1  人機工程設計概述

　　1）人機工程設計研究的內容

　　以人—機—環境作為研究的基本對象，通過揭示人、機、環境之間的相互關系的規律，以達到確保人—機—環境系統總體性能的最優化。

　　“人”:是指作為主體工作的人；

　　“機”:是指人所控制的一切對象的總稱；

　　“環境”:是指人、機器共處的特殊條件，它既包括物理、化學因素的效應，也包括社會因素的影響。

　　一方面既要研究人、機、環境各要素本身的性能，另一方面又要研究這三大要素之間的相互關系、相互作用、相互影響以及它們之間的協調方式，運用系統工程的方法找出最優組合方案，使人—機—環境系統的總體性能達到最佳狀態，即滿足舒適、宜人、安全、高效、經濟等指標。歸納起來有以下幾個方面。

　　(1)人體特性的研究

　　(2)人機系統的整體設計

　　(3)研究人與機器間信息傳遞裝置和工作場所的設計

　　(4)環境控制和人身安全裝置的設計

　　安全保障技術包括機器的安全本質化、防護裝置、保險裝置、冗余性設計、防止人為失誤裝置、事故控制方法、救援方法、安全保護措施等。

　　2）人機工程設計與工業設計的關系

　　人機工程設計對工業設計的作用可概括為以下幾個方面：

　　(1)為工業設計中考慮“人的因素”提供人體靜、動態尺度參數

　　(2)為工業設計中“物”的功能合理性提供科學依據

　　(3)為工業設計中考慮“環境因素”提供設計準則

　　(4)為進行人—機—環境系統設計提供理論依據

　　3）人機特性比較與功能分配

　　見人和機器要素的特性比較表。

　　歸納：

　　人在檢測、圖像識別、靈活性、預測、歸納推理和判斷能力等方同優于機器。

　　機器在速度、出力、反應的精確性、重復性、短期記憶、演繹推理、多通道性能和在環境惡劣的作業等方面優于人。

　　但是人有一種特殊而極為重要的能力，即與其靈活性和多面性有聯系的是本身具有修正錯誤、改正錯誤和創造的能力。值得注意的是，利用和發展人的技能的必要性，而不是僅僅分配人去做剩下的無法實現自動化的“零活”。

　　2  人機系統中人的因素

　　在人—機系統中，人是主要因素。產品是為人所用的，人的大腦、視覺、聽覺、膚覺、肌肉、神經都參與工作，那么，當設計產品并建立適宜的工作環境時，就應充分考慮這些方面，并力圖使產品使用者從不必要的疲勞中解脫出來。

　　1）人體靜態測量參數

　　2）人體動態測量參數

　　3）人的感知特性

　　4）人體接受信息的途徑及能力

　　影響人體接受信息，處理信息的主要因素：

　　①無關信息的干擾；

　　②信號維量數的影響；

　　信號維量數是指各個信號中包含的信號特性個數的量度，各種信號的每一特性為一個維量。

　　③分時的影響；

　　分時在人機工程學中表示一個人同時做或迅速交替地做兩個以上工作的現象。

　　④刺激—反應之間的一致性影響

　　刺激—反應之間的一致性可以提高信息的傳遞率及其可靠性。

　　三方面：空間位置上的一致性，即顯示單元與控制單元在空間位置排列上一一對應；運動方向上的一致性，即如儀表運動方向與人的觀念上的適應性；概念上的一致性，如交通信號燈以綠色代表通行，紅色代表停止；綠色代表安全，紅色代表危險等與人的概念或習慣的適應。

　　⑤大腦意識狀態

　　5）疲勞

　　三種類型：

　　(1)肌肉疲勞：

　　(2)精神疲勞(刺激疲勞)：

　　(3)生物疲勞(周期性疲勞)

　　減輕作業疲勞的措施：

　　①提高作業自動化水平；

　　②正確選擇作業姿勢和體位；

　　③合理設計作業中的用力方法；

　　④改善作業內容，避免單調重復性作業；

　　⑤合理設計作業空間，優化作業環境。

　　6）人為差錯

　　人為差錯主要是由于意覺認識上的錯誤，判斷過程中的錯誤，行為過程中的錯誤或者在異常狀態下的錯誤行為造成的。為防止人為差錯，從人的因素角度考慮，主要應避免疲勞、集中注意力、遵守操作規程，還應努力消除和減輕心理和生理上的壓力。

　　3 顯示裝置的設計

　　顯示裝置的形狀、大小、分度、標記、空間布局、顏色、照明等因素，都必須使人能很好地接受信息并進行處理。

　　顯示裝置分為：視覺顯示、聽覺傳示和觸覺傳遞裝置。

　　常用的顯示裝置有儀表、熒屏、信號燈、聽覺報警器以及各種圖形符號等。

　　1）儀表顯示設計的基本原則：

　　2）熒屏顯示器具有獨特的優點：

　　3）信號燈和聽覺報警器

　　4）圖形符號的應用

　　4  操作裝置的設計

　　操作裝置，按動力分，可分為手控、腳控、聲控和光控等幾類；

　　按運動特性分，可分為轉動、平動、擺動和牽拉等幾類；

　　按動能分，可分為開關控制、轉換控制、調節控制和制動控制等幾類。

　　操作裝置的設計與選擇，應遵循動作節約原則。

　　動作節約原則，一般認為由身體使用原則，工作面安排原則和設備與工具設計原則等三個方面組成。

　　1）關于身體使用原則

　　2）關于工作面安排原則

　　3）關于設備、工具的設計原則

　　5  作業空間與用具設計

　　作業空間的設計一般包括空間布置、座椅設計、工作臺設計以及環境設計。

　　設計中應遵循以下原則：

　　1) 作業空間設計必須從人的要求出發，保證人的安全與舒適方便。

　　2) 根據人的作業要求，首先考慮總體布置，再考慮局部設計。

　　3) 要處理好安全、經濟、高效三者之間的關系，但應最大限度地減少操作者的不便和不適。

　　4) 要把重要的設備、顯示裝置和操作裝置布置在最佳的作業范圍內。

　　5) 設備布置要考慮到安全及人流、物流的合理組織。

　　6) 要根據人的生理、心理特點來布置設備、工具等，盡量減少人的疲勞，提高效率。

　　7) 作業面的布置，要考慮人的最佳作業姿勢、操作動作及動作范圍。

　　8) 作業空間的布置，即作業面、顯示裝置、操作裝置的布置應注意以下幾點：

　　①按操作重要性原則布置

　　②按使用順序原則布置

　　③按使用頻率原則布置

　　④按使用功能原則布置

　　6  作業環境

　　環境可分為直接環境和一般環境。

　　直接環境包括顯示、操縱部分的形式、布局、局部照明和空間布置等，主要指人機界面上的一些情況。

　　一般環境因素主要指物理、化學等因素。

　　環境對機器的影響是多因素：如溫度、濕度、腐蝕性氣體和液體、易燃易爆物質、粉塵、振動和噪聲等。為使機器能適應環境并可靠地工作，必須根據不同情況采取相應的防護措施。

　　環境對人的影響因素就更多，從性質上可分為：

　　1）物理因素

　　2）化學因素

　　3）生理因素

　　4）心理因素

　　5）生物因素

　　6）其它還有社會心理因素。

　　根據作業環境對人體的影響和人體對環境適應程度，可分為四個區域。

　　1）最舒適區

　　2）舒適區

　　3）不舒適區

　　4）不能忍受區