探究人机工程学的研究领域与意义

人机工程学是一门涉及诸多方面的边缘学科。因此，它的研究内容相当广泛，不同的系统和业务部门所研究的侧重点也不尽相同，但它始终是以人—机—环境作为研究的基本对象，通过揭示人、机、环境之间相互关系的规律，以达到确保人—机—环境系统总体性能的最优化。这里的“人”是指作为主体工作的人；“机”是人所控制的一切对象的总称；“环境”是指人、机器共处的特殊条件，它既包括物理、化学因素的效应，也包括社会因素的影响。“人”“机”“环境”是人—机—环境系统的三大要素。通过这三大要素之间的物质、能量和信息传递、加工与控制等作用，组成一个复杂的系统。很显然，对任何一个系统来讲，系统的总体性能不仅取决于各组成要素的单独性能，更重要的是取决于系统中各要素的关联形式，即物质、能量、信息的传递，加工和控制的方式。人机工程设计就是从“系统”的总体出发，一方面既要研究人、机、环境各要素本身的性能，另一方面又要研究这三大要素之间的相互关系、相互作用、相互影响以及它们之间的协调方式，运用系统工程的方法找出最优组合方案，使人—机—环境系统总体性能达到最佳状态，即满足舒适、宜人、安全、高效、经济等指标。就工程设计来讲，也是围绕人机工程的根本研究方向确定其具体研究内容。对工业设计人员来讲，从事本学科研究的主要内容，归纳起来有以下几个方面，如图1-1所示。

图1-1 人—机—环境系统示意图

（一）人体特性的研究

在人—机系统中，人是最活跃、最重要、同时也是最难控制和最脆弱的环节。任何机器设备都必须有人参与，因为机器是人设计、制造、安装、调试和使用的，即使在高度自动化生产过程中全部使用的是“机器人”，也都是人在操纵、监督和进行维修的。由此可见，在人—机系统中，人同机器总是相互作用、相互配合和相互制约的，而人始终起着主导作用。国外统计资料表明，生产中58%～70%的事故是与轻视“人的因素”有关，这一数字必须引起我们的重视。

人体特性研究的主要内容是：在工业产品造型设计中与人体有关的问题。例如：人体基本形态特征参数、人的感知特性、人的运动特性、人的行为特性以及人在劳动中的心理特征和人为差错等。研究的目的是解决机器设备、工具、作业场所以及各种用具的设计如何适应人的生理和心理特点，为操作者（或使用者）创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。

（二）研究人与机器间信息传递装置和工作场所的设计

要研究人与机器及环境之间的信息交换过程，并探求人在各种操作环境中的工作成效问题。信息交换包括机器（显示装置）向人传递信息和机器（操纵装置）接受人发出的信息，而且都必须适合人的使用。值得注意的是，人机工程所要解决的重点不是这些装置的工程技术的具体设计问题，而是从适合于人使用的角度出发，向设计人员提出具体要求，如怎样保证仪表能让操作者看得清楚、读数迅速准确，怎样设计操纵装置才能使人操作起来得心应手、方便快捷、安全可靠等。

工作场所设计的合理性，对人的工作效率有直接影响。工作场所设计一般包括空间设计、作业场所的总体布置、工作台或操作台设计以及座位设计等。研究工作场所的目的在于保证物质环境符合人体的特点，既能使人高效的工作，又要感到舒适和不易产生疲劳。

（三）环境控制和人身安全装置的设计(www.xing528.com)

生产现场有各种各样的环境条件，如高温、潮湿、振动、噪声、粉尘、光照、辐射、有毒等。为了克服这些不利的环境因素，保证生产的顺利进行，就需要设计一系列的环境控制装置，以适合操作人员的要求和保障人身安全。

“安全”在生产中是放在第一位的，这也是人—机—环境系统的特点。为了确保安全，不仅要研究产生不安全的因素，并采取预防措施，而且要探索不安全的潜在危险，力争把事故消灭在设计阶段。安全保障技术包括机器的安全本质化、防护装置、保险装置、冗余性设计、防止人为失误装置、事故控制方法、救援方法、安全保护措施等。

（四）人的行为特性与产品设计

行为是心理的表现，人的行为反映了人的心理状况。在产品设计中，人的行为是设计师关注的焦点，不论是显示设计还是控制设计，都取决于产品支持的人的行为。

人具有许多适应环境的本能性行为，它们是在长期的人活动中，由于环境与人的交互作用而形成的，这种本能称为人的行为习性。此外，人总会犯各种错误。产品设计中应考虑用户的各种行为习性，减少用户出错，提高舒适性和工作效率。

（五）人机系统的整体设计

人们设计人—机系统的目的，就是为了使整个系统工作性能最优化，即系统的工作效果最佳。这是指系统运行时实际达到的工作要求，如功率大、速度快、精度高、运行可靠，以及人的工作负荷要小，即指人完成任务所承受的工作负担或工作压力要小和不易疲劳等。

人与机器各有特点，在生产中应充分发挥各自的特长，合理地分配人机功能，这对系统效率的提高影响很大。显然，为了提高整个系统的效能，除了必须使机器的各部分（包括环境系统）都适合人的要求外，还必须解决机器与人体相适应问题，即如何合理地分配人机功能，二者如何配合，以及人与机器之间又如何有效地交流信息等。

值得指出的是，随着自动化的发展，人们必须解决更复杂的测量精度、高反应速度及信息量增大等有关问题，又必须控制生产过程和规定有限的时间间隔。自动化不是从多而复杂的系统所控制的过程中把人排挤出去的，而是把人摆到新的条件上去。因此，在设计新的自动化系统时，就必须充分注意人的生理和心理特性，使自动化条件能对人更有利。