一文带你了解人机工程学

一、概念和定义

人机工程学是一门新兴的综合性边缘学科，它是人类生物科学与工程技术相结合的学科。目前，国际上尚无统一的术语，北美多采用“人因工程学（Human Factors Engineering）”或“人体工程学（Human Engineering）”，欧洲采用“人类工效学（Ergonomics）”，苏联喜用“工程心理学（Engineering Psychology）”，日本则命名为“人间工学”；我国采用“人类工效学”，而工程技术学科领域则多采用“人机工程学”。命名不同，其研究方向也有不同的侧重点，但在大多数实际应用中，可将上述术语视为同义词。从工程设计角度出发，本书主要采用“人机工程学”这个术语。个别之处，按照流行的习惯用语，采用“人类工效学”或“人因工程学”。目前，对人机工程学的定义有着不同的提法，其含义基本类似。国际人类工效学学会（IEA）的定义：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、生活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。国际劳工组织（ILO）的定义：应用有关人体的特点、能力和限度的知识来设计机器、机器系统和环境，使人能安全而有效地工作和舒适地生活。《中国企业百科全书》的定义：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。因此可以认为，人机工程学是按照人的特性来设计和优化人、机、环境系统的科学。其主要目的是使人能安全、健康、舒适和有效地进行工作。其中，系统的安全可靠，尤其是人的安全与健康，应列为首位考虑的问题。

二、人机工程学的研究对象

1．人—机—环境系统指由相互作用、相互依赖的人—机—环境三个要素组成的复杂集合体。简称为人机系统。人是指系统的操作者或监控者；机是泛指人所使用和控制的一切工作对象，包括各类硬件和软件。其中，硬件是指系统中的实体设施，包括机械、设备、建筑物、工器具和用品等；软件是相对于硬件的各种程序和过程的总称，包括与系统运行、操作有关的文件和数据等；环境是指对人和机发生影响的环境条件，包括物理化学环境因素（如温度、照明、噪声、空气质量等）和社会环境因素（如协同作业、工作制度、人际关系等）。人机系统涉及人—机关系、人—环境关系、人—人关系，以及机—环境关系、机—机关系、环境—环境关系等。2．人—机关系电子设备的显示系统和控制系统是否适应于人的生理、心理特点，将对电子设备的可使用性产生很大的影响。其中包含机宜人和人适机两个方面，二者相互依存、相互影响、相互制约，设备设计时需按照人机工程的原理和准则，使二者合理匹配。1）机宜人是指使机器系统适应人的生理、心理特性。例如，显示的各种信号、字符应有良好的认知度，显示器布置应符合人的视觉生理要求；控制系统的设置和控制器的布置应考虑作业方式、作业空间、作业程序，工具、器具的尺寸、力度、结构、形态适合操作者需要；显示—控制系统安装载体（控制台、模拟屏）的尺寸及作业空间应符合人体尺寸的要求等，使人能安全、舒适地使用机器，能充分发挥人的功能。2）人适机是指当机器的结构受种种条件的制约，难以全面适应人的特点、人的习惯或人的一般技能，而需对人的因素进行限制和训练，让人去适应机的要求，使人机系统发挥最佳效能。3．机—环境关系物理、化学环境对电子设施有不同程度的影响，设备设计时需考虑设备的环境适应性，进行环境防护性设计。4．人—环境关系作业人员所处的物理化学环境，例如，噪声、粉尘、电磁辐射，还涉及微气候、照明、色彩等环境，对人体会产生不同程度的影响。环境条件若不符合人体的生理、心理要求，不仅会对人体健康带来影响，而且还会促使作业疲劳的形成，影响作业效率，产生误判断、误操作，甚至导致事故的发生。5．机—机关系一个系统大多由若干设备组成，设备与设备间接口的匹配和协调，对设备本身潜能的发挥以及系统运行的可靠性会产生影响，其接口包括机械设备间的接口、机—电接口、电—电接口、各种物理量与电量的接口、电量与信息的接口等。6．人—人关系相关人员的协同作业是保证系统正常运行的必要条件，然而，涉及作业的效率和安全的要素，不仅涉及流程，还涉及许多人之间的社会环境因素，例如，管理制度，管理与被管理关系、人际关系、人员选拔与培训等。由于人的个体差异（性格、气质、能力、习惯、文化水平等），人的自由度较大，从而会影响人的可靠性。因而，需要以各种运行规范、安全规范、管理制度、企业文化等，来协调人与人之间的职责和相互关系。7．环境—环境关系工作人员和机器所处的局部环境，会受到周围大环境的影响，例如，邻近工业设施所产生的噪声、振动、粉尘、电磁场及各种辐射；大气污染以及雷击等。为保证所期望的微环境的相对稳定，必须根据周围大环境的情况采取相应的防护措施。在上述涉及人—机—环境系统的诸多关系中，机—机关系，机—环境关系，环境—环境关系一般属于技术设计范畴；而人—机关系，人—环境关系，人—人关系则属于人机工程设计需考虑的问题。

审核编辑 黄昊宇