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浅析人机工程学与设计的概念以及其之间的相互关系
所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；下面是小编整理的浅析人机工程学与设计的概念以及其之间的相互关系相关内容，欢迎大家阅读。
浅析人机工程学与设计的概念以及其之间的相互关系 篇1
摘要：
通过对人机工程学与设计的概念及相互关系的解说，并进一步对人-机-环境系统各要素间的关系和人机工学的内容对设计学科的作用等作了阐释。提出人机工程学为设计学科开拓了新的思路；同时指出未来应把工程学论文范文设计学科的内容提高到人性化设计的高度上来，真正使设计符合人机工程学的原理和特点，体现出设计对人的尊重和关怀。
关键词：
人机工程学；设计；系统；人机环境；人性化设计
一、人机工程学和设计学科的概念及相互关系
人机工程学，在美国称之为人类工程学(Human Engieering)、人因工程学(Human Factors Engieer-ing)，在欧洲有人称之为功效学(Ergonomics)，日本称之为人间工学。而我国目前除使用上述名称外，还译成宜人学、人体工程学等。人机工程学的命名已经充分体现了该学科是“人体科学”与“工程技术”的结合，实际上，这一学科就是人体科学、环境科学不断向工程科学渗透和交叉的文化产物。
人机工程学就是研究人在一定的工作环境中所涉及的解剖学、生理学、心理学等诸方面因素，研究人-机(物)-环境系统中的交互作用着的各组成部分(效率、健康、安全、舒适等)，在具体的工作条件下，在家庭中和在休假的环境里，如何达到最优化的问题。显然研究与应用人机工程学原理和方法已成为设计人员所面临的新课题。
狭隘地说，设计是一种构思与规划，并将这种构思与规划通过一定的手段使之视觉化的过程。即通过设计构思赋予物品以规定的形状与色彩，并用图纸或模型予以表达。设计的本质是创造。广义地说，设计就是设计一种生活方式，创造一种新的文化形态。在中国家具史上，从坐几到凭几，从凭几到靠背椅，就决定了从席地而坐到垂足而坐的生活方式的演变；从太师椅到现代沙发就决定了从正襟危坐到舒适的靠坐的坐姿与生活方式的变化。
概而言之，设计作为一种文化现象，是一项综合性的规划活动，是一门技术与艺术相结合的学科，同时受环境、社会形态、文化观念以及经济等多方面的`制约和影响，即设计是功能与形式、技术与艺术的统一。设计的门类有工业设计、环境设计、服装设计等。任何设计的出发点是人，设计的目的是为人而不是产品，设计必须遵循自然与客观的法则来进行，这些都明确地体现了现代设计强调“用”与“美”的高度统一和“物”与“人”的完美结合，把先进的技术和广泛的社会需求作为设计风格的基础。所以，设计的主导思想是以人为中心，着重研究“物”与“人”之间的协调关系。
人机工程学与设计学科在基本思想与工作内容上有很多一致性：人机工程学的基本理论“设计要适合人的生理、心理因素”与设计的基本观念“创造产品应同时满足人们的物质与文化需求”，意义基本相同，侧重点稍有不同；设计与人机工程学同样都是研究人与物之间的关系，研究物与人交接界面上的问题。由于设计学科在历史发展中融入了更多的美的探求等文化因素，工作领域还包括视觉传达设计等方面，而人机工学则在劳动与管理科学中有更广泛的应用，这是二者的区别。
二、人机工程学的内容特点和对设计学科的作用
人在工作或使用中与物、被使用的器具及外环境之间构成了一个相对开放的系统，这个系统叫人机系统。人机工程学就是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三个要素之间的相互作用、相互依存的关系，它决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素之间的有机联系来寻求系统的最佳参数。
因此，在设计中，人机工程学的应用首先应从系统的角度去考虑问题，设定问题环境，确立“人-机(物)-环境”的系统。人机工程学研究内容及其对于设计学科的作用可以概括为以下方面：
(1)为物质设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研究方法，对人体结构特征、机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时相互关系和可及范围、动作速度、频率、重心变化以及动作时惯性等动态参数，分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及对肢体感觉器官的机能特征，分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力，探讨人在工作中影响心理状态的因素。人体工程学的研究，为各类设计全面考虑“人的因素”提供了人体结构尺度、人体生理尺度和人的心理尺度等数据，这些数据可有效地运用到各种物质设计中去。
(2)为物质设计中“产品(物)”的功能合理性提供科学依据在现代各物质设计中，如搞纯物质功能的创作活动，不考虑人机工程学的需求，那将是创作活动的失败。因此，如何解决“物”与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理和心理机能相协调的“产品”，这将是当今设计中在功能问题上的新课题。人体工程学的原理和规律将是设计师在设计前必须考虑的问题。
(3)为物质设计中考虑“环境因素”提供设计准则通过研究人体对环境中各种物理因素的反映和适应能力，分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程度，确定了人在生产和生活中所处的各种环境的舒适范围和安全程度，从保证人体健康、安全、舒适和高效出发，为物质设计方法中考虑“环境因素”提供了设计方法和设计准则。
此外，人机系统设计理论在指导具体设计时，通常是在明确系统要求的前提下，着重分析和研究人、机(物)、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统中人和机(物)的职能如何分工、如何配合、环境如何适应人、机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优化组合方案的实现。
三、人机工程学原理为设计学科开拓了人性化设计的新理念
社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快等等一系列的社会与物质因素，使人们在享受物质生活的同时，更加注重物质在“方便”“舒适”“可靠”“价值”“安全”和“效率”等方面的最优化评价，也就是在现今物质设计中常提到的人性化设计问题。人性化设计理念的形成关键是人机工程学原理在设计学科中的充分运用。
所谓人性化设计，就是包含人机工程学特点的物质设计，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程学上加以考虑，产品的造型与人机工程学无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物及环境之间和谐关系的方式(“人机环境”的系统理论)，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的机能，保护人体的健康，从而提高生产效率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程学上则会有更多的考虑，它比较侧重于生理学的层面，而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求目的为主。
总之，人性化要求设计师已不仅仅是在设计一个“物”，而在设计之前必须先考虑到人，设计师必须是把“为人而设计”的观念直接体现在产品之上。设计时必须充分考虑人机工程学原理，确立“人-机(物)-环境”的系统，并运用生理学、心理学和其它相关学科的知识，系统地研究产品与人类动作的设计及人类物理环境改变对人类官能的改变与限制的知识，以期使人与产品有最好的配合，创造一种新的、更为合理的使用方式。如在操作计算机的上机姿势中，在现行的上机条件下，操作员常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标。手臂的悬空形成了肩部的静态疲劳，使得操作员不得不将背部靠在椅子靠背上作业(后靠姿势会加大悬空手臂的前伸程度，从而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩部的疲劳)，而当操作员脱离靠背又手臂悬空时，体重就全部由脊柱来承担，其结果或是腰部的疲劳酸痛，或是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背，或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。要解决诸如此类的问题，设计师就必须充分考虑人机工程学的因素。
由此可见，如果产品设计得不好，不能与人及环境相协调，不能为社会创造一个更科学、更符合人机工程学原理的新的使用方式(产品设计不符合人性化)，就不能很好地满足现今竞争激烈的市场需求。那么它或许带给社会的是一系列的负面影响。可以说，人性化的产品设计理念是时代文明的呼唤。
中国未来的设计必须以创新与革新为首要条件，唯有真正好用且务实的物品才能在市场上脱颖而出，让消费者感到贴心且实惠的产品方是企业制胜的绝佳利器。符合人机工程学原理的人性化设计最实在，同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与物品完美和谐的结合，使人性化的设计真正体现出对人的尊重与关怀。
[参考文献]
严杨，人机工程学设计应用[M]。北京：中国轻工业出版社，1993。
丁玉兰，郭钢，赵江洪，人机工程学[M]。北京：北京理工大学出版社，2000。
汤重熹，曹瑞忻，产品设计理念与实务[M]。合肥：安徽科技出版社，1998。
浅析人机工程学与设计的概念以及其之间的相互关系 篇2
安全人机工程学是以人机工程学理论和原理为基础的新兴学科，在化工工程、制药工程、各种生产工程中应用广泛，是将人-机-环境为有机整体进行研究的重要学科，是现代科技发展和文明生产的必然趋势。
1安全人机工程学概述
1.1安全人机工程学基础概念
作为人机工程学的一个重要分支，安全人机工程学也称工效学、人类学或人类因素工程学。人机工程学主要是研究人与机器相互关系的学科，安全人机工程学就是在人机工程学的基础上，运用其思想、方法或原理解决人与机器的安全性问题的一门科学。劳动者的人身安全在生产活动中非常重要，其安全性也取决于生产安全条件、安全状态、安全行为等各个方面。随着现代科技的不断进步，生产过程中的机器正在向着高速化、高精密化、复杂化的方向逐渐发展，对机器的操纵需要人的准确判断，需要在注意力、操作技术等方面对劳动者提出更高的要求，而人的生理、生物能力学特征等没有更快的进化或变化，因此，人与机器之间会出现不协调、不平衡等现象，影响机器的工作效率以及人身的安全。所以，需要将人与机器看成有机的整体或系统，使其处于一个安全、卫生、高效率、舒适的状体，这也就是安全人机工程学出现的重要意义。安全人机工程学研究的内容包括操作人的生理、心理特性、人的能力极限、人机功能的合理分配、人机相互作用、人机界面的合理设计、人机界面环境及其改善、人机界面作业及其改善、人的可靠性与安全等几个方面。
1.2安全人机工程学的重要性
安全人机工程学的研究重点在于“人与系统”、“人与机器”之间的关系，要求其以劳动者为保护对象，目的是高效、准确完成作业任务的同时保障人的安全。安全人机工程学涉及多个领域，包括工业生产、建筑行业、环境规划、食品生产、制药生产等，是研究人、机、环境三者之间综合作用的综合性学科。安全人机工程学将人、机、环境三个要素设定为整个生产作业中的子系统，对其他各个系统中存在的潜在危险因素进行研究，通过子系统之间的相互联系、制约、影响等，既保证了人身的安全，又保证了生产的高效率、高水平、高质量。所以，安全人机工程学是各个生产行业领域不可或缺的重要子系统，是科学合理的将人与机器进行最优配置，保证工程顺利进行的重要保证。
2安全人机工程学的发展
安全人机工程学是一种交叉学科，在20世纪中期由欧洲起源和发展起来的，作为一种独立的学科已经有50多年的发展历史，现在已经在世界上的多个国家得到广泛的推广和应用。我国的安全人机工程学研究是从20世纪30年代初开始的，但系统的深入研究及开展是在改革开放以后开始的。我国在1980年由国家标准局成立了全国人类工程学标准化技术委员会，1984年成立了国家军用人机环境系统工程标准化技术委员会。安全人机工程学主要依附于人机工程学的思想与原理，从安全的角度结合人机之间的关系，是一个新兴的学科。安全人机工程学在多个工程领域中都有广泛应用，如重体力劳动作业、冲压作业、制药生产等。近年来，随着机器精密化、复杂化、高速化发展，安全人机工程学也逐渐发展起来，越来越受到工程领域的重视。
3国内制药生产的劳动力状况、生产现状
近年来，我国制药厂发展较好，生产量和生产质量方面有较大提高，国内制药生产中劳动力分配较为均匀，但是生产工艺的连续性，劳动强度较大也造成工人生理上的疲劳，加之制药生产作业动作单调重复，使劳动者产生一定的麻痹心理。制药生产中常接触高危险的制剂和原材料，而有些劳动者技术经验不足，在生产工艺中对设备性能了解不足，易导致安全事故。目前制药生产中也针对劳动力的状况进行作业和设备改进，在生产过程中实行科学的轮班制度，提高作业机械化和自动化程度，避免劳动人员过度疲劳。对劳动者的操作技能、安全意识进行培训，在危险区域或危险操作予以警示提示。生产设备、管道、控制原件在设计和安装时考虑人机因素关系，改良生产操作程序。
4安全人机工程学在制药生产中的应用
4.1制药生产中安全人机存在问题
安全人机工程学在制药生产过程中应用很重要，包括各个环节，要综合考虑人、机器、环境三个因素，发挥协调作用。以某制药厂的发酵车间为例，发酵是制药厂生产的基础工序，也是重要的工序。发酵工序使用的原材料包括氨水、片碱、液碱、硫酸等，这些原材料都具有强的腐蚀性或毒性，在生产过程中需要经过高温蒸汽和压力空气等通道。该制药厂在发酵车间设计方面，没有充分考虑人-机-环境之间的`关系，设备中的蒸汽管道随意安放，杂乱无章且没有安全防护措施，控制室外就可以闻到刺激的氨水气味，虽然短期内不会危害人身安全，但是长此以往会影响工作人员健康。在发酵中会接触到高温蒸汽，生产人员在取样和消毒过程中没有安全防护装置，常有工人不慎被蒸汽烫伤。
4.2制药生产中提高安全人机工程学应用的措施
制药生产中要协调好人、机、环境三个因素间的关系，提高对安全人机工程学的认识才能从根本上解决好问题。首先，控制人为因素。人作为整个安全人机工程学的主导因素，在系统中起到核心支配的作用，而人的因素也是最难控制的，由于人为因素导致的安全事故的比率非常高，占到整体的70%-80%。以上述制药厂发酵车间为例，由于人的失误操作可能会造成高温蒸汽阀门误开、压力温度参数调节失误等引起的管道泄漏爆炸等事故。因此，要提高安全人机工程学在制药生产中的应用，强化工人的安全意识，避免工人按照自己的主观意识进行设备操作，加强安全隐患防范意识。此外，为保证人的安全，还要对人与环境进行安全管理，生产车间的环境必须符合国家要求标准，避免生产车间高温、潮湿、化学气味浓重造成人的生理及心理异常，导致其反应迟钝、操作失误。其次，控制机的因素。制药生产的设备和管道都非常多，包括各种泵、换热装置、反应设备、干燥设备、储罐等，随着生产工艺的高参数化、高能量化，设备及管道所处的环境也是高温、高压、易燃易爆的，安全可靠性较差，因此需要在车间设备安放、管道安装方面充分考虑人机工程学原理，以人的生理特征和安全为考虑要素，提高设备装置的安全可靠性。部分高危制药设备需要安装安全阀门或按钮等安全防护措施，避免操作失误导致安全事故发生。最后，控制环境因素。制药生产过程复杂，涉及材料多具有毒性或腐蚀性，因此环境条件较差，对人的生理健康和心理造成一定的影响，进而影响整个生产操作。因此，运用安全人机工程学理论，对生产环境需要进行合理的控制，对设备安放、空气流通、环境温度等都要严格的控制，满足人为操作环境的最低要求，避免环境因素对人机安全的影响。
5结束语
综上所述，安全人机工程学在工程领域中得到广泛应用，特别是制药生产中。其目的是协调人、机器、环境之间的关系，保证人身安全的同时，保障生产的顺利进行。
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