《设计中的人机工程学》苟锐编著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《设计中的人机工程学》

【作　者】苟锐编著

【页 数】 172

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2019.12

【ISBN号】978-7-111-64232-9

【价 格】32.00

【分 类】工效学-高等学校-教材

【参考文献】 苟锐编著. 设计中的人机工程学. 北京：机械工业出版社, 2019.12.

图书封面：

图书目录：

《设计中的人机工程学》内容提要：

本书将“人机工程学”中所涉及的知识点同设计学的研究与实践有机结合，以“人机工程学”的知识理论作为基础，指导设计学领域的“人、机、环境”等设计目标的实现。本书的主要内容包括：人机工程学概论，人体测量与设计，人体生物力学与设计，人体感知与信息处理，视觉与设计，听觉、肤觉与设计，操作与设计以及人与环境。本书可作为高等学校工业设计、产品设计等专业的必修课教材，也可作为设计学科相关专业的教材和参考书，同时还可作为设计领域从业人员、研究人员的参考书。

《设计中的人机工程学》内容试读

第①章←

概论

1.1人机工程学与设计

好的设计以人为本，以解决人的需求为出发点和归宿，这同样是人机工程学所致力的目标。大量的案例和事实证明，当工业设计与人机工程相辅相成时，便会产生利于人们工作、生活的好设计、好产品。随着人机工程学的发展，其涉及的领域更加宽泛，不同学科背景的研究人员进入这一领域，所以其下有了不同的分支，依据分支所研究内容的倾向又有众多不同的名称，如工效学、人因工程学、组织行为学、环境心理学、人体工程学等。从工业设计的角度看，目前人机工程学主要分了两个方面，一是关注实物产品设计，以人体测量、人体力学等为主要研究内容：二是随着信息技术的发展，特别是人工智能、大数据、物联网等的快速发展，而更多地关注人与信息的交互研究，以生理学和心理学为主要研究内容。这两个方面既有联系又有区别，如载体的形式由于技术的发展有了变化，设计实践中运用人机工程学知识点的侧重有所不同，以实体产品为基础的人机系统关注人与机的有效匹配和链接，特别是显示与控制的关系。在简单人机系统中，显示的就是机器本身的工作状态，比如各种手动工具（如锯、斧等）。而在汽车驾驶、机床操作等相对复杂的人机系统中，显示的方式除了直接显示（周边环境和设备的机械结构等），还包括通过仪表、显示器等传递的间接显示。人机系统越复杂则间接显示的内容和方式就会越多。交通信息指挥中心、发电企业中央控制室工作人员很难进行直接的设备操作，此时人机关系中的信息传递与反馈需要通过多个中间环节来实现，例如，通过中控室的操纵按键来进行远程控制。如图1-1所示，当行吊车操作员操作起重设备时，只能通过抓斗等的反应来对信息显示进行判断。可见，当今的人机工程不仅研究人与机的硬交互（可见的实物），而且关注人与机的软交互（信息与数据），只有将两者融合起来，才能有效地解决人机问题，并为设计实践提供支持。

1.1.1人机工程学与设计的渊源

人机工程学在我国是一个舶来品，从20世纪80年代开始，人们的生活水平不断提高，对于产品品质的要求也越来越高，这就为人机工程学在多个领域，特别是在设计领域的发展提供了物质条件。设计以人为核心，以人为本，其与人机工程学在很多地方有交叉。在历史上，特别是20世纪七八十年代，甚至有学者把人机工程学与设计画上了等号。当然，从实

设计中的人机工程学

图1-】行吊车的操作状态

际情况而言，两者还是有一些各自研究的重点，研究的方法与工具也是有区别的，解决问题的手段也各有不同。但是可以发现，人机工程学与设计有非常密切的关联性。当然设计是一个大的范畴，以设计为手段解决人们在学习、工作与生活中的“人、机、环境”相关问题，为人提供更优质的服务。设计是不能脱离人机工程学的，因为人机工程学也是在研究“人、机、环境”这三者之间的系统关系，特别是研究系统中人的要素和突出人的核心地位，因此不论是产品还是环境的设计，其本质都是围绕着人展开的，是以人为核心，以人为本的。

如今，人们面临的信息与选择迅速增加，对于产品的使用效率、成本和安全等方面的要求也越来越高，但是在技术条件快速变化的同时，人自身的基础能力变化是缓慢的，特别是在互联网与信息时代，面对技术的跨越式进步，产品的快速迭代与升级，“人”这个维度的限制性被迅速放大，人们在获得技术进步带来的巨大方便的同时，也日益感到面对层出不穷的产品和功能而疲于应付。回顾人机工程学的发展历史，这样的情形也曾经有过。在工业革命伊始，蒸汽机等新技术使得生产效率成倍增长，工人的身体状态与飞速转动的机床非常不适应。而后出现了一批学者，就人与机的同步和协同的问题进行了系统的研究，著名的“泰勒制”就诞生在这一时期，这一时期也是公认的现代人机工程学诞生的时期。虽然当时的人机协同矛盾与当今的情况与条件大不相同，但本质问题是一样的，即“人、机、环境”

三者的关系与协调。

设计学本身涉及多个学科的交叉与融合，某种意义上讲，设计的过程实际就是多种知识协作解决问题的流程链。这些知识包括：设计美学、结构工程、管理工程、市场营销等，不管这个链条系统中充斥的技术与知识何其多、如何变，本质上都是围绕着人这个核心展开的，并在设计中可以一定程度上用人机关系来替代与梳理，这样就更容易被理解与认知。设计是问题导向的，面对的问题也是千奇百怪，小到一根针大到航天飞机，设计师都可能面对。这是设计学的优势，也是其难处。由于多数学科都有其相对清晰和明确的基础学科为支撑，如建筑、机械、材料等学科有着相对明确的领域范围，而设计学却是各个学科交叉形成的新事物。但是作为新生事物，设计的本质与方法并不是凭空产生的，在借鉴和引用其他学科的知识、方法与技术的同时，设计学也在构建更加符合自己的基础理论体系。在融合、构建自身知识体系中，以解决人所面临的问题，减少人由于生理、心理等局限性而产生的失误，提高设计物的性能与效率，改善工作的条件与环境，提高人们的生活质量等为导向。在

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第1章概论

这个知识体系的构建过程中，始终离不开两个基础的维度：

1)设计成果的实现维度一科学与技术。

2)设计目标的产生维度一人、机、环境的协调。

设计的实现形式（如产品、环境、交互界面等）既是物质形式的建造与形成，也是社会形式的建造与构成，所以设计本身是双重本体也正是基于此，也就是说，设计学与人机工程学有着共同的宗旨，即为人解决问题，为人提供服务。当然在实际的各类设计中，显然不能将所有的问题都拆分为设计问题和人机问题，不能是设计师解决设计问题，人机工程学专家解决人机问题，更多的时候两者是融合在一起的，这也就是为什么人机工程学是每一位设计师都应该掌握的基础性理论。

不管是从设计的角度出发还是从人机工程学的角度出发，都是突出以人为本。设计与人机工程学的结合通过对产品等设计物的人机关系优化，来为人们提供功能满足。从这个层面讲，设计与人机的结合是要解决“使用”的问题，而“使用”的问题本质是设计的产品更好、更安全地被使用，即产品等必须要“好用”，而好用的东西，它显然要符合人的生理和心理的特点。

石器时代人们凿石为具（图1-2），将石头研磨成各种各样的可以使用的工具，在这个设计与制造过程中，除了考虑工具本身的功能性，如石刀、石斧等锋利的刃口外，同时还要考虑人如何去使用它，这是非常重要的。要想更好地使用这些石器，协调好人与石器间的关系是十分重要的。例如，石器和人手的关系，怎样设计石器才能让人方便地去握和用力。原始人在制作这些工具的时候，虽然完全出自非常有限的经验与本能，但是已经在考虑怎样设计才能够更方便地使用。例如，考虑便于手握的柄，考虑手与刀把的贴合性。

图1-2石器时代的石刀

进人现代社会，生产分工越来越细，随之出现了各种各样的工具，这为人们的生活、工作带来很大的便利。在设计、生产和使用这些工具时，应充分考虑让人和工具之间有效地配合，提高工作的效率。其中涉及很多新的设计理念，如材料的选择与使用，握柄纹理的设计，以及造型便于和手贴合等（图1-3）。

从人手的角度（包括解剖等学科）来分析，不良的工具设计，可能会给人们造成伤害，如使用设计不合理的工具而造成腱鞘炎等。类似这样的问题，主要还是由于在人机关系设计过程当中考虑不周，没从人手的解剖关系、动作特点与产品的功能性协调等方面，全面地考

设计中的人机工程学

图1-3有良好握感的把柄

虑产品的优化设计。现在的设计越来越重视人机关系，这是一个大趋势。工具、产品都在不断地发展，从石器工具到如今的智能手机，虽然已经发生了巨变，但这些产品作为人体外化“功能”的实现方式，其人机关系也在发生变化。例如，相对于锤子、手锯，智能手持工具不仅要考虑到人手的解剖关系，而且还要考虑到人的心理和认知的特点与能力。如图1-4所示为鼠标的握姿。图15所示为根据人体解剖特点改良的鼠标设计。

a)错误的姿势

b)正确的姿势

图1-4鼠标的握姿

图1-5根据人体解剖特点改良的鼠标设计

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第1章概论

1,1.2人机设计的价值

人机设计带来的性能提升具有高价值的同时也存在“隐性价值”（不同于产品等性能指标明确的功能设计，其价值体现的过程缓慢)和对现有行为方式的调整（行为惰性是人的本能，要对传统的人机关系进行调整势必涉及对熟悉行为的改变，这是人们所较难接受的)，这是人机设计推广过程中最大的障碍之一。尽管如此，人机设计价值的累积效应远大于其阻力。以企事业单位运行为例，人机设计能够减少安全事故发生的频率，减少职业伤害事故和职业病，提高产量和生产效率。根据美国波音飞机公司、克菜斯勒汽车公司的报告，其用于员工健康的费用超过了制造产品用的主要原材料铝、钢等的成本。这促使他们通过实施人机系统设计项目来进行成本管理，并切实发挥了作用。可见人机设计在企事业单位运行中的合理有效使用能够减少运营成本。

美国佛蒙特大学的研究人员曾就人机系统设计与成本控制进行研究，提出了基于人机设计与成本投入平衡的优先性原则：

1)当严重威胁到工作人员的健康，或者系统的可靠性不强，抑或是与法规抵触时应立即进行改进。

2)当前的人机系统虽然不会造成直接的伤害事故，但是工作人员却不满意，应尽快进行调整。

3)流水线作业时，生产线的关停成本很高，同时人机系统并未形成直接伤害时，可以考虑在流水线正常检修时进行人机系统设计改良。

4)人机系统设计改良的成本在可接受的范围内时进行改进。5)新建或新购设备时应该将人机设计要素考虑在其中。

固特异轮胎公司在对生产车间进行人机系统设计之前，每年的生产事故率维持在4%~5%之间，但是在实施人机系统设计后，生产车间的事故率降到了1%以内。在事故率降低的同时，由于人机设计的有效介入（如合理的设备、零件放置位置，减少走动和手臂活动范围)降低了劳动强度，生产率提高了60%。

1.2人机工程学的命名

1.2.1学科的命名

人机工程学的研究和应用范围很广，涉及的学科和领域也较多，不同领域的专家和学者都试图从自身的角度给本学科一个命名世界上不同国家对于人机工程学有着不尽相同的命名，即便是在同一个国家，对人机工程学的名称和提法也并不一定统一。例如，在美国很多人把它称为人机工程也就是Human-Machine Engineering,也有人把它称为人因工程，即Hu-man Factor Engineering。.其比较通用的称谓是人类工效学，即Ergonomics。Ergonomics是个专用名词，是专门针对人机工程学发明的，当然它准确的翻译是人类工效学。Ergonomics是由希腊的词根ergon(工作和劳动的意思)，以及nomos(规律和规则)复合而成的，其本意是劳动规律的意思。

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设计中的人机工程学

我国人机工程学的起步相对较晚，目前这个学科在我国的名称也并不统一，但是比较普遍采用人机工程学这个称谓，这与最早研究这个学科的一批国内学者采用这个名称有关。除此以外，还有其他的一些称谓，如人机环境系统工程、安全人机工程、人体工程学、人类工效学、人类工程学、工程心理学、宜人学、人的因素学等。采用不同的名称除了与翻译的差异有关以外，和研究的重点不同也有关系。例如，在交通工程等研究领域更普遍使用安全人机工程这个称谓；在建筑与室内等研究领域，人体工程学的叫法则更多；而在工业工程等领域则更多地称为工程心理学；在设计领域，特别是工业设计、产品设计领域，人机工程学这个名称被普遍接受。

在国际上，现在比较通用的称谓主要有两个：一个是人类工效学(Ergonomics),另外

一个是人因工程学(Human Factors)。什么情况下称为人类工效学？什么情况下称为人因工程学？有学者称在北美地区普遍称为人因工程学，在西欧普遍称为人类工效学。也有学者从内容上来分，他们认为人类工效学通常是指人和物理环境的一种关系，而人因工程学多指人的心理适应和外部的组织关系问题，由此来区分什么情况下用人类工效学，什么情况下用人因工程学。但是实际上这两者无论是涉及人与物理的环境，还是人与心理的适应，以及外部组织的关系等问题，其实都需要联系起来进行研究，不可能简单地分离开来。事实上，这两个名称在很多时候是可以互换的，也就是称为人类工效学，还是人因工程学都是可以的。总而言之，人机工程学由于它自身学科的交叉性和学科领域研究的重点不同，它有很多不同的称谓。

由于历史和学科等原因，在我国设计领域普遍采用人机工程学的称谓。

1.2.2人机工程学的定义

与人机工程学的称谓较多的情况类似，人机工程学的定义也有不少，这与其交叉学科的特点关系密切。许多学者和专家都从各自研究的领域和学科专业特点出发对人机工程学有侧重地进行定义。

1)莫雷尔对人机工程学的定义：人机工程学是研究人与工作环境关系的科学。

莫雷尔是英国人机发展史上一个非常重要的人物。1949年他在英国海事会议上首次引入了Ergonomics这个称谓。当然这个词并不是莫雷尔发明的，但是他在这次会议上对这个词的引用，促使世界上第一个人类工效学学会的诞生。

他对人机工程学的定义非常简单，主要是出自于他研究的领域。他长期关注在工作中使用不良设计而引起的“任务”和“人”的不匹配问题。

2)沙克尔对人机工程学的定义：人机工程学是基于解剖学、生理学、心理学等知识来研究人和职业、设备以及环境的关系问题。

沙克尔的定义相对于莫雷尔要相对进步一些。因为他提到了更系统的知识：解剖学、生理学、心理学等。

3)美国的学者伍德对人机工程学的定义：人机工程学是指设备、设计要符合人的各方面的因素，以便人们在操作的过程中，以最小的代价来获取最高的效率。

4)伍德森对人机工程学的定义：人机工程学是基于知觉、显示、操作控制，以及人机系统的设计与布置，乃至对作业系统的综合性条件等，进行有效的设计和深人的研究，优化

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···试读结束···