前言

人机工程学科源于欧洲，形成并发展于美国，经历了经验人机工程学、科学人机工程学、现代人机工程学阶段。随着数字化技术以计算机、通信网络为载体在人类活动（生活、工作和休闲娱乐）各领域广泛而深入的应用，人类进入数字化经济时代。人机工程学科作为既研究人类自身特点，又研究人类与人造的器物（机）及其环境三者之间关系的学科，也已进入现代人机工程学新发展阶段（也有学者称之为数字化人机工程学、数字工效学、先进人机工程学或虚拟人机工程学阶段），其设计理论、方法与技术手段也从经验方法、定性分析法、定量与定性相结合的设计方法（如实测法、主观评价法、实验法等），发展到现在的数字化方法（一种基于全数字化人机环境系统模型的方法），并向智能化方向发展。与此同时，对应的人机工程设计技术也发展成一门融合人体学、工程学、环境学、社会学和IT技术（含虚拟现实技术）的相关理论、方法及其成果的综合性技术，即数字化人机工程设计技术，也有学者称之为计算机辅助人机工程设计技术（computer aided ergonomics design technology，CAEDT）等。它是为适应一切数字化设计制造领域在虚拟人机环境系统下进行人机工效量化分析的迫切需要而发展起来的综合性技术。与传统的人机工程设计技术相比，其最大特点是将人机环境系统中的真人（或实物仿真人）用数字化虚拟人替代，并相应地发展和应用数字化的工效评估方法，从而实现人机环境系统的数字化设计中各环节的人机工效设计与评估，提高设计制造主体在产品、时间、质量、成本、服务和环保指标上的市场竞争力。

进一步来说，数字化人机工程学涵盖了以下内容：

（1）应用人体测量学、人体生物力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的数字化研究方法与技术，对人体形态结构特征、人体组织材料特性、生理与心理的机能特征等信息进行数字化研究与开发应用，为人机环境系统数字化设计提供数字化人体形态几何特征参数、生物力学参数、热物理特性参数、电特性、人的感知特性、人的反应特性，以及人在劳动活动中的心理特征和生理机能极限等数字化信息；

（2）基于数字化方法建立人机环境系统的数字化人体模型，并对其仿真分析；

（3）基于传统非数字化的、有效的人机工效评估方法的数字化改造研究，开发出对应的计算机软件工具；

（4）基于人机环境系统的设计原则、标准规范，预测与评估虚拟人在使用所设计的器物或在劳动活动时的生理变化、能量消耗、疲劳与恢复，以及虚拟人对各种劳动负荷的适应性等。

本书介绍了人机工程设计的一般原理、方法、标准数据、设计原则等，并着重介绍了人机环境系统的数字化设计与评估方法，包括人体的数字化模型及其建模方法、人机系统工效评估分析数字化方法及工具和数字化人体模型的应用实例；概括介绍了国内外先进、主流的人机工程数字化设计系统平台；详细介绍了DELMIA软件在人机工程设计中的应用操作技能，并提供了应用实践案例（数字模型构建、仿真、评估）。通过本书，读者不但可以学习数字化人机工程设计的理论知识，而且还能掌握国内外先进的人机工程设计软件工具的应用技能。

全书共12章。第1章为数字化人机工程学概论；第2章介绍了人体特性参数（形态几何参数、物理参数、生理参数、电特性参数和振动特性参数等）；第3章介绍了人体的感知特征等；第4章介绍了人机系统作业空间、作业设施和人机界面的设计原理与原则；第5章介绍了人机环境系统的热舒适、振动舒适、光照和噪声等设计原则；第6章介绍了数字化虚拟人体模型及其建模方法；第7章介绍了数字化虚拟人运动模型建模与控制技术；第8章介绍了数字化虚拟人机工效的评价方法；第9章介绍了人机环境设计评估方法与标准规范；第10章介绍了面向数字化产品开发的数字化人机工程设计系统的基本要求、系统体系结构与工作流、系统构建策略与技术路线等；第11章介绍了载运工具汽车的概念设计（驾驶室空间设计、热舒适性设计等），以及拖拉机的驾驶室空间设计和振动舒适性设计；第12章介绍了DELMIA软件的应用案例。

在编写本书的过程中，笔者在内容上力求系统性、先进性、实用性；在表述上力图通俗易懂、循序渐进；在人机工程数字化设计软件平台的选择上，着重考虑其先进性、成熟性和领域应用的广泛性，以满足不同读者的需求。

本书可以作为高等学校制造业设计制造类（机械工程、工业设计、载运工具装备设计等）专业的本科高年级、研究生的人机工程设计教材，也可供工业工程专业领域的工作者，以及从事人机环境系统研发、生产运作与管理等工作的技术人员和管理人员学习参考。

在编写本书的过程中，借鉴了国内外许多专家、学者的观点，参考并引用了许多相关教材、专著、网络资料，在此向有关作者一并表示崇高的敬意和衷心的感谢。本书得到深圳大学教材出版基金资助，谨此表示衷心感谢。

本书免费提供教学课件、案例设计素材，读者可扫二维码获取。

教学课件

案例设计素材

虽然笔者力求本书具有科学性、系统性和实用性，但由于数字化人机工程设计技术发展很快，再加上编者水平有限，因而书中难免有疏漏甚至错误之处，敬请各位专家、读者批评指正。

王贤坤

2021年8月于深圳