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人体工程学工效学

人体工程学（工效学）

人体工程学，也称为工效学[1]。

它吸收了自然科学和社会科学的广泛知识内容，是一门涉及面很广的边缘学科。

在机械工业中，工效学着重研究如何使设计的机器、工具、成套设备的操作方法和作业环境更适应操作人员的要求。

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关系表

目

录1基本概述2主要内容人的能力人机交往环境影响3主要目的4发展历史简述起步启蒙时期正式形成时期飞速发展时期5国外动向1

基本概述

编辑

（1）工效学应用人体工程学（工效学）[2]是一门新兴的边缘学科，工效学这一名称是根据英文“Ergonomics”翻译过来的，“Ergonomics”这个词是由两个希腊词根组成的，ergo是出力，工作的意思，nomics是正常化，规律的意思。

因此Erginomics的含义是人的工作规律问题。

也就是说，这门学科是研究人在生产和工作中合理地，适度地劳动的问题。

工效学是根据人的心理、生理和身体结构等因素，研究人、机械、环境相互间的合理关系，以保证人们安全、健康、舒适地工作，并取得满意的工作效果的机械工程分支学科。

（2）自美国人泰勒开创科学管理以来，工作效能的研究一直是管理工程学的重要组成部分。

吉尔布雷斯夫妇首先应用心理学原理进行了动作研究，注意到工人疲劳、工作单调等因素对工效的影响。

（3）第二次世界大战期间，因各种新式武器的产生，设计人员必须认真考虑操作人员的生理和心理特点，研究如何使机器与人的能力限度和特性相适应，从而产生了工效学。

随后，工效学在各国工业生产中也得到广泛应用和发展。

（4）1961年，在斯德哥尔摩成立了国际工效学协会。

此后，许多国家都成立了工效学的专业研究机构和学术团体，研究成果被纳入国家标准，尤其是涉及安全、健康方面的标准往往是强制执行的。

因此工效学在发展中逐渐与标准化工作结合起来。

（5）中国方面的工效学发展工效学在人—机环境系统的研究中，经历了人适应机、机适应人、人机相互适应几个阶段，现在又已深入到人、机、环境三者协调的人—机—环境系统。

在系统内，从单纯研究个人生理和心理特点，发展到研究怎样改善人的社会性因素。

随着市场竞争的加剧和生产水平的提高，工效学在机械产品的设计和制造中的应用也更加广泛和深入。

（6）在人—机系统中，人体各部分的尺寸，人的视觉和听觉的正常生理值，人在工作时的姿势，人体活动范围、动作节奏和速度，劳动条件引起工作疲劳的程度，以及人的能量消耗和补充；机器的显示器、控制器（把手、操纵杆、驾驶盘、按钮的结构型式和色调等）和其他与人发生联系的各种装备（桌椅、工作台等）；所处环境的温度、湿度、声响、振动、照明、色彩、气味等都会影响人的工作效率。

而工效学正是研究它们之间的关系的。

（7）工效学还研究人的工作行为和产生行为差异的各种因素，这些因素包括：

年龄、性别、个人的智力和文化技术水平、工作兴趣和工作动机、性格特点、工作情绪等主观因素。

同时，工效学还研究所处环境、设备性能、工作条件等客观因素以及人群关系、组织作风等社会性因素。

这些因素使人的能力互不相同，对系统的适应程度也各有差异。

（8）工效学还强调人有产生错误行为的可能性，良好的人-机-环境系统有助于减少操作人员失误的客观因素，并有利于预防和减少由于主观因素或社会性因素造成的失误。

（9）为实现人-机-环境系统的整体效果，还需要选择具有一定素质的操作人员，并给予适当的训练，使他们学会操作和维护这个系统。

操作人员必须遵守操作规程，制订的操作规程应符合操作人员的生理和心理特点。

（10）工效学在机械工业中已广泛用于各种产品、设施和生产系统中。

例如，在驾驶汽车的人-机-环境系统中，司机首先要了解车外环境（车流、人流、交通信号和标志、道路条件等情况）和汽车本身运行状态（速度、发动机温度、压力、油量等仪表显示的情况），以确定行车方针和进行适当的操纵。

（11）为使司机驾驶省力、安全和舒适，在设计汽车时应根据人体测量数据和生理、心理负荷反应来考虑司机的座位、各显示器和操纵机构的设置；适当降低汽车重心，使行驶较为稳定，乘坐舒适。

在设计时还应考虑司机在操作中可能失误或遭受外来车辆的撞击，应有预防措施，如采用过速自动报警装置，增设安全带、缓冲保险杠、不易破碎的挡风玻璃等。

　又如改进后的桥式起重机的司机室，将各种操纵杆装在司机座位的两侧，正前方和两侧都是大玻璃窗，扩大司机的视野并可让司机坐在座位上操作。

操纵杆把手的材料、结构、形状、位置根据功能选用和设计，使司机凭触觉就能操作。

整个司机室密闭性良好，这样就能改善不良的操作条件和客观环境对司机工作效能的影响。

2

主要内容

编辑人的能力

（1）工效学应用设计这包括人的基本尺寸，人的作业能力，各种器官功能的限度及影响因素等。

对人的能力有了了解，才可能在系统的设计中考虑这些因素，使人所承受的负荷在可接受的范围之内。

例如，人的短期记忆容量是七个元素左右，在系统的设计中如果某一工作对人的短期记忆有要求，就不能超过这一限度，否则人将会遗忘过多的信息，导致错误的发生。

再比如人在直立时向上推举的平均最大力是人体重的100%，对人体无伤害的最大举力是15%左右。

若某一工作的负荷超过这一值，不仅会影响人的工作效率，甚至会影响人的身心健康。

人机交往

（1）“机”在这里不仅仅代表机器，而是代表人所在的物理系统，包括各种机器，电子计算机，办公室，各种自动化系统等等。

人类工效学的座右铭是“使机器适合于人”。

在人—机交往中，人类工效学的重点是工作地，各种显示器和控制器的设计。

随着电子技术的进步和电子计算机的普及，人—计算机交往的研究在人类工效学中占有越来越重要的地位。

环境影响

（1）人所在的物理环境对人的工作和生活有非常大的影响作用，因此，很自然地，环境对人的影响是人类工效学的一个重点内容。

这方面的内容包括：

照明对人的工作效率的影响，嗓音对人的危害及其防治办法，音乐，颜色，空气污染对人的影响等等。

3

主要目的

编辑

（1）工效学岗位设计人类工效学的目的有三个：

第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得更安全；第三，使人工作得更舒适。

这三个目的有时是相一致的。

例如一种新机器可能比旧机器的效率更高，更安全，更舒适。

但是在许多情况下，这三个目标是相矛盾的。

一种更安全，更舒适的操作方法可能比旧方法效率要低些。

某一新机器可以使人工作的更舒适，但增加的效率可以不足以补偿增加的投资等。

这个矛盾的解决显然取决于人与机器的相对重要性，取决于人所处的时代，环境等。

（2）在远古时代，由于机器（工具）的稀少，环境的恶劣，人的生命的艰难，人不得不无条件地使自己适应机器（工具）和环境。

人们改进工具的主要目的是为了更高的效率，以抵御环境和敌人生存下去。

使用工具时的安全和舒适是不在人们的考虑之中的，人们决不会为了舒适而放弃某一种更先进的工具。

（3）我们可以设想在理想的未来社会，机器和环境将绝对地服从于人。

人的安全与舒适将是系统设计中最重要的位置，人可随心所欲地改变他所处的物理系统和环境以满足他的需要。

效率将是一个次要问题。

（4）我们既不是生活在远古时代，也不是生活在理想社会之中。

因此有时人不得不适应于机器与环境，有时我们可以改造机器和环境使之更好地服务于人。

这使得人类工效学者的工作充满着矛盾和挑战。

（5）西方社会比我们发达，生活水平比我们高，因此在那里工效学更强调人的重要性，教科书中的宗旨为：

使机器适合于人（Fittingthetasktotheman）。

我国当前生活水平还比较低，生产力也比较落后，在很多地方是人适应于机器。

但是随着人们生活水平的提高，人的价值将越来越高，人类工效学作为一门学科也将越来越受到重视，人类工效学对人的工作和生活将发挥越来越大的影响。

4

发展历史

编辑简述

（1）自从人类诞生以来，就存在着人机关系问题。

随着人类的进步，人在不断地改造环境，改造工具，以便使自己在工作时能够更安全，健康，舒适，使工作效率更高达到优化。

但这些改进分布在人类漫长的进步过程中，都比较零散，具体，还不足以使人类工效学成为一门科学。

人类工效学逐步成为一门科学还是近一百年的事，其发展可以归纳为三个阶段。

起步启蒙时期

（1）虽然在1884年德国学者莫索（A·Mosso）就在人进行劳动时，将人体通以微电流，通过电流的变化测量人体的疲劳程度，但我们认为，人类工效学作为一门科学形成于本世纪初，主要应归功于泰勒和吉尔布雷思。

（2）1898年美国人泰勒（F·W·Taylor）从提高工作效率的角度出发，对装卸工使用的铁锹进行了研究。

他发现每次铲运的重量在10公斤左右时，劳动效率最高。

因此他设计了许多大小不同的铁锹，以适应装卸不同的物料。

在此以后，他还进行过搬运生铁的研究，通过制定每次的搬运量，搬运速度，休息时间，使作业者充分发挥劳动潜力，从而提高工作效率。

（3）1911年美国人吉尔布雷思（Frank·Gilbrith）对建筑工人砌砖进行了研究，通过去掉砌砖动作中的无效动作和辅助装置，使砌砖工人每小时的砌砖数由过去的每小时170块提高到350块，大大提高了砌砖工人的工作效率。

（4）在泰勒和吉尔布雷思工作的基础上，形成了时间和动作研究这样一门学科。

虽然时间和动作研究本身并不是人类工效学，但其思想与人类工效学已非常接近。

正式形成时期

（第二次世界大战期间，一些国家，特别是英国和美国，大力发展各种新式武器装备。

由于片面地注重了工程技术方面的研究，忽视了对使用者操作能力的研究和训练，因此遇到了许多问题。

以飞机为例，由于座舱及仪表的显示位置设计不当，经常造成驾驶员读仪表或操作错误，进而发生事故。

另外许多操作在战斗时不灵活，使飞机命中率降低等。

经过分析发现这些事故的原因可归结为：

（1）显示器，控制器的设计没有充分考虑人的生理特性，心理特性，致使仪器的设计和配置不当，不能适应人的要求；

（2）操作人员缺乏训练，不能适应复杂机器系统的操作要求。

这些原因引起了决策者和工程师们的高度重视。

工程师们开始感到人的因素在设计中是一个不可忽视的重要条件。

要设计一个好的现代化设备，只具备工程技术知识是远远不够的，还必须了解设备的使用者的生理的和心理等方面的知识。

于是在第二次世界大战后不久，人类工效学作为一门新兴的边缘学科正式形成了。

各种人类工效学会，如国际人类工效学会和美国人类工效学会相继成立。

飞速发展时期

（1）进入20世纪70年代以后，随着电子技术的进步和计算机的广泛应用，操作系统对人的要求越来越高，系统中考虑人的因素也显得越来越重要。

特别是美国三里岛核电站事件的发生，对人类工效学的发展起了很大的推动作用。

（2）工效学镊子设计1979年3月28日凌晨4点，在美国宾夕法尼亚洲哈里斯柏格附近的三里岛核电站，一个临时的障碍引起该核电站一号机组供水系统和发动机自动关闭。

在零点几秒之后，系统中建立的予备保险系统开始正常工作，提供新的供水系统。

紧接着四个关键性的错误一起发生了，以从末有过的事实证明人在复杂系统中的表现是多么重要。

（3）第一个错误发生在故障发生之前。

予备供水系统的管道被维修工人关闭了。

而这个维修工人从此就没有上班。

结果是核反应中心由于得不到循环冷水的供应以排除它的热量。

温度开始升高，并把周围的冷水变成蒸汽。

压力迅速升高。

（4）但是预备保险系统继续正常工作。

圆形棒下降到反应堆使核反应程序放慢。

压力释放闸打开了以释放在主冷却系统中产生的蒸汽。

当压力下降到低于警戒水平后，自动释放闸收到了关闭的信号。

正象在一个热循环系统中当屋内温度达到了一定的温度时，热循环系统就自行关闭一样。

在这时，第二个错误发生了。

由于闸门失灵，这个闸门并没有关闭。

（5）在发动机关闭的一分钟之内，三里岛核电站的操作人员正在试图从无数的红灯，警报中猜测到底发生了什么事。

虽然根据他们过去受训的经验他们对事故有一个大概的了解，但有一个信号使他们误入歧途。

压力释放显示器显示的是命令状态，而不是实际状态。

操作人员以为压力释放闸是关闭的。

这是第三个关键性的错误。

（6）工效学螺丝刀同时，予备的自动保险系统继续工作。

一个紧急水泵自动打开，开始向系统提供系统急需的冷却剂。

在这里，操作人员做出了一个决定使也许是一个小事故变成了大灾难。

由于屏幕显示压力已经很高，释放闸已经关闭，操作人员决定自已而不是用机器来控制系统。

他们把紧急水泵关闭了。

这个决定是基于操作人员的推测系统中的冷却剂太多了而不是太少了。

反应堆得不到急需的冷却剂，事故很快就到了不可收拾的地步。

（7）事故的调查表明：

第一，不是某一个失误，错误，事件或机器失灵导致这场事故。

这场事故是由许多因素共同引起的。

第二，人的错误是在许多不同的方面的，从操作人员错误地把紧急冷却剂关闭到设计人员设计闸门的显示器时告诉人们应当做什么，而不是闸门当时的状态。

第三，也许是最重要的，大量的信息和复杂的显示形式超过了操作人员内在的，有限的能力，如注意力，记忆力，决策能力等。

因此在三里岛事件中与在其他事件中一样，虽然人的错误是事故的直接原因，操作人员本身并没有什么过错，而是系统的设计者应当受到责备，因为他们给了操作人员无法胜任的工作。

这就象在体力劳动中，某一工作要求某人在某一关键时刻扛起300公斤的重物。

当这个人扛不起这个重量时，我们能够埋怨这个人没有使出全身的力气吗？

5

国外动向

编辑尖端技术领域中的工效学

（1）随着科学技术的飞跃发展，人机系统变得越来越复杂，一些复杂系统的控制，如飞机的驾驶，甚至于超过了人的正常工作能力，人成为系统中的主要制约因素。

如何降低系统对人的要求，或如何提高人的能力以适应系统的要求，是人类工效学面临的一个严峻挑战。

这方面的主要内容有：

飞机驾驶舱的设计，脑力负荷的测量，系统评价，核电站控制室的设计，人在太空中的工作，生活等问题。

人类工效学与电子计算机

（1）随着电子计算机的推广和普及，在工业化国家，使用计算机的工作人员已超过其他任何一种机器操作人员的总和。

如何提高人—计算机系统的效率已成为工效中的一个最集中，最流行的内容。

在美国的人类工效学年会上，往往有三分之一以上的论文涉及到这一主题。

这方面的主要内容包括：

屏幕显示的设计，键盘的设计，操作系统的评论，计算机工作地的布置，说话式输入输出的效果等。

人类工效学生产制造和其他领域人类工效学

（1）生产领域是人类工效学的一个传统内容，这方面的主要内容包括：

人体的测量，工作环境，劳动保护与安全，产品检验，事故的调查等。

传统的工效学主要研究生产性产品的设计，现在也开始研究消费品的设计，如如何设计产品的说明书，使消费者能够安全，容易地使用消费品。

（2）另外，人类工效学还涉及到体育、法律、警察、驾驶、消防等行业。

参考资料：

1.

工效学简介

2.

中国人类工效学学会

http:

//www.cesbj.org/扩展阅读：

1.

工效学设计让办公回归健康

2.

办公家具工效学认证需融入政采项目

3.

中国人类工效学标准化网

ergo.org/

4.

酒店餐厅室内设计与人体工程学

5.

人体工程学知识

人体

工程学

设计

学科