1  人機工程設(shè)計概述

　　1）人機工程設(shè)計研究的內(nèi)容

　　以人—機—環(huán)境作為研究的基本對象，通過揭示人、機、環(huán)境之間的相互關(guān)系的規(guī)律，以達(dá)到確保人—機—環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。

　　“人”:是指作為主體工作的人；

　　“機”:是指人所控制的一切對象的總稱；

　　“環(huán)境”:是指人、機器共處的特殊條件，它既包括物理、化學(xué)因素的效應(yīng)，也包括社會因素的影響。

　　一方面既要研究人、機、環(huán)境各要素本身的性能，另一方面又要研究這三大要素之間的相互關(guān)系、相互作用、相互影響以及它們之間的協(xié)調(diào)方式，運用系統(tǒng)工程的方法找出最優(yōu)組合方案，使人—機—環(huán)境系統(tǒng)的總體性能達(dá)到最佳狀態(tài)，即滿足舒適、宜人、安全、高效、經(jīng)濟等指標(biāo)。歸納起來有以下幾個方面。

　　(1)人體特性的研究

　　(2)人機系統(tǒng)的整體設(shè)計

　　(3)研究人與機器間信息傳遞裝置和工作場所的設(shè)計

　　(4)環(huán)境控制和人身安全裝置的設(shè)計

　　安全保障技術(shù)包括機器的安全本質(zhì)化、防護(hù)裝置、保險裝置、冗余性設(shè)計、防止人為失誤裝置、事故控制方法、救援方法、安全保護(hù)措施等。

　　2）人機工程設(shè)計與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系

　　人機工程設(shè)計對工業(yè)設(shè)計的作用可概括為以下幾個方面：

　　(1)為工業(yè)設(shè)計中考慮“人的因素”提供人體靜、動態(tài)尺度參數(shù)

　　(2)為工業(yè)設(shè)計中“物”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)

　　(3)為工業(yè)設(shè)計中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計準(zhǔn)則

　　(4)為進(jìn)行人—機—環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)

　　3）人機特性比較與功能分配

　　見人和機器要素的特性比較表。

　　歸納：

　　人在檢測、圖像識別、靈活性、預(yù)測、歸納推理和判斷能力等方同優(yōu)于機器。

　　機器在速度、出力、反應(yīng)的精確性、重復(fù)性、短期記憶、演繹推理、多通道性能和在環(huán)境惡劣的作業(yè)等方面優(yōu)于人。

　　但是人有一種特殊而極為重要的能力，即與其靈活性和多面性有聯(lián)系的是本身具有修正錯誤、改正錯誤和創(chuàng)造的能力。值得注意的是，利用和發(fā)展人的技能的必要性，而不是僅僅分配人去做剩下的無法實現(xiàn)自動化的“零活”。

　　2  人機系統(tǒng)中人的因素

　　在人—機系統(tǒng)中，人是主要因素。產(chǎn)品是為人所用的，人的大腦、視覺、聽覺、膚覺、肌肉、神經(jīng)都參與工作，那么，當(dāng)設(shè)計產(chǎn)品并建立適宜的工作環(huán)境時，就應(yīng)充分考慮這些方面，并力圖使產(chǎn)品使用者從不必要的疲勞中解脫出來。

　　1）人體靜態(tài)測量參數(shù)

　　2）人體動態(tài)測量參數(shù)

　　3）人的感知特性

　　4）人體接受信息的途徑及能力

　　影響人體接受信息，處理信息的主要因素：

　?、贌o關(guān)信息的干擾；

　?、谛盘柧S量數(shù)的影響；

　　信號維量數(shù)是指各個信號中包含的信號特性個數(shù)的量度，各種信號的每一特性為一個維量。

　　③分時的影響；

　　分時在人機工程學(xué)中表示一個人同時做或迅速交替地做兩個以上工作的現(xiàn)象。

　?、艽碳?mdash;反應(yīng)之間的一致性影響?yīng)?/p>

　　刺激—反應(yīng)之間的一致性可以提高信息的傳遞率及其可靠性。

　　三方面：空間位置上的一致性，即顯示單元與控制單元在空間位置排列上一一對應(yīng)；運動方向上的一致性，即如儀表運動方向與人的觀念上的適應(yīng)性；概念上的一致性，如交通信號燈以綠色代表通行，紅色代表停止；綠色代表安全，紅色代表危險等與人的概念或習(xí)慣的適應(yīng)。

　　⑤大腦意識狀態(tài)

　　5）疲勞

　　三種類型：

　　(1)肌肉疲勞：

　　(2)精神疲勞(刺激疲勞)：

　　(3)生物疲勞(周期性疲勞)

　　減輕作業(yè)疲勞的措施：

　?、偬岣咦鳂I(yè)自動化水平；

　?、谡_選擇作業(yè)姿勢和體位；

　　③合理設(shè)計作業(yè)中的用力方法；

　?、芨纳谱鳂I(yè)內(nèi)容，避免單調(diào)重復(fù)性作業(yè)；

　?、莺侠碓O(shè)計作業(yè)空間，優(yōu)化作業(yè)環(huán)境。

　　6）人為差錯

　　人為差錯主要是由于意覺認(rèn)識上的錯誤，判斷過程中的錯誤，行為過程中的錯誤或者在異常狀態(tài)下的錯誤行為造成的。為防止人為差錯，從人的因素角度考慮，主要應(yīng)避免疲勞、集中注意力、遵守操作規(guī)程，還應(yīng)努力消除和減輕心理和生理上的壓力。

　　3 顯示裝置的設(shè)計

　　顯示裝置的形狀、大小、分度、標(biāo)記、空間布局、顏色、照明等因素，都必須使人能很好地接受信息并進(jìn)行處理。

　　顯示裝置分為：視覺顯示、聽覺傳示和觸覺傳遞裝置。

　　常用的顯示裝置有儀表、熒屏、信號燈、聽覺報警器以及各種圖形符號等。

　　1）儀表顯示設(shè)計的基本原則：

　　2）熒屏顯示器具有獨特的優(yōu)點：

　　3）信號燈和聽覺報警器

　　4）圖形符號的應(yīng)用

　　4  操作裝置的設(shè)計

　　操作裝置，按動力分，可分為手控、腳控、聲控和光控等幾類；

　　按運動特性分，可分為轉(zhuǎn)動、平動、擺動和牽拉等幾類；

　　按動能分，可分為開關(guān)控制、轉(zhuǎn)換控制、調(diào)節(jié)控制和制動控制等幾類。

　　操作裝置的設(shè)計與選擇，應(yīng)遵循動作節(jié)約原則。

　　動作節(jié)約原則，一般認(rèn)為由身體使用原則，工作面安排原則和設(shè)備與工具設(shè)計原則等三個方面組成。

　　1）關(guān)于身體使用原則

　　2）關(guān)于工作面安排原則

　　3）關(guān)于設(shè)備、工具的設(shè)計原則

　　5  作業(yè)空間與用具設(shè)計

　　作業(yè)空間的設(shè)計一般包括空間布置、座椅設(shè)計、工作臺設(shè)計以及環(huán)境設(shè)計。

　　設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則：

　　1) 作業(yè)空間設(shè)計必須從人的要求出發(fā)，保證人的安全與舒適方便。

　　2) 根據(jù)人的作業(yè)要求，首先考慮總體布置，再考慮局部設(shè)計。

　　3) 要處理好安全、經(jīng)濟、高效三者之間的關(guān)系，但應(yīng)最大限度地減少操作者的不便和不適。

　　4) 要把重要的設(shè)備、顯示裝置和操作裝置布置在最佳的作業(yè)范圍內(nèi)。

　　5) 設(shè)備布置要考慮到安全及人流、物流的合理組織。

　　6) 要根據(jù)人的生理、心理特點來布置設(shè)備、工具等，盡量減少人的疲勞，提高效率。

　　7) 作業(yè)面的布置，要考慮人的最佳作業(yè)姿勢、操作動作及動作范圍。

　　8) 作業(yè)空間的布置，即作業(yè)面、顯示裝置、操作裝置的布置應(yīng)注意以下幾點：

　　①按操作重要性原則布置

　?、诎词褂庙樞蛟瓌t布置

　?、郯词褂妙l率原則布置

　?、馨词褂霉δ茉瓌t布置

　　6  作業(yè)環(huán)境

　　環(huán)境可分為直接環(huán)境和一般環(huán)境。

　　直接環(huán)境包括顯示、操縱部分的形式、布局、局部照明和空間布置等，主要指人機界面上的一些情況。

　　一般環(huán)境因素主要指物理、化學(xué)等因素。

　　環(huán)境對機器的影響是多因素：如溫度、濕度、腐蝕性氣體和液體、易燃易爆物質(zhì)、粉塵、振動和噪聲等。為使機器能適應(yīng)環(huán)境并可靠地工作，必須根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

　　環(huán)境對人的影響因素就更多，從性質(zhì)上可分為：

　　1）物理因素

　　2）化學(xué)因素

　　3）生理因素

　　4）心理因素

　　5）生物因素

　　6）其它還有社會心理因素。

　　根據(jù)作業(yè)環(huán)境對人體的影響和人體對環(huán)境適應(yīng)程度，可分為四個區(qū)域。

　　1）最舒適區(qū)

　　2）舒適區(qū)

　　3）不舒適區(qū)

　　4）不能忍受區(qū)