人機工程學發(fā)展的幾個重要階段，成就和影響？

【專家解說】：　　人體工程學，或者稱為人機工程學、人機工學，是本世紀初發(fā)展起來的一門獨立的學科，它的宗旨是研究人與人造產(chǎn)品之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，通過對人一機關(guān)系的各種因素的分析和研究，尋找最佳的人一機協(xié)調(diào)關(guān)系，為設(shè)計提供依據(jù)。設(shè)計是為人類提供生理和心理需求滿足的活動，那么，應該說有兩個學科是為設(shè)計提出人一機關(guān)系可靠依據(jù)的，即人體工程學和心理學，特別是消費心理學。人體工程學在60 、70 年代有相當顯著的發(fā)展，對干設(shè)計的進步起到很大的促進作用。 　　人體工程的中心是解決人機之間關(guān)系的問題，其中包括： 　　l ）人造的產(chǎn)品、設(shè)備、設(shè)施、環(huán)境的設(shè)計與創(chuàng)造； 　　2 ）對于人類工作和活動過程的設(shè)計； 　　3 ）對于服務的設(shè)計； 　　4 ）對于人類所使用的產(chǎn)品和服務的合適程度的評估。 　　人體工程學的目的是以下兩個方面： 　　l ）提高人類工作和活動的效應和效率； 　　2 ）保證和提高人類追求的某些價值，比如衛(wèi)生、安全、滿足等等。 　　人體工程學的接觸方式或者工作方法是把人類能力、特征、行為、動機以系統(tǒng)的方法引人設(shè)計過程中去。 　　其實，自從人類開始制造工具、營造居所以來，就已經(jīng)有人體工程的因素。因為要滿足和適合人體的要求，在工具、用品、建筑設(shè)計中必須考慮人的因素，首先是尺寸合適，高低合適，方便使用，設(shè)計和制作時更考慮到安全、效率。所以說，人體工程的發(fā)展，并不是現(xiàn)代社會的產(chǎn)物，人體工程的開始是在工具制作、建造住宅的行為中自然發(fā)展起來的，因此，可以說設(shè)計上采用人體因素具有非常長的歷史了。但是，作為一門獨立的科學，人體工程學則是20 世紀才形成的，它的主要服務對象已經(jīng)不再是簡單的手工產(chǎn)品，而更多地與大工業(yè)化的產(chǎn)品密切關(guān)聯(lián)，現(xiàn)代工業(yè)的復雜性，使以前完全靠設(shè)計師的感覺、靠經(jīng)驗積累的人體工程方式完全落伍，無法適應新的設(shè)計需求，因此，是工業(yè)化迫使這個學科形成。 　　工業(yè)化時代的人體工程學發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段的發(fā)展： 　　l ）機械時代（1750-1590 年） 　　工業(yè)革命帶來了新的機械和產(chǎn)品，新產(chǎn)生了大量從來沒有過的新產(chǎn)品，特別是機械產(chǎn)品，人在使用、操縱這些新產(chǎn)品時出現(xiàn)了以前使用傳統(tǒng)產(chǎn)品所沒有過的問題，因此，如何在設(shè)計新產(chǎn)品時考慮產(chǎn)品與人的物理因素，特別是尺寸因素關(guān)系，就成為設(shè)計師（當時主要是工程師）考慮的問題之一這個時期的設(shè)計主要是簡單地為尋找符合使用者的尺度的設(shè)計細節(jié)，即在設(shè)計上注重與人體配合的長短、寬窄、大小尺寸，但是，對于真正的適應性，特別是效率性、安全性，則還沒有適當?shù)乜紤]。因此，這個階段可以說還沒有真正地發(fā)展出人體工程學來。 　　2 ）技術(shù)革命時期（1570-1945 年） 　　自從1870 年前后開始，由于工業(yè)技術(shù)發(fā)展，進人了技術(shù)革命階段，這個時期主要的特征是能源的廣泛采用，稱為能源革命時期。上一個階段的能源主要是蒸汽能源，而這個時期則產(chǎn)生了采用汽油的內(nèi)燃機、采用電的電動機等等新的能源方式，從根本上改變了技術(shù)和生產(chǎn)的面貌。新的能源被農(nóng)業(yè)、工業(yè)、運輸?shù)炔捎?，新的產(chǎn)品也層出不窮，汽車、飛機、內(nèi)燃機車、電話、電燈、各種新的機器設(shè)備、家用電器、農(nóng)業(yè)機械、各種生產(chǎn)機械和工具等等，在這個階段被廣泛采用，因此，設(shè)計問題變得比較復雜起來。第一個階段單純考慮人體尺寸的方式，明顯表現(xiàn)出它的不足，人-機關(guān)系在設(shè)計上顯得日益重要。 　　人體工程學的一個重要的發(fā)展刺激因素是20 世紀的兩次世界大戰(zhàn)。因為戰(zhàn)爭而導致大量的武器設(shè)備生產(chǎn)，如何使武器、兵器、軍事工具和設(shè)備達到最大效應，使這些產(chǎn)品能夠最大可能地適應人的使用要求，變成非常迫切的問題，而軍事工業(yè)得到國家的全力資助，研究也就得到發(fā)展。 　　第一次世界大戰(zhàn)期間，歐洲主要國家和美國都卷入了戰(zhàn)爭浩劫，法國、德國、俄國這幾個歐洲主要國家都投人了巨大的人力物力，從1914 年到1918 年期間，數(shù)以百萬計的軍人在歐洲大陸混戰(zhàn)，傷亡慘重。為了在戰(zhàn)場上占上風，各國都一方面投人更大的兵力，另一方面則全力研制新的武器，坦克、飛機、機關(guān)槍、大炮等等都迅速投人戰(zhàn)場，這些武器雖然具有比以前所有的武器都更大的殺傷能力，但是，由于設(shè)計時間短暫，無論是功能、效率還是方便使用方面，都存在很多的問題。如何使現(xiàn)代化武器適合戰(zhàn)爭需要，提高它們的效率，使武器能夠更好地為士兵掌握，成為當時參戰(zhàn)各國的政府關(guān)注的問題。其中，美國和英國政府更開始考慮在武器和其他戰(zhàn)爭設(shè)備上適應人的設(shè)計。適應人的設(shè)計是人體工程學在第一次世界大戰(zhàn)期間的重大發(fā)展，重點已經(jīng)不僅僅是尺度適合，而是如何全面符合人的需求。人體工程學的發(fā)展，到第一次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)后有了新的進步，工程技術(shù)人員開始把研究的注意點轉(zhuǎn)移到如何在工作程序和工作方法上發(fā)展出適應人的需求的設(shè)計上，開始了關(guān)系到人在工作中的適應性。 　　第二次世界大戰(zhàn)期間，人體工程學的研究變得更加復雜。這個時期的軍隊使用更加復雜的兵器，而戰(zhàn)爭設(shè)備也比第一次世界大戰(zhàn)期間的設(shè)備復雜得多。飛機、坦克自不必說，新的大型航空母艦、遠程轟炸機、雷達設(shè)備等等，都是前所未有的新產(chǎn)品。戰(zhàn)爭不但在規(guī)模上比任何一次戰(zhàn)爭都要大得多，并且也復雜得多。多兵種協(xié)調(diào)作戰(zhàn)、海陸空立體戰(zhàn)爭、世界范圍的戰(zhàn)爭計劃、世界范圍的戰(zhàn)爭補給協(xié)調(diào)等等，都使設(shè)計面臨前所未有的新挑戰(zhàn)。除了設(shè)計出適應人的產(chǎn)品這個問題之外，此時另外一個主要的設(shè)計問題出在不少戰(zhàn)爭設(shè)備、兵器設(shè)備在設(shè)計上非常不安全，軍用車輛的座椅在顛簸運行中不能保障乘員的安全、空降部隊的裝備設(shè)計經(jīng)常出現(xiàn)惡性故障、坦克乘員無法得到比較好的視野、登陸艦艇作業(yè)的困難，等等，各種各樣的問題層出不窮，必須通過人體工程學的研究找到如何為作戰(zhàn)中的人更好的設(shè)計方法成為關(guān)鍵。因此，新的設(shè)計開始從以前的為適應人的設(shè)計轉(zhuǎn)移到為工作的人的設(shè)計上。這是人體工程學的一個新的重大進步。 　　3 ）為人的思維的設(shè)計階段（1945-） 　　自從1945 年第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來，世界各國逐漸進人高速度的經(jīng)濟發(fā)展階段?？茖W技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是自動化技術(shù)、電腦技術(shù)、通訊技術(shù)、材料技術(shù)等等的進步，導致大量嶄新的產(chǎn)品問世。機械不僅僅是為人省力的工具，它同時能夠為人節(jié)省思維耗費的時間。從技術(shù)角度來說，上述的第一和第二階段都是為了擴展人的肌肉力量設(shè)計的，而戰(zhàn)后的人體工程學研究轉(zhuǎn)移到擴大人的思維力量設(shè)計方面，使設(shè)計能夠支持、解放、擴展人的腦力勞動。 　　第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，人體工程學的一個重點的發(fā)展是從比較集中為軍事裝備設(shè)計服務轉(zhuǎn)人為民用設(shè)備、為生產(chǎn)服務，它開始進人制造業(yè)、通訊業(yè)和運輸業(yè)，為提高這些范疇的效率、安全、準確水平而得到發(fā)展。 　　大量的自動化設(shè)備、電腦設(shè)備都必須采用控制系統(tǒng)，戰(zhàn)后的控制系統(tǒng)越來越復雜，無論是簡單的汽車儀表盤還是復雜的核電站控制中心，都牽涉到控制效率問題。如何設(shè)計出更加具有效率、更加準確的儀表盤，包括顯示設(shè)備和按鈕設(shè)備，越來越為設(shè)計界關(guān)注。這是人體工程學的一個新的發(fā)展階段。 　　戰(zhàn)后初期階段稱為按鈕時期，主要的力量在于控制系統(tǒng)的儀表版設(shè)計，特別側(cè)重于各種開關(guān)器、各種按鈕設(shè)計的合理。目的在于使控制系統(tǒng)更加準確、無誤、反應快捷。 　　人體工程學的研究，到70 年代達到高潮，當時設(shè)計界廣泛認為人體工程學是能夠?qū)е铝己迷O(shè)計的重要的、甚至是唯一的途徑。一方面，這個學科的研究、發(fā)展和運用得到迅速的完善，另外一方面，人體工程學的重要性則在某種程度上被夸大了?？梢哉f，70 年代是人體工程學泛濫、夸大的階段，也是人體工程學作為一個獨立的學科得到理論、試驗上的完善化的階段。隨著技術(shù)科學的發(fā)展，設(shè)計的日益成熟，人體工程學在設(shè)計中的位置、它的使用方式逐步成熟。 　　以下，簡單地介紹人體工程學涉及的基本內(nèi)容。 　　人體工程學的研究主要集中在人一機關(guān)系方面，它的研究內(nèi)容包括以下這幾個方面： 　　人體工程學基本內(nèi)容： 　　1 ．什么是人體工程學？對于這個學科的內(nèi)容、研究對象和研究方法進行綜述，其中包括： 　　人體工程學的產(chǎn)生、發(fā)展、運用和現(xiàn)狀 　　人體工程學的研究資料基礎(chǔ)和收集方法 　　2 ．信息輸人。從信息理論的研究角度入手，必須由輸人開始研究，包括如下內(nèi)容： 　　信息輸人與處理過程 　　視覺顯示 　　聽覺、觸覺和嗅覺顯示 　　語言傳達 　　3 ．人類的輸人與輸出系統(tǒng)。輸人的信息經(jīng)過腦活動的處理之后，轉(zhuǎn)為輸出信號和指令： 　　人類的活動：本質(zhì)與影響 　　人類的控制系統(tǒng) 　　控制 　　手工工具與設(shè)備 　　4 ．工作環(huán)境與安排。影響人類活動的主要因素之一是人類存在的空間，包括： 　　在工程環(huán)境中人體因素的設(shè)計 　　物理空間與安排 　　5 ．環(huán)境。具體到人造環(huán)境因素，包括以下幾個重要的內(nèi)容：O 照明 　　環(huán)境氣氛 　　噪音 　　運動 　　為了提供一個對于人體工程學具體內(nèi)容比較詳細的了解，以下，就人體工程學中有關(guān)人一機系統(tǒng)關(guān)系這一個因素的內(nèi)容進行簡單的介紹，以補充有關(guān)人體工程學內(nèi)容的解釋。一、人一機系統(tǒng)的大環(huán)境 　?。ㄒ唬┪覀兪褂玫沫h(huán)境： 　　1 ．人一機系統(tǒng)（機在此代表所有的人造產(chǎn)品和環(huán)境）2 ．物理環(huán)境，包括兩個方面： 　　( l ）人類使用的物理空間，以及相關(guān)的設(shè)備。這里包括直接空間和間接空間； 　　( 2 ）物理空間的附屬因素，比如照明、環(huán)境氣氛（包括污染水平），噪音等； 　　3 ．個人用品與保護用品。 　?。ǘ┤艘粰C系統(tǒng)的種類： 　　1 ．人工系統(tǒng)： 　　2 ．機械系統(tǒng)； 　　3 ．自動系統(tǒng)。 　?。ㄈ┫到y(tǒng)的基本功能： 　　系統(tǒng)的功能關(guān)系和運作程序： 　　系統(tǒng)儲存 　　信息輸人-感覺（信息接受）-信息處理和決定行動（具體控制或者通訊）-輸出 　　二、人體工程學的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)-人體工程學的研究方法 　?。ㄒ唬┭芯看_定； 　　（二）不同的種類； 　?。ㄈ┏闃?； 　?。ㄋ模?shù)據(jù)和資料的收集； 　?。ㄎ澹?shù)據(jù)和資料的分析； 　?。藴实拇_立； 　?。ㄆ撸藴实姆N類： 　　1 ．人類表現(xiàn)的度量標準； 　　2 ．心理反應的標準； 　　3 ．主觀反應標準； 　　4 ．事故頻率。 　　三、信息輸人和程序 　　信息輸入經(jīng)過神經(jīng)系統(tǒng)的過程：感覺-短期儲存-選擇篩選-有限渠道-輸出渠道-效應-儲存-有條件地儲存 　?。ㄒ唬┤祟愑洃浿械男畔?　?。ǘ┤祟惙磻械男畔?　?。ㄈ┯绊懭祟愋畔⒔邮盏囊蛩兀?　　1 ．噪音與信號感覺體系（TSD) ; 　　2 ．速度負擔與刺激負擔； 　　3 ．時間的享有： 　　4 ．視覺輸人量的享有。 　　四、視覺 　?。ㄒ唬┮曈X的過程； 　?。ǘ┮曈X的敏銳性； 　?。ㄈ┎煌N類的視覺敏銳性； 　　檢驗視覺敏銳性的通常方法：最低分辨能力敏銳性測試(MSA) 　?。ㄋ模┮曈X對色彩的選擇與反應區(qū)別； 　?。ㄎ澹┖诎颠m應能力； 　?。┝炼葘Ρ饶芰?； 　?。ㄆ撸┱彰?； 　　1 ．時間因素 　　2 ．照度 　　3 ．眩光度（Glare ) 　　4 ．多種因素的組合 　　5 ．運動與照明的關(guān)系 　?。ò耍┠挲g（經(jīng)驗）與照明識別的關(guān)系。 　　五、定量性視覺顯示設(shè)計 　?。ㄒ唬┗径啃砸曈X顯示設(shè)計： 　　1 ．移動尺度針，固定尺度表； 　　2 ．固定尺度針，稱動尺度表； 　　3 ．數(shù)字顯示。 　?。ǘ┛勺x性和可讀能力： 　　可讀性設(shè)計的幾種基本方法： 　　1 ．組合縱向式； 　　2 ．組合圓圈式； 　　3 ．數(shù)字分開式； 　　4 ．圓圈分開式。 　?。ㄈ┒匡@示設(shè)計的特殊性質(zhì)： 　　1 ．尺度表單位的長度，第一個單位最好是在0.05-0.07 英尺左右； 　　2 ．尺度表的標識； 　　3 ．尺度表數(shù)字的進階方式：0 , l , 2 , 3 , 　　5 , 15 , 25 , 10 , 100 , 1000 , 　　4 ．指針設(shè)計； 　　5 ．定量顯示設(shè)計的綜合因素。 　?。ㄋ模┒ㄐ砸曈X顯示設(shè)計： 　　1 ．定性設(shè)計的定量基礎(chǔ)； 　　2 ．色彩與圖案作為定性視覺顯示設(shè)計的方法； 　　3 ．信號和緊急燈光設(shè)計：對信號與緊急燈光的反應；尺寸； 　　照明情況； 　　暴露時間； 　　光線的色彩； 　　閃光的頻率； 　　光線的背景。 　?。ㄎ澹┬螤铒@示設(shè)計： 　　飛機位置顯示設(shè)計 　?。┢矫嬉曈X顯示設(shè)計：關(guān)系因素； 　　各種圖表選擇； 　　縱橫圖表選擇； 　　色彩種類多少控制； 　　閱讀能力判斷； 　　舉例：地下鐵圖表 　?。ㄆ撸?shù)字或字母視覺顯示設(shè)計 　　1 ．字體 　　筆劃寬度； 　　字體比例寬度； 　　字體選擇； 　　字體尺寸大小選擇。 　　2 ．閱讀能力的判斷 　　3 ．電子顯示設(shè)計時字體的選擇 　　4 ．電子與數(shù)字混合一起時的閱讀能力判斷 　?。ò耍┮曈X符號和代號 　　1 ．視覺符號：數(shù)字、字母、形狀、位置符號、色彩五種視覺符號與代號； 　　視覺符號與代號和色彩有非常密切的關(guān)系； 　　2 ．符號的設(shè)計： 　　( l ）直接解釋法：一目了然的圖形； 　　( 2 ）間接解釋法：注意： 　　解釋人的背景，文化，教育，誤差水平 　　( 3 ）反應時間測試。 　?。ň牛┑缆放c交通標志： 　　1 ．符號與文字的比較； 　　2 ．具體的道路和交通標志應用。 　?。ㄊ┨厥馇闆r顯示設(shè)計： 　?。ㄊ唬┮曈X顯示設(shè)計的一般注意規(guī)律： 　　1 ．定量尺度表： 　　數(shù)碼與開窗式設(shè)計比較合適，前提是有足夠的閱讀時間；長尺度表，采用移動尺度比固定尺度合適。 　　2 ．定性顯示設(shè)計： 　　采用固定尺度，移動針比較合適； 　　如果有一批顯示內(nèi)容，采用圓圈式尺度，利用時鐘方式安排，比較容易閱讀。 　　3 ．信號與緊急光線設(shè)計： 　　如果尺寸小，必須持續(xù)照明和顯示； 　　如果北京色彩反差水平低，必須采用紅色。 　　閃光時間可以在1-10 秒之間，容易為人覺察。 　　4 ．形狀顯示設(shè)計： 　　背景固定，形狀移動； 　　形狀與線條混合采用，比較容易識別。5 ．數(shù)字與字母顯示設(shè)計： 　　最重要的因素是字體、尺寸、對比關(guān)系；字母或者數(shù)字應該按照三個或者四個一組組合，增進短時記憶； 　　字體的長寬比例非常重要。 　　6 ．符號設(shè)計： 　　重要因素：形狀與背景，形狀的邊緣，完整，簡單，統(tǒng)一六、語言傳達 　?。ㄒ唬┱Z言的本質(zhì)； 　?。ǘ┱Z言的要素：元音與輔音 　?。ㄈ┱Z言的密度； 　?。ㄋ模┱Z言的頻率分布； 　?。ㄎ澹┱Z言的明確水準。 　　七、人類的輸人與輸出系統(tǒng) 　?。ㄒ唬┤祟惖幕顒樱罕举|(zhì)和效應： 　　1 ．人體運動的生物工程學基礎(chǔ)：骨骼結(jié)構(gòu) 　　肌肉結(jié)構(gòu) 　　神經(jīng)系統(tǒng)對于肌肉結(jié)構(gòu)的控制 　　2 ．人體運動的種類： 　　舒展 　　擴展 　　扭轉(zhuǎn) 　　推動 　　細節(jié)分析 　　3 ．運動的度量方法：骨骼運動影響的度量；肌肉運動的度量；精神活動的度量；主觀和客觀反應性。 　　4 ．表現(xiàn)度量 　　5 ．人體物理活動的能源消耗度量：按照勞動水平分等級；按照運動水平分等級；按照活動水平分等級。 　　6 ．力量的持續(xù)性：手臂的力量； 　　手臂力量的持續(xù)性；下肢的力量； 　　下肢力量的持續(xù)性； 　　其它部分的力量與持續(xù)性分析。 　　7 ．運動的速度和準確性： 　　反應時間； 　　簡單反應時間； 　　選擇反應時間。 　　8 ．定點活動方式： 　　定點活動的時間與運動尺度； 　　定點活動的方向； 　　定點活動的盲點； 　　持續(xù)性活動； 　　受控的運動； 　　重復的運動； 　　靜止反應。 　　9 ．體力勞動： 　　舉提勞動：頻率與能源的消耗，頻率的高低 　　攜帶勞動： 　　推動勞動。 　　10 ．工作負擔： 　　工作負擔的定義； 　　工作負擔和能力； 　　工作負擔和壓力； 　　壓力的影響； 　　工作因素對于工作負擔的影響作用。 　　八、人類控制系統(tǒng)： 　?。ㄒ唬┤祟愝斎伺c輸出渠道：感覺反應渠道：視覺、聽覺、觸覺、嗅覺反應。 　　1 ．輸人與輸出之間的關(guān)系； 　　2 ．影響人類控制系統(tǒng)的因素。 　?。ǘ╋@示與控制的物理安排： 　　以煤氣爐灶設(shè)計為例 　　（三）旋轉(zhuǎn)式設(shè)計與控制效率：順時針與逆時針方向設(shè)計；汽車方向盤設(shè)計。 　?。ㄋ模┳粉欁鳂I(yè)的實質(zhì)：輸入與輸出的追蹤； 　　追蹤設(shè)計； 　　設(shè)計系統(tǒng)的次序； 　　追蹤設(shè)計的促進與支援方法； 　　影響追蹤設(shè)計的因素； 　　顯示的種類：迫尋和補償式追蹤顯示的誤差； 　　對以前追蹤的復查； 　　參與； 　　頻率與自我追蹤頻率關(guān)系； 　　追蹤的時間差。 　　九、控制設(shè)計 　?。ㄒ唬┛刂频墓δ?　?。ǘ┛刂频姆N類： 　　手指按鈕； 　　腳踏； 　　簡單開關(guān)； 　　旋轉(zhuǎn)式開關(guān)； 　　旋鈕； 　　旋轉(zhuǎn)手柄； 　　方向盤； 　　手柄； 　　腳開關(guān)。 　?。ㄈ╅_關(guān)的識別 　　以上是有關(guān)人一機關(guān)系和人一機關(guān)系控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容，人體工程學還包括其它的幾個范疇，即： 　　一、工作環(huán)境與安排； 　　二、在工程環(huán)境中人體因素的設(shè)計； 　　三、物理空間與安排； 　　四、有關(guān)環(huán)境因素的幾個主要方面，即照明、環(huán)境氣氛、噪音和運動影響等等。 　　對于這幾個范疇的具體內(nèi)容，也都有同樣詳細的研究。這些成果對干設(shè)計來說，起到很重要的促進作用。因為本書篇幅有限，在此不可能具體全部介紹。 　　必須注意到的是：人體工程學80 年代以來的一個重大的發(fā)展，是從人與他的生存、工作、娛樂環(huán)境的關(guān)系、從人與環(huán)境的心理關(guān)系方面進行了深人的研究，因此導致了一個界于人體工程學、心理學、行為科學、社會學等學科之間的新邊緣學科-環(huán)境心理學（environmental Phychology）的產(chǎn)生。