1、人機(jī)課件第一章新第1頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)第一章 概 論1.為什么要學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)1.什么是安全人機(jī)工程學(xué)3.這門課研究些什么4.要求：同學(xué)們要學(xué)會什么第2頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)問題:1.為什么要學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)第3頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)筆的發(fā)展筆的祖先毛筆第4頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)鵝 毛 筆第5頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，

2、星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)1829年 詹姆士倍利成功地研制出鋼筆尖 1884年華特曼發(fā)明了比較實(shí)用的自來水筆 布拉馬用銀制成筆桿 第6頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)1943年，匈牙利的比克發(fā)明的圓珠筆圓珠筆并不是完美的，你能找出它的不足嗎？第7頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)期 - 創(chuàng)建期 -成熟期 經(jīng)驗(yàn)期：1884年起，三大實(shí)驗(yàn)（肌肉疲勞試驗(yàn) 、鐵秋作業(yè)試驗(yàn) 、砌磚作業(yè)試驗(yàn) ）創(chuàng)建期：第二次世界大戰(zhàn)期間起，新式武器和裝備的功能研究成熟期：20世紀(jì)60年代起，

3、宇航技術(shù)的研究 第8頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)1、經(jīng)驗(yàn)期 在古埃及的石碑雕刻里就有一些器皿的造型（如圖1-5），從它們的造型可以很清楚地看出古埃及人在日常生活、工作中已經(jīng)開始考慮人機(jī)關(guān)系了。 第9頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖4 古埃及石刻第10頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)： 在我國的古典家具中，如太師椅、茶幾等可以很明顯地看到人機(jī)理念的影子（如圖1-5）。 又如我國指南車（如圖1-6），它的傳動機(jī)構(gòu)，運(yùn)用了力學(xué)

4、知識和反饋原理，與現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)的原理相吻合。第11頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖5 紫檀雕四出頭官帽椅第12頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖6 我國古代的指南車第13頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)三大實(shí)驗(yàn)1肌肉疲勞試驗(yàn)1884年，德國學(xué)者莫索（AMosso）對人體勞動疲勞進(jìn)行了試驗(yàn)研究。對作業(yè)的人體通以微電流，隨著人體疲勞程度的變化，電流也隨之變化，這樣用不同的電信號來反映人的疲勞程度。這一試驗(yàn)研究為以后的“勞動科學(xué)”打下了基礎(chǔ)。

5、2鐵秋作業(yè)試驗(yàn)1898年美國學(xué)者泰勒（FWTaylor）從人機(jī)學(xué)角度出發(fā)，對鐵鍬的使用效率進(jìn)行了研究。他用形狀相同而鏟量分別為5kg、10kg、17kg、和30kg四種鐵鍬去鏟同一堆煤，雖然17kg和30kg的鐵鍬每次鏟量大，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鏟煤量為10kg的鐵鍬作業(yè)效率最高。他做了許多實(shí)驗(yàn)，終于找出了鐵鍬的最佳設(shè)計(jì)和搬運(yùn)煤屑、鐵屑、砂子和鐵礦石等松散粒狀材料時(shí)每一鏟的最適當(dāng)?shù)闹亓?。這就是人機(jī)工程學(xué)過程中著名的“鐵鍬作業(yè)實(shí)驗(yàn)”。3砌磚作業(yè)試驗(yàn)1911年吉爾伯勒斯（FBGilreth）對美國建筑工人砌磚作業(yè)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。他用快速攝影機(jī)把工人的砌磚動作拍攝下來，然后對動作進(jìn)行分析，去掉多余無效動

6、作，最終提高了工作效率，使工人砌磚速度由當(dāng)時(shí)的每小時(shí)120塊提高到每小時(shí)350塊。第14頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)2、創(chuàng)建期第二次世界大戰(zhàn)期間。例如，由于戰(zhàn)斗機(jī)中座艙及儀表位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成飛行員誤讀儀表和誤用操縱器而導(dǎo)致意外事故，或由于操作復(fù)雜、不靈活和不符合人的生理尺寸而造成戰(zhàn)斗命中串低等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。第15頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)3、成熟期到了20世紀(jì)60年代至今例如，在宇航技術(shù)的研究中，提出了人在失重情況下如何操作，在超重情況下人的感覺如何等新問題。圖1-7所示即為在這

7、個(gè)時(shí)期美國亨利德累夫斯（Henry Deryfuss）事務(wù)所的人機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)。 第16頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖1-4 美國亨利德累夫斯（Henry Deryfuss）事務(wù)所的人機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)第17頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)第18頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)本學(xué)科的重要性：1.工業(yè)發(fā)展的需要。2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要。3.安全的需要。第19頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)問題:2.什么是

8、安全人機(jī)工程學(xué)第20頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)定義1：安全人機(jī)工程學(xué)是從安全角度和著眼點(diǎn)，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的原理和方法去解決人機(jī)結(jié)合面的安全問題的一門新興學(xué)科。定義2:它是從安全目標(biāo)出發(fā)，應(yīng)用人機(jī)學(xué)的基本理論，觀點(diǎn)和方法，對安全事故、設(shè)備、環(huán)境進(jìn)行分析以及對人的心理與行為進(jìn)行分析研究，從人機(jī)關(guān)系中找到預(yù)防事故的方法。定義3:安全人機(jī)工程學(xué)以系統(tǒng)論、控制論和信息論為理論基礎(chǔ)，從人的生理、心理、生物力學(xué)等方面去研究在發(fā)揮機(jī)器、設(shè)備高效率的同時(shí)，如何使其與人達(dá)到和諧匹配，確保人的安全和健康的問題。關(guān)于安全人機(jī)工程學(xué)的幾個(gè)定義第21頁，共58頁，

9、2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)的內(nèi)涵角度和著眼點(diǎn):安全研究對象:人機(jī)系統(tǒng)。目的:活動過程中對人實(shí)行保護(hù)。主要闡述:人與機(jī)保持什么樣的關(guān)系，才能保證人的安全，也就是說，在實(shí)現(xiàn)一定的生產(chǎn)效率的同時(shí)，如何最大限度地保障人的安全健康與舒適愉快。第22頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)問題:2.安全人機(jī)工程學(xué)要研究什么？第23頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)安全人機(jī)工程學(xué)要研究什么？人機(jī)結(jié)合面的安全標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)人機(jī)系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)第24頁，共58頁，202

10、2年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例1】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第25頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例2】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第26頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例3】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第27頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例4】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第28頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例5】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第29頁，共58頁，2022年，5月

11、20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例6】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第30頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例7】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第31頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)第32頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例8】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第33頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)【例9】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第34頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工

12、程學(xué)安徽理工大學(xué)【例10】日常生活中人機(jī)學(xué)問題第35頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)3.1安全人機(jī)工程的研究對象人機(jī)系統(tǒng)人機(jī)學(xué)所說的人的因素，包括人的生理和心理機(jī)能。人機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)工程既有聯(lián)系又有區(qū)別： 系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干部分組合而成的具有特定功能的有機(jī)整體。 系統(tǒng)工程是把系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的工程。 人機(jī)工程是包括人在內(nèi)的特殊系統(tǒng)工程。第36頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)人機(jī)系統(tǒng)基本模式由下列子系統(tǒng)組成 ：人的子系統(tǒng)機(jī)器的子系統(tǒng)人機(jī)界面 人機(jī)系統(tǒng)基本模式人機(jī)系統(tǒng)是什么

13、樣的第37頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)人機(jī)系統(tǒng)是什么樣的人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成人和機(jī)器雖然特征機(jī)能不同，但歸結(jié)起來都是： 信息輸入、信息儲存、信息處理和執(zhí)行功能四部分。人機(jī)三要素： 人是中樞神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官和行動器官(手、腳、口等)； 機(jī)器則是機(jī)器本體、顯示部分和操作部分。第38頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)人 機(jī) 三 要素 模 型中樞神經(jīng)感覺器官行為器官顯示部分操作部分機(jī)器本體接受信息（輸入）執(zhí)行功能（輸出）信 息 反 饋第39頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日司機(jī)

14、與汽車之間的三要素分析第40頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)人機(jī)系統(tǒng)有哪幾種類型?按自動化程度分為人工、半自動化及自動化系統(tǒng)。人工系統(tǒng)是完全由人控制和提供動力的系統(tǒng)。整個(gè)操作過程中人是主宰者。在半自動化系統(tǒng)中，人是主要控制者。人操縱設(shè)備、感知信息、處理信息，然后由人的行動器官控制手柄、按鈕等操縱機(jī)器。自動化系統(tǒng)中，機(jī)器完全取代人的工作，過程中的信息接受、處理、執(zhí)行等完全由機(jī)器完成，人只起監(jiān)督和調(diào)整作用。第41頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)按信息反饋與否分為開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)是系統(tǒng)的輸

15、出又反饋回來控制系統(tǒng)本身；開環(huán)系統(tǒng)是系統(tǒng)的輸出不反饋回來，不影響系統(tǒng)的未來輸出。人機(jī)系統(tǒng)有哪幾種類型?第42頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)輸出輸入信 息 存 儲信息接受信息處理執(zhí)行信 息 存 儲信息接受信息處理行動信息反饋（閉環(huán)系統(tǒng)）過程人（監(jiān)督者）機(jī) 器第43頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué) 人機(jī)系統(tǒng)中，人是決定因素。 人的特征功能表現(xiàn)在：監(jiān)視、判斷、行動。 機(jī)器：快速、大容量、簡單重復(fù)。 人的功能和機(jī)的功能有哪些?第44頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)

16、21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)3.2學(xué)科的研究方法安全人機(jī)工程學(xué)的研究方法與人機(jī)工程學(xué)基本相同，只是各自的側(cè)重點(diǎn)不同，前者側(cè)重安全，后者側(cè)重工效。目前常用的研究方法有： 第45頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)1觀察法 為了研究系統(tǒng)中人和機(jī)的工作狀態(tài)，常采用各種各樣的觀察方法工人操作動作的分析、功能分析和工藝流程分析等大都采用觀察法。2實(shí)測法 是一種借助于儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)際測量的方法。3實(shí)驗(yàn)法 它是當(dāng)實(shí)測法受到限制時(shí)采用的一種研究方法，一般是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，但也可以在作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行4.模擬和模型試驗(yàn)法 模擬方法包括各種技術(shù)和裝置的模擬。 如

17、操作訓(xùn)練模擬器、機(jī)械的模型以及各種人 體模型等。3.2學(xué)科的研究方法第46頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)5計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真法 數(shù)值仿真是在計(jì)算機(jī)上利用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真性實(shí)驗(yàn)研究。6.分析法 瞬間操作分析法 知覺與運(yùn)動信息分析法 動作負(fù)荷分析法 頻率分析法 危象分析法 相關(guān)分析法 7調(diào)查研究法第47頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖1 研究車輛碰撞的人機(jī)系統(tǒng)的模擬與模型 第48頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖2 控制面板模擬器第49頁

18、，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖3 虛擬合作者的運(yùn)動計(jì)算與仿真1第50頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖3 虛擬合作者的運(yùn)動計(jì)算與仿真2第51頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)近期國內(nèi)外人因工程學(xué)研究的方向歸納如下：1、工作負(fù)荷研究，包括體力活動、智力活動、工作緊張等因素引起的生理負(fù)荷和心理負(fù)荷。2、 工作環(huán)境的研究，包括各種工作環(huán)境條件下的生理效應(yīng)，以及一般工作與生活環(huán)境中振動、噪音、空氣、照明等因素的人因工程學(xué)的研究。3 、工作場地、工作

19、空間、工具裝備的人因工程學(xué)的研究。4 、信息顯示的人因工程學(xué)問題，特別是計(jì)算機(jī)終端顯示中人的因素研究。5 、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與人因工程學(xué)研究。6 、工作成效的測量與評定。7 、機(jī)器人設(shè)計(jì)的智能模擬等。 8、人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中心理學(xué)的研究。第52頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)圖4 美研發(fā)出能自學(xué)飛行無人直升機(jī) 無人駕駛直升機(jī)便可通過“偷師”其它直升機(jī)，上演同樣的機(jī)動飛行動作。如果有機(jī)會參加航空展，這種無人駕駛直升機(jī)可通過觀察學(xué)會并表演所有高難度特技飛行。 斯坦福大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家研制第53頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人

20、機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)3.3研究目的： 主要研究目的是：對人類活動的場所，即包含人和機(jī)以及圍繞著和機(jī)器的關(guān)系及其環(huán)境條件這樣的綜合體，建立合理的方案，更好地在人機(jī)之間合理的分配功能，使人和機(jī)有機(jī)結(jié)合，有效地發(fā)揮人的作用，最大限度地為人提供安全衛(wèi)生和舒適的環(huán)境，達(dá)到保障人的健康、舒適、愉快地活動的目的，同時(shí)提高活動效率。第54頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)3.4相關(guān)學(xué)科的關(guān)系第55頁，共58頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)21分，星期日安全人機(jī)工程學(xué)安徽理工大學(xué)一、與工效人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系區(qū)別：安全人機(jī)工程學(xué)是從安全的角度和以人機(jī)學(xué)為著眼點(diǎn)，注重的是