人体工学及产品设计实例
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1.2 人体工学的发展历程

世界上最早开展人体工学研究的国家是英国,奠基性工作实际上是在美国完成。本学科的起源可以追溯到20世纪初,但人体工学在其形成和发展过程中一般被分为以下几个阶段:萌芽阶段(经验人体工学阶段)、形成阶段(科学人体工学阶段)和发展阶段(现代人体工学阶段)。

1.2.1 人体工学的萌芽阶段(经验人体工学阶段)

19世纪末至第一次世界大战期间是人体工学的萌芽时期,也被称为经验人体工程学时期。在此阶段人们开始用科学的研究手段来研究人的能力与其所使用的工具之间的相互作用关系,进入了有意识地研究人机关系的新时期。

在当时最为著名的三个实验,分别是肌肉疲劳试验、铁锹作业试验和砌砖作业试验。

①肌肉疲劳试验 1884年,德国学者莫索(A.Mosso)通过实验对作业的人体通以微电流,随着人体疲劳程度的变化,电流也随之变化,用不同的电信号来反映人的疲劳程度,并为以后的“劳动科学”打下了基础。

②铁锹作业试验 1898年,美国学者泰勒(F.W.Taylor)对铁锹的使用效率进行的研究,用形状相同而铲量分别为5kg、10kg、17kg和30kg四种铁锹去铲同一堆煤,实验结果表明,铲煤量为10kg的铁锹作业效率最高。通过许多次实验,终于找出了铁锹的最佳设计和搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当的重量。

③砌砖作业试验 1911年吉尔伯勒斯(F.B.Gilbrcth)对美国建筑工人砌砖作业进行的试验研究。他用快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄了下来,然后对动作进行分析,去掉多余无效动作,最终提高工作效率,使工人砌砖速度由当时的每小时120块提高到每小时350块。

泰勒和吉尔伯勒斯的这些重要试验影响很大,而且成为后来人体工学的重要分支,即所谓“时间与动作的研究”(time and motion study)的主要内容。特别是泰勒的研究成果,在20世纪初成了美国和欧洲一些国家为了提高劳动生产率而推行的“泰勒制”。实验的验证加之泰勒(F.W.Taylor)的《手工具设计特点与作业效率的关系研究科学管原理》一书、芒斯特伯格(H.Munsterberg)的《心理学与工业效率》等著作的出版,都为人体工学之后的发展奠定了坚实的基础。

1.2.2 人体工学的形成阶段(科学人体工学阶段)

(1)人体工学的初兴时期

第一次世界大战至第二次世界大战期间,人体工学被逐渐被关注。由于男性劳动力服兵应征,妇女被迫参加生产劳动的队伍当中,如何避免工作疲劳和提高工作效率的问题是当时的主要研究内容。当时英国首先成立了人体疲劳研究,随后德国、前苏联和日本也相继成了工业心理研究所、劳动科学研究所和工业效率研究所,这一时期人机关系的主要特点是以机器为中心。

(2)人体工学的形成时期

第二次世界大战至20世纪60年代,随着军事及航天的需要,人体工学从研究“人适应机器”为主题转向“机器适应人”为主题,即武器、机械等设计必须在充分研究人的心理、生理和解剖学特性的基础上,使设计参数适应人的特性,以减少疲劳和人为错误并提高作业效率。同期,英国、美国和日本分别于1950年、1957年和1964年成立了相应的“Society of Human Factors”、“Society of Ergonomics”、“人间工学会”,从此,人体工学逐渐走上了国际舞台,形成了国际性的比较完整的学科体系和研究组织。

1.2.3 人体工学的发展阶段(现代人体工学阶段)

进入20世纪70年代之后,人体工学的研究渗入人类工作和生活的各个领域,并在高科技领域中得到了应用,在军事和航天工业之外的领域得以应用,并扩展到家用电器、室内设计、计算机行业、医药行业、汽车行业和其他行业,如自动化系统中人的监控作用、人机信息交互、人工智能等都离不开人体工学的指导。

我国人体工学的起步较晚,且在中国的发展历程曾由于10年动乱被迫终止。1984年国防科工委成立了军用人-机-环境系统工程标准化技术委员会,1985年成立了中国人类工效学标准化技术委员会和心理学会工业心理学专业委员会,1989年成立了中国人类工效学学会(CES),1991年成为国际人类工效学协会的正式会员。进入21世纪以来,我国的人体工学研究迅速与国际接轨,在诸多领域已经取得了显著的成就与发展,但是,与先进国家相比,人体工学基础理论、方法论以及成果的应用还有相当大的差距,尚需要在人体工学教学和科普方面继续完善和加强。