本書從生產(chǎn)(或服務)和管理系統(tǒng)優(yōu)化角度闡述了有關人因工程學思想、理論和方法。突出闡述了系統(tǒng)設計中人的因素的重要性。對人的生理、心理特點,作業(yè)能力、認知能力、行為方式等方面進行了詳細介紹。并以人的工作優(yōu)化(高效、安全、健康、舒適)為目標,討論了與人有關的環(huán)境、工具、設備、任務、系統(tǒng)、作業(yè)空間的合理設計問題。
人因工程學是近幾十年來發(fā)展起來的一門交叉性應用學科。隨著技術的進步和社會的發(fā)展, 系統(tǒng)設計中越來越重視人的因素, 人因工程學科的應用領域也越來越廣。美國( 學科命名為Human Factors) 以及英國、法國、德國等國家( 學科命名為Ergonomics) 非常重視人因工程學的研究與應用, 每年都有大量的研究成果問世。在人因工程學的教育上, 許多國家把人因工程學作為工程和管理類學科的基礎課或?qū)I(yè)課。我國人因工程學的研究始于20 世紀50 年代, 部分高校的工商管理、機械工程等專業(yè)于80 年代開設了這方面的課程。
20 世紀90 年代后, 隨著工業(yè)工程專業(yè)、工業(yè)設計專業(yè)的設立, 人因工程學科得到了廣泛的重視。目前, 人因工程學已被教育部工業(yè)工程類專業(yè)教學指導委員會確定為工業(yè)工程專業(yè)的核心課之一, 足以說明該課程在工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)中的地位。
本書為機械工業(yè)出版社組織編寫的21 世紀工業(yè)工程專業(yè)規(guī)劃教材之一, 也是普通高等教育“十一五” 國家級規(guī)劃教材、“十二五” 普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。本書以生產(chǎn)(或服務) 和管理系統(tǒng)為研究對象, 把系統(tǒng)中的人作為著眼點, 圍繞人、機、環(huán)境三者之間的關系, 系統(tǒng)介紹了人因工程學的有關思想、理論與方法。教材的編寫融合了人因工程學的經(jīng)典內(nèi)容及學科的最新研究成果, 同時考慮工業(yè)工程學科的特點和應用領域。
本書在編寫過程中力求做到: ①本著少而精的原則, 從工業(yè)工程學科的實際出發(fā), 選擇闡述人因工程學的有關思想、概念、原則、原理和方法。②在內(nèi)容上, 把狹義的人—機—環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化原理擴展到廣泛的與人有關的系統(tǒng)和領域。另外, 考慮到現(xiàn)代人機系統(tǒng)的發(fā)展特點, 在傳統(tǒng)的體力工作效能研究基礎上, 加入了人的信息處理系統(tǒng)、腦力勞動負荷的測量和預測, 以及人與計算機交互等內(nèi)容。③在結構上, 按照從感性到理性、從具體到抽象、從淺入深的認識規(guī)律, 同時考慮到各章知識的連續(xù)性及與實驗的配合來安排內(nèi)容體系。④在編寫時注意科學性、知識性、適用性相結合, 理論與實踐相結合, 為進一步學習和應用提供參考。⑤在資料的選用上, 注意資料的先進性、全面性和成熟性。
本書是在2007 年出版的人因工程學教材基礎上進行修訂的。與第1 版相比, 第2 版在保持原書結構大體不變的基礎上對章節(jié)內(nèi)容進行了較大程度的更新。包括: ①對本書中采用的標準進行了全部校對, 更新了《高溫作業(yè)分級》(GB/ T 4200—2008)、《建筑照明設計標準》(GB 50034—2013)、《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》(GBZ 1—2010) 等多個人因工程國家標準, 保證本書中使用的標準為現(xiàn)行標準。②更新和增加了新的內(nèi)容。對第一章人因工程學的成長、發(fā)展兩個階段中人因工程的研究和應用內(nèi)容進行了仔細的梳理, 補充了相應的研究內(nèi)容資料, 對我國人因工程近些年的發(fā)展歷程也進行了資料補充。細化了第二章中前 言Ⅶ “人的心理因素” 一節(jié)中“能力及其分類” 一部分的內(nèi)容。重新修訂了第三章中有效溫度的概念。在第五章中補充了色彩調(diào)節(jié)在作業(yè)空間設計、廠房及生產(chǎn)設備施色、目視管理等各方面的應用。在第六章中完善了響度、響度級換算方式, 補充了隔聲屏在交通噪聲控制中的應用, 明確了國家標準中對特殊工作環(huán)境下電磁輻射限值的相關規(guī)定。第七章對空氣中粉塵的劃分及其危害進行了詳細介紹, 增加了空氣質(zhì)量指數(shù)及其分級, 補充了機械通風系統(tǒng)的組成部分。在第八章中增加了典型人工物料搬運作業(yè)的極限值, 介紹了常用的睡眠評價方法以及心電、腦電EEG、表面肌電等疲勞測定方法, 完善了常見的輪班制度, 并將第十四章第五節(jié)中“累積損傷疾病與工具的設計” 整合到第八章第六節(jié)“體力疲勞及其消除” 中。對第九章中工作記憶的信息提取方式進行了完善。在第十章中更新了SWAT 量表,介紹了其改進方法, 增加了瞳孔直徑、腦電EEG 等腦力負荷測定方法, 將“單調(diào)作業(yè)及單調(diào)感覺” 整合到“腦力疲勞的產(chǎn)生與積累” 中, 增加了腦力疲勞的消除方法, 并將“避免單調(diào)的措施” 整合至其中。結合人體測量的相關先進技術, 在第十一章“人體測量方法”
中新增了三維人體測量技術。結合學者對人機系統(tǒng)的相關研究, 在第十三章中細化了人機功能分配的原則, 增加了系統(tǒng)仿真評價法。結合計算機、手機、iPad 等設備的交互設計研究前沿, 在第十四章中增加了可交互式屏幕的界面設計。對第十五章中事故的分類進一步明確, 結合最新事故案例, 對事故危害的闡述進一步完善。③在應用案例方面, 增加了噪聲治理、作業(yè)疲勞測定、座椅設計、人機系統(tǒng)設計、人機系統(tǒng)評價、人機交互界面設計評價等案例。④對原書中的一些時間較早的引用資料進行了更新。
本書由東北大學工業(yè)工程系主任郭伏教授、上海理工大學工業(yè)工程研究所所長錢省三教授任主編, 山東科技大學的李興東教授、溫州大學的薛偉教授任副主編, 東北大學的楊學涵教授和湖南工學院的張力教授擔任主審。第1 版編寫分工如下: 第一、二、八、九、十章由郭伏編寫, 第十一、十四章由薛偉編寫, 第十三、十五章由李興東編寫, 第十二章由葉鋒編寫, 第三~ 七章由上海理工大學的老師編寫, 其中, 第三章由錢省三、付雅琴編寫, 第四章由王殊軼編寫, 第五章由曲德強編寫, 第六章由崔建昆、劉敏娟、錢省三編寫,第七章由錢省三編寫。全書由郭伏統(tǒng)稿。在第2 版編寫過程中, 第一、二、八、九、十章由郭伏修訂, 第三~ 七章由錢省三和郭伏修訂, 第十一、十四章由薛偉和郭伏修訂, 第十三、十五章由李興東和郭伏修訂, 第十二章由葉鋒修訂。全書由郭伏統(tǒng)稿, 東北大學研究生李明明、呂偉、葉國全、劉成龍、陸則華、鄧博等同學參與了本書的案例整理、標準收集及圖文處理工作。
在本書的編寫過程中參考了許多中外專家學者的著作、教材和科研成果。部分案例選自公開發(fā)表的文獻, 更新的標準為相關部門推出的現(xiàn)行國家標準。在此, 謹對原作者和研究者表示最誠摯的謝意!本書在成稿的過程中得到了東北大學工商管理學院楊學涵教授的指導和幫助, 編者在此向楊學涵教授表示感謝。同時向為本書出版提供了大力支持的機械工業(yè)出版社致謝。本書還獲得了東北大學“雙一流” 學科建設文化傳承創(chuàng)新類項目“東北裝備制造產(chǎn)業(yè)集群管理創(chuàng)新服務智庫建設” (02050021940101) 的資助。
由于編者理論與實踐水平有限, 雖然反復修改, 仍難免有各種不足, 熱忱歡迎讀者批評指正。
編 者
序
前 言
第一章 人因工程學概述 1
第一節(jié) 人因工程學的命名及定義 1
第二節(jié) 人因工程學的起源與發(fā)展 2
第三節(jié) 人因工程學的研究內(nèi)容與應用領域 8
第四節(jié) 人因工程學的研究方法和步驟 10
第五節(jié) 人因工程學的相關學科 17
復習思考題 19
第二章 人的因素 20
第一節(jié) 神經(jīng)系統(tǒng)與感覺系統(tǒng) 20
第二節(jié) 肌肉、骨骼與供能系統(tǒng) 26
第三節(jié) 呼吸、消化和循環(huán)系統(tǒng) 29
第四節(jié) 人的心理因素 30
復習思考題 35
第三章 微氣候環(huán)境 36
第一節(jié) 微氣候要素及其相互關系 36
第二節(jié) 人體的熱交換與平衡 39
第三節(jié) 微氣候?qū)θ说挠绊? 45
第四節(jié) 改善微氣候環(huán)境的措施 48
復習思考題 50
第四章 照明環(huán)境 51
第一節(jié) 光的物理性質(zhì)及度量 51
第二節(jié) 視覺特性 52
第三節(jié) 照明對作業(yè)的影響 56
第四節(jié) 工作場所照明 58
第五節(jié) 照明標準 62
第六節(jié) 照明環(huán)境的設計、改善和評價 68
復習思考題 72
第五章 色彩環(huán)境 73
第一節(jié) 色彩的含義和構成 73
第二節(jié) 色彩混合與色彩表示方法 75
第三節(jié) 色彩對人的影響 78
第四節(jié) 色彩調(diào)節(jié)與應用 80
復習思考題 83
第六章 噪聲及振動環(huán)境 84
第一節(jié) 聲音及其度量 84
第二節(jié) 噪聲及其對人的影響 89
第三節(jié) 噪聲測量及評價標準 92
第四節(jié) 噪聲控制 96
第五節(jié) 振動環(huán)境 100
第六節(jié) 特殊工作環(huán)境 104
復習思考題 106
第七章 空氣環(huán)境 107
第一節(jié) 空氣中的主要污染物及其來源 107
第二節(jié) 幾種現(xiàn)代空氣污染的來源及其危害 108
第三節(jié) 空氣污染物濃度及相關標準 110
第四節(jié) 粉塵 116
第五節(jié) 空氣中二氧化碳 119
第六節(jié) 工作場所通風與空氣調(diào)節(jié) 122
復習思考題 124
第八章 體力工作負荷 125
第一節(jié) 人體活動力量與耐力 125
第二節(jié) 體力工作負荷及其測定 129
第三節(jié) 體力工作時的能量消耗 130
第四節(jié) 作業(yè)時的氧耗動態(tài) 134
第五節(jié) 勞動強度 135
第六節(jié) 體力疲勞及其消除 143
復習思考題 165
第九章 人的信息處理系統(tǒng) 166
第一節(jié) 人的信息處理系統(tǒng)模型 166
人因工程學
Ⅹ
第二節(jié) 感知系統(tǒng)的信息加工 168
第三節(jié) 中樞(認知) 系統(tǒng)的信息加工 179
第四節(jié) 人的信息輸出 188
復習思考題 197
第十章 腦力工作負荷 198
第一節(jié) 腦力負荷定義及影響因素 198
第二節(jié) 腦力負荷的測量方法 200
第三節(jié) 腦力負荷的預測方法 211
第四節(jié) 腦力疲勞及其消除 214
復習思考題 217
第十一章 人體測量 218
第一節(jié) 人體測量概述 218
第二節(jié) 常用的人體測量數(shù)據(jù) 222
第三節(jié) 人體測量數(shù)據(jù)的應用 226
復習思考題 234
第十二章 作業(yè)空間設計 235
第一節(jié) 作業(yè)空間設計概述 235
第二節(jié) 作業(yè)空間設計中的人體因素 237
第三節(jié) 作業(yè)姿勢與作業(yè)空間設計 242
第四節(jié) 工作場所性質(zhì)與作業(yè)空間設計 249
第五節(jié) 座椅設計 254
復習思考題 261
第十三章 人機系統(tǒng) 262
第一節(jié) 人機系統(tǒng)概述 262
第二節(jié) 人機系統(tǒng)設計思想與程序 265
第三節(jié) 人機系統(tǒng)評價概述 275
第四節(jié) 人機系統(tǒng)分析評價方法 278
復習思考題 290
第十四章 人機界面設計 291
第一節(jié) 人機界面概述 291
第二節(jié) 顯示器設計 291
第三節(jié) 控制器設計 304
第四節(jié) 控制—顯示組合設計 314
第五節(jié) 可交互式屏幕的界面設計 317
復習思考題 327
第十五章 勞動安全與事故預防 328
第一節(jié) 事故及其危害 328
第二節(jié) 人機系統(tǒng)的安全性分析與評價 330
第三節(jié) 事故產(chǎn)生的原因 338
第四節(jié) 事故預測與預防 344
復習思考題 353
參考文獻 355