人机工程学实践论文

人机工程学实践论文

　　人体工程学和环境心理学都是近数十年发展起来的新兴综合性学科。过去人们研究探讨问题，经常会把人和物、人和环境割裂开来，孤立地对待，认为人就是人，物就是物，环境也就是环境，或者是单纯地以人去适应物和环境对人们提出要求。而现代室内环境设计日益重视人与物和环境间，以人为主体的具有科学依据的协调。因此，室内环境设计除了依然十分重视视觉环境的设计外，对物理环境、生理环境以及心理环境的研究和设计也已予以高度重视，并开始运用到设计实践中去。
　　第一节人体工程学的含义和发展
　　人体工程学(HumanEngineering)，也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”，即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”，也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。

　　人体工程学起源于欧美，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械设施的情况下，探求人与机械之间的协调关系，作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术，开始运用人体工程学的原理和方法，在坦克、飞机的内舱设计中，如何使人在舱内有效地操作和战斗，并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳，即处理好：人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后，各国把人体工程学的实践和研究成果，迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去，1960年创建了国际人体工程学协会。

　　及至当今，社会发展向后工业社会、信息社会过渡，重视“以人为本”，为人服务，人体工程学强调从人自身出发，在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。

　　日本千叶大学小原教授认为：人体工程学是探知人体的工作能力及其极限，从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。”

　　其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统，今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。

　　人体工程学联系到室内设计，其含义为：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
　　第二节人体工程学的基础数据和计测手段
　　一、人体基础数据
　　人体基础数据主要有下列三个方面，即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
　　1、人体构造
　　与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉，这三部分在神经系统支配下，使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成，脊柱可完成多种运动，是人体的支柱，关节起骨间连接且能活动的作用，肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张，使人体各部分协调动作。

　　2、人体尺度
　　人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
　　3、人体动作域
　　人们在室内各种工作和生活活动范围的大小，即动作域，它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域，也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据，人体动作域的尺度则为动态的，其动态尺度与活动情景状态有关。

　　室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用，应考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸，并强调其中以安全为前提。

　　例如：对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等，应取男性人体高度的上限，并适当加以人体动态时的余量进行设计；对踏步高度、上搁板或挂构高度等，应按女性人体的平均高度进行设计。
　　二、人体生理计测
　　根据人体在进行各种活动时，有关生理状态变化的情况，通过计测手段，予以客观的、科学的测定，以分析人在活动时的能量和负荷大小。

　　人体生理计测方法主要有：
　　1、肌电图方法
　　把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录，从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
　　2、能量代谢率方法
　　由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值，与其平时耗氧量相比，以此测定活动状态的强度，能量代谢率的计算式，以及不同活动的能量代谢率（RMR）。其计算式如下：

　　运动时氧耗量-安静时氧耗量
　　能量代谢率（RMR）=—————————————
　　基础代谢率耗量
　　3、精神反射电流方法
　　对人体因活动而排出的汗液量作电流测定，从而定量地了解外界精神因素的强度，据此确定人体活动时的负荷大小。
　　三、人体心理计测
　　心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
　　1、精神物理学测量法
　　用物理学的方法，测定人体神经的最小刺激量，以及感觉刺激量的最小差异。
　　2、尺度法
　　以顺序在心理学中划分量度，例如在一直线上划分线段，依顺序标定评语
　　可由专家或一般人，相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
　　第三节人体工程学在室内设计中的应用
　　由于人体工程学是一门新兴的学科，人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度，有待于进一步认真开发，目前已有开展的应用方面如下：
　　一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
　　根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等，以确定空间范围。

　　二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
　　家具设施为人所使用，因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据；同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小，停留时间越长，对这方面内容测试的要求也越高，例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。

　　三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
　　室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等，室内设计时有了上述要求的科学的参数后，在设计时就有可能有正确的决策。

　　四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
　　人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。

　　第四节环境心理学与室内设计
　　在阐述环境心理学之前，我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”，相对于人而言，环境可以说是围绕着人们，并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构，可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化，而这些变化了的事物，又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境，相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受，能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
　　关于环境心理学与室内设计的关系，《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题：“不少建筑师很自信，以为建筑将决定人的行为”，但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害，也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上，对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”，即是在人与环境之间是“以人为本”，从人的心理特征来考虑研究问题，从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境，都应具有新的更为深刻的认识。

　　一、含义
　　环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科，它着重从心理学和行为的角度，探讨人与环境的最优化，即怎样的环境是最符合人们心愿的。

　　环境心理学是一门新兴的综合性学科，环境心理学与多门学科，如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。

　　环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向，把选择环境与创建环境相结合，着重研究下列问题：

　　1、环境和行为的关系；
　　2、怎样进行环境的认知；
　　3、环境和空间的利用；
　　4、怎样感知和评价环境；
　　5、在已有环境中人的行为和感觉。
　　对室内设计来说，上述各项问题的基本点即是如何组织空间，设计好界面、色彩和光照，处理好室内环境，使之符合人们的心愿。

人机工程学的研究及其对于各设计学科的作用

人因工程学算是一门管理科学。早前，它有个名字叫工效学、人体工学或人因学；这门学科在中国落户也有些年了，但是在实际应用中，我觉得这门科学却仅仅停留在一个“口号”，或者说是“形式”上，并没有得到很完美地体现。

人因工程学其实是一门重要的工程技术学科，是管理科学中工业工程专业的一个分支。它研究的是人、机器、环境的相互作用以及合理结合；使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适目的的一门学科。但是，在中国，一切涉及精神面层次的东西，怎么说呢？我想应该是六七十年代破四旧时的惯性吧，很多人会认为这纯粹是在扯淡，没事儿瞎闲着。

大学毕业的时候，我有个很要好的朋友就是以人因工程学研究做论文题目的，他的导师是美国伯克利大学博士，以前教我们《反应堆分析》。欧美国家研究人和机器、环境之间的关联起步要比我们早，当时他阐述完他的观点后，在座的很多土教授(那时候，我们把没留过洋的教授都称作土教授，呃，有点儿类似“洋芋”和“土豆”的区别。)都纷纷提出自己的质疑：我们那个年代，坐硬板凳上干工作很有激情啊？现在坐上真皮沙发了，反而上班打瞌睡，工作没心情了……既然这样，我们为什么还要想方设法地去要求这些物质享受呢？——很朴素的唯物主义思想！

真的，人因工程学因为它存在的特殊性，它侧重于研究人对环境的精神认知，侧重于研究环境施加给人的物理影响，是一个相当边缘化的学科，它的发展打破了我们对本身熟知的学科之间的界限，融合了个学科的相关理论，其综合性是不言而喻的，这导致了这门学科命名的多样化，学科本身定义也不统一，边界模糊；但是无可否认，这门学科的应用范围却是相当广泛的，而且它的一些观点，是必须得到我们做工程的，特别是管理人员的重视！

人因工程学的研究内容主要包含了关于人的行为方式、工作能力、作业限制，如照明、噪声、微气候等环境因素、所适用设备对人的生理心理及作业效率的影响。

这样一说，很多经常工作在现场的同学们或许就清楚了：比如在锅炉厂房附近，噪声的影响有时候能让人有一种暴起伤人的感觉！电厂运行前有一道吹管的工序，经历过的同学们肯定都会印象深刻，那刺耳的尖叫声能让人心烦意乱。记得有一次，电厂吹管之后，附近农民家的母鸡不下蛋了，组织了一大帮人把电厂门给堵起来，不让工人们进厂上班，那时候，有好多人都是靠翻墙进去的，不少人没少被围观的农民踢屁股。或许你会说，这些类似笑话的事情，怎么会影响到工程的建设呢？直接的影响或许真的没有，但是，发生这样的事情之后，工人们的心理或者就不能说是很正常了吧？上班的时候互相调笑说某某某早上进门的时候被踢了屁股，或者某某某翻墙的时候摔了个狗吃屎……在这样的环境下，工程质量、工业安全都是得不到必要的保障的！如此一来，工程建设就会受到很大的影响，而这类影响或者说应该是潜在的，它存在一个未知的触发条件，一旦这种潜在衍变成现实，那将酿成多大的灾难，这是无法评估的！

在河源现场的时候，我就听说过那些德国佬做技术指导的时候，只要知道现场作业采用的是软爬梯，他们就是死也不会上去的。为什么呢？这其实是一个动量守恒的问题，因为人在爬梯子的时候，手和脚对梯子施加的力不完全是竖直方向的，而即便水平方向上的分力很小，在爬了一段绳梯之后，绳子都会摆动得相当厉害！在加上烟道防腐作业的时候，因为有些树脂挥发物是有毒的，带上猪嘴面具之后，过不了多久就会觉得气闷，然后就是一种乏力的感觉。在德国的工业标准里，是严禁采用绳梯的！可是在中国，如果你爬着爬着“熄火”了，很多工友就会说这小子“虚”了；中国文化博大精深，而多数男同胞听到这样的评价后，也都会为了脸面而继续干，这其实就是一种隐患，属于潜在风险类的，但在中国现场，我还没听说过有把这些细微处纳入明细化管理的苗头。

还有一个问题：在医院，特别是急症科的手术室里，医生和护士都穿着浅绿色的衣服，有很多人就问了，不是说护士都是白衣天使么？为什么在跟手术的时候却穿绿衣服？我在百度上搜索了很多次，发现好多朋友都想当然地认为绿色代表生命，象征万物复苏，怎么说呢？这样的回答也可以算是对的，但是并没有说到点子上，其实这也隐含了一个人因工程学原理：手术的时候，医生的视线总是停留在鲜红的血迹上，时间久了之后，视觉神经就会因为疲劳而产生自我调节，用一种补色来填补这种视差。如果这时候医生回头，或者偶尔把视线转移到同伴的白色大褂上时，就会看到斑斑点点的“绿色血迹”，使视觉产生错乱而影响手术；所以，手术室里的医生、护士穿浅绿色的大褂的根本原因是为了减轻视觉疲劳，从而保证手术能更好地进行。

人因，确实是一个能够影响到工程建设的至关重要的因素！由人为因素导致的事故在工程建设中也屡见不鲜，比如，用PSA程序，我们可以计算出核电站发生堆芯熔化事故的概率在千万分之一每堆每年，而发生放射性泄漏的几率比堆芯熔化还要小一个数量级！就拿山东核电的AP1000来说，理论上堆芯熔化事故概率是五百八十八万分之一〖1.7×10^(-7)/堆年〗，放射性泄漏的概率为五千五百五十五万分之一〖1.8×10^(-8)/堆年〗！

但是，1979年3月28日发生在美国宾夕法尼亚州三哩岛核电站的那场事故，却把堆芯熔化和放射性泄漏都占齐了；从1942年12月2日世界上第一台反应堆点火，到1979年3月28日，仅仅37年！如果从三哩岛核电站本身算起，它的堆芯熔化概率将比这个数据更大：＞1/37！这和我们理论上得出的千万分之一、一亿分之一相差是那么的大，为什么会这样呢？很多人都说，理论嘛，毕竟是书本上的东西，和实际情况肯定是有出入噻；他们也由此怀疑理论，甚至更进一步把这当作经验，这是中国施工现场存在的普遍情况！但事实上，由于人因引发的事故在概率学上是一个未知数，我们不知道具体谁会犯错，在什么时间犯错，犯多大的错，所以，PSA给出的概率是扣除了人因概率的。

这也恰恰反映了人因在工程实践上的重要性！比如核电站的操作员，他们都是配备了心理医生的，这样做的主要目的就是为了给工作在重要岗位上的人员舒缓心理压力；但是，往往在这个方面，中国人都会存在一种偏见：认为看心理医生是一种有精神病的象征，而我们有时候骂人也说别人神经病(精神病)之类的；所以，也有很多工作在重要岗位上的人会拒绝这样的工作方式，从一个大的环境来说，这是不应该的，或者说在国内主流意识上是应该改正的。就像很多女同学不肯进妇科医院一样：在中国，妇科和女科是合并在一块儿的，进妇科看病有时候反而会给女同学们一些心理压力。

人因工程学的研究对象广泛而用途颇大，要做好一个工程，特别是我们即将进入的涉核领域，我们的管理人员就必须对这门学科有一定地研究。

比如说，我们很多搞采购专业的，他们普遍会认为同等产品，国产的会劣于进口的，所以在做设备配套的时候，多数人会选择进口产品。但是有一点，国外的设计人员是针对他们本国人民的普遍要求设计的：一个很简单的例子，你在日本买一个电器，拿到中国来就不一定能用，因为日本的家用电压是110V，频率为60Hz，这和中国不同。又比如，俄国人的设备都很耐用，但是，俄国人的平均身高比中国人高，所以一些设备仪器的操作工位就相对比较高，拿到中国来，我们甚至都不能操作！——这是从设计上来看人因工程学：我们的设计必须符合现场工作人员的要求，这些要求或许不是现场工作人员提出来的，但是却是一些常识性又容易被忽略的东西，设计人员如果没有这样精雕细琢的思路，就会被现场工作人员指责，甚至是谩骂。

而在工程上，人因工程学就集中体现在现场管理了，人员要培训，工作的时候尽量做到以老带新，而且上级下达任务的时候一定要明确。这一点上其实我觉得国内多数核电站做得就欠妥，因为参与实际工作的工人学历一般不高，而在核电站里下达命令的时候又都用KKS码或自己的一套拼音文字编码，这对现场工作的工人其实是一个很大的困难，曾经就有人因为对错了编码而错误地截断了一条正在工作的管路，最终酿成了事故。如果说当时在给工人下达指令的时候配备一份中文说明，用汉字语言来重复描述一遍工作的具体地点，那么，那个事故应该就是可以避免的！

有一次，一个高级工程师，在面对一个可能引发严重事故的诱因的时候没有果断地下达指令去处理，而是害怕承担事故责任去查找应急程序文件，耽搁了阻止事态扩大的宝贵时机，结果给电站造成了巨额的损失。从程序上说，这个高工没有任何错误，但是，怎么说呢？当时他们单位私底下很多员工都说这位高工能力不行。做工程，人为因素带来的祸端是不可避免的，我们最多只能做到尽量避免！在工作当中，我们也不应该害怕出错，俗话说得好：小错不断，大错不犯！我们只有积累了必要的应对事故的经验，才能在面临事情的时候做到从容，犯错并不可怕，可怕的也不是不知悔改，而是在面临错误的时候惊惶失措、进退失据。

不知道有人注意到这个情况没：就是通常在一个工地上，现场施工的工人多数是来自同一个地方，很少有南北混杂的队伍出现。其实，对于老乡来说，他们说话的口音、平常做事的习惯、手势等都是接近的，《三字经》里就说过，人之初，性本善，性相近，习相远。如果把来自天南海北的工人混在一起干活，先不说可能会因习俗而导致的矛盾，就是说话，传递消息、指令的时候都会出现误差。我曾经在河源工地上碰到杭州顺豪橡胶工程有限公司的人，也曾经很“荣幸”地和他们的工人共事过，杭州人说话的时候没有介音，怎么说呢？比如说“警察抓小偷”，他们会读成“警察扎小偷”；记得有一次那个杭州人叫我帮他把胶水刷到橡胶皮上，他就是这样说的：“小王，你把那橡胶板‘杀’了！”我当时就傻了，转身就开始找刀。因为我开始看见他用美工刀在割胶皮嘛，相当奇怪，他完全可以说割的嘛，为什么要说“杀”了？他看到我在找刀，叹了口气说，“唉，你们这些年轻人，什么东西都不会！”于是就取出刷子开始刷胶板，一边刷还一边教我说：“看见没？要这么‘杀’！”；还有一次他叫我去搬短管，就是工地上那些很短，长不过50厘米的衬胶管道，他说：“小王，你去把那些胆管搬过来。”我也很纳闷，在工地呆了一年多，没听过有“胆管”这一说法啊？直到后来他自己去搬了几根，我才晓得，不过幸好两次事件让我想到了他们杭州普通话都不带介音，要不我还真差点理解错了，把50厘米左右的衬胶管道当作“胆管”，我当时还歪着身子记了好久“胆管”的形状。

人因工程学发展到现在，它所包含的内容已经含概了微气候环境(即人体舒适性与微气候的关系、高低温作业环境对人的影响、微气候环境标准及改善)、照明环境、噪声环境、色彩环境、空气环境、感觉(心理物理学、感觉生理学、视觉、听觉、其他感觉)、知觉、注意与记忆(认知心理学)、人的信息处理系统(反应时间与运动时间)、体力劳动负荷与工作疲劳、人体测量学、作业空间设计、人机系统设计、人机界面设计等在内的多学科综合。

所以，人因工程学是一门我们从工程设计、工程建设到项目投运都不得不加以重视的学科！