《安全人机工程学 第2版》廖可兵主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《安全人机工程学 第2版》

【作　者】廖可兵主编

【丛书名】普通高等教育“十三五”规划教材

【页 数】 280

【出版社】 应急管理出版社 , 2019

【ISBN号】978-7-5020-7724-2

【价 格】55.00

【分 类】安全人机学-高等学校-教材

【参考文献】 廖可兵主编. 安全人机工程学 第2版. 应急管理出版社, 2019.

图书封面：

图书目录：

《安全人机工程学 第2版》内容提要：

《安全人机工程学》是煤炭工业出版社2002年出版的高等院校安全工程专业系列教材之一。教材自出版以来，受到广大师生的广泛好评，这其中编写老师起着非常重要的作用。几位老师的严谨作风以及对学生负责任的态度，使得教材在选材及文字叙述上都做到了概念准确、原理简明、通俗易懂，便于学生的学习和掌握。本教材不仅作为高等院校本科安全专业教学的基础课程教材，同时被多所学校选为研究生入学考试的专业课教材。2016年我社启动了普通高等教育“十三五”规划教材的编写工作，《安全人机工程学》作为安全专业的基础教材，更突显其重要地位，将重点纳入我社“十三五”规划教材。作为一本安全专业的经典教材，特对本书的编写提出以下几点建议，请老师参考，如有不妥之处请见谅。1.本着尊重已出版教材原作者的原则，本教材依旧请原主编，副主编及参编人员尽可能还是请原来的老师参与，如有不便，还请您来统一分配各章节的编写，您来负责最终的统稿，需要的话加入审稿环节。2.新教材的编写要结合当前的安全专业课程设置、教学大纲，在此基础上制定编写大纲。

《安全人机工程学 第2版》内容试读

第一章概、论

者系

理

第一节人机工程学

人机工程学(Man-Machine Engineering)是一门专门研究人体（即人的身心）与外界事物联系的交叉技术科学。该学科在其自身的发展过程中，逐步打破各学科之间的界限，并有机地融合各相关学科理论，不断地完善自身的基本概念、基础理论、研究方法技术标准和操作规范。它起源于欧洲，形成于美国，发展于日本，作为一门独立学科的历史将近70年。

英国学者莫瑞尔于1949年首次正式提出Ergonomics一词，该词是由希腊词根“ergon”(即工作、劳动)和“nomics'”(即规律、规则)复合而成，其含义是“人出力正常化”或“人的工作规律”。就是说，这门学科是研究人在生产、生活和操作过程中合理地、适度地劳动和用力的规律问题。在1950年2月召开的学术会议上通过了使用“Ergonomics'”这一术语。由于该词能够较全面反应本学科的本质，又源于希腊文，便于各国语言翻译上的统一，而且词义保持中立性，不会对各组成学科的亲密和间疏，因此目前较多的国家采用“Ergonomics'”一词作为该学科名称。作为一门独立的人机工程学学科从此诞生了。该学科诞生之前，如同其他学科一样经历了一个漫长的酝酿和发展历程。由于该学科研究和应用范围极其广泛，它所涉及的各学科、各领域的专家、学者都试图从各自研究领域的角度和解决问题的着眼点来给本学科命名，因而目前为止在国内外还没有统一的学科名称。这门学科的名称在美国称为“Human Engineering”(人类工程学)或“Human Factors Engineering”(人因工程学)，西欧国家多称“Ergonomics'”,日本和俄罗斯都用西欧名称，日语为“人间工学”，俄语为“3PrOHOMHKa”,其他国家大都是沿用英、美两种名称。在我国，也由于看问题的角度和着眼点不同而采用的名称不同，其称呼大致有“人体工程学”“人因工程学”“人类工程学”“工效学”“宜人学”“人机工程学”等。本书从该科学部门的学科基础理论交叉、要求“机宜人”和“人适机”的通用角度以及应用领域极为广泛的着眼点，采用“人机工程学”的名称。

一、人机工程学的定义

人机工程学是20世纪中期发展起来的交叉科学，它广泛运用人体测量学、生理学、卫生学、医学、心理学、系统科学、社会学、管理学及技术科学和工程技术等学科的理论和知识，主要研究人、机和人机结合面之间的关系，通过恰当的设计，以实现人、机、环境之间的最佳匹配，使处于不同条件下的人能有效地、安全地、健康和舒适地进行工作与生活。这门学科目前在国内外尚无统一的定义，而且随着学科的发展，其定义也在不断地发生变化，现择其部分加以介绍。毕特生定义为：人机工程学就是正确地使用人的工程学。麦克考米克定义为：人机工程学，其广泛含义可说是人类在运用事物过程中的工程学，其特定含义则是指相对于人的感觉、精神、机体和其他诸方面的属性，人类与工作方

式、工作内容和工作环境之间的协调。人机学专家Charles C.Wood定义为：设备设计必须适合人的各方面的因素，以便在操作上付出最小代价而求得最高效率。人机学及应用心理学家A.Chapanis说“人机学是在作机械设计中，考虑如何使人获得操作简便而准确的

一门科学”。W.B.Woodson则认为：人机学研究的是人与机中相互关系的合理方案，即对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其布置和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工作效率和作业时感到安全和舒适。不难看出，不同领域的人机学者常常是按各自看问题的角度和着眼点对人机工程学或人机学下定义。

国际工效学会（(International Ergonomics Association,简称IEA),对人机工程学所下的定义：阐述所有情况下人类的生理学、解剖学、心理学的各种特点、功能，以进行最适合于人类的机械装置的设计制造，工作场所布置的合理化，工作环境条件最佳化的实践科学。后又修改为：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；研究在工作中、家庭生活中和休假中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。

国内学者一般认为：人机工程学是运用人的生理学、心理学和其他有关学科知识，使机器和人相互适应，创造舒适和安全的工作与环境条件，从而提高工效的一门科学。

结合国内外本学科发展的具体情况，我国1979年出版的《辞海》中对人机工程学给出了如下的定义，即人机工程学是一门新兴的边缘学科，它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大的效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最佳位置。

总之，由于这门学科至今仍处于迅速发展之中，因而仍具有新兴学科的某些共同特点，其中研究层次尚限于技术科学和工程技术（即人机工程学、人机工程）两个层次，而基础科学（即人机学）层次尚缺，学科名称多样、学科边界模糊、学科内容综合性强、学科定义尚不统一等。尽管如此，本学科在研究对象、研究方法、理论体系等方面并不存在根本上的差异，这正是人机工程学能作为门独立学科存在的源由。

二、人机工程学研究的目的、内容、方法及应用领域

1,人机工程学的研究目的

(1)设计机器和设备及工艺流程、工具以及信息传递装置与信息控制设备时，必须考虑人的各种因素一生理的和心理的及人体测量参数、生物力学的需要与可能。

(2)要使人操作简便、省力、快速而准确。

(3)要使人的工作条件和工作环境安全卫生和舒适。

(4)最终目的是为了使人机系统协调，保障安全健康和提高工作效率。

2.人机工程学的研究内容

(1)人的因素方面，主要包括人体生理、心理、人体测量及生物力学。

(2)机的因素方面，主要包括显示器和控制器等物的设计。

(3)环境因素方面，主要包括采光、照明、尘毒、噪声等对人身心产生影响的因素。

(4)人机系统的综合研究。研究人机系统的整体设计，岗位设计，显示器设计，控2

制器设计，环境设计，作业方法及人机系统的组织管理等。

此处应该指出：在中文中人机工程学与工效学在概念上存在着差别，即在人机工程学基础理论上不能使用人一机一环的概念，而只能用人一机（即物）及其所产生的人与人、物与物和人与物关系的表现形式以及其内在联系（即人机系统）的泛指概念来解释。在解决具体问题时，把人和机都狭义化，才出现“环”的概念。

3.人机工程学的研究方法

人机工程学的研究方法除本学科建立的独特方法外，还广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法和手段，也运用系统、控制、信息、统计与概率等其他学科的一些研究方法。这些方法中包括：人体结构尺寸、功能尺寸的测量；人在活动中的行为特征；对人的活动时间和动作分析：人在作业前后及作业中的心理状态和各种生理指标的动态变化；分析人的活动可靠性、差错率、意外伤害原因等；运用电子计算机模拟或仿真人的作业过程实验；运用统计学的方法找出各变数之间的相互关系等。

人机工程学在研究中应遵循客观性和系统性原则。所谓客观性原则，是指在研究工作中坚持严肃认真、实事求是的科学态度，要根据客观事物的本来面目去反映其固有的本质和规律性。在开始时，要根据科研或实际需要，并遵循客观条件选择合适的研究课题；在研究过程中，要全面、客观、真实地反映研究对象和主客观实际情况；在分析研究结果时，要从现实出发，做出符合实际的结论。所谓系统性原则，就是将研究对象放在系统中进行认识和研究。人机系统中的人、机、人机结合面之间存在着相互制约、影响、渗透的有机联系，而不是要素之间的简单迭加关系，而且人、机、人机结合面各自的组成成员又构成各自的系统。各子系统之间存在着物质、能量、信息的交换，而且人机系统作为一个整体，它还置于整个社会的大系统中。因此，对人机系统的研究，必须从系统的整体出发去分析各子系统的性能及其相互关系，同时寻求社会性因素对系统中各要素及其相互关系的制约，以便寻求各要素之间的最合理的匹配，以取得最佳的效果

1)实测法

(1)人体尺寸实测法。借助机械设备对人体进行实测的方法，是最常见的方法之一。如：为了解决操作安全和工作效率而设计时，需要确定手臂活动范围，某厂选择18~65岁的男工226人、女工204人，按年龄分成五类(18~25岁，发育成熟的；41~65岁开始衰老的：26~30岁；31~35岁；36~40岁)，然后借助测量仪器分别对他们的手臂活动范围及人体体形特征进行实测，所得结果作为机器和装置设计以及操作空间布局的依据。

(2)心理实测法。以心理学中个体差异理论为基础，对被试个体在某种心理测验中的结果与常模（常模是某个标准化的样本在测验时的平均得分，用以解释个体测验结果时参照的标准)进行比较，用以分析被试者心理素质的一种方法。此方法广泛运用于人员心理素质测试、人员选拔和培训等方面。按测验内容可分为能力测验、智力测验及个性心理特性测试。

2)实验法

当上述实测法受到限制时，可采用实验的方法，一般在实验室内在人为控制条件下进行，以引起研究对象相应变化来作出因果推论和变化预测的一种方法。如：为了得到某种按钮开关的按压力、手感和舒适感等人体要求的数据，一般在作业现场进行短时间的测试

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即可，而色彩环境对人的生理、心理和工效的影响在实验室作短时的实验是不能解决的，应对各种色彩环境下工作人员的不同反应持续进行一段时间的观测，才能得到比较真实的结果时，这就要运用实验法。实验中存在的变量有自变量、因变量和干扰量3种。自变量是研究者能够控制的变量，也是引起因变量变化的原因。自变量因研究内容、目的不同(如光照、声音、色彩、显示器的类型、控制器的位置及作业的姿势等)，而有不同的变化。因变量应能稳定、精确地反映自变量引起的效应，具有可操作性，并能充分代表研究的对象性质。干扰变量是由于个体差异和外界因素等引起的，如被试者在实验中随时间推移而产生身心变化或外界条件的干扰以及实验系数误差等。

3)分析法

一般在前两种方法的基础上进行，如对人在操作机械时的动作分析（动态分析），用轨迹摄影及高速录像技术将人在操作过程中所完成的每个连续动作逐一记录下来，然后进行分析研究，以便排除其中无效或危险动作，减少人的重心移动，纠正不良姿势，从而有效地减轻人的劳动强度，提高劳动生产率和确保劳动者的安全健康，特别是对一种动作在

一个作业班次内要重复成千上万次时，利用分析法，哪怕只去掉或改进一个动作，都会对劳动效率和保障安全起着重要作用。

(1)瞬间操作分析。生产过程一般都是连续的，因此人、机之间的信息传递也是连续的。但要分析这种连续传递的信息是很困难的，因而只能使用间歇性的分析测定法(即用统计方法中的随机取样法)，对操作与机器之间在每一间隔时刻的信息进行测定(要注意操作者接受信息（即输人）与做出动作（即输出）的区别)。测定完后，再用统计推理的方法加以整理，从而得到改善人机系统有利的资料。

(2)知觉与运动信息分析。一般说来，有外界传给人的信息，首先由感知器官传到神经中枢，经大脑处理后产生反应信号，再传递给肢体去对机械进行操作，被操作后的机械状况又将信息送回于人，成为一种反馈系统。知觉与运动的信息分析法，就是对此反馈系统进行测定和分析，并用信息理论去阐明信息传递的数量关系。

(3)连续操作的负荷分析。这种方法是采用计算机技术来分析操作人员连续操作的情况。用这种方法时一般要规定操作所必须的最小的间隔时间，以推算操作人员工作的负荷情况。

(4)频率分析。这是对人机系统中的装置、设备等机械（即物质）系统被使用的频率进行测定和分析，其结果可作为调整工作人员负荷的参考数据。

(5)设备相互关联性分析。这是对机械的使用方法及机械状态的变化等进行观测和分析的方法。如观测同时操作数台机器的操作者，他从这台机器转到另一台机器时，通过分析眼的移动次数与操作频率的情况，获得机械和控制装置的适当比例关系。

4)调查研究法

目前，人机工程学专家还采用各种调查研究法来抽样分析操作者、使用者或享受者(如游艺机的享受者)的意见和建议，这种方法中包括简单的访问、专门调查，直至非常精细的评分，生理和心理学分析判断以及间接意见与建议分折等。

5)计算机仿真法

由于人机系统中的操作者是具有主观意志的有机生命体，用传统的物理模拟和模型方法往往不能完全反映系统中生命体的特征，其结果与实际相差较大。另外，随着现代人机

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系统越来越复杂，若采用物理模拟和模型方法研究复杂的人机关系，不仅成本高、周期长，而且模型装置一经定型就很难修改和变动。为此，一些更为理想而有效的方法逐渐被研制成功并得以推广，其中计算机数值仿真法已成为人机工程学的一种现代研究方法。

数值仿真是在计算机上利用系统的数学模型，进行仿真性实验研究。研究者可以对尚处于设计阶段的未来系统进行仿真，并就系统中的人、机等要素的功能特性及其相互间的协调性进行分析，从而预知所设计产品的性能并进行改进设计。由此可见，应用数值仿真研究能大大缩短设计周期并降低成本。

6)图示模拟和模型试验法

图示模拟和模型试验法是运用图形对系统进行描述，直观地反映各要素之间的关系，从而揭示系统本质及其内在联系的一种方法。由于机器系统一般比较复杂，因而在进行人机系统研究时常采用图示模拟的方法。模拟方法包括各种技术和装置的模拟，如操作训练模拟器、机械的模型及各种人体模型等。通过这类模拟方法可以对某些操作系统进行逼真试验，可以得到从实验室研究外推所需的更符合实际的数据。

图1-1为应用图示模拟和模型试验法研究人机系统特性的典型实例。因为图示模拟器或模型通常比它所模拟的真实系统的价格便宜得多，又可以进行符合实际的研究，所以应用较多。

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限动带

击板仪表板

飞下仪表板

斜踏板

水平地板

车辆制动力

图1-1研究车辆碰撞的人机系统的模拟和模型

7)感觉评价法

感觉评价法是运用人体主观感受对系统的性质、质量、特征等进行判断和评价的一种方法。在人机工程学的研究中，常常要对各种物理量、化学量进行测量，如三维空间的长度、高度、宽度、速度、温度、湿度、采光、照明、色彩、声音、味道、适用性、操作性、满意度、爱好、情绪、情感、感觉、感受等，对人的主观感觉均会产生不同的差异，

在实际的人机系统中直接决定操作者行为反应的是他对客观刺激产生的主观感觉。因此，对人有直接关系的设计，测量人的主观感觉量是非常重要的。感觉评价对象可分为两类：

一类是对产品或系统的特定性质与质量进行评价；另一类是对产品或系统的整体进行综合评价。现在前者可借助于仪器进行评价；后者只能由人来评价。

4.人机工程学的应用领域

人机工程学作为技术科学层次上的基础性学科，其应用领域极为广泛，除了按应用方向可以区分工效人机工程学和安全人机工程学外，把它与人有直接关系的应用领域分类可概述如下。

1)机具类

(1)机械。机器、运输机械：汽车、火车、电车、轮船、飞机、宇宙飞船、卫星、摩托车、自行车。起重机械：行车、吊车、电梯、扶梯、平面梯。农用机械：犁田机、插秧机、收割机、推土机、铲土机。电器机械：家用电器、日用电器、健身器械、医疗器械、仪器仪表；以及计算机、售货机、检票机、取款机等。

(2)器具。用具、工具、办公用品、家具、清扫工具、厨房用具、防护用具、玩具、文具；电话机、电传机、指示标志、安全标志、广告、媒体、书刊等。

(3)设备与设施。工厂、学校、医院、机关、机场、车站、码头；城市设施、道路设施、住宅设施、旅游与休闲设施、体育设施、消防设施、国防军事设施、监控设施、宇航设施、核电设施等。

(4)被服。被褥、服装、工作服、鞋、工作靴、帽、太阳帽、安全帽等。2)作业类

作业条件及方法：生产作业、检查作业、监控作业、监督作业、维修作业、技能作业、体力作业、智力作业、危险作业、服务作业、女工作业以及学习、训练、运动等活动。

3)环境类

工厂、车间、控制室、操纵室、驾驶室、检验室、办公室、住宅、学校、医院、商店、场馆及公共场所等场地的空间与环境因素。如：采光照明，颜色与声响、微气候及空气中的粉尘、有害气体、各类辐射等污染物：化学环境因素，一氧化碳、二氧化碳、氯气，汞蒸汽、铅蒸汽、甲苯、醚类、醛类、醇类等有害气体。

4)人体本身的主要研究领域

包括人体信息处理系统（信息处理能力的界限、信息处理能力的变化），脑电波与大脑意识水平、疲劳与恢复、人体节律特征及人的心理与生理在活动过程中的变化等。

三、人机工程学的发展简史

1.人机工程学的产生与发展

自人类社会形成以来，人类在求生存、求发展的搏斗中，开始创造各种各样的简单器具。人类利用这些器具进行狩猎、耕种。从而有了人与器具的关系一原始人机关系。在古老的人类社会中尽管没有系统的人机工程学的研究方法，但人类通过实践的启发所创造的各种简单工具，以其形状的发展变化来看，是符合人机学原理的。例如：旧石器时代的石刀、石枪、石斧、骨针等工具大部分呈直线形状，有利于使用；到新石器时代，人类所

···试读结束···