人机工程学培训教材.docx

1、一、什么是人机工程学二、人机系统中人的特性1人的生理、心理特性2人的作业特性三、人体测量与作业空间四、人与作业环境五、人机信息界面与人机系统1. 中国企业管理百科全书定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理性，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特征，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。2. 人机工程学就是运用生理学、心理学、管理学的有关理论和知识，利用系统分析的观点，处理人机环境所组成的系统；使三者组成的系统达到最佳状态。也就是说既能保证提高人的工作效率，同时又能使人在心理和生理感到舒适，并保证人的健康和安全。 人机工程学的研究对象：人机环境的相互作用关系。 人机工程学的

2、研究目标：通过揭示人、机、环境之间的相互关系规律， 从而确保人机环境系统总体性能的最优化。人机工程人机工程学的发展大致经历了三个阶段：1. 时间：20世纪初 第二次世界大战爆发2. 特点：以机器设计为中心，通过对人的选拔和培训来适应机器。（由于机器进步很快，使人难以适应，所以大量存在着伤害人身心的问题）3. 代表人：美国学者泰勒铁锹实验时间研究吉尔布雷斯砌砖作业动作研究1. 时间：第二次世界大战 50年代末2. 特点：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应人。即机器的设计符合人的习惯。1. 时间：60年代 至今2. 特点：一切都以人为中心1989年正式成立了本学科与IEA相应的国家一

3、级学术组织中国人类工效学学会（Chinese Ergonomics Society, 简称CES）。u 健 康 问 题u 工 伤 事 故u 提 高 生 产 率1. 人体特性的研究：研究人的生理、 心理特性和能力限度2. 人机系统的总体设计：研究人机功能的合理分配3. 工作场所和信息传递装置的设计：研究人机相互作用及人机界面的设计4. 作业及其改善5. 环境控制与安全保护设计：研究作业环境和人的可靠性与安全ManufacturingHome & LeisureServiceOffice返回 概念肌肉等长收缩来保持一定姿势或本位的作业。 特点能耗水平不高，但易引起人的疲劳。1. 定义能量代谢就是人

4、体有关能量的产生、转移和消耗。2. 种类按机体所处的状态分为三种：1）基础代谢量：人在基础条件下，维持人最基本生理活动，所需消耗的能量。基础代谢率：单位时间内，单位体表面积所消耗的基础代谢量。用B表示，单位：KJ/(m2.h)我国正常人基础代谢率的平均值如表所示基础代谢量=基础代谢率人体表面积持续时间BSt体表面积 S(m2) 0.0061身高(cm)0.0128 体重(kg)0.15292）安静代谢量：机体保持某部位的平衡及某种姿势所需消耗的能量。安静代谢率： 用R表示R=1.2B安静代谢量RS t1.2BS t3）能量代谢量：人体进行作业或运动时所需消耗的总能量。能量代谢率：用M表示能量代

5、谢量MS t基 础 代 谢 量维 持 体 位 所 应增 加 的 代 谢 量作 业 所 增 加的 代 谢 量安 静 代 谢 量能 量 代 谢 量三种代谢量的关系劳动强度不同，所消耗的能量不同，由于劳动者的体质差异，即使同样的劳动强度，不同劳动者的能量代谢也不同，为了消除个体差异，常用相对代谢率来衡量劳动强度。用RMR表示。RMR (能量代谢率安静代谢率)/ 基础代谢率(M1.2B)/B 由上式得：MB（RMR1.2）总能耗 B（RMR1.2）体表面积活动时间（RMR1.2）基础代谢量1. 劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。2. 指标1） 相对代谢率 RMR相对指标2） 劳动强度指

6、数 I绝对指标I = 3T + 7M3：实际劳动率系数7：能量代谢率系数T（净作业时间比率）：工作日内净作业时间/工作日总工时M（能量代谢率）：8小时工作日的平均能量代谢率（KJ/minm2）3. 等级划分1） 以RMR指标分级见表2） 以I指标分级（1） I15一级劳动强度轻（2） I=1520二级劳动强度中（3） I=2025三级劳动强度重（4） I25四级劳动强度极重1. 概念：指完成某作业，作业者所表现的生理、心理、技能的综合性素质。2. 表达方式生产成果（产量、质量） = （作业能力，作业动机）3. 变化规律入门期（Induction period）稳定期（steady period

7、）疲劳期（Fatigue period）劳动生产率作业能力均值午休 终末激发时间终末激发（TerminalTotivation）：快完成任务时，主观上为了赶任务或超额完成任务所激发的一种现象。4. 意义1） 合理安排休息，不要在没进入疲劳期就安排休息；2） 据作业能力变化规律作业速率变以延缓疲劳例如：V稳定期入门期疲劳期t安排工作V：V工作能力时，会加速作业者的疲劳，甚至影响身体健康。V工作能力时，会加速作业者的疲劳，甚至影响身体健康。V 84 kJ/(m3h)的作业环境。在我国国标中对应下列三种 高温强热辐射作业： 气温高，热辐射强度大，相对湿度较低。例如：炼钢车间 、 锻造车间 高温高湿作

8、业： 干球温度 30 80%例如：纺织 夏天露天作业： 寒冷地区 32 炎热地区 35 例如：种植业、建筑作业2） 影响 人新陈代谢V M 散热小于产热 S 体温热应激效应中暑、热衰竭作业环境有效温度 控制作业负荷图高温环境下，人的水分和盐分大量丧失 工作：作业能力下降出错率注意力分散u 热环境对脑力劳动的影响表现在效率和相对差错次数两方面，见图9-4。u 热环境对体力劳动的影响表现在操作效率和事故发生率两方面。见图9-5定义：作业环境温度低于允许温度下限。影响：人： 环境温度皮肤血管收缩体表温度血流量停滞体表温度下降大冻伤操作对手的影响最大见图工作时的温度最好在15.5 27 1. 改善高温

9、作业环境的措施1） 生产技术： 合理布置热源例：布置在下风头，车间外 隔热 通风换气 降低湿度2） 保健方面： 供给饮料（12为宜，以加盐为宜，量少次数多为宜） 劳保用品 适应性检查因为有些人不适应高温作业3） 生产组织： 合理安排作业负荷 休息场所（温度20 30为宜，太低人体汗腺） 集体作业2. 改善低温作业环境 采暖和保暖 提高作业负荷 个体防护 特殊例：操作空间小，可以采用热辐射取暖等方法。六、微气候的主观评价标准1. 主观评价依据：微气候对人体影响的主观感觉包括6个方面的因素： 空气温度、热辐射温度、空气相对湿度、气流速度、人体温度、皮肤温度，参阅表9-1，表9-22. 工作效率不受

10、影响的温度范围，见图9-83. 工业生产微气候标准，参阅表9-3，表9-41. 光的性质2. 光的度量1）光通量（）：是最基本的光度量。定义：单位时间内通过某一面积的光量。单位：流明 lm测量：光电管2）发光强度（光强）I定义：指光源在给定方向上单位立体角内发出的光通量。常用于描述点光源的发光特性。光强与光通量之间的关系： 坎德拉cd4）照度（E）照射在物体单位表面面积上的光通量。定义: 单位：勒克司（lx）1 勒克司 = 1 流明 / 平方米A照度表明被照面上光的强弱，可用 光电池照度计测量。二、良好光环境的作用作业场所的光环境，有天然采光和人工照明。天然采光：利用自然界的天然光源形成作业场

11、所的光环境。人工照明：利用人工制造的光源构成作业场所的光环境。 光环境对生产中的效率、安全等都有重要意义。 图9-91. 光环境对生产率的影响良好的光环境主要是通过改善人的视觉条件（照明生理因素）和改善人的视觉环境（照明心理因素）来达到提高劳动生产率。照度眨眼次数（视疲劳 ）工作效率照度人要反复努力辨认，人很快视觉疲劳工作效率注：临界照度值2. 光环境对安全的影响良好光环境使事故次数、出错件数和缺勤人数都明显减少，见图9-10。三、对光环境的要求1. 光环境设计的基本原则u 合理的照度平均水平u 光线的方向和扩散要合理u 不让光线直接照射眼睛u 光源光色要合理u 让照明和色相协调u 不能忽视经

12、济条件的制约实现良好照明的特性因素图9-112. 天然光照度和采光系数CC EnEw100%En室内某一点的照度;Ew与En同一时刻的室外照度。在具体的天然采光设计中，常以采光系数的最低值作为设计标准值。 表9-5是我国采光与照明标准中规定的生产车间工作面上的C 的最低值。将某种条件下的天空照度值乘以选用的C，就可计算出某种条件下室内某点的天然光照度。3. 照度分布我国的照度标准是以最低照度值作为设计的标准值，表9-7规定了生产车间工作面上的照度最低值。1） EminEnEmin：工作面上的最小照度；En： 照度标准值。2） 工作面照度分布相对比较均匀。照度均匀分布的条件： 局部工作面的E最好

13、不大于照度平均值的25； 对于一般照明， Emin/E均0.8照度均匀主要从灯具的布置上来解决。4. 亮度分布工作场所的亮度分布可通过规定室内各表面的适宜的反射系数范围，以组成适当的照度分布来实现。有关室内亮度分布的情况参阅表9-8，表9-9图9-12亮度应相对均匀，不应有较大变化，否则人眼要进行明暗适应。暗适应和明适应，见图3-8人对暗适应、明适应不同。5. 光的方向性和扩散性光照射到物体上的方向不同，在物体上产生的阴影、反射状况和亮度分布也不相同，从而会使人产生不同的感觉。1） 满意的状况u 对于需突出立体视觉的工作对象，应形成适当阴影，改善其可见度。形成立体感最理想的照明条件：光由一个方

14、向照射，且亮度比为3:1。u 安设从斜面来的指向性光照射时，可产生小阴影来表现物体的粗糙和凸凹等， 以强调材质感，而且最好用点光照明和壁面照明，从而形成愉快的照明效果。2） 不满意的状况u 阴影改善：将照明器做成扩散性，并在布置上加以注意。u 眩光视野中的亮区产生刺眼和耀眼的强烈光线，从而引起视觉器官不舒适和功能下降的现象。眩光视觉不舒适、注意力分散易视疲劳损害视力眩光种类及其防控措施：（按产生原因） 直射眩光：由光源直接照射引起（由于光源亮度太大）。如：电焊604530150防控措施：a 限制亮度；b 合理布置光源：使光源处于微弱眩光区，大于45度；如：灯罩c 使光线转为散射光线经天花板、灯

15、罩、墙壁漫射到工作台上； 对比眩光：物体和背景之间明暗反差太大。防控措施：适当提高眩光源周围地区的亮度，减少亮度对比； 亮度比 100：1 反射眩光：光线经一些光滑物体表面反射到眼部造成的眩光。例如：晚上作业，作业纸上反射的光；防控措施：a 变换工作台或光源位置，使反射光不处于视线内。b 降低反射系数；一、色彩的基本概念色彩：某一波长的光谱入射到人眼，引起视网膜内色觉细胞兴奋产生的视觉现象1、物体的色彩发光体（波长）不发光体反射光的波长2、色彩分类灰1） 无彩色系列黑色白色2） 彩色系列：无彩色系列以外的各种色彩。3、色彩三个基本特性 色调：物体的颜色 饱和度：物体颜色的深浅 明度：物体颜色的

16、明暗程度（取决于物体表面反射率）4. 色彩的表示法“门塞尔色环”（Muusel wheel）彩色系列的表示方法：色度 明度 / 饱和度 （HV/C） 如：R8/12 （红色，明度8，饱和度12）无彩色系列的表示方法：中性色 明度/（N V/）如：N5/（表示明度值为5的中性灰色）1. 三基色（三原色）任何色彩都可以由不同比例的三种相互独立的色调混合得到，这三种相互独立的色调称为三基色。2. 色光混合 色光混合遵循相加混合法则相加混合法则的三基色是：红、绿、蓝。1、生理1） 色调： 视觉疲劳： 蓝、紫；红、橙；绿、黄绿、蓝绿 视觉敏感：黄、橙警戒 蓝：使人体各个器官抑制，血压下降，脉搏减慢； 红

17、：使人体各个器官兴奋和不稳定，血压升高，脉搏加快；2） 明度： 运动安静大小差别过大明暗适应视觉疲劳加大3） 饱和度运动安静大小高人眼刺激加大加快疲劳，但可用于警戒2、对心理的影响v 冷与暖：这种感觉主要由色调决定，其次是饱和度。v 兴奋与抑制暖色调（红、橙、黄） 冷色调（绿、蓝、青）v 距离与轻重感： 暖色调：轻且近冷色调：重且远v 轻松与压抑感：这种感觉主要由明度和饱和度决定。四、作业环境的色彩调节与应用1. 工作场所的色彩调节1）运用光线反射率2）合理配色3）颜色特性的选择明度饱和度色调2. 机器设备和工作面的色彩调节3. 安全标志和技术标志的色彩应用安全色：红、蓝、黄、绿对比色：白、黑

18、管道系统化不同颜色代表不同管道人与声环境一、声音的基本知识1. 声音的基本概念频率 f人耳能够感受到的频率范围：2020000HZ（声频） 波长 （m）声速 C2. 声音的物理度量1）声压和声压级声压（P）：声波通过传播介质时产生的压强。单位：Pa 人体能够分辨出的声压：2105 20Pan10lg 100.1Lpii =1总Lpp0声压级（Lp）：指声压与基准声压之比的以10为底的对数乘以20。单位：dB Lp20lg p2） 响度与响度级响度级（LN） ：表示声音响度的相对量。单位：方（phon）以1000HZ的纯音作为基准声音，将其它f 的声音与其比较，当人耳感觉比较声音与基准声音一样响

19、时，该比较声音的响度级在数值上即等于与其等响的基准声音的声压级（dB）。响度（N）：是人耳对声音强度所产生的主观感觉量，它与频率和声强有关。单位：宋（sone）N响度与响度级的关系：L= 40 + 10log2N二、噪声对人的影响1宋40方噪声：主观上讲：令人感到很不愉快，很不舒服的，很厌倦的声音。客观上讲：频率不固定，非周期性变化。1. 噪声对工作的影响 噪声对信息传递的影响500 2000HZ的噪声对语言干扰最大。因为噪声频率与之相同，产生共振， 干扰最大。见图9-15 噪声对工作效率的影响当噪声达到70dB时，会对工作产生各方面的影响，所以对于需要高度集中精力的工作场所均以50dB的稳定

20、噪声级作为其上限。噪声注意力不集中、心情烦躁、易疲劳、反应迟钝等工作效率质量2. 噪声对听觉的影响会产生暂时性听力下降；听力疲劳；持久性听力损失；暴震性耳聋。见图9-16持久性听力损失（噪声性耳聋 ）：长期在噪声环境中工作，产生听力疲劳，若听阈下限上升大于25 dB ， 不可恢复。 25 dB 40 dB轻度耳聋40 dB 60 dB中度耳聋60 dB 80 dB重度耳聋暴震性耳聋：dB大，冲击波大。3. 噪声对机体的其他影响见图9-17噪声达90dB分贝以上，对神经系统、心血管系统等有明显的影响。噪声增加人的烦恼程度，使人对工作不满。三、 影响噪声对机体作用的因素1. 噪声强度：影响听觉的主

21、要因素；噪声越强，对听力的损伤越严重。小于55dB无。2. 接触时间：接触时间越长，对听力的损伤越严重。3. 噪声的频谱（高频，窄频带）4. 噪声类型和接触方式（脉冲噪声和持续接触）四、噪声评价标准国外听力保护噪声标准，参阅表9-18； 工业噪声卫生标准，参阅表9-19；环境噪声标准，参阅表9-20。五、噪声的控制措施1. 声源控制 降低机械躁声改进机械结构设计 改进工艺和操作方法提高加工精度和装配质量 降低空气动力性躁声2. 控制噪声的传播 工厂总体布局要合理 调整声源指向 利用天然地形 采用吸声、隔声、消声等措施 采用隔振与减振措施3. 个人防护4. 音乐调节 生产性音乐的要求纯体力劳动及

22、无须集中注意力的工作，以节奏清晰，速度较快而轻松的音乐为好；单调发闷的工作，以娱乐味的音乐为好；需要集中注意力的工作（脑力劳动），以速度稍慢、节奏不明显，旋律舒缓的音乐为好。 音量的选择躁声80dB时，音乐的中心音量可高出躁声35dB 躁声80dB时，音乐的中心音量可低于躁声35dB 生产性音乐的效果研究认为，音乐对工作效率的影响作用有正、反两方面，有时不起作用。所以音乐调节是因时、因地、因工种、因人而异的，要慎重选用。附录本章所附插图返回返回返回返回直尺固定尺座活动尺座弯尺主尺杆适用于读数值为1mm, 测量范围为：01996mm底座返回适用于读数值为1mm和0.1mm， 测量范围为：0200mm和0250mm返回适用于读数值为1mm， 测量范围为：0300mm返回身高上臂长前臂长体重大腿长小腿长返回眼高肩高肘高手功能高会阴高胫骨点高返回坐高3.2 坐姿颈椎点高3.4 坐姿肩高