淺析人機工程學與設計的概念以及其之間的相互關係
所謂人機工程學，亦即是應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結構特徵和機能特徵進行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關係和可及範圍等人體結構特徵引數；下面是小編整理的淺析人機工程學與設計的概念以及其之間的相互關係相關內容，歡迎大家閱讀。
淺析人機工程學與設計的概念以及其之間的相互關係 篇1
摘要：
透過對人機工程學與設計的概念及相互關係的解說，並進一步對人-機-環境系統各要素間的關係和人機工學的內容對設計學科的作用等作了闡釋。提出人機工程學為設計學科開拓了新的思路；同時指出未來應把工程學論文範文設計學科的內容提高到人性化設計的高度上來，真正使設計符合人機工程學的原理和特點，體現出設計對人的尊重和關懷。
關鍵詞：
人機工程學；設計；系統；人機環境；人性化設計
一、人機工程學和設計學科的概念及相互關係
人機工程學，在美國稱之為人類工程學(Human Engieering)、人因工程學(Human Factors Engieer-ing)，在歐洲有人稱之為功效學(Ergonomics)，日本稱之為人間工學。而我國目前除使用上述名稱外，還譯成宜人學、人體工程學等。人機工程學的命名已經充分體現了該學科是“人體科學”與“工程技術”的結合，實際上，這一學科就是人體科學、環境科學不斷向工程科學滲透和交叉的文化產物。
人機工程學就是研究人在一定的工作環境中所涉及的解剖學、生理學、心理學等諸方面因素，研究人-機(物)-環境系統中的互動作用著的各組成部分(效率、健康、安全、舒適等)，在具體的工作條件下，在家庭中和在休假的環境裡，如何達到最最佳化的問題。顯然研究與應用人機工程學原理和方法已成為設計人員所面臨的新課題。
狹隘地說，設計是一種構思與規劃，並將這種構思與規劃透過一定的手段使之視覺化的過程。即透過設計構思賦予物品以規定的形狀與色彩，並用圖紙或模型予以表達。設計的本質是創造。廣義地說，設計就是設計一種生活方式，創造一種新的文化形態。在中國傢俱史上，從坐幾到憑几，從憑几到靠背椅，就決定了從席地而坐到垂足而坐的生活方式的演變；從太師椅到現代沙發就決定了從正襟危坐到舒適的靠坐的坐姿與生活方式的變化。
概而言之，設計作為一種文化現象，是一項綜合性的規劃活動，是一門技術與藝術相結合的學科，同時受環境、社會形態、文化觀念以及經濟等多方面的制約和影響，即設計是功能與形式、技術與藝術的統一。設計的門類有工業設計、環境設計、服裝設計等。任何設計的出發點是人，設計的目的是為人而不是產品，設計必須遵循自然與客觀的法則來進行，這些都明確地體現了現代設計強調“用”與“美”的高度統一和“物”與“人”的完美結合，把先進的技術和廣泛的社會需求作為設計風格的基礎。所以，設計的主導思想是以人為中心，著重研究“物”與“人”之間的協調關係。
人機工程學與設計學科在基本思想與工作內容上有很多一致性：人機工程學的基本理論“設計要適合人的生理、心理因素”與設計的基本觀念“創造產品應同時滿足人們的物質與文化需求”，意義基本相同，側重點稍有不同；設計與人機工程學同樣都是研究人與物之間的關係，研究物與人交接介面上的問題。由於設計學科在歷史發展中融入了更多的美的探求等文化因素，工作領域還包括視覺傳達設計等方面，而人機工學則在勞動與管理科學中有更廣泛的應用，這是二者的區別。
二、人機工程學的內容特點和對設計學科的作用
人在工作或使用中與物、被使用的器具及外環境之間構成了一個相對開放的系統，這個系統叫人機系統。人機工程學就是研究“人-機-環境”系統中人、機、環境三個要素之間的相互作用、相互依存的關係，它決定著系統總體的效能。本學科的人機系統設計理論，就是科學地利用三個要素之間的有機聯絡來尋求系統的最佳引數。
因此，在設計中，人機工程學的應用首先應從系統的角度去考慮問題，設定問題環境，確立“人-機(物)-環境”的系統。人機工程學研究內容及其對於設計學科的作用可以概括為以下方面：
(1)為物質設計中考慮“人的因素”提供人體尺度引數應用人體測量學、人體力學、生理學、心理學等學科的研究方法，對人體結構特徵、機能特徵進行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時相互關係和可及範圍、動作速度、頻率、重心變化以及動作時慣性等動態引數，分析人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及對肢體感覺器官的機能特徵，分析人在勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞程度以及對各種勞動負荷的適應能力，探討人在工作中影響心理狀態的因素。人體工程學的研究，為各類設計全面考慮“人的因素”提供了人體結構尺度、人體生理尺度和人的心理尺度等資料，這些資料可有效地運用到各種物質設計中去。
(2)為物質設計中“產品(物)”的功能合理性提供科學依據在現代各物質設計中，如搞純物質功能的創作活動，不考慮人機工程學的需求，那將是創作活動的失敗。因此，如何解決“物”與人相關的各種功能的最最佳化，創造出與人的生理和心理機能相協調的“產品”，這將是當今設計中在功能問題上的新課題。人體工程學的原理和規律將是設計師在設計前必須考慮的問題。
(3)為物質設計中考慮“環境因素”提供設計準則透過研究人體對環境中各種物理因素的反映和適應能力，分析聲、光、熱、振動、塵埃和有毒氣體等環境因素對人體的生理、心理以及工作效率的影響程度，確定了人在生產和生活中所處的各種環境的舒適範圍和安全程度，從保證人體健康、安全、舒適和高效出發，為物質設計方法中考慮“環境因素”提供了設計方法和設計準則。
此外，人機系統設計理論在指導具體設計時，通常是在明確系統要求的前提下，著重分析和研究人、機(物)、環境三個要素對系統總體效能的影響，如系統中人和機(物)的職能如何分工、如何配合、環境如何適應人、機對環境又有何影響等問題，經過不斷修正和完善三要素的結構方式，最終確保系統最最佳化組合方案的實現。
三、人機工程學原理為設計學科開拓了人性化設計的新理念
社會的發展、技術的進步、產品的更新、生活節奏的加快等等一系列的社會與物質因素，使人們在享受物質生活的同時，更加註重物質在“方便”“舒適”“可靠”“價值”“安全”和“效率”等方面的最最佳化評價，也就是在現今物質設計中常提到的人性化設計問題。人性化設計理念的形成關鍵是人機工程學原理在設計學科中的充分運用。
所謂人性化設計，就是包含人機工程學特點的物質設計，只要是“人”所使用的產品，都應在人機工程學上加以考慮，產品的造型與人機工程學無疑是結合在一起的。我們可以將它們描述為：以心理為圓心，生理為半徑，用以建立人與物及環境之間和諧關係的方式(“人機環境”的系統理論)，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡地使用人的機能，保護人體的健康，從而提高生產效率。僅從工業設計這一範疇來看，大至宇航系統、城市規劃、建築設施、自動化工廠、機械裝置、交通工具，小至傢俱、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產與生活所創造的“物”，在設計和製造時都必須把“人的因素”作為一個重要的條件來考慮。若將產品類別區分為專業用品和一般用品的話，專業用品在人機工程學上則會有更多的考慮，它比較側重於生理學的層面，而一般性產品則必須兼顧心理層面的.問題，需要更多的符合美學及潮流的設計，也就是應以產品人性化的需求目的為主。
總之，人性化要求設計師已不僅僅是在設計一個“物”，而在設計之前必須先考慮到人，設計師必須是把“為人而設計”的觀念直接體現在產品之上。設計時必須充分考慮人機工程學原理，確立“人-機(物)-環境”的系統，並運用生理學、心理學和其它相關學科的知識，系統地研究產品與人類動作的設計及人類物理環境改變對人類官能的改變與限制的知識，以期使人與產品有最好的配合，創造一種新的、更為合理的使用方式。如在操作計算機的上機姿勢中，在現行的上機條件下，操作員常常是手臂向前懸空著來操作鍵盤和滑鼠。手臂的懸空形成了肩部的靜態疲勞，使得操作員不得不將背部靠在椅子靠背上作業(後靠姿勢會加大懸空手臂的前伸程度，從而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩部的疲勞)，而當操作員脫離靠背又手臂懸空時，體重就全部由脊柱來承擔，其結果或是腰部的疲勞痠痛，或是腰肌放棄維持直坐姿勢而塌腰駝背，或者是把手腕抵在桌沿而引發腕管綜合症。要解決諸如此類的問題，設計師就必須充分考慮人機工程學的因素。
由此可見，如果產品設計得不好，不能與人及環境相協調，不能為社會創造一個更科學、更符合人機工程學原理的新的使用方式(產品設計不符合人性化)，就不能很好地滿足現今競爭激烈的市場需求。那麼它或許帶給社會的是一系列的負面影響。可以說，人性化的產品設計理念是時代文明的呼喚。
中國未來的設計必須以創新與革新為首要條件，唯有真正好用且務實的物品才能在市場上脫穎而出，讓消費者感到貼心且實惠的產品方是企業制勝的絕佳利器。符合人機工程學原理的人性化設計最實在，同時也是最前沿的潮流與趨勢，是一種人文精神的體現，是人與物品完美和諧的結合，使人性化的設計真正體現出對人的尊重與關懷。
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淺析人機工程學與設計的概念以及其之間的相互關係 篇2
安全人機工程學是以人機工程學理論和原理為基礎的新興學科，在化工工程、製藥工程、各種生產工程中應用廣泛，是將人-機-環境為有機整體進行研究的重要學科，是現代科技發展和文明生產的必然趨勢。
1安全人機工程學概述
1.1安全人機工程學基礎概念
作為人機工程學的一個重要分支，安全人機工程學也稱工效學、人類學或人類因素工程學。人機工程學主要是研究人與機器相互關係的學科，安全人機工程學就是在人機工程學的基礎上，運用其思想、方法或原理解決人與機器的安全性問題的一門科學。勞動者的人身安全在生產活動中非常重要，其安全性也取決於生產安全條件、安全狀態、安全行為等各個方面。隨著現代科技的不斷進步，生產過程中的機器正在向著高速化、高精密化、複雜化的方向逐漸發展，對機器的操縱需要人的準確判斷，需要在注意力、操作技術等方面對勞動者提出更高的要求，而人的生理、生物能力學特徵等沒有更快的進化或變化，因此，人與機器之間會出現不協調、不平衡等現象，影響機器的工作效率以及人身的安全。所以，需要將人與機器看成有機的整體或系統，使其處於一個安全、衛生、高效率、舒適的狀體，這也就是安全人機工程學出現的重要意義。安全人機工程學研究的內容包括操作人的生理、心理特性、人的能力極限、人機功能的合理分配、人機相互作用、人機介面的合理設計、人機介面環境及其改善、人機介面作業及其改善、人的可靠性與安全等幾個方面。
1.2安全人機工程學的重要性
安全人機工程學的研究重點在於“人與系統”、“人與機器”之間的關係，要求其以勞動者為保護物件，目的是高效、準確完成作業任務的同時保障人的安全。安全人機工程學涉及多個領域，包括工業生產、建築行業、環境規劃、食品生產、製藥生產等，是研究人、機、環境三者之間綜合作用的綜合性學科。安全人機工程學將人、機、環境三個要素設定為整個生產作業中的子系統，對其他各個系統中存在的潛在危險因素進行研究，透過子系統之間的相互聯絡、制約、影響等，既保證了人身的安全，又保證了生產的高效率、高水平、高質量。所以，安全人機工程學是各個生產行業領域不可或缺的重要子系統，是科學合理的將人與機器進行最優配置，保證工程順利進行的重要保證。
2安全人機工程學的發展
安全人機工程學是一種交叉學科，在20世紀中期由歐洲起源和發展起來的，作為一種獨立的學科已經有50多年的發展歷史，現在已經在世界上的多個國家得到廣泛的推廣和應用。我國的安全人機工程學研究是從20世紀30年代初開始的，但系統的深入研究及開展是在改革開放以後開始的。我國在1980年由國家標準局成立了全國人類工程學標準化技術委員會，1984年成立了國家軍用人機環境系統工程標準化技術委員會。安全人機工程學主要依附於人機工程學的思想與原理，從安全的角度結合人機之間的關係，是一個新興的學科。安全人機工程學在多個工程領域中都有廣泛應用，如重體力勞動作業、衝壓作業、製藥生產等。近年來，隨著機器精密化、複雜化、高速化發展，安全人機工程學也逐漸發展起來，越來越受到工程領域的重視。
3國內製藥生產的勞動力狀況、生產現狀
近年來，我國製藥廠發展較好，生產量和生產質量方面有較大提高，國內製藥生產中勞動力分配較為均勻，但是生產工藝的連續性，勞動強度較大也造成工人生理上的疲勞，加之製藥生產作業動作單調重複，使勞動者產生一定的麻痺心理。製藥生產中常接觸高危險的製劑和原材料，而有些勞動者技術經驗不足，在生產工藝中對裝置效能瞭解不足，易導致安全事故。目前製藥生產中也針對勞動力的狀況進行作業和裝置改進，在生產過程中實行科學的輪班制度，提高作業機械化和自動化程度，避免勞動人員過度疲勞。對勞動者的操作技能、安全意識進行培訓，在危險區域或危險操作予以警示提示。生產裝置、管道、控制原件在設計和安裝時考慮人機因素關係，改良生產操作程式。
4安全人機工程學在製藥生產中的應用
4.1製藥生產中安全人機存在問題
安全人機工程學在製藥生產過程中應用很重要，包括各個環節，要綜合考慮人、機器、環境三個因素，發揮協調作用。以某製藥廠的發酵車間為例，發酵是製藥廠生產的基礎工序，也是重要的工序。發酵工序使用的原材料包括氨水、片鹼、液鹼、硫酸等，這些原材料都具有強的腐蝕性或毒性，在生產過程中需要經過高溫蒸汽和壓力空氣等通道。該製藥廠在發酵車間設計方面，沒有充分考慮人-機-環境之間的關係，裝置中的蒸汽管道隨意安放，雜亂無章且沒有安全防護措施，控制室外就可以聞到刺激的氨水氣味，雖然短期內不會危害人身安全，但是長此以往會影響工作人員健康。在發酵中會接觸到高溫蒸汽，生產人員在取樣和消毒過程中沒有安全防護裝置，常有工人不慎被蒸汽燙傷。
4.2製藥生產中提高安全人機工程學應用的措施
製藥生產中要協調好人、機、環境三個因素間的關係，提高對安全人機工程學的認識才能從根本上解決好問題。首先，控制人為因素。人作為整個安全人機工程學的主導因素，在系統中起到核心支配的作用，而人的因素也是最難控制的，由於人為因素導致的安全事故的比率非常高，佔到整體的70%-80%。以上述製藥廠發酵車間為例，由於人的失誤操作可能會造成高溫蒸汽閥門誤開、壓力溫度引數調節失誤等引起的管道洩漏爆炸等事故。因此，要提高安全人機工程學在製藥生產中的應用，強化工人的安全意識，避免工人按照自己的主觀意識進行裝置操作，加強安全隱患防範意識。此外，為保證人的安全，還要對人與環境進行安全管理，生產車間的環境必須符合國家要求標準，避免生產車間高溫、潮溼、化學氣味濃重造成人的生理及心理異常，導致其反應遲鈍、操作失誤。其次，控制機的因素。製藥生產的裝置和管道都非常多，包括各種泵、換熱裝置、反應裝置、乾燥裝置、儲罐等，隨著生產工藝的高參數化、高能量化，裝置及管道所處的環境也是高溫、高壓、易燃易爆的，安全可靠性較差，因此需要在車間裝置安放、管道安裝方面充分考慮人機工程學原理，以人的生理特徵和安全為考慮要素，提高裝置裝置的安全可靠性。部分高危製藥裝置需要安裝安全閥門或按鈕等安全防護措施，避免操作失誤導致安全事故發生。最後，控制環境因素。製藥生產過程複雜，涉及材料多具有毒性或腐蝕性，因此環境條件較差，對人的生理健康和心理造成一定的影響，進而影響整個生產操作。因此，運用安全人機工程學理論，對生產環境需要進行合理的控制，對裝置安放、空氣流通、環境溫度等都要嚴格的控制，滿足人為操作環境的最低要求，避免環境因素對人機安全的影響。
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綜上所述，安全人機工程學在工程領域中得到廣泛應用，特別是製藥生產中。其目的是協調人、機器、環境之間的關係，保證人身安全的同時，保障生產的順利進行。