人机工程范文

导语：如何才能写好一篇人机工程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：机械设计 人机工程 人性化设计

中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0186-01

机械设计从古至今一直是人们所关心的问题，古代的中国就已经有很多复杂的机械设计。在机械设计过程中，除了结构上的合理以外，还要考虑到力学、温度、工作环境和材料的强度等问题。如今，随着科学技术的发展，人们对舒适度的要求越来越高。即人-机-环境之间的关系 ，也就是我们常说的人机工程学。机械设计本身就是一个复杂的过程，如果想要做到人性化的设计，就要在设计的每一步将人性化最大化，同时保证设计的可行性和经济性。

一、人机工程学的应用

人机工程学是年轻的学科，近年来才受到科学工作者的广泛关注 。 它运用人体的生理和心理等方面，结合机械的特定功能和操作空间进行研究的一门学科。人机工程学与我们的生活紧密相连，因此在设计和制造过程中，必须把人作为第一考虑范畴，这样才体现了人性化的设计理念。人机工程学提供人体各部分的尺寸、体重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系，并分析在操作过程中的活动范围、动作惯性、速度等动态参数，分析人的生理及心理变化以及对劳动负荷的承受程度和效率变化。

二、人机工程在机械设计中的应用

2.1机械设计的操作性和舒适性

操作是人表达自己思想的手段和方式。机械设计要满足人的输出部位对操作的要求。在设计过程中，机器的运转状况是要充分考虑的。设计的合理，人操作起来就会很舒适，不仅提高了工作效率，也会减轻人的疲劳程度，从而可以延长人的工作时间，减少因疲劳而带来的事故。

操作位置的安排和外形的设计以及操作空间的布局都是影响机械操作性的主要元素。从人机工程的角度出发，各种设计必须以人的生理特点为基础，便于大多数人的使用，各种警示标语和符号要规范化，符合操作动作并尽量使操作者省力降低其操作强度。各种操作手柄的设计要适宜，使操作者舒适。关于空间的设计，也是人机工程在机械设计中的一个重要方面。对于机械设计而言，首先要区分工作时是立姿还是坐姿，其次再确定两种姿势下的操作范围，通过空间的设计来减少操作者的疲劳程度，实现人机的统一。

显示系统的设计也是人机设计可操作性的一个重要方面。显示系统是人与机械信息交流的通道。人通过显示系统的数值来判断机器的运作情况，从而做出合适的改变。如果显示系统与操作系统不协调，则机械整体的可操作性就大大下降。

2.2机械设计的安全性

机械设计的安全性仍然是机械设计的重点。安全性是人性化的第一体现。机械的安全性直接影响人的安全。在较为恶劣的条件下，安全性更为重要。除了机械在结构和材料的设计方面，利用人机工程学，强化机械的可操作性，可以有效的改善机械的安全性。同时在设计上要采取措施，避免操作失误，对机器进行防护。在设计时，就要首先考虑到可能出现的问题，可以采取一些措施减缓这种错误带来的危害。如防超载的安全装置、控制开关的锁定装置等。目前一些先进的设计，使得机械具有自检功能，当出现问题时，通过程序判断，可以准确找出问题发生的地方，便于排除故障。除此以外，还要有对人的保护装置，比如汽车设计中的安全气囊、ABS防抱死系统等。在具体设计中，我们要根据不同的情况作出不同的措施，利用人机工程学，解决好设计中的问题。

2.3绿色设计

适宜的环境对操作者来说是十分必要的。在优美的环境里工作，心里比较愉悦，身体就不会疲劳，共作效率就会提高。因此人机工程学里，环境对人工作效率、身体健康的影响也是十分重要的一部分。操作空间里的空气清新度、光线强度、温度和湿度等都会对人的工作产生影响。高温使人心情急躁，注意力下降；低温使人的感知度下降，操作灵活性下降。这些都会对操作过程中的安全性产生消极影响。在操作室的噪音问题，也会使操作者产生烦躁心理，因此降噪设计也是人机工程学的一部分。

除以上的设计外，美化操作空间的设计，也为提高操作者的工作效率做出了贡献。如在操作室里的色彩配置、照明和音响等。对操作室的门窗，在造型和视野上加以改进，颜色上更加丰富、协调，也可以提高生产效率。于此同时，在生产过程中，尽量选用高品质、可重复利用的材料。减少在生产过程中带来的不利影响。在实际生产活动中，要保证环境不仅能调操作者的工作效率，还要保证其安全性，创造一个既安全又绿色的环境。

三、人机工程学在机械设计中的研究方向

人机工程学现如今正在致力于研究人-机-环境系统这一整体，通过这类研究，设计出适合的机械设备，创造优美的操作环境，从而协调三者的关系，提高工作效率。随着科学技术的进步和发展，尤其是计算机的快速进步以及各类软件开发，以人机工程学为基础的机械设计，完全可以通过各种参数的设定和软件模拟来计算出设计的合理性。通过模拟的结果来改进设计中的不足，从而得到一个合理的设计。这样可以节省大量的时间和成本，设计出更加人性化和更加高性能的产品。人机工程学在机械设计中的研究必然会向着信息化、智能化的方向发展。

随着人机工程学的研究深入，以及人们对自身生理特点的认识的深化，人机工程学在机械设计领域的应用也必将逐步推广。人机工程学的基本原理和出发点也会逐渐受到机械设计者的重视，人性化的设计也会成为主流。人具有社会性和主管能动性，在从事机械工程设计时一定要重视人-机-环境的有机结合，只有充分考虑这些，才能达到人与机械的协调，才能发挥机械的全部效能，才能够达到机械设计预期的效果。这不仅是设计者要努力的方向，也是未来机械设计的趋势，所以必须引起人们的足够重视。

参考文献：

[1]杨丽艳 浅谈人机工程在机械设计中的应用[J].机械研究与应用，2010（9）.

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关键词：车辆人机工程；设计；影响因素

1.人机工程在车辆设计中的重要性

随着汽车工业的不断发展和科学技术的不断进步，人们对汽车驾驶的舒适性要求越来越高，对人机工程学在汽车工程的应用也有了更高的要求。车辆人机工程学是一门新兴的综合性边缘学科，是综合了人体学、心里学和生理学方面的内容，在汽车工程方面进行应用。汽车人机工程的深入研究和应用，不但有助于改善汽车驾驶条件和舒适度，还对保护驾驶员和车内乘员的身体健康和生命安全起着重要的作用。

2.影响车辆人机工程设计的因素

2.1.目标对象对车辆人机工程设计的影响

车辆人机工程设计的最终目的是以满足车辆销售目标区域内大多数客户为基础，这就要求车辆人机工程人员要对该客户群体的人体尺寸和相关参数有深入的了解，并能有相应的计算设计方法，然后再进行人机工程的设计。

2.2.目标个体的差异性对车辆人机工程设计的影响

作为车辆人机工程设计人员，当然希望所设计的车辆能够满足所有目标客户的使用要求，但这一点无论是在技术上或是在经济上，都无法实现。目标个体的人体差异性，是车辆人机工程设计所面临的一个重要的问题。百分位值是表达关于人体尺寸信息和个体性差异的一种简单有效的方法，是进行车辆人机工程设计重要的数字信息和依据标准。百分位表示人体的某项基数数据对于使用对象中有百分之几的人可以适用，也就是指人体尺寸数据正态分布中的累计概率。根据人体测量尺寸数据，满足不同目标人体的差异，可以分为5百分位、10百分位、50百分位、90百分位和95百分位。在对车辆人机工程设计的过程中，应该注意：

50百分位的平均值在使用的过程中，往往会将设计者带入一个误区，认为50百分位满足目标平均个体的需求，但目标个体中通常没有平均的男性或者女性，从人体测量数据来看，无论统计采样是人体尺寸还是人体质量等，采样统计平均值的应用意义并不明显。例如汽车加速踏板布置设计，加速踏板与人体操纵姿势的关系非常重要，要考虑到以下五个方面：

--加速踏板布置必须考虑长时间操作的舒适性；

--加速踏板未踩下时，踝关节角度A46不小于87°，踩到底后A46不大于105°；

--应该使驾驶员的拇趾点（BOF）踩在踏板中心位置，需要计算踏平面角度和踏板中心高度 A47；

--踏板表面的倾斜角度参照踏平面角来确定，使驾驶员鞋底脚掌处很好地与踏板表面贴合；

--必须分析不同百分位驾驶员下肢的舒适性，尤其要考虑女性驾驶员穿高跟鞋驾驶的情况。

在车辆的设计过程中，对于加速踏板的一些参数特别是最小伸及距离或者最大控制力等，绝对不能选用平均值或者第50百分位值作为标准值。因为人类的个体差异是无法消除的，因此设计者应该满足目标客户里的大部分人，就必须要了解目标客户人体差异性。通常认为满足90%或者95%就已经达到使用目标。

图一 车辆加速踏板人机工程设计图

2.3.设计时机对车辆人机工程设计的影响

一些女性驾驶员经常会遇到这样的场景：当把座椅向前调整，以便更容易够到踏板，可这样会使得方向盘离身体太近。这样的问题在其他一些方面也会出现，例如座椅安全带不能充分调节而导致颈部或者胸部过紧引起不适或者擦伤；汽车仪表板的布置高度不适可能导致高个子驾驶员腿部空间狭小，矮个子驾驶员前方下部视野不足等。为了更好的分析和消除这些问题，更好的进行人机工程设计，需要车辆设计人员进行深入的调查研究，量化问题出现的概率和分布，不断进行设计修改和优化，直至设计令客户群体满足。这就需要把握好人机工程设计的时机，因为在开发后期或者使用过程中一旦发现问题，再去纠正，就可能会涉及到车辆各个部件之间的互相调整，甚至需要从整体布局开始，其所需的费用会非常的高。所以在车辆总体设计和总体布置的时候，就应该讲人机工程提早考虑进去，运用人机工程分析方法、人体模型CAD和专业的分析软件等对人机工程进行全面系统的设计。

3.总结

随着汽车设计的不断变化和发展，车辆人机工程设计所涉及的内容也在不断发生着变化。以上几个因素是目前车辆人机工程中所需要重点关注的几个方面，车辆人机工程设计中所设计的内容很多，需要设计人员不断的运用新方法和新思想，尽量能够做到系统全面的考虑每一个细节。

参考文献：

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关键词：Ergonomics；Jack；疲劳和恢复分析；腰部脊椎力分析；手工搬运极限

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2010） 15-0000-01

Virtualization Software Application in the Human Engineering

Shen Yingru,Jia Hongzhe

(John•Deere Agricultural Machinery Co.,Ltd.,Jiamusi154000,China)

Abstract:This paper describes the basic principles of JACK software and its three analysis functions and application.

Keywords:Ergonomics; Jack;Fatigue and recovery analysis;Lumbar spinal force analysis;Manual handling limits

人机工程英文“Ergonomics”，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。人机工程同样是一门将工作设计的符合人的科学，而并非是让人来适应工作。

人机工程学是调节工作条件和工作要求来满足工人的工作能力的科学。它通过分析工作任务和工作环境，以及研发更好的方法和工具，使人体更舒适，高效，安全的进行工作。人机工程学研究的包括物理因素和环境因素。物理因素包括身体的关节，肌肉，肌腱和韧带的压力...而诸如噪声，照明，温度环境因素会影响你的听力，视力，健康和舒适。

本文我们讨论的就是如何使用JACK软件中的作业分析模块。

一、JACK软件的应用

（一）产品设计：评价如汽车和卡车驾驶室内部设施的舒适度。

（二）制造业：评估人在工作环境进行装配任务时的业绩表现情况。

（三）维修行业：评价可维修性和服务操作的可行性。

我们首先来认识一下JACK软件中的人体模型，在JACK软件中有2个模型，杰克和吉尔。这是2个运动学的精确的人体模型，有69体节，68个关节135个自由度，全脊椎，手有16个体节。

二、JACK软件的Task Analysis Toolkit部分提供9个用于进行人机工程分析的工具，包括

（1）疲劳和恢复分析；（2）腰部脊椎力分析；（3）手工搬运极限；（4）代谢能量消耗；（5）NIOSH标准；（6）OVAKO工作姿势分析工具；（7）预定标准时间法；（8）RULA；（9）静态力分析。本文我们分析主要介绍其中三个的应用范围：

（一）疲劳和恢复分析

图1.1疲劳与恢复分析工具可以用来评估对于一个指定的工作是否有足够的恢复时间来避免工人疲劳可用。基于由Rohmer和Laurig出版的强度和抗疲劳的研究一书，这个工具能计算一个工作所需的疲劳回复时间，并将这个时间与工人的休息时间进行比较，如果在一个工作周期操作者不能得到休息，则工人这时正处于疲劳的危险期。使用疲劳和分析这个工具，可以实现：

1.设计一个操作的抗疲劳手册将这个作业的疲劳风险降到最低。

2.分析在工人静态姿势或连续工作中的实时的疲劳模拟。

3.评估一个作业并找到一些使用新的设备或者机器来替代人工作业的工作方法。

4.确定在某一工作任务中需要恢复的时间最长的作业任务，并通过静态施力和动态连续施力来确定受影响最大的肌肉和肌肉群，然后在指定作业中识别出这种类型的工作来避免工人的疲劳。

（二）腰部脊椎力分析

图1.2腰部脊椎力分析工具可以帮助评估在任何工作环境和姿势下背部和脊椎的受力条件的分析。一般来说。

1.确虚拟的分析作用在腰部位置的。

2.确定是否符合美国NIOSH标准上对于工人受伤风险的要求。

3.用于对工作空间和操作手册的设计，最大限度的降低人机工程风险。

4.评估实时的工作状态，降低人机工程的风险和背部受伤的几率。

5.使用分析来进行模拟，通过改变操作中的各种参数包括姿势、负荷模拟人脊椎手里来改善作业任务的风险等级。

（三）手工搬运极限

图1.3手工搬运限制工具可以帮助进行包括：抬、举、往下放、推、拉等作业任务对腰部的伤害的分析。这个模块是基于美国利宝互助研究中心所进行的20多年的研究结果研发的，该工具使您能够：

1.确定在指定比例的男性和女性的中，他们最大可接受的包括抬、举、往下放、推、拉的物体的重量或受力。

2.确定某一特定男性或者女生能否完成指定的任务作业中的重物搬运或者施力是否满足要求。

一般可以应用于：

1.设计新的工作任务时，对作业要求的力量和符合进行预测，以完成作业指导。

2.根据人机工程的分析，重新设计某些任务，并根据特定的人群百分比最大的降低风险的可能性。

3.使用模拟的功能，通过改变任务的变量，包括重量，垂直和水平的距离，动作的频率以及每个动作持续的时间来分析工作任务中是否有超过人的能力的动作。

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关键词：人机工程；煤矿机械；应用

1为何如此重视人机工程学在煤矿机械的作用

中国是产煤大国，因资源丰富所以矿山机械产品也很多，煤矿机械属于野外施工中的重型机械，设备不仅庞大，而且操作复杂，而且面临的问题也很多，例如：噪音、油污、振动等干扰因素多，并且天气的复杂多变也影响操作员的正常工作，因此长时间操作是非常困难的，操作员一直不停地操作会因疲劳无法提高生产效率。现在人们对煤机设备的设计即希望造型新颖、布局合理、线条优美等有着审美价值，又希望操作过程中疲劳和精神负担，提高工作效率，减少事故发生。人机工程学作为这些年来新兴的一门学科。它涵盖的综合性较强，例如：人体科学、安全科学、环境科学、工程技术科学、社会科学及技术美学等各种方面理论的知识、研究方法和手段, 运行到整个体统中去,把人的生理、心理特征整合到机械中区，让人与环境与机电设备三者这件的关系相互贯通, 这样操作简便、安全舒适、让人、机、环境的结合达到最佳状态。

2人机工程学在煤矿机械设计中的作用

2.1人体数据在机械设计中的应用

矿井工作环境很艰苦也很很特殊, 因此如何设计出符合人的生理、心理特点的机械是非常有必要的, 我们希望技术人员在操作过程中可以有一个舒适、安全的的工作环境,又可以提高生产效率, 这就需要设计人员在产品设计的时候掌握机械的使用范围和人体各部分尺寸范围, 把人体测量数据灌入到机器中去。在设计过程中我们要把设备操纵的重点放在人的主操作位置上, 机械的运动和操控都是由人来主导，要符合人的操作习惯, 这样可以保证操作者在操作的过程中可以舒适、安全和有效果。此外在设计过程中还要结合操作者的操作的力度,把数据控制在范围内，方便操作。要是可以达到以上要求,这种人、机、环境三方何为一体的效果才能达到最理想的阶段。

2.2人性化设计的机械界面

这里所指的操作界面主要是指人机界面的页面。人机界面是人与机器之间传递和交换信息的媒介，是人与机器之间的界面交流。我们所知煤矿设备由于机械较庞大所以结构复杂、零部件机构较多,所以操作界面很是复杂和繁琐。界面杂乱无序会让你眼花缭乱，操作起来使人烦躁,还有种很粗糙的感觉,并且存在严重的安全隐患。我们所希望的人机界面，在外形上要美观大方,操作上要通俗易懂、操作便利，而且要有引导功能,让操作员在工作的过程中感觉到快乐,从而提高工作效率。操作面板是人与机器相交的主要界面,人在面板上进行运行操作,操作起其位置和倾斜角度达到人的需求，对界面上的显示、控制装置的大小、位置等，都要适应的人的舒适度，这样在操作时可以便捷、正确和高效的工作状态。

2.3减少煤矿机械操作中的噪音

煤炭工业是多噪声行业,这种噪声不止存在在一个环节中，而是在各个生产环节中都存在的，所以对人的危害是很大的。煤矿生产设备噪声的生源繁多而且音量很高。这种噪声长时间下来对人耳可造成听力损失；这种噪声已经严重到影响技术员的正常工作，还造成人的睡眠质量下降，严重的还会引起各种疾病的发生；音量太大，技术员在工作中无法专注，会引起一系列的工作上的失误，对于较大负荷的强度工作，如果因为噪声的原因，引起的后果将是不可想象的；不仅如此，因为噪声还会让仪器设备无法正常运转, 造成仪表读数不准、失灵，甚至还可能金属材料因声疲劳而破坏。 因此，设计人员在煤矿机械设备设计的时候就要考虑到噪声的因素，我们要减少因噪声带来的影响。例如在设计时，设计人员了解煤矿通风机和局部通风机是噪声最大的发源地，我们就要减少这些部件的噪声，在通风机选型、空气动力学设计与机械设计时，保证通风机工作时噪声较低，或是把通风机的尺寸变大或是缩小，设计的这些原理，前提是不能影响技术经济的指标下，方可达到减低噪声的效果。

3结束语

现代化的机械工程在设计中会考虑人机工程学原理，已达到人性化的设计。结合环境因素、人为因素在设计中的影响。保证技术人员在工作操作中者可以放心安全的工作，还能保证提高工作效率。机械设计是非常重要的环节，因此设计产品时要充分考虑到人为的因素才可以解决劳动主体与劳动工具之间的矛盾，但也因现在人的能力是有限的，设计的有些产品无法适应人的操作，这样就不可能达到期望的人机协调。随着科学进步的发展，人类对自身的理解又更近一步的了解，对科技的发展也越来越重视，所以让人与科学的结合是非常有必要的，现在的人们体会到了高科技带来的便利，也不断的从经验与教训中认识到了人机系统协调关系的重要性，从而了人机工程学在机械操作设计中的重要性，在这条道路上我们还要不断的探究和深入。

参考文献：

[1]高焕,刘潇骁.分析现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用[A].煤炭技术,2013(05).

[2]杨丽艳.浅谈人机工程在机械设计中的应用[A].机械研究与应用,2010(05).

[3]何萍.人机工程学在工程机械设计中的应用[J].萍乡高等专科学校学报,2007(03).

[4]李俊.人机工程学在机械设计中的应用[J].技术应用,2011(02).

[5]王建军.人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用研究[J].机械管理开发,2010(114).

[6]耿晓亮,于会荣,韩燕.人机工程在煤矿机械设计中的应用[J].煤矿安全,2012(09).

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关 键 词：人机工程学 工业设计 教学研究

人机工程学是一门主要研究“人一机一环境”系统的多学科综合的边缘学科。人机工程学既研究“人-机、机-环境、人-环境”三个子系统的属性，又研究人机系统的整体结构及其属性。从而使整个系统安全、高效，且对人有较高舒适度和生命保障功能，最终达到系统综合使用效能最高。

黑龙江科技大学工业设计专业经过十余年的建设，对人机工程学课程的教学已提升到研究和实践阶段。人机工程学是工业设计专业的专业基础课，在工业设计专业的课程体系中占有重要地位。作为基础知识体系的重要组成部分，该课程教学的成效关系到后续的产品设计系列专业课程教学是否能顺利展开。所以该课程在“应用型人才”培养目标的指导下和前期教学研究的基础上，课程教研小组成员对本课程的教学思路、教学内容、教学方法和教学手段 进行了不断的探索、研究和实践。这门课程的教学改革历经几届学生的教学实践，最终取得了良好的教学效果。

一、课程教学内容体系研究

首先确立教学内容改革的目的，是实现应用人才培养目标：“具有开阔的眼界、良好的个人素质、正确地价值观、艺术与技术交融的专业知识结构；有较强的沟通表达能力、团队协作精神和良好的职业道德；具备较系统的工业设计核心知识、技能、态度，适应社会的应用型设计人才，力争实现就业零适应期。[1]”教学内容的组织方式是在必要的理论知识基础上，突出工业设计专业应用人机工程学的实用性和应用型；适当删减原先主要是适合工技术专业工科学生的纯理论研究性的教学内容，时着力加强本学科与工业设计专业的关联[2]。

人机工程学虽以独立课程单元存在，但却辅助于若干产品设计课程，本单元课程既具有相对的独立性，又具有较强的延续性，改革课程内容，优化理论学时，突出注重应用的特点。在教学内容的编排上，针对现行教科书章节安排的不合理，对各章节进行了重新整合，目的是希望在每一个“人的因素”的知识点后安排与其相应的设计内容“机的因素”，可以马上理论联系设计实际。同时把相关的一些“机的因素”安排在同一或相近章节，体现一定的内在逻辑性[3]。具体实施方案为：

（1）根据理论知识的关联性，将课程内容分为五大模块：基础知识模块、基础数据模块、设计原理模块、环境模块、人机系统设计模块。

模块一：人机工程学基础知识（第1-3章） 10课时

知识点：人机工程学的基本概述，工业设计与人机工程学，人机工程学综述，人的感觉特征及心理特征，人的运动系统机能及其特征等。

教学手段：多媒体课件进行理论讲授，设计案例剖析，课程实训。

模块二：人体测量与数据应用（第4章） 4课时

知识点：人体测量的方法与常识，常用人体测量资料、人体测量数据的应用。

教学手段：多媒体课件讲授，设计案例剖析，课程实训，网络互动。模块三：人机界面及各种装置设计（第5-8章） 18课时

知识点： 人机的信息界面图形符号设计、显示装置设计与选择、操纵装置设计与选择、工作椅设计主要依据。

教学手段：多媒体讲授，设计案例剖析，课程实训。

模块四：安全设计（第9章） 4课时

知识点： 了解与掌握事故分析、作业环境分析与安全设计之间的关系。教学手段：多媒体讲授，设计案例剖析，课程实训。模块五：人机总体设计及发展趋势（第10章） 4课时

知识点：与人体相关产品的选择及设计。

教学手段：多媒体讲授，设计案例剖析，课程实训，师生互动。

（2）优化理论课各部分的授课时数，突出重点内容。如：增加操作空间、人机信息界面设计部分的学时数，减少热、振动等环境的理论授课学时。

（3）结合煤炭优势，教学重点内容应侧重操作空间、操作面板、人机交互、人机协调等内容，优化理论学时，注重理论与实践的结合，以理论原则和实验数据为设计基础，共同完成实践项目。

二、课程教学方法和手段的改革

《人机工程学》课程针对学生的学习基础和特点，从教学内容中探索，从教学手段中发掘，既要遵循教学的普遍规律，又要有针对性、创造性，从而逐渐形成了具有鲜明特色的教学方法。在教学中主要采用案例教学法、项目实训法和小组攻关法方法等教学方法。

1、案例教学法

案例教学法是国际上推广的一种生动直观的先进教学方法，采取案例教学导入，理论与实践相结合教学方法。在教学过程中，采取师生共同讨论，广泛听取学生的见解，教师最后进行总结，避免了教师上课“一言堂”的做法。

2、项目实训法

为了将教学与实践结合得更加紧密，实现对学生创新精神和实践能力的培养。我们在教学中以“项目实训法”鼓励学生积极参加各类设计竞赛，以产品设计为载体，教师采用一对一指导的形式，以人机原理和产品设计理论为依据，帮助学生解决实际问题，师生共同攻关，使学生不仅学会了设计，部分教师和学生还以此为契机，为自己的设计生涯画上了光辉的一笔，师生均受益匪浅，项目实训法获得了丰硕的成果：多名同学在不同层次的竞赛上获奖；教师和学生多人申报外观专利，如图1 雪花书桌，图2小厨宝。

通过项目实训使同学熟练掌握产品设计人机工程学的知识和研究方法，并能够完成以人机为核心的产品设计和以产品系统设计（基本要素与应用要素）为延伸设计的完整工业产品设计，为工业设计相关专业课程的学习奠定坚实的基础。

3、小组攻关法

“小组攻关法”是根据学生的心理特征而实施的一种教学方法，这种方法是“项目实训法”的补充。学生在小组中彼此分享各人的意见和独到的见解，共同研讨，解决问题，通过“小组攻关法”加强了学生的团队协作意识和交流沟通能力。

三、以“科研促教学”为理念，将科研融入教学

结合黑龙江科技大学的煤炭专业特色和“科研促教学”理念，结合该课程建设，2007年成功申报黑龙江教育厅科学技术研究项目《基于人机工程学的采煤机操作系统应用研究》，将采煤机的操作系统的人机协调课题研究融入课堂，让学生在真题实践中得到锻炼，采用学生的优选设计方案，为企业提供设计参考；将人机协调理论应用于采煤机目前在我省尚属首例，在本领域处于黑龙江省内领先水平。

人机系统总体设计又称为TSD（Total System Design）设计法。TSD设计法的中心思想是系统设计必须分为一系列具有明确定义的设计阶段，而每个阶段的设计活动和任务必须是明确的。这是典型的系统化解决问题策略。“总体”的意义是强调人机系统的各个组成成分都应给予全面的考虑，以克服长期以来设计中忽略人和人的效能问题，其设计的目标是使系统的每个组成成分都为实现系统目标而能够协调一致地发挥各自的功能。

结合采煤机的操作流程进行操纵面板设计，采煤机手动操作系统的操作流程为：开启运输机采煤机泵电机站选择左、右截割；并具有急停手柄和备用手柄。

根据采煤机手动操作系统的操作流程，分析采煤机的工作空间、操纵装置的形状编码和力的大小、作业场所的布置原则来进行操纵面板设计，如图3采煤机操作界面所示。

“科研促教学”是提高大学教学质量的重要途径。科研成果能充实和改革教学内容、科研活动能促进师资队伍建设和教学环境的改善，课外科研小组能培养学生的科研能力，面向本科生学术讲座能激发学生创新意识；从而形成“科研水平提高—教师教学能力提高—教学质量提高—学生质量提高”的良性循环。在教学内容研究的基础上，开展科学研究和实践设计总结，编著《产品设计》教材，其中重点章节为产品设计与人机工程学。该书的出版标志着人机工程学课程的教学达到了一定的理论水平。

四、结语

通过本课题的研究实践，给学生提供大量的符合社会需求的设计实践机会，加深学生对专业的理解，提高了学生的设计能力，摆脱以往教学中理论脱离实际的状况，使学生更好地认识和感受工业设计现实和实践状况，使学生获得符合现实的设计体验，使学生在就业竞争中更具竞争力；使教师在教学和指导设计过程中，能使人机相关原理与产品设计有机融合，提高教师的专业水平、实践知识和设计指导能力；作为以培养创新能力和应用能力的素质培养为目标的建设，对于工业设计其它专业课程的建设提供了可借鉴的模式。

黑龙江科技大学教学研究项目，编号：JY13-54

参考文献

[1] 赵宏梅，李洪纲.基于三大教育理念的“HAT·CDIO”应用型人才培养模式的探究[J]. 设计，2012（2）.

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1.1人机工程学对工业设计的重要作用

在不同的研究和应用领域中，人机工程学存在带有侧重点和倾向性的多种定义，其中国际人类功效学学会（IEA）为该学科所下定义最具全面性和权威性，即人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科[1]。社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快等等一系列的社会与物质的因素，使人们在享受物质生活的同时，更加注重产品在“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方面的评价，也就是在工业设计中常提到的人性化设计问题。而所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。具体来讲，人机工程学对工业设计的重要作用可以概括为五个方面：一、为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数；二、为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据；三、为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则；四、为进行人—机—环境系统设计提供理论依据；五、为坚持以“人”为核心的设计思想提供工作程序[1]。

1.2工业设计人机工程学的教学现状及原因分析

目前，在全国已开设工业设计专业的高校中，几乎无一例外把人机工程学设为专业必修课，甚至编写了全国统一的教材。然而，就学生在教学过程中对知识的理解和吸收，以及实践过程中对知识的掌握和应用来看，课程最终的教学效果不尽如人意。学生之所以在教学过程中不能对知识有效地理解和吸收，存在两方面原因。一方面，学生对工业设计的人机工程观念意识还没培养起来。在学习之初，学生往往会把工业设计等同为产品外观造型，对诸如尺寸、使用方式、设计合理性等人机工程要素还不能在观念中化为己有。另一方面，现行教材内容过于宽泛、抽象，且与工业设计专业衔接薄弱。虽然教材内容完整，但在有限的课时里，要学生理解并吸收大量人体科学和环境科学的知识谈何容易？而且，在学生还没有建立人机工程意识观念的情形下，更会对不熟悉的知识有排斥心理。学生之所以在实践过程中不能对知识有效地掌握和应用，同样也存在两方面原因。一方面，现行教材内容未能与工业设计实例很好的结合。虽然教材为各类产品归纳了富有逻辑性的设计原则，并对深层的原理解释透彻，但没有鲜活的设计案例来佐证。因此，学生在实际设计中也就鲜有用学科理论指导工业设计实践的主动性。另一方面，学生在课堂内外都缺少有关课程的必要练习。“学而时习之”的教学规律对于人机工程学的课程学习同样如此，只有通过练习才能真正掌握学科知识。

2工业设计人机工程学的课程设计

正如上一章节所分析的教学现状与原因，要学生达到“在教学过程中对知识理解和吸收，在实践过程中对知识掌握和应用”的要求，就必须：首先从人机工程观念意识培养入手；然后整合、精简教材的内容，使其适合工业设计专业的需要；进而通过更多的设计实例让学生理解理论指导实践的过程；最后通过练习让学生真正掌握知识。以下六个部分的内容是笔者按照上述思路进行的课程设计。

2.1人机工程学课程绪论

该部分是课程的启蒙篇章，目的在于培养学生人机工程的观念意识。除了介绍人机工程学相关基础背景外，教育者更应帮助学生树立基于人机工程学的“易用性”和“以人为本”核心设计观念。从现实来看，大量不良设计充斥着我们的生活，给我们带来了极大的不便。同时，通过对近几年诸如IF、红点等国际工业设计大赛获奖作品的分析可以发现，国际工业设计的趋势已逐渐摒弃了单纯的外观设计和艺术符号玩味，进而转变为发现、并利用设计方法解决生活问题。因此，无论从现实还是前瞻来看，基于人机工程学的“易用性”和“以人为本”设计观念具有很强的理论价值和现实指导意义。

2.2尺寸测量与比例关系

在该部分课程中，通过学习人体测量知识，学生可以掌握使各种与人体尺度相关的设计对象符合人的生理特点的方法。同时，通过人、机、环境之间的尺寸比较，可以合理掌握控制几者之间比例关系的方法。使产品尺寸符合人体尺度是最基本的人机工程学要求。作为工业设计最基本的参照，产品尺寸不是通过主观臆想，而是通过人体尺度测量得出的。掌握人体测量的基本知识，并学会查询各类人体测量数据，这既是该部分的学习内容，又是设计实践中必须要掌握的基本常识。

2.3操纵—显示人机系统设计

在该部分课程中，通过学习不同操纵、显示装置的特性，以及操纵—显示相合性设计原则，学生可以掌握针对复杂交互性产品或界面的设计方法，使设计结果符合人的心理认知模式，达到人机工程学“易用性”和“以人为本”的要求。从大量的工业产品和界面设计来看，不同的显示装置和操纵装置代表了不同的人机关系，其中的逻辑性和因果关系是学生必须理解的。操纵—显示相合性原则正是为合理构建这种人机关系所归纳的方法论，它涉及人机间的信息传递、信息处理与控制指令的执行，以及人的习惯定式。

2.4使用行为的分析与使用方式的设计

在该部分课程中，通过学习基于人椈鷹环境系统设计观念的使用行为分析，学生可以掌握在某种使用情境中产品使用方式的设计方法，使设计结果充分协调人机工程学的摶肪骋蛩财。一定的使用情境要求一定的使用方式，一定的使用方式衍生一定的使用行为，一定的使用行为指导设计师从功能性产品结构、语意等方面进行设计。一项优良设计必然是人、环境、技术、经济、文化等因素巧妙平衡的产物。为此，要求设计师有能力在各种制约因素中找到一个最佳平衡点[1]。

2.5手握式工具的设计

在该部分课程中，通过学习手的解剖和与工具使用有关的疾患，学生可以掌握手握式工具的设计原则，提高对人机工程学中工作效率、人的健康、安全和舒适等要求的认识。工具是人类四肢的扩展，人们在工作、生活中一刻也缺少不了工具，而目前的工具大部分还没有达到最优的形态，其形状与尺寸等因素也并不符合人机工程学原则，很难使人有效并安全的操作。因此，工具的适当设计、选择、评价和使用是一项重要的人机工程学内容。

2.6“以人为本”的综合思维与设计应用

在该部分课程中，学生需要通过作业练习把所有学习成果在设计实践中得以应用。以“人”为核心的主导思想具体表现在各项设计均以人为主线，将人机工程学理论贯穿于设计的全过程。人机工程学研究指出，在产品设计全过程的各个阶段，都必须进行人机工程学设计，以保证产品使用功能得以充分发挥[1]。

3工业设计人机工程学的教学训练

教学训练是教学过程中必不可少的环节，它既可以帮助学生巩固所学知识、提高应用能力，又可以充分检验课程设计的有效性及教学质量。本章的教学训练分别对应一部分的课程内容，并在2010年2月21日至3月14日南京艺术学院工业设计学院08级的人机工程学教学中得以检验。3.1人机工程学课程绪论的教学训练通过对课程绪论的理论讲解和设计案例的具体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要求学生发现生活中的不良设计或不便之处，并提供设计概念。通过此练习，学生会养成观察生活和设计的习惯，并学会对不良设计提问，进而启蒙并培养了人机工程观念意识。图3-1是学生发现的设计问题：人们通常会忽视饭卡、公交车卡等电子卡的余额，因此会造成余额不足时的尴尬和不便。他们希望通过在卡上设计一种可变色的显示装置来提醒人们余额的变化。

3.2尺寸测量与比例关系的教学训练

通过对人体测量知识的理论讲解和设计案例的具体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要求学生根据GB10000—88标准人体基础数据中的男性95百分位绘制1:10比例的模板，熟练查询各测量项目的数据，并标注身高和最大肩宽。同时，要求学生测量六种大小不等的工业产品，同样按照1:10的比例绘制在图纸上，观察产品和人体之间的比例关系，如图3-2。通过这次作业，学生不仅掌握了人体测量数据的查询，又培养了产品尺寸要符合人体尺度这一人机工程学的观念意识。

3.3操纵—显示人机系统设计的教学训练

通过对操纵—显示人机系统设计的理论讲解和设计案例的具体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要求学生到生活中去学习，用图片的方式记录人机工程学中不同操纵装置类型（包括：旋转式、移动式、按压式）和显示装置类型（包括：数字式、刻度指针式、信号灯式、听觉式、触觉式），并总结每一种方式的特性，以便在设计实践中有意识的进行参照并构建合理的操纵—显示人机关系，如图3-3。

3.4使用行为分析与使用方式设计的教学训练

通过对使用行为的理论讲解和使用方式设计案例的具体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要求学生设计某种使用情境中的公共设施，从使用行为的分析入手，到使用方式的设计落实，充分理解并树立人机工程学中人—机—环境系统设计的观念。例如图3-4，获得2009年IF工业设计概念奖的沙滩垃圾箱便是一个符合作业要求的案例。

3.5手握式工具设计的教学训练

通过对手握式工具设计的理论讲解和设计案例的具体分析，学生可以掌握必要的基础知识。为了巩固和强化知识的应用能力，需进行如下的作业练习。该部分的作业是要求学生寻找并发现没有符合人机工程学要求的手握式工具，体验不便并评估可能引发的伤害，根据手握式工具的设计原则，给出改良的设计方案。例如：设计师发现传统剪刀因不能使手腕顺直而极易引发腱鞘炎，所以据此进行了剪刀的改良设计，如图3-5。

3.6“以人为本”综合思维的教学训练

通过对人机工程学“以人为本”核心设计观念的再次强调，学生可以强化掌握课程内所有的综合知识。为了巩固和强化知识的应用能力，需进行如下的综合作业练习。该部分的作业是要求学生按照人机工程学的要求设计、制作一个计算机工作环境，包括：产品的尺寸测量与比例关系、计算机界面操纵—显示人机系统设计、使用行为的分析、鼠标等手握式工具的设计，如图3-6。通过这样的练习，学生可以树立并加深人机工程学“以人为本”的综合设计思维。

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关键词：人机工程学、作业研究、机械设计、适宜作业

中图分类号：TU991.34+1 文献标识码：A

1人机工程学设计

许多机械与操作者直接接触，甚至长期在机器旁进行操作，如机床、汽车、和许多仪器、仪表等。这些机器的尺寸、形状、色彩等不但影响操作者的工作效率和是否能够持久工作，而且当设计不合理时会产生各种职业病，甚至人身事故。而且机械是否适用，操作者的舒适性，也对该产品在市场上面的竞争力有很大的影响。因此，“人机工程学”受到广泛重视。人机工程学又称人机学，也称为人类工效学；它是在设计机械时，考虑如何使人获得操作简便而又准确的一门学科。

1,1人机工程学设计的内涵和目的

举车床设计为例。车床里的传动系统、各种机构、材料及热处理、系统，电动机及电路系统、床身、底座和其他零部件的刚、强度，等等，都不是人机界面，因此不属于人机工程设计的对象，而是工程技术设计的工作。而车床操作部件的尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系统和刻度盘等标识系统等等，才是车床人机工程设计的内容。至于车床的造型和色彩设计，一般地属于工业设计(工业产品艺术设计)的范围，但造型和色彩显然与人的心理因素、精神因素有关，可见与人机工程学设计也是相关的。

1.2人机工程学设计包括的主要内容有：

设计时考虑人体的尺寸、动作特点、感觉器官的要求、人体力学的要求、美学要求(形状、尺寸、颜色等)、作业安全和习惯要求。

2作业研究与机械设计

2.1作业与工效

作业是具体的劳动动作，是为完成一定工艺过程而作出的一系列动作的联合，是通过作业手段把材料变成合乎工序要求的活动。

通常作业的要素包括作业对象(材料)、作业手段(人的劳动、设备的运转，信息的流通等)和作业成果(产品)。由于作业手段主要是人或机器，故作业可分为手工作业与机器作业两类。分类的目的是为确定作业研究的重点。例如对手工作业，主要考虑操作方法、技能的研究，对机器作业则以机器设备设计作为研究的重点，对人机系统作业则应以系统特性、功能作为作业研究的重点。

为了进行作业，必须形成作业区域。作业区域是根据作业需要、设备体积和人的活动范围来确定的。人在作业中要采取或保持―定作业姿势，要同作业对象、机械设备和作业成果在作业区域内保持一定的空间关系。

功效(工效)指工作效率或作业效率，这是指为达到工作或作业的目的所用的投入与产出的比值。人机工程学中所谓的工效，因为其研究目的已由效率逐渐转向安全、舒适，满意等人类生存目标，所以当我们说工效学时其工效的意义是比较广泛的。

工效即使在作业研究中，也不是仅仅由作业姿势、作业区域等因素决定的，它同作业的速度、精度、强度、复杂度有关，又同作业主体的功能，作业环境条件和各种激励因素有关。所以，只有人机工程学才将各种影响作业工效的因素作了综合全面的考虑，并提出比较全面的解决办法。

2.2作业研究与设计

作业研究是以作业系统为对象的工程活动。任何一种工程活动，其目的都是为了设计、建立或改进目标系统，使之更为经济有效。作业研究的目的正是为了寻找最经济有效和使作业者胜任愉快的工作方法与工作时间，以有效利用资源、增进系统的工效。

机械工程技术人员研究作业的目的是为人机工程学设计提供设计依据，使设计的机械达到作业要求（即机械的使用与维护）。“适宜作业”是机械工程技术人员人机工程学设计的目标。

3适宜作业的人机工程学设计

3.1人机工程学设计的基本原则

对于一个运行成功的系统而言，仅有机器的高效运转是不够的，机器还必须在系统操作者的范围内使用方便或者可用。

人机环境系统的性能并不是系统中各要素本身性能的简单叠加，而取决于各要素之间的匹配关系，取决于系统的整体协调。人机工程学设计的基本原则是以人为本，整体协调，适宜作业。具体表现在以下几方面：作为工作系统的人-机器-环境系统，要以人为中心来进行设计; 机器和环境的设计，要考虑作业人员的心理，心里特征及其限制; 机器和环境应首先适应人，然后才是人要适应机器和环境; 始终关注人的工作效绩。

3.2人机工程学设计时需要考虑的主要因素

人类工效学家的目标是将设备设计在大多数人的强度、耐力、可及性、敏感性和信息处理能力的范围之内。应该在概念阶段考虑操作者与设备之间如何交互。这一问题不能在已有设计中得到有效解决，或者不易于结合进已有设计中考虑。

人类是一个系统中最灵活的部分，因而操作者能够在有设计缺陷的设备周围工作，但这要求使用者付出额外的努力，只能留出较少的时间和精力去做其他工作，因此未充分使用人力资源。

机械的设计对人们在工作中的安全和操作有极大的影响。机械设计工作者在设计中必须考虑的主要因素有：

总体考虑(如身体要求和安全):作为制造系统中的一个极为重要的系统，可通过两个途径来设计生产机械设备以提高人类这一系统因子的操作技能：第一，合理地分配人或机器的任务；第二，设计设备使其符合人的能力范围以便优化其操作。

可维护性:生产设备从开始设计时就要考虑可维护性问题。因为系统变得越来越复杂且系统内各部分更加相互依赖，维护必要性的评价和及时提供故障检修方面的帮助变得更为重要。

显示器的设计:为了使生产设备高效运转，必须向操纵者提供了解机器状态的信息并使其能使用机器上的控制器对这些信息作出适当的反应。生产系统中使用显示器的目的是给操作者提供关于设备功能状况或过程的信息。

控制器的设计:信息通过显示器提供给操纵者。操作者对显示的反应通过控制器或资料输入装置来实现。如果控制器的操作与人们的期望一致（符合人群的习惯模式），它们的尺寸与人体相适应，以及它们的运行特征在大多数人力量和精确度所能达到的范围内，那么系统的性能将得到加强。

工具设计:在大多数工作中手持工具是用于执行所要求的精度和力度非人手可完成的任务。很少有手持工具的大小设计可满足不同操作者的首部特征；通常把柄的大小根据电动工具产生的扭矩而定，而双炳工具的跨距设计要求与所使用的扣件大小相匹配。

设备的选择和评价:无论是识别工作场所设计中的不足还是计划购买新工具，对所选择的干预措施或候选工具的评估将有助于作出更合理的决定

3.3符合人机工程学设计准则

根据现代机械设计的特点和要求，从人类工效学观点可归纳出以下五条适宜作业的人机工程学设计的一般设计准则：基于人体形态学的设计准则; 基于人体感觉器官要求的设计准则; 基于人体力学的设计准则; 按美学造型要求的设计准则; 确保作业安全的设计准则

4 结语

二十一世纪人类步入了信息时代，人机工程学的发展必然向着信息化、智能化、网络化的方向发展。人机工程学作为应用性学科，与人的工作生活息息相关，设计生产出更加人性化、高效能的设备、工具和日常生活用品是努力的目标。“适宜作业”是机械工程技术人员人机工程学设计的目标。

参考文献

[1]谢燮正.赵树智主编.人类工程学.浙江教育出版社.杭州.1987

[2]阮宝湘.邵祥华编著.工业设计人机工程.机械工业出版社.北京.2005

[3]吴当时.盛菊芳.童和钦编著.以人为本的维修――人类工效学在维修中的应用.中国电力出版社.北京.2006

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[关键词]雷达设备控制中心、人机工程、显控终端、机柜

中图分类号：TM592；TB18 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0340-02

[Abstract]This paper introduces the function and layout of devices of Radar Device&Contral Center. The principles of its ergonomical design， which indicates that display&control terminal be the first， active area and devices area be apart， and space-utilizing optimization are also presented. These principles have been applied in practice. The Ergonomical Design， which is based on ergonomics， industrial design and mechanical design， would improve veracity，？security？， and efficiency of operators who are working in the Radar Device&Contral Center， so as to make sure that the whole radar system runs well.

[Key words]Radar Device&Contral Center， ergonomics， display&control terminal， cabinet

1.概述

人机工程学设计是一种基于人机工程学的设计方法，旨在设计产品或系统时，根据人的生理结构、习惯、和思维方式等，在原有设计基本功能和性能的基础上，对产品和系统进行优化，使人对产品的的操作更加高效、便捷和舒适，最终实现人-机-环境三者之间的和谐统一。

雷达设备控制中心一般指地面雷达阵地中，用以完成雷达信号的处理及传输，实现战场监测和指挥控制的固定场所。通常以和雷达相对独立的房屋结构形式出现，而对于巨型地面雷达，也有因地制宜，与雷达钢制构架合为一体的结构形式。

典型的设备控制中心包含显示/控制终端、电子设备机柜、配电柜等专用设施，以及工作台、打印机等常用办公设备，和空调器、风道等环控设备。

雷达设备控制中心属于特殊一类的办公场所，通常在整个雷达系统中扮演着相当于“神经中枢”的重要角色，所以对其进行人机工程学设计以提高作战人员战时操作的准确性、可靠性和工作效率，进而保障雷达系统出色的完成任务，显得十分必要。

2.雷达设备控制中心的人机工程学设计原则

2.1 优先考虑显控终端的设计和布局

显控台通常用于对雷达侦测到的目标信号进行第二级的处理、传输和显示，实现战场监测和战场通讯。它需要操作人员长时间的观察和操控，是设备控制中心中人-机关系最为密切的设备。因而显控台不仅应出色地实现功能，对于操作着来说还应外形美观大方、操作便捷舒适并且不易产生疲劳。

此外，显控终端在整个雷达设备控制中心的布局中也应处于核心位置，工作人员是以显控终端为主要活动区域，应能方便快速地到达控制中心各个设备点，同时若墙壁装有显示大屏，显控终端应与显示大屏保持合理距离，以满足工作人员高效接收大屏上的显示信息。

2.2 显控终端和设备机柜应分隔开

一般情况下，雷达电子设备机柜工作时噪声较大（通常不小于70分贝），发热量较大（一般不小于1KW/台），而显示/控制终端作为操作人员长时间工作的区域，需要有一个相对舒适的声、热及光照环境。所以，显控台和电子设备机柜在控制中心内应相隔较远的距离，必要时应通过隔断措施将两个区域分隔开。

2.3 操作、维修空间必须满足

为了保证控制中心的可靠运行，其内部各设备必要的操作、维修空间必须满足，相比于雷达方舱等类似的较小工作空间，甚至应适当放宽，以实现更舒适的操作体验。具体表现在：对于显控终端，其台面前端与操作人员座椅的椅背之间应有至少450mm的距离，如果身后允许其它人员快速通过，座椅背到墙壁之间应保持1070mm的空间；对于电子设备机柜，其前部维修方式一般采用将分机顺导轨拖出的形式，维修空间保持1100mm以上最优，若机柜带维修后门，后门到墙壁也应保持至少1000mm的距离。

3.应用实例探讨

图1为某雷达设备控制中心的初步布局图。房屋空间较为紧凑；三台电子设备机柜与包括显控终端在内的其它设备通过半透明隔音材料分隔开。在此布局的基础上从显控终端设计、显控终端的人―机―环境分析以及电子设备机柜的人因操作研究等方面，对雷达设备控制中心进行人机工程学设计。

3.1 显控终端设计

图2是一种新型复合材质一体化显控台，安装方便，外观整洁大方。每个席位上含有24"液晶显示器、键盘、鼠标、电话等设备。

台体主体结构采用钣金折弯形式，操作台面边缘采用圆弧设计，材料使用抗培特板包边；台面上设置四组可抽拉键盘鼠标套件；台体上部安装四个液晶显示器，显控台后部可打开，方便显示器后向安装及维护。显控台下方采取圆弧设计，内装运算设备。后部圆弧门可向上翻折打开，方便内部设备操作维护。

3.2 显控终端的人―机―环境分析

首先利用三维软件平台对显控终端的人―机―环境进行数字模拟分析。结合人因工程学权威测算数据（GB 10000-1988、GB/T 3326-1997，以及GB/T18717-2002等），通过测算5分位（身高1583mm）和95分位（身高1775mm）成年男性数字模型在等比例的作战机房数字模型中操作时的视野及运动包络，以评价并调整显控终端在控制中心的相对位置、显控终端的操作尺寸，以及光照位置等是否符合人因工程学要求。最终分析如图3所示，以使各项关键尺寸均符合或优于国际人因工程学会建议以及国家标准GB/T 3326-1997。

3.3 电子设备机柜的人因操作研究

由于机柜整体高度较高（1800mm），故而为了便于操作者搬运和插拔操作，对于机柜中分机的布局，在满足电讯要求的前提下，遵从“上轻下重”的原则，例如体积小、重量小的网络交换机等分机安排在顶端，而6U的插件式分机则尽量布置在底端。此外根据人体的动作尺度和合理施力范围，分机的把手的高度应在1600mm以下。同时，对于带有显示屏的分机，其位置应安排在操作者站立时的最佳视野范围内。机柜前门与隔板之间相隔1100mm的距离。由于机柜没有维修后门，故机柜后部与墙壁之间保留适当的散热及走线空间即可。

综合分析结果，某地面雷达设备控制重心的整体效果设计如图5所示，低彩度的蓝色墙面，配合较高照度的白色吊灯，可以帮助操作者保持宁静的心态，同时能长时间保持较高的注意力。

4.结语

综合运用人机工程学、产品造型设计及产品结构设计基础，对雷达设备控制中心进行人机工程学设计，满足了设备工作的高可靠性和维修性，提高了作战人员操作的准确性和舒适性，创造出操作高效、界面友好、布局大方的人性化工作空间，在保障雷达系统出色的完成任务方面将取得良好的实用效果。

参考文献

[1] 申黎明.编.人体工程学[M].北京：中国林业出版社，2010.

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以期利用人机工程学原理有效改善当前国内轨道交通驾驶室设计当中的不足，为我国轨道交通驾驶员提供一个健康、安全、舒适的作业环境，在最大程度上降低由于驾驶室设计原因引起的人为误操作率。

【关键词】驾驶室;人机工程设计;舒适度

我国驾驶室人机工程方面的研究刚刚起步，有许多不完善的地方。随着现代科技的快速发展，列车在控制技术上得到了较大的进步，列车驾驶室中涉及到的电子设备、操纵装置以及显示装置组件增多。对于逐步自动化控制的列车来说，驾驶室当中人机信息交流急剧增多。这在很大程度上给驾驶室的整体设计带来一定的困难。驾驶室人机工程的设计需要考虑到为驾驶员创建一个舒适、健康的作业环境，而且要保证驾驶室符合驾驶员的生理特性，在最大程度上保证驾驶员在长时间的作业状态下保证列车的安全运行。

本文基于当前国内轨道交通驾驶室人机工程设计当中的若干问题进行了探讨，以期利用人机工程学原理有效改善当前国内轨道交通驾驶室设计当中的不足，为我国轨道交通驾驶员提供一个健康、安全、舒适的作业环境，在最大程度上降低由于驾驶室设计原因引起的人为误操作率。

一、驾驶室环境设计

驾驶室内的环境主要是指驾驶室内客观的理化条件和结构空间。驾驶室中的理化条件如果达到良好，不仅可以使驾驶员精神饱满、心境愉悦，而且可以减轻驾驶员的作业疲劳，提高操作的可靠度。

（一）驾驶室光环境设计

光环境主要从以下两个方面对轨道交通工具的运营产生影响：影响列车的运营安全、影响驾驶员的视觉健康。

驾驶室照明环境的设计至少应考虑以下三方面的要求：照度标准、光线质量、避免眩光。

适当提高照度，不仅可以减少人的视觉疲劳，而且可以提高人的工作效率。

对轨道交通工具驾驶室的光环境进行设计时，对于自然光环境的控制主要采用在驾驶室玻璃窗上安装遮阳帘的形式，对于人工光环境的设计，要确保所使用的灯具的照度满足要求，要求在额定电源电压下工作时，灯具发光表面基准轴 1300mm 处的照度应为 120lx。采用冷白色及中性色的光源，显色指数大于等于 80，操纵台面显色最小照度应大于 60lx，照度均匀度最小值应大于等于 0.7，而作业面的临近周围的照度均匀度不应小于 0.5，通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于操纵台平均照度值的 1/3，在地板面上应始终保证有 301x。此外，在光环境设计时要避免直接眩光以及间接眩光。当总照明电路断开后，为了方便驾驶员可以无任何困难的观察、走动，驾驶室内仍需要保持一定的光线亮度。还需注意的是，仪表等照明光线不应刺眼，对驾驶员视觉造成不良影响。

（二）驾驶室噪声环境设计

噪声是一般是由大量的不同频率和强度的音调所组成。鉴于驾驶员工作及环境的特点，主要从控制噪声源与控制噪声的传播两方面入手，进行设计控制。控制噪声源方面，轨道交通工具驾驶室的噪声环境在设计时应该分清其噪声源，针对不同的噪声产生原因采取不同的方法，进行相应的控制。

（三）驾驶室振动环境设计

在对轨道交通工具驾驶室的振动环境进行设计时，可以采取一些措施来消除或者减小振动，从而阻止振动的传播，将振动对人的不良影响和损害降至最小。

二、驾驶室座椅与操纵台设计

（一）驾驶室座椅的设计

对于轨道交通工具驾驶员来说，一个正确的作业姿势能够有效降低人体的疲劳感，不仅对驾驶员的身体健康有利，而且能够在很大程度上提高驾驶员的工作质量。当前，我国轨道交通工具驾驶员主要采用坐姿进行驾驶作业。

在驾驶室的座椅设计上应当保证其适合驾驶员的生理结构特性。以座椅尺寸的设计来说，欧洲人的体型较大，座椅尺寸应该大一些，而亚洲人的体型相比之下显得小些，在座椅尺寸的设计上应当小些。与此同时，座椅尺寸是否合适严重影响了驾驶员的坐姿舒适性、以及能否保证驾驶员保持正确的坐姿。鉴于舒适性和视觉性的双重要求，座面一般上倾 0。-5。，靠背向后倾斜 5～15°。座垫应该前高后低，有一定的倾斜度，即座垫相对于水平面的夹角，一般取 0°至 5°。靠背高度的设计，进行设计时选择 50 百分位的中国成年男女“坐高”进行设计，同时要考虑功能修正量，另要考虑到枕骨的位置。总而言之，在驾驶室座椅的设计上应当讲座椅尺寸满足我国驾驶员人体尺寸放在第一位，其次再考虑座椅的材质、以及美观。

在驾驶室座椅的设计当中，应当足以预留一定的额外空间。之所以这样说是因为驾驶员在作业当中通常会长时间保持一个姿势在座椅上一动不动，往往会给驾驶员带来身体上的疲劳感，留出一定的空间可以让驾驶员对座椅进行一定的调动，获得肌肉上的放松，减少身体疲劳感。

（二）驾驶室操纵台设计

驾驶室操纵台由操纵装置与显示装置共同组成。在人机系统当中，信息显示装置具有重要的作用，通过该装置，机器以视觉、触觉以及听觉等形式向人相关信息。在对驾驶室操纵台的设计当中应当考虑到驾驶员的视野问题。

除了在操纵台显示装置视野上的问题，操纵台上的操纵装置的设计也应当尽可能符合驾驶员的人体结构特点。对于驾驶员来说，其作业期间大部分时间都是在操纵台上进行的，若操纵台的设计在尺寸与形状上不合理，很容易造成驾驶员生理疲劳以及颈、肌肉、背、肩、腰和腕关节的疼痛。相关研究表明，当操作台高度为720～750mm时最适合我国驾驶员生理特点。此外，设置一定的操纵台台面倾斜度有利于驾驶员更好的作业，台面与水平之间的倾角在5°-18°之间为宜。

三、驾驶室作业空间设计

驾驶室的作业空间是驾驶员操纵机器时所需的活动空间以及机器、被加工对象等所占有的空间总和。驾驶室作业空间设计应当以“以人为中心”思想进行的设计。轨道交通工具驾驶室的作业空间设计应当以其中设备、设施的合理匹配作为最首要的设计依据。在驾驶员处于舒适、正确的驾驶姿势时，驾驶室内的空间设计要达到以下标准：驾驶室内的空间尺寸设计要协调，达到对空间的最有效利用、操纵台容膝空间设计合理。驾驶室的高度至少应为2000mm，前窗玻璃到驾驶座椅身后最近的物体之间在驾驶室纵向上的最小距离为1500mm。同时，为了更好地对人体进行支撑以及使坐姿舒适，轨道交通驾驶室的脚踏板要设计有15°～25°的倾角。

参考文献：

[1]毛恩荣，张红，宋正河.车辆人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，2007.

[2]阮宝湘，等.工业设计人机工程[M].北京：机械工业出版社，2010.

篇10

一、人的因素第一的观点 

人机工学的实质是在考虑问题时以人为轴心展开设计思考，改变了以往从机器到人的思维方法。以人为基点进行设计是人机工学的基本出发点。在人——机器——环境系统的三大要素中，其相互关系并不平等。人作为主体，始终有意识、有目的地支配着机器，使机器服务于人，满足人的使用需要，环境尽管可以影响人的能动作用，但人还是可以改变和创造环境的。因而在人机工学中始终把人的因素放在第一位。作为包装设计，为保护、运输和销售商品而进行的设计，其整个设计也势必从人机工学观出发，把人的要素放在首位，才能充分发挥商品包装的作用。当然，人的因素是多方面的，包括不可见部分的心理感受和可见部分的活动要求，如视觉、听觉、触觉、人体尺度等。具体来说，包装的形式应在考虑心理感受的基础上，在形态色彩设计方面考虑人的审美需求包装的体积及造型应考虑运输和使用中对人的安全性和舒适性等影响，考虑到人在动态操作上所花费的力量和动作的大小等等。评价一件包装的设计优劣，要看其是否满足人的心理和生理需求，是否考虑人的物质及精神要求，是否达到人机关系的最优化。 

二、系统的观点 

系统是一个外延甚广的概念。一切相互影响或可联系的事物的集}都可视为系统。例如进行包装设计，不是为设计而設计，而是物品的某个包装，而包装必然服务于人，人与机器不可分，同时人和包装只有置身于一定的空间环境中，才能实现最终效用。人一机器、环境是不可分割，自然形成一个有机的人机系统。人机工学设计的基本观点之一，就是系统的观点，把人与机器及处的环境融为一体，把人——机器——环境看成一个有机系统，始终站在这个系统的高度，进行系统分析和系统设计。现代包装设计可利用的生产设备、方法、技术、材料和加工方等日渐繁多，而商品在市场上的需求趋势还随人们生活水平的提高而高端化，因此，当今已不像从前设计一件产品来得那么单纯，应考虑的问题涉及的因素越来越多，设计师想在产品开发设计的全过程中，掌握其全盘性和相互联系及制约的细部各问题，一定要有系统的观念，这样才能更好地控制各设计因素，合理解决问题。 

三、综合化的观点 

人机工学研究的是人与外部世界两大系统，必然要综合应用这两系统的理论知识。在高新技术日益发达的今天，人机工学已大量融入关部门学科的新理论、新技术和新观念，形成跨学科综合性的知识。人机工学应用于包装设计的综合观点是显而易见的，就是综合化体系在包装设计的进一步应用。对于包装设计本身来说，也存在综合化的一方面。包装设计自身也因素、多层次、多方面的综合体，是材料、结构、工艺、艺术和情感的表现。人机工学与包装设计的结合和应用，其综合化特点更显而易见了。 

四、安全的观点 

人机工学的重要任务是在设计产品时，能排除诱发误操作的因素，进行周密的安全设计，同时也研究事故的诱发条件和人为因素。只有在人——机器——环境系统中，将造成人与机器、人与环境不协调的因素进行合理的布置，加以排除，将隐患消灭在操作前的设计上，才能达到设计安全的目的，使整个系统有可靠的安全度和安全感。包装设计中的安全性一般来说主要来自两方面：运输和使用中。如何使包装具有更好的保护性和运输安全性，这其中必然涉及到人机工学的安全观。同时，一些包装容器的使用在选材及造型上必须考虑操作的安全性。 

五、环境保护的观点