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安全人機工程學簡介

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安全人機工程學簡介
 制作：孟現柱
mengxz12@yahoo.com.cn 
備注：1
課程簡介
安全人機工程學是從安全的角度和著眼點研究人與機的關系, 運用人機工程學的原理和方法去解決人機結合面的安全問題的一門新興學科。
本課程是安全工程專業的專業基礎平臺課程之一，是安全工程專業的一門專業核心課。
備注：2
課程內容
安全人機工程學概論
人體的人機學參數
人的生理、心理及生物力學特性
安全人機功能匹配                       
人機系統的安全設計
安全人機工程學的實踐與運用
備注：3
課程要求
1、掌握安全人機工程學的基本概念、基本理論，領會“人機系統”與“人機結合面”的含義。
2、掌握人體特性參數、人的反應、人體疲勞的測量方法 。
3、掌握人、機的特性及人機功能分配原則。
4、掌握顯示裝置、操縱裝置、作業空間與作業環境的設計要求與設計方法。
5、具備對人機系統進行安全設計的初步能力。
6、具備對一般人機系統進行安全檢查與評價的能力。 
備注：4
參考書
歐陽文昭、廖可兵《安全人機工程學》煤炭工業出版社
李紅杰、魯順清《安全人機工程學》中國地質大學生出版社
謝慶森、王秉權《安全人機工程學》（第1版）, 天津大學出版社，1999
丁玉蘭《安全人機工程學》，北京理工大學出版社，2000 
劉東名、孫桂林《安全人機工程學》中國勞動出版社
臧吉昌《安全人機工程學》化學工業出版社
石金濤等《安全人機工程學》上海交通大學出版社
備注：5
第一章 緒論
教學要求
1、掌握人機工程學的定義、熟悉人機工程學的研究目的、內容和研究方法；
2、了解人機工程學的起源與發展史；
3、掌握安全人機工程學的定義、熟悉安全人機工程學的研究對象以及與其他各學科的關系；
4、知道安全人機工程學與工效人機工程學的關系以及其在安全工程學中的地位。 
備注：6
第一章 緒論
第一節 人機工程學
第二節 安全人機工程學
第三節 安全人機工程學與相關學科的關系
第四節 安全人機工程學的誕生與展望
備注：7
第一節 人機工程學
人機工程學是研究人、機及其工作環境之間相互作用的交叉技術學科。
學科名稱
英國/歐洲
美國
日本
中國
英國莫瑞爾于1949年首次提出“Ergonomics”一詞， 含義是“人出力正常化”或“人的工作規律”。
備注：8
第一節 人機工程學
人機工程學是研究人、機及其工作環境之間相互作用的交叉技術學科。
學科名稱
英國/歐洲
美國
日本
中國
Human Engineering、Human Factors Engineering
備注：9
第一節 人機工程學
人機工程學是研究人、機及其工作環境之間相互作用的交叉技術學科。
學科名稱
英國/歐洲
美國
日本
中國
人間工學
備注：10
第一節 人機工程學
人機工程學是研究人、機及其工作環境之間相互作用的交叉技術學科。
學科名稱
英國/歐洲
美國
日本
中國
人體工程學、宜人學、人因工程學、人類工程學、工效學、人機工程學
備注：11
一、學科定義 
畢特生：
麥克考米克：
查里斯·C·伍德：
W·B·伍德森：
A·查帕尼斯：
國際人類工效學學會：
國內： 
人機工程學就是正確使用人的工程學。
備注：12
一、學科定義 
畢特生：
麥克考米克：
查里斯·C·伍德：
W·B·伍德森：
A·查帕尼斯：
國際人類工效學學會：
國內： 
人機工程學可以說是人類運用事物過程中的工程學。
備注：13
一、學科定義 
畢特生：
麥克考米克：
查里斯·C·伍德：
W·B·伍德森：
A·查帕尼斯：
國際人類工效學學會：
國內： 
設備設計必須適合人的各方面因素，以便在操作上付出最小的代價而求得最高效率。
備注：14
一、學科定義 
畢特生：
麥克考米克：
查里斯·C·伍德：
W·B·伍德森：
A·查帕尼斯：
國際人類工效學學會：
國內： 
人機工程學研究的是人與機器相互關系的合理方案，亦即對人的知覺顯示、操作控制、人機系統的設計及其布置和作業系統的組合等進行有效的研究，其目的在于獲得最高的效率及作業時感到安全和舒適。
備注：15
一、學科定義 
畢特生：
麥克考米克：
查里斯·C·伍德：
W·B·伍德森：
A·查帕尼斯：
國際人類工效學學會：
國內： 
人機工程學是在機械設計中，考慮如何使人獲得簡便而又準確的操作的一門科學。

備注：16
一、學科定義 
畢特生：
麥克考米克：
查里斯·C·伍德：
W·B·伍德森：
A·查帕尼斯：
國際人類工效學學會：
國內： 
研究各種工作環境中人的因素，研究人和機器及環境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中和度假時怎樣統一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的科學。
備注：17
一、學科定義 
畢特生：
麥克考米克：
查里斯·C·伍德：
W·B·伍德森：
A·查帕尼斯：
國際人類工效學學會：
國內： 
人機工程學是運用生理學、心理學、生物力學和其它有關學科知識，使機器和人相互適應，創造舒適和安全的環境條件，從而提高工效的一門科學。
備注：18
二、人機工程學研究目的
1、設計
2、工效
3、安全
4、最終目標
為設計機器設備、工藝流程、工具、信息傳遞和控制裝備時，考慮人的因素提供依據。
備注：19
二、人機工程學研究目的
1、設計
2、工效
3、安全
4、最終目標
保障設計的機械使人的操作簡便、省力、快速而準確。
備注：20
二、人機工程學研究目的
1、設計
2、工效
3、安全
4、最終目標
保障人的工作條件和工作環境安全、衛生和舒適。
備注：21
二、人機工程學研究目的
1、設計
2、工效
3、安全
4、最終目標
最終目標是為了使人機系統協調，保障安全健康和提高工作效率。
備注：22
三、人機工程學研究內容
1、人的因素方面
2、機的因素方面
3、環境因素方面
4、人機系統的綜合研究
人的生理、心理、人體測量和生物力學等內容 。
備注：23
例如
備注：24
三、人機工程學研究內容
1、人的因素方面
2、機的因素方面
3、環境因素方面
4、人機系統的綜合研究
顯示器、控制器等設計等內容。
備注：25
例如
備注：26
三、人機工程學研究內容
1、人的因素方面
2、機的因素方面
3、環境因素方面
4、人機系統的綜合研究
溫度、濕度、噪聲、塵毒、 采光、照明、色彩、輻射對人身心的影響等內容。
備注：27
三、人機工程學研究內容
1、人的因素方面
2、機的因素方面
3、環境因素方面
4、人機系統的綜合研究
人機系統的整體設計、崗位設計、顯示控制設計、環境設計、作業方法、人機的組織管理等內容。
備注：28
例如
波士頓愛迪生公司（Boston Edison Company）的”神秘6號”（Mystic #6）
備注：29
四、人機工程學研究方法
1、測量法
2、測試法
3、實驗法
4、觀察分析法
5、感覺評價法
此外還包括：調查研究法、計算機仿真法、圖示模擬和模擬試驗法等 。
借助器具、設備而進行實際測量的人機學研究方法。
1、人體尺寸實測法；
2、心理實測法。
備注：30
四、人機工程學研究方法
1、測量法
2、測試法
3、實驗法
4、觀察分析法
5、感覺評價法
此外還包括：調查研究法、計算機仿真法、圖示模擬和模擬試驗法等。
依據特定的研究內容，設計好調查表，對典型生產環境中的作業者個體或小組進行書面或問詢調查，以及必要的客觀測試，收集作業者的反應和表現。常用的是抽樣測試法。
備注：31
四、人機工程學研究方法
1、測量法
2、測試法
3、實驗法
4、觀察分析法
5、感覺評價法
此外還包括：調查研究法、計算機仿真法、圖示模擬和模擬試驗法等。
在人為設計的環境中，測試實驗對象的行為或反應。各種實驗數據要經數學手段或計算機處理。
備注：32
四、人機工程學研究方法
1、測量法
2、測試法
3、實驗法
4、觀察分析法
5、感覺評價法
此外還包括：調查研究法、計算機仿真法、圖示模擬和模擬試驗法等。
通過觀察、記錄被觀察者的行為表現、活動規律等，然后進行分析的方法。觀察的形式取決于調查的內容和目的，可用公開或秘密的方式進行，也可借助攝影或錄相等手段。
備注：33
四、人機工程學研究方法
1、測量法
2、測試法
3、實驗法
4、觀察分析法
5、感覺評價法
此外還包括：調查研究法、計算機仿真法、圖示模擬和模擬試驗法等。
運用人體的主觀感受對系統的性質、質量、特征等進行判斷和評價的一種方法。
備注：34
五、 人機工程學的起源與發展
經驗期：
創建期：
成熟期：
自有人類以來，就開始存在著人機關系——人與工具之間的關系。 古代沒有系統的人機學，但人類所創造的各種器具，從形狀的發展變化來看，是符合人機工程學原理的（圖1）；經過漫長的發展階段,工具由于人的使用和改進，由簡單到復雜逐步科學化（圖2）。這種實際存在的人機關系，稱為經驗人機關系或自發人機關系。
備注：35
五、 人機工程學的起源與發展
經驗期：
創建期：
成熟期：
從1884年起，在經歷工業革命之后，人們所從事的勞動在復雜程度和負荷量上都有了很大變化。改革工具以改善勞動條件和提高勞動效率已經成為一個迫切問題。因此人們開始了對經驗人機關系所提出問題的研究，如進行了肌肉疲勞試驗 、鐵鍬作業試驗 、砌磚作業試驗等。
備注：36
經驗期中三大實驗
經驗期中三大實驗
肌肉疲勞試驗
鐵鍬作業試驗 
砌磚作業試驗
1884年，德國莫索（A·Mosso）對人體勞動疲勞進行了試驗研究。對作業的人體通以微電流，隨著人體疲勞程度的變化，電流也隨之變化。這一實驗研究為后來的“勞動科學”打下了基礎。
備注：37
經驗期中三大實驗
經驗期中三大實驗
肌肉疲勞試驗
鐵鍬作業試驗 
砌磚作業試驗
1898年美國泰勒（F·W·Taylor）從人機學角度出發，對鐵鍬的使用效率進行了研究。他用形狀相同而鏟量分別為5kg、10kg、17kg、和30kg四種鐵鍬去鏟同一堆煤，雖然17kg和30kg的鐵鍬每次鏟量大，但實驗結果表明，鏟煤量為10kg的鐵鍬作業效率最高。這就是人機工程學過程中著名的“鐵鍬作業實驗”。
備注：38
經驗期中三大實驗
經驗期中三大實驗
肌肉疲勞試驗
鐵鍬作業試驗 
砌磚作業試驗
1911年吉爾伯勒斯（F·B·Gilreth）對美國建筑工人砌磚作業進行了試驗研究。他用快速攝影機把工人的砌磚動作拍攝下來，然后對動作進行分析，去掉多余無效動作，最終提高了工作效率，使工人砌磚速度由當時的每小時120塊提高到每小時350塊。
備注：39
五、 人機工程學的起源與發展
經驗期：
創建期：
成熟期：
二戰期間，許多國家大力發展效能高、威力大的新式武器。但由于忽視了 “人的因素”而導致誤操作而失敗的教訓屢見不鮮（圖3）。失敗的教訓使人們逐步認識到 “人的因素”在設計中是不能忽視的一個重要條件，要設計好一個高效能的裝備，不僅要有工程技術知識，還必須有生理學、心理學、人體測量學、生物力學等學科方面的知識。這種情況下，人機學誕生。1949 年莫瑞爾提出了“Ergonomics”一詞。
備注：40
五、 人機工程學的起源與發展
經驗期：
創建期：
成熟期：
到了20世紀60年代，歐美和日本進入了大規模的經濟發展時期，這一時期，由于科學技術的進步，使人機工程學獲得了更大的發展（圖4）；同時，由于控制論、信息論、系統論和人體科學等理論的建立，應用新理論進行人機系統的研究便應運而生，從而使人際工程學日趨成熟。
備注：41
第二節 安全人機工程學
一、安全人機工程學的定義
安全人機學（Safety Ergonomics）是從安全的角度和著眼點研究人和機的關系，運用人機工程學的原理和方法去解決人機結合面的安全問題的一新興學科。
備注：42
二、安全人機工程學的研究對象
 
人
機
人機結合面
人(Man)，是指活動過程中的人體，即安全主體。
備注：43
二、安全人機工程學的研究對象
 
人
機
人機結合面
機(Machine)，是廣義的，它包括勞動工具、機器（設備）、勞動手段和環境條件、原材料、工藝流程等所有與人相關的物質因素。
備注：44
二、安全人機工程學的研究對象
 
人
機
人機結合面
人機結合面（Man-Machine Interface）,就是人和機在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域（或稱“界面”）。
備注：45
三、?安全人機學的研究范圍和內容
  
研究人機系統中人的各種特性
研究人機功能合理分配 
各種人機界面的研究 
作業方法與作業負荷研究 
作業空間的分析研究
事故及其預防的研究  
人機系統中人的特性是指人的生理特性和心理特性。這些特性是安全人機工程學的基礎理論部分，是解決安全工程技術問題的主要依據。
 生理特性有：人體的形態機能，靜態及動態人體尺度，人體生物力學參數，人的信息輸入、處理、輸出的機制和能力，人的操作可靠性的生理因素等。 
 心理特性有：人的心理過程與個性心理特征，人在勞動時的心理狀態，安全生產的心理因素和事故的心理因素分析等。
備注：46
三、?安全人機學的研究范圍和內容
  
研究人機系統中人的各種特性
研究人機功能合理分配 
各種人機界面的研究 
作業方法與作業負荷研究 
作業空間的分析研究
事故及其預防的研究  
主要研究內容有：人和機各自的功能特性參數，適應能力和發揮其功能的條件，人機系統人機功能分配的方法等。

備注：47
三、?安全人機學的研究范圍和內容
  
研究人機系統中人的各種特性
研究人機功能合理分配 
各種人機界面的研究 
作業方法與作業負荷研究 
作業空間的分析研究
事故及其預防的研究  
人機界面就是人機在信息交換或功能上接觸或互相影響的領域。
對控制類界面主要研究：機器顯示裝置與人的信息通道特性的匹配，機器操縱器與人體運動特性的匹配和顯示器與操縱器性能的匹配等，從而針對不同的系統研究最優的顯示—控制方式。
對工具類界面主要研究其適用性和舒適性，即如何使其與人體的形態功能、尺寸范圍、手感和體感等匹配。
對環境類界面主要研究：作業的物理、化學、生物和美學等環境對人的影響程度、閾值范圍和控制手段。對特殊環境，還須研究人的生命保障系統等。
備注：48
三、?安全人機學的研究范圍和內容
  
研究人機系統中人的各種特性
研究人機功能合理分配 
各種人機界面的研究 
作業方法與作業負荷研究 
作業空間的分析研究
事故及其預防的研究  
作業方法研究包括作業的姿勢、體位、用力、作業順序、合理的工作器具和工卡量具等的研究，目的是消除不必要的勞動消耗。作業負荷研究主要側重于體力負荷的測定、建模(用模擬技術建立各種作業時的生物力學模型)分析，以確定合適的作業量、作業速率、作息安排以及研究作業疲勞及其與安全生產的關系等。

備注：49
三、?安全人機學的研究范圍和內容
  
研究人機系統中人的各種特性
研究人機功能合理分配 
各種人機界面的研究 
作業方法與作業負荷研究 
作業空間的分析研究
事故及其預防的研究  
主要研究為保證安全高效作業所需的空間范圍。包括人的最佳視區、最佳作業域、最小的裝配作業空間以及最低限度的安全防護范圍等。
備注：50
三、?安全人機學的研究范圍和內容
  
研究人機系統中人的各種特性
研究人機功能合理分配 
各種人機界面的研究 
作業方法與作業負荷研究 
作業空間的分析研究
事故及其預防的研究  
國內外大量的統計表明，有近80％的事故是由于人為失誤發生的。因此，應研究產生事故的各種人的因素、人的操作失誤分析與預防措施等。
備注：51
四、安全人機工程學的研究目的
  對人機系統建立合理的方案，更好地在人機之間合理地分配功能，使人和機有機結合，有效地發揮人的作用，最大限度地為人提供安全衛生和舒適，達到保障人的健康、舒適、愉快地活動，同時帶來活動效率的提高。
備注：52
第三節安全人機學與其他科學的關系
可見，安全人機工程學是一門綜合性學科，它處于許多學科的邊緣接合部上，既有人體科學與工程技術的交叉和滲透，又有社會科學與自然科學等學科的交叉和滲透。 
備注：53
安全人機學與其他科學的關系
與工效人機工程學的關系
與安全心理學的關系
與人體測量學、生物力學的關系
與人體生理學、環境科學的關系
與安全工程學的關系
與工程技術科學的關系
安全人機工程學和工效人機工程學都是人機工程學的重要分支。
安全人機工程學以安全為目標、以工效為條件；
工效人機工程學以安全為前提、以工效為目標的。
備注：54
安全人機學與其他科學的關系
與工效人機工程學的關系
與安全心理學的關系
與人體測量學、生物力學的關系
與人體生理學、環境科學的關系
與安全工程學的關系
與工程技術科學的關系
安全心理學是心理學的應用學科之一，是安全人際工程學的主要理論基礎之一。
備注：55
安全人機學與其他科學的關系
與工效人機工程學的關系
與安全心理學的關系
與人體測量學、生物力學的關系
與人體生理學、環境科學的關系
與安全工程學的關系
與工程技術科學的關系
人體測量學、生物力學為人機設計提供科學依據 。
備注：56
安全人機學與其他科學的關系
與工效人機工程學的關系
與安全心理學的關系
與人體測量學、生物力學的關系
與人體生理學、環境科學的關系
與安全工程學的關系
與工程技術科學的關系
均是安全人機工程學的基礎依據。
備注：57
安全人機學與其他科學的關系
與工效人機工程學的關系
與安全心理學的關系
與人體測量學、生物力學的關系
與人體生理學、環境科學的關系
與安全工程學的關系
與工程技術科學的關系
安全工程學可以分為：安全管理工程學，安全設備工程學，安全人機工程學和安全系統工程學。

備注：58
安全人機學與其他科學的關系
與工效人機工程學的關系
與安全心理學的關系
與人體測量學、生物力學的關系
與人體生理學、環境科學的關系
與安全工程學的關系
與工程技術科學的關系
工程技術科學是研究工程技術設計的具體內容和方法，安全人機工程學不是研究這些具體內容和方法，而是如何讓這些設計適合于人的使用和避免危害。

備注：59
第四節 安全人機工程學的誕生與展望
一、閱讀課本，簡述安全人機工程學的誕生歷程(自學內容)
二、閱讀課本，簡述我國安全人機工程學的誕生和發展歷程(自學內容)
三、閱讀課本，簡述安全人機工程學的展望(自學內容)
備注：60
古代器物造型
如舊石器時代，石錘、石砧大部分呈直線形狀，到了新石器時代石鐮的形狀已經更適合人的使用。
返回
備注：61
古代家具
如古代家具就可以很明顯地看到人機的理念。而指南車的傳動機構，運用了力學知識和反饋原理，與現代人機工程學的原理相吻合。
返回
備注：62
飛機座艙和儀表位置
返回
備注：63
科學技術的進步

返回
備注：64
備注：65

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