第1章 人机工程学概论
人机工程学的发展简史 2
车辆设计和使用中的人机工程问题 4
人机工程学的研究内容
31
机器设计中的人体因素
33
未来车辆人机工程学面临的新课题
35
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第 1 章目录
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人机工程学的研究内容
定 义 基本概念 研究对象 研究内容
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“Ergonomics”， “Human
Engineering”
日语称为 “人间工学”
俄语音译为 “Эргономика”
美国： “Human Factors”
人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容
人机工程学的定义
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在我国，本学科处于初创阶段，名称尚不统一，
有“人机工程学”，“人类工效学”、“人体工
程学”和“工效学”等不同提法。
“Ergonomics” = “Ergon” + “Nomos”
“Ergon”的意思是 “出力”、“工作”，
“Nomos”的意思是 “正常化、规律”。
“Ergonomics”的含意就是 “人出力正常化”
或
“人的工作规律”。
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C C Wood 的定义为：“设备的设计必须适合人
的各方面的因素，以便在操作上付出最少能耗而求得
最
高效率”。
W B Woodson 的定义为：“人机工程学研究的是
人与机器相互关系的合理方案，即对人的知觉显示、
操纵控制、人机系统设计和布置、作业系统的组合等
进行有效的研究，其目的在于获得最高的效率及人在
作业时感到安全和舒适”。
A Chapanis 的定义为：“人机工程学是在机器设
计中考虑如何使人操作简便而又准确的一门学科”。
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E J McCormick 和 M S Sanders 在《Human
Factors in Engineering and Design》一书中给出人机工
程学的简要定义为：“为人的使用而设计” 和 “工
作 和
生活条件的最优化”。
K H E Kroemer, H B Kroemer, K E Kroemer-
lbert 等人在《Ergonomics--How to Design for Ease
and Efficiency》一书中给出人机工程学的简要定义为：
“为适当地设计人的生活和工作环境而研究人的特性
” 和
“工作的宜人化”。
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封根泉的定义为：“为了研究解决机器系统设计与
人体有关的种种问题，使整个人机系统的工作效能达到
最
优而建立起来的一门科学，就是人体工程学”。
赖维铁的定义为：“人机工程学是运用生理学、心
理学和其它有关学科知识，使机器和人相互适应，创造
舒
适和安全的环境条件，从而提高工效的一门学科”。
钱学森的定义为：“人机工程是一门非常重要的应
用人体科学技术，它专门研究人和机器的配合，考虑到
人的功能能力，如何设计机器，求得人在使用机器时整
个
人和机器的效果达到最佳状态”。
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曹 琦等人给出的定义为：“人机工程学是研究并
优化人机系统的科学”。
国际人机工程学会 (International Ergonomics
Association, 简称 IEA) 的定义为: “人机工程学是研究
人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面
的各种因素; 研究人和机器及环境的相互作用;以及在
工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率,
人的健康、安全和舒适等问题的学科” 。
本书的定义为：“人机工程学是从人的生理和心理
特点出发，研究人、机、环境相互关系和相互作用的规
律, 以优化人-机-环境系统的一门学科”。
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人机系统(man -machine system)
指“人”与他所对应的“物”共处于同一时
间及空间时所构成的系统。
“人”指的是在所研究的系统中参与系统过程
的人;
“机”则泛指一切与人处于同一系统中并与人
交换着信息、物质和能量的、供人使用的物;
“环境”指的是“人”、“机”共处的、对“
人”和“机”有直接或间接影响的周围外部条件。
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人机工程学的基本概念
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人人
机机
系系
统统
构构
成成
图图
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人机界面 (man -machine interface)
人机系统中,“人”与“机”之间能
够相互施加影响、实现相互作用的区域。
(1) 第一类 控制系统人机界面
(2) 第二类 直接作用型人机界面
(3) 第三类 间接作用型人机界面
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人机关系 (man -machine relationship)
（1）机宜人
（2）人适机
机宜人是有条件的, 人适机也是有限度的。
人机系统中的机宜人与人适机是相对的。
任何一个人机系统都必然是既要尽量做到机
宜人,也要设法做到人适机。调整这种人机相互
匹配关系最根本的制约条件就是人的可能性与人
的可靠性。
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人机工程学的研究对象是人-机-环境系统
简称人机系统。
人机工程学既要研究人-机-环境系统的各
个组成部分的属性,更要着重研究人-机-环境
系统的总体属性,以及人、机、环境之间的相
互关系的规律。
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人机工程学的研究对象
人机工程学主要由两个学术研究方向构成：
1. 研究和实验 确定工程设计所必需知
道的有关人的特征和特性的具体数据。
2. 应用和工程 设计宜人化的用品、工
具、机器、环境、作业程序、工作任务等。
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人机工程学的研究内容
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1. 人机工程学的学科构成
人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容
2. 人的特性的研究
（1）人体尺寸及人体测量技术
（2）人体的力学性能
（3）人的劳动生理功能
（4）劳动中人的心理过程
（5）人的信息传递能力
（6）人的可靠性
（7）人员的选拔和培训
（8）人的动作时间研究
（9）人体模型
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3.机的特性的研究
（1）信息传递技术
（2）操纵控制技术
（3）安全保障技术
（4）动力学仿真技术
（5）宜人化技术
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4. 环境特性的研究
（1）作业空间
（2）物理环境
（3）化学环境
（4）生物环境
（5）美学环境
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5. 人-机关系的研究
（1）人机系统功能分配
（2）人机界面优化匹配
（3）人机系统特性协调
（4）人机系统可靠性
（5）人机系统安全性
人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容
6.人-环境关系的研究
7. 机-环境关系的研究
8. 人-机-环境系统总体性能的研究
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人机工程学的研究内容人机工程学的研究内容
人机工程学
发展简史现代的
科学的
经验的
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学术组织
与刊物
经验的人机工程学一直延
续到第一次产业革命时期。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
经验的人机工程学
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自有人类社会开始，就有了最原始的人机关
系——人与器物的关系。原始人狩猎用的棍棒、
石块或投枪,其尺寸、重量总是与人的体能大体
相适应的。大约两千四百多年以前的战国初期，
我国就出现了第一部科技汇编名著《考工记》。
它的历史与科学价值名闻中外，联合国教科文组
织已决定将《考工记》译成六种联合国的工作语
言（中、英、法、俄、西班牙，阿拉伯文）以广
流传与研究。在这部古代科技名著中，对一些器
物制作应考虑的宜人性问题已有相当深入、十分
精彩的论述。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
※兵器握柄的形状
※弓箭的制作和使用
※掘土工具 “耒”
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
经验的人机工程学
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随着人类社会的发展, 人创造和使用的器
物和机器不断得到改进, 由简单到复杂地逐步
完善。这种实际存在的人机关系及其发展，可
称为经验的人机工程学。我国古代的指南车，
是最早的自动控制系统, 其设计原理与现代人
机工程学的反馈原理相吻合, 是经验的人机工
程学的典型应用实例。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
※ 第一次产业革命时期(1750～1890年)
※ 第二次产业革命时期(1870～1945年)
※ 第一次世界大战期间
※ 第二次世界大战期间
※ 第三次产业革命开始(1945年)以来
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
科学的人机工程学
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※ 第一次产业革命时期(1750～1890年)
以法国 Jacquard 在纺织机械上使用穿孔
卡片进行程序控制和英国 Watt 设计蒸汽机的
调速器为代表，开始实现自动调节和控制。
与此相适应，人机工程学开始由经验逐
步上升为科学。
1884 年德国学者 A Mosso 迸行了著名的
肌肉疲劳试验，该项研究可以说是科学人机
工程学的开端。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
※ 第二次产业革命时期(1870～1945年)
1898 年美国学者 Frederick W Taylor 进
行了著名的铁锨铲煤作业的试验研究。
Frank B Gilbreth 夫妇首创采用当时先进
的高速摄影（电影拍摄）方法，研究工人的砌
砖作业动作过程。
20 世纪初, F W Taylor 关于操作方法的研
究成果在美国和西欧一些国家得到推行,并成
为大大提高劳动生产率的“泰罗制”, F W
Taylor 的研究为科学人机工程学的建立奠定了
基础。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
※ 第一次世界大战期间
各参战国都聘请心理学家解决战时兵种分
工、特种人员选拔和训练、军工生产中的作业
疲劳等问题。
美国哈佛大学心理学 Munsterberg教授的
代表作《心理学与经济生活》和《心理工艺学
原理》是人机工程学的最早著作。
这一时期的研究者多是一些心理学家, 当
时的学科名称是 “应用实验心理学”, 其特点
是 选
择和训练人,使人适应机器。
战后，心理学的应用推广到非军事领域，
学科名称改成了“工程心理学”。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
※ 第二次世界大战期间
工程技术设计思想开始发生了一个根本
性的转变: 由 “使人适应机器”转变为“使
机器适应人”，生理学家、心理学家、医生
和工程技术专家共同研究解决武器和装备的
优化设计的实践，促进了人机工程学作为一
门 独 立
的新兴学科的形成和发展。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
※ 第三次产业革命开始(1945年)以来
以电子技术的广泛应用为主要标志。随
着工业技术的发展，工程技术设计中与人的
因素有关的问题越来越多，人机协调问题越
来越显得重要，从而促使人机工程学的研究
和应用得到更广泛而迅速的发展。
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人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
※ 20 世纪 80 年代，进入 “现代的人机工程
学” 发展阶段，其突出特点是：人-机-环境系
统
的最优化。
※ “产品语义学” — 产品的 “认知” 问题，
成
立了专门的研究方向。
归结为两个极朴素的要求：
第一，看到它，马上知道它是做什么用的；
第二，比较容易弄清楚该怎么用。
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现代的人机工程学
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1992年, 联合国环境与发展大会通过了
著名的《关于环境与发展的里约热内卢宣言
》,以保护生态环境为前提, 提出了经济与科
技活动所必须遵循的 “可持续发展原则”。
其后不久, 我国制定了国家的 “可持续
发展战略”, 把环境保护提升到了现代化建
设 的
国策之高度。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
可持续发展原则使人机工程学的学术思
想又产生了极大的扩展和深化:
在空间方面，将所考虑的环境延伸到了
整个自然界的大环境;在时间方面，不仅要
考虑人造器物给当今人们带来的效益，而且
要充分顾及对未来子孙后代的影响。
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可持续发展原则对人类的设计和生产活
动提出了一系列新的准则:
应该减少资源和能源的消耗，应该推行
“绿色包装”，不但从源头上去减少垃圾，
还要开拓废弃物资的再生利用，…。只要设
计得当，让事物又好又省又美是完全做得到
的。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
“从清晨起床到夜晚人睡，智能化的电
子产品为人安排好了一切:定时唤醒人们起来，
自动地定时做好早餐，自动地定时定购所需物
品，… ” “智能化的个人交通工具，能让人
在户外足不涉地 ”，“恒温控制的居室，让
人终年生活在四季如春的环境中”……对于人
类的未来生活，报刊上不断出现这样的描述。
如果今后多数社会成员的生活，真的都象那样
完全不费脑子，不费力气，人类的子孙们，会
一代比一代更聪明健壮，还是相反？
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
人机工程学研究的目的是使人 “安全、
健康、舒适、高效” , 在未来，这也许仍
然没有错。但是必须从更高的视角来把握其
含义: 产品、设施、环境的创造，既要让人
们现今生活得美好，更要有利于人类自身德、
智、体的全面发展。一定要让科技进步促进
人类自身的健康发展！
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人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
1949 年 12 月, K F H Murrell 第一次提出了
“Ergonomics” 这个词作为人机工程学的学科名称。
1950 年成立了英国人机工程学研究协会,1957 年发
行了会刊《Ergonomics》,该刊物现在已成为国际人机工
程学学会的会刊。
美国在 1957 年成立了人机工程学学会，发行了会
刊《Human Factors》, 成为世界上出版人机工程学书刊
最多的国家。
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人机工程学的学术组织与刊物
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1960 年正式成立了国际人机工程学学会, 1961 年在
瑞典的斯德哥尔摩举行了第一届国际人机工程学学术会议,
此后每三年举行一次, 至 2003 年为止, 已举行了 15 次
国际人机工程学学术会议。
自20 世纪 60 年代开始,俄罗斯(前苏联)、日本、德
国、法国、荷兰、瑞典、瑞士、丹麦、芬兰等国也都相继
成立了人机工程学学会或专门研究机构, 从事人机工程学
的研究、应用和人才培养工作。
国际标准化组织(International Standardization
Organization, 简称 ISO )于 1975 年设立了人机工程学
技术委员会(TC - 159),负责制订人机工程学方面的标准。
各国根据自己的具体情况也制订了许多人机工程学的标准
和规范。
人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
人机工程学在我国起步相对较晚, 目前处于
大力发展阶段。
1989 年正式成立了全国性的学术组织 -- 中
国人类工效学学会 ( Chinese Ergonomics
Society, 简称 CES )。
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人机工程学的发展简史人机工程学的发展简史
机器设计中的人体因素
1. 人体对作业负荷的耐受性
2. 人体参数
3. 人体的生物力学特性
4. 人的感知响应特性
5. 人的适宜劳动姿势
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机器设计中的人体因素
车辆设计和使用中的人机工程问题
1. 机动车辆驾驶操纵人机界面的优化匹配
2. 机动车辆的行车安全性及车内乘员的人体
保护技术
3. 机动车辆乘员的乘坐舒适性
4. 机动车辆的噪声控制
5. 机动车辆车内小气候环境的宜人化控制
6. 机动车辆驾驶员的驾驶适宜性
7. 机动车辆的道路适应性
8. 人-车-路系统的综合优化
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未来车辆人机工程学面临的新课题
车辆设计和使用中的人机工程问题既广泛又
典型,几乎复盖了人机工程学的全部主体内容,
它们一直是过去几十年中研究的热门。其中, 尤
以轿车设计和使用中的人机工程问题技术上最具
有代表性和先进性。
车辆人机工程专家面临的挑战将是怎样使得
人体特性的差异如此巨大的轿车驾驶者和使用者
群体中的大多数人、在大部分时间里对轿车的使
用性能都感到满意。
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整个道路交通环境的改善将使轿车的驾驶者
成为整个智能交通运输系统的组成部分之一,
从而将其控制目标转向于谋求有限的道路通行
能力的优化利用及整个系统的安全、高效运行。
随着能源与环境问题的倍受人们关注,车辆
技术发展的又一趋势可能是各种非石油燃料车
辆,特别是电动汽车的大量使用,这些新型的车
辆将带给驾驶者许多新的驾驶操纵特性,对车辆
设计和使用提出某些新的人机工程问题。
未来车辆人机工程学面临的新课题未来车辆人机工程学面临的新课题
由于信息技术的发展和社会生活网络化程度
的提高，轿车作为通勤交通工具的功能比率将渐
趋下降，而用于休闲娱乐的功能比率将渐趋提高,
轿车的行驶速度也许不再是最主要的使用性能要
求了，而人们对轿车的宜人性、乘坐舒适性的要
求却会比现在高得多, 轿车作为一个活动的家，
将要求车内空间增大，内部装饰更具有家庭的温
馨气氛。
未来车辆人机工程学面临的新课题未来车辆人机工程学面临的新课题
未来社会大环境的其他变化，必将
为人机工程学的发展提供新的机遇和更
加广阔的前景,也必将对车辆人机工程学
提出许多新的研究课题, 从而引起车辆
人机工程学研究重点的转移。
未来车辆人机工程学面临的新课题未来车辆人机工程学面临的新课题
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