体工学探讨的重要问题是怎样才能设计出满足人的要求、符合人的特点的机器产品;“环境”则包括影响人与产品发生作用的湿度、温度、噪声和照明等外部因素对人的工作和生活的影响,是研究的主要对象。“人”与机的关系密不可分,一方面表现在人类为了实现某种目的、满足人类的某些需要而设计机器且在设计、制造、使用、监视和维修等过程中,“机”始终受到“人”的制约和影响;另一方面,人类也在左右和影响着机械的性能,设计的机械设备不符合操作者的身心特性及使用规律,不但机械的性能不能得到充分发挥,甚至可能会造成事故的发生。“系统”作为由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体,本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。在“人-机系统”的“人”和“机”两个组成部分中,它们通过显示器、控制器以及人的感知系统和运动系统相互作用、相互依赖,从而完成某一个特定的生产过程。我国劳动人民早就具有系统的思想,周秦至西汉初年的古医学总集(《黄帝内经》),就强调了人体各器官的有机联系,生理现象和心理现象的联系,身体健康与自然环境的联系。这些思想与人体工学的“应激”理论极为符合。因此,人体工学不仅是从系统的高度研究人、机、环境三个要素之间的关系,也从系统的高度研究了各个要素。

关于该学科的命名,由于内容的综合性、涉及范围的广泛性以及侧重点的不同而呈现多样化。例如,在欧洲该学科多称为人类工程学或工效学(ergonomics),在美国称为人类工程学(human engineering)或人因工程学(human factors engineering),在前苏联称为工程心理学,在日本称为人间工学。此外,还有许多国家称之为人机工学、人机控制学、机械设备利用学和宜人学等。在我国,目前人机工程学、人体工程学、工程心理学、工效学等多种名称并用。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。人体工学是由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。国际人类工效学协会(International Ergonomics Association,简称IEA)的会章中把人类工效学定义为:“这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸方面的因素,研究系统中各组成部分的交互作用(效率、健康、安全、舒适等),研究在工作和家庭中、在休假的环境里,如何实现人-机-环境最优化的问题的学科。”

在我国1979年出版的《辞海》中对人体工学给出了如下的定义,即人体工学是一门新兴的边缘学科,它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段,综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置,并研究控制台上各个仪表的最适位置。

为更好地理解关于人体工学的定义,我们应该掌握关键两点。

第一,人体工学是在人与机器、人与环境不协调,甚至存在严重矛盾这样一个历史条件下逐步形成建立起来的,它本身今天仍在不断发展。

第二,人体工学研究的重点是系统中的人。人体工学在解决系统中的人的问题上,主要有两条途径:一是使机器、环境适合于人;二是通过最佳的训练方法,使人适应于机器和环境。任何系统按人体工学的原则进行设计或管理,都必须从这两个方面加以考虑。