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人机工程学的发展史

时间:2015-03-09 16:18来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
人机工程学起源于欧洲,形成于美国,作为一门独立的学科已有60年的历史。第二次世界大战前,它已经历了经验人机工程学和科学人机工程学两个发展阶段,其后便进入了现代人机工程学阶段。 在古代虽然没有系统的人机工程学研究方法,但从人类所创造的各种器具和

人机工程学起源于欧洲,形成于美国,作为一门独立的学科已有60年的历史。第二次世界大战前,它已经历了经验人机工程学和科学人机工程学两个发展阶段,其后便进入了现代人机工程学阶段。

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在古代虽然没有系统的人机工程学研究方法,但从人类所创造的各种器具和原始文化以及实际操作的可能性来看,是符合人类工程学原理的:旧石器时代所制造的石刀、石枪等狩猎工具,大部分呈直线形状;到新石器时代,人类所制造的锄头、铲刀及石磨等的形状,就逐渐变得更适合人类使用了;青铜时代以后,人类所创造的工具更是大大的向前发展了,这些工具由于人的使用和改造,由简单到复杂并逐步科学化。这种实际存在的“人-机”关系及其发展的最初阶段被称为经验的人机工程学。如指南车的设计,被认为是经验的人机工程学的典型用例。

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经验的“人-机”学一直延续到工业革命时期,这时,人们所从事的劳动在复杂程度上和负荷量上都有了很大变化。因此,改革工具以改善劳动条件和提高劳动效率成为最迫切的问题,从而使人们开始对经验的人类工程学所提出的问题进行科学的研究,并促使经验的人类工程学升华为科学的人类工程学。这一转变过程以几个比较有名的研究实验为代表。

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(一)肌肉疲劳试验 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

1884年德国学者A.莫索(A. Mosso)对人体劳动疲劳进行了研究。当人作业时,将人体通以微电流,随着人体疲劳程度不同,电流也随之变化,然后再用电信号将人体的疲劳程度测量出来。这一研究为后来形成的“劳动科学”学科打下了基础。 本文来自www.eadianqi.com

(二)铁锹作业试验研究 本文来自www.eadianqi.com

1898年美国工程师泰罗从人类工程学的角度出发,对铁锹的使用效率进行了研究。他用形状相同而铲量不同的四种铁锹(每次可铲重量分别5kg、10kg、17kg和30kg)去铲同样一堆煤,如图1(铁锹作业试验)所示:虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大,但试验结果表明,用10kg的铁锹铲煤效率最高。经过多次试验,终于找出了铁锹的最佳设计和搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当重量,这就是被人机工程学著名的第一次试验“铁锹作业试验”。

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图1 铁锹作业试验

(三)砌砖作业试验 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

1911年F.B.吉尔伯勒斯对美国砌砖工人进行了试验,他用快速摄影机拍摄砌砖工人动作,然后对砌砖动作进行分析研究,去掉无效工作,提高有效动作的效率,使工人的砌砖速度由当时的120块提高到350块。

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第二次世界大战期间,一些国家特别是美国,大力发展高效能和威力大的新式武器和装备。可是只片面地注重这方面的研究和发展,而忽略了对使用者操作能力的训练,因此,失败的教训屡见不鲜。以飞行来说,由于飞机座舱及仪表位置设计不当,造成驾驶员误读仪表盘和误用操纵器时发生意外事故,尤其是驾驶战斗机作战时,由于操作不灵活,命中率降低等现象经常发生。这些事故发生的主要原因,归结起来有两个方面:一是这些控制仪器的设计,没有充分考虑人的心理和生理特征,致使仪器的设计和配置不当,不能适应人的要求;二是操作人员缺乏训练,不能适应复杂机器系统的操作要求。这些训练,引起了决策者和设计者的高度重视。他们深深感到“人的因素”在设计中实在是不能忽视的一个重要条件,同时认识到,要设计好一个现代化设备,只有工程技术知识是不够的,还必须有其他学科方面的知识,如生理学、心理学等方面的知识。由于他们重视了对这些相关学科的综合应用,从而使科学的人类工程学应运而生。这一阶段被称作科学的人类工程学研究阶段。 本文来自www.eadianqi.com

从20世纪70年代开始,由于各种新技术、各种自动装置以及电子计算机的应用,促进了生产领域的革命。同时,在科学领域中,由于系统工程学、控制论、信息论、仿生学等学科的迅速发展,使系统理论的研究应运而生,这给人机工程学又提出了许多的课题,如人-机-环境系统的最佳化、劳动条件的舒适化、管理制度科学化等。这类课题的研究促使人机工程学进入了系统的研究阶段。

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