工程和设计中的人因学

1 人因学与系统3

1.1 人因学的定义3

1.2 人因学的历史5

1.3 人因学专业8

1.4 需要人因学的场合11

1.5 系统12

1.6 本书的覆盖范围17

参考文献17

2 人因学研究的方法论19

2.1 概述19

2.2 选择研究背景21

2.3 选择研究变量23

2.4 选择被试24

2.5 收集数据26

2.6 分析数据26

2.7 研究中的标准量度28

2.8 研究标准的要求30

2.9 人员可靠性32

2.10 讨论34

参考文献34

第2部分 信 息 输 入

3 信息输入与处理393.1 信息理论39

3.2 信息的显示42

3.3 信息的编码44

3.4 相容性47

3.5 信息处理模型50

3.6 感知51

3.7 记忆54

3.8 决策56

3.9 注意57

3.10 年龄与信息处理62

3.11 脑力工作负荷63

3.12 信息革命中的人因学69

参考文献70

4 文字、图表、符号和代码76

4.1 视觉形成过程76

4.2 视觉能力77

4.2.1 调节能力77

4.2.2 视敏度78

4.2.3 对比敏感度80

4.2.4 影响视敏度和对比敏感度的因素82

4.2.5 适应83

4.2.6 颜色辨别83

4.2.7 阅读84

4.2.8 感知84

4.3 文本： 硬拷贝85

4.3.1 印刷样式85

4.3.2 大小88

4.3.3 大小写90

4.3.4 布局90

4.3.5 阅读容易度91

4.4 文本： VDT屏幕92

4.4.1 印刷样式93

4.4.2 阅读距离93

4.4.3 大小93

4.4.4 硬件方面的考虑94

4.4.5 屏幕设计问题95

4.5 图表显示97

4.5.1 文字的图表显示98

4.5.2 数据的图表显示98

4.6 符号99

4.6.1 图形符号和文字符号的比较99

4.6.2 符号编码系统的目标100

4.6.3 选择编码符号的标准100

4.6.4 编码符号研究的例子101

4.6.5 符号设计的知觉原则102

4.6.6 符号显示的标准化103

4.7 编码104

4.7.1 单一编码维度104

4.7.2 颜色编码106

4.7.3 多维编码106

4.8 讨论107

参考文献107

5 动态信息的视觉显示111

5.1 动态信息的用途111

5.2 数量的视觉显示装置112

5.2.1 数量显示装置的基本设计112

5.2.2 数量显示装置的基本属性114

5.2.3 传统数量显示装置的特性114

5.2.4 电子数量显示装置的特征118

5.2.5 高度计的设计118

5.2.6 物体显示装置119

5.3 定性视觉显示装置121

5.3.1 定性读数的定量基础121

5.3.2 定性刻度尺的设计122

5.3.3 检验读数123

5.3.4 状态指示器124

5.4 信号和警示灯124

5.4.1 信号和警示灯的可探测性124

5.4.2 关于信号和警示灯的建议127

5.5 表象显示装置127

5.5.1 飞机倾斜角度的显示装置128

5.5.2 3D透视显示器129

5.5.3 飞机位置显示装置的设计原则130

5.5.4 表象显示装置的讨论130

5.6 抬头显示器131

5.7 讨论131

参考文献132

6 听觉、触觉和嗅觉显示装置135

6.1 听觉135

6.1.1 声音的本质与测量135

6.1.2 人耳的解剖结构139

6.1.3 声波到感觉的转换141

6.1.4 屏蔽效应141

6.2 听觉显示装置142

6.2.1 信号检测143

6.2.2 听觉信号的相对分辨144

6.2.3 听觉信号的绝对识别146

6.2.4 声音的定位147

6.2.5 听觉显示装置的设计原则148

6.2.6 特殊用途的听觉显示装置149

6.3 皮肤感觉153

6.4 触觉显示装置154

6.4.1 代替听觉155

6.4.2 代替视觉156

6.4.3 讨论159

6.5 嗅觉160

6.6 嗅觉显示装置160

6.7 讨论161

参考文献161

7 语音通信166

7.1 语音的本质166

7.1.1 语音的类型166

7.1.2 描述语音167

7.1.3 语音的强度167

7.1.4 语音的频率组成168

7.2 评估语音的标准168

7.2.1 语音的可理解度168

7.2.2 语音质量169

7.3 语音通信系统的组成部分169

7.3.1 说话者169

7.3.2 信息170

7.3.3 传送系统171

7.3.4 噪声环境173

7.3.5 听众179

7.4 合成语音180

7.4.1 语音合成系统的类型180

7.4.2 合成语音的应用181

7.4.3 合成语音的绩效182

7.4.4 合成语音的选择偏好183

7.4.5 使用合成语音的指导方针184

7.5 讨论184

参考文献185

第3部分 人工输出与控制

8 体力劳动与手工物料搬运1918.1 肌肉生理学191

8.1.1 肌肉的性质192

8.1.2 肌肉收缩性192

8.1.3 肌肉活动的控制192

8.1.4 肌肉的新陈代谢193

8.2 工作生理学194

8.2.1 呼吸反应194

8.2.2 心血管反应195

8.2.3 讨论196

8.3 生理紧张的度量196

8.3.1 耗氧量（摄取量）197

8.3.2 最大有氧能力198

8.3.3 心率198

8.3.4 一般生理紧张的其他度量方法199

8.3.5 局部肌肉活动的测量200

8.3.6 施力的主观衡量200

8.4 体力工作负荷201

8.4.1 工作效率201

8.4.2 能量消耗202

8.4.3 工作等级204

8.4.4 影响能量消耗的因素205

8.5 将能量支出保持在限度之内207

8.5.1 推荐的限度207

8.5.2 工作-休息的循环208

8.5.3 运动训练209

8.6 力量和耐力209

8.6.1 力量的定义210

8.6.2 力量的度量210

8.6.3 影响力量的个人因素211

8.6.4 力量数据举例213

8.6.5 耐力214

8.6.6 力量和耐力的讨论215

8.7 手工物料搬运215

8.7.1 手工物料搬运对健康的影响215

8.7.2 评估MMH能力的方法216

8.7.3 抬举作业218

8.7.4 携带作业222

8.7.5 推移作业222

8.8 MMH作业的推荐极限223

8.8.1 生物力学推荐极限224

8.8.2 生理学上推荐的极限225

8.8.3 心理物理学上的推荐极限226

8.9 减小MMH过度施力的风险227

8.9.1 工作设计227

8.9.2 工人选拔228

8.9.3 工人培训228

8.10 讨论229

参考文献229

9 运动技巧233

9.1 人类运动的生物力学233

9.1.1 身体运动的类型233

9.1.2 运动的范围234

9.2 运动反应的控制和获得236

9.2.1 反应的类型236

9.2.2 感觉反馈236

9.2.3 运动反应的高阶控制238

9.2.4 讨论242

9.3 动作速度242

9.3.1 反应时间243

9.3.2 动作时间247

9.3.3 讨论249

9.4 动作的准确度249

9.4.1 非视觉反馈控制的动作250

9.4.2 持续控制和抖动252

9.4.3 静态肌肉控制253

9.5 讨论253

参考文献254

10 系统中的人工控制257

10.1 相容性257

10.2 追踪268

10.3 监督控制279

10.4 讨论281

参考文献282

11 控制器和数据输入装置284

11.1 控制器的功能284

11.2 控制器设计中的因素286

11.2.1 控制器的识别 286

11.2.2 控制反应比292

11.2.3 控制器中的阻力294

11.2.4 无效间隙297

11.2.5 侧隙297

11.3 特定手动操作控制器的设计298

11.3.1 曲柄和手轮298

11.3.2 用于产生扭矩的旋钮299

11.3.3 杆型控制器300

11.3.4 多功能手动控制器301

11.4 脚动控制器302

11.4.1 踏板设计需考虑的因素303

11.5 数据输入装置 305

11.5.1 和弦式与顺序式键盘306

11.5.2 键盘布局306

11.5.3 键盘手感 308

11.5.4 膜式键盘310

11.5.5 分离和倾斜式键盘311

11.5.6 手写和形象化数据输入312

11.5.7 光标定位装置313

11.6 特殊控制装置317

11.6.1 遥控机械317

11.6.2 语音触发的控制318

11.6.3 眼动控制321

11.7 讨论322

参考文献322

12 手工工具和器具327

12.1 人手328

12.2 手工工具与器具的设计原则329

12.2.1 保持手腕伸直329

12.2.2 避免组织的压迫受力332

12.2.3 避免重复的手指动作334

12.2.4 设计应使操作安全335

12.2.5 考虑到妇女和左撇子336

12.3 振动337

12.3.1 手-臂振动综合征337

12.3.2 标准的问题339

12.3.3 控制手-臂振动暴露339

12.4 手套340

12.4.1 对于手工绩效的影响340

12.4.2 握力和手套341

12.4.3 其他考虑342

12.5 其他设计的评价343

12.5.1 牙刷的设计343

12.5.2 多功能口腔注射器344

12.5.3 书写工具345

12.5.4 柯达磁盘相机346

12.6 讨论347

参考文献348

第4部分 工作场所的设计

13 应用人体测量学、作业空间设计与座位设计35313.1 人体测量学353

13.1.1 静态尺寸353

13.1.2 动态（功能）尺寸357

13.1.3 讨论357

13.2 人体测量数据的应用357

13.2.1 人体测量数据的应用原则358

13.2.2 人体测量设计原则的讨论359

13.3 作业空间360

13.3.1 坐姿人员的作业空间范围360

13.3.2 立姿作业人员的作业空间范围362

13.3.3 作业空间范围的讨论363

13.3.4 超出可及范围的要求364

13.3.5 间隙要求364

13.4 作业面设计366

13.4.1 水平作业面区域367

13.4.2 作业面高度： 坐姿368

13.4.3 作业面高度： 立姿370

13.4.4 可立可坐的作业面372

13.5 座椅设计科学372

13.5.1 座椅设计的通用原则372

13.5.2 对设计的细节问题的一些建议376

13.5.3 特殊用途的座椅设计 378

13.6 视觉显示终端工作地 381

13.6.1 准则和标准的使用 382

13.6.2 使用偏好 383

13.6.3 建议 384

13.7 讨论 384

参考文献385

14 实体空间中的元件布局389

14.1 元件的布局原则389

14.1.1 重要性原则390

14.1.2 使用频率原则390

14.1.3 功能原则390

14.1.4 使用顺序原则390

14.1.5 讨论390

14.2 元件的布局方法392

14.2.1 在布局元件时使用的资料类型392

14.2.2 为何不做它393

14.2.3 收集基本作业资料393

14.2.4 作业资料的类型393

14.2.5 处理单个元件的信息394

14.2.6 处理元件间各种关系的信息394

14.2.7 连接资料的图形表达396

14.2.8 使用连接资料布局元件397

14.3 控制器和显示器在作业空间中的一般位置400

14.3.1 视觉显示器401

14.3.2 手控制器401

14.3.3 脚控制器405

14.4 控制器和显示器在作业空间里的具体布局406

14.4.1 镜像布局408

14.5 控制装置的间距410

14.6 设计个人工作地的一般准则411

14.7 讨论412

参考文献412

15 工作地设计中的人际交流方面415

15.1 评估建筑环境415

15.2 作为建筑环境的办公室416

15.2.1 办公室活动416

15.2.2 办公室种类418

15.2.3 有窗户还是无窗户422

15.2.4 办公室的家具与布置423

15.2.5 办公室自动化424

15.2.6 讨论425

15.3 居住单元425

15.3.1 住宅的房间使用425

15.3.2 房间布局426

15.3.3 室内设计的特征427

15.4 特殊用途住宅429

15.4.1 大学宿舍430

15.4.2 残疾人和老年人的住宅430

15.5 超越住宅单元的考虑430

15.6 讨论432

参考文献432

第5部分 环 境 条 件

16 照明43716.1 光的本质437

16.1.1 颜色438

16.1.2 光的测量441

16.2 灯和灯具443

16.2.1 灯443

16.2.2 灯具445

16.3 能见度的概念446

16.4 照明对绩效的影响447

16.4.1 实地调查447

16.4.2 实验室研究447

16.4.3 视觉绩效模型448

16.4.4 一般性结论448

16.5 多少算够用450

16.6 光线的分布453

16.6.1 亮度比率453

16.6.2 反射比453

16.7 眩光454

16.7.1 不适眩光454

16.7.2 失能眩光455

16.7.3 减少眩光的措施458

16.8 照明和老年人459

16.9 特殊应用： 视频显示终端的照明460

16.9.1 照明水平461

16.9.2 亮度比461

16.9.3 屏幕反射463

16.10 讨论465

参考文献465

17 气候469

17.1 热交换过程469

17.1.1 热交换的途径470

17.1.2 热交换方程470

17.1.3 影响热交换的环境因素471

17.1.4 衣服对热交换的影响471

17.2 热环境的测量473

17.2.1 有效温度473

17.2.2 运作温度474

17.2.3 牛津指数475

17.2.4 湿黑球温度475

17.2.5 Botsball指数475

17.2.6 对综合指数的讨论475

17.3 热舒适和感觉476

17.3.1 气流对于热舒适的影响477

17.3.2 低湿度对于热舒适的影响477

17.3.3 讨论478

17.4 热压力478

17.4.1 热压力的生理效应478

17.4.2 个体差异与热压力481

17.4.3 对热压力的适应481

17.4.4 热压力指数482

17.4.5 热压力对绩效的影响483

17.4.6 推荐的热暴露极限487

17.4.7 减少热压力488

17.5 冷压力489

17.5.1 冷压力的生理效应490

17.5.2 对冷压力的适应491

17.5.3 冷压力指数： 风冷指数491

17.5.4 对寒冷的主观感觉492

17.5.5 冷压力对绩效的影响493

17.5.6 针对冷压力的保护措施495

17.6 讨论497

参考文献498

18 噪声501

18.1 噪声有多大501

18.1.1 声音的衡量尺度501

18.1.2 心理物理指标502

18.1.3 等效声级505

18.2 噪声和听力损伤505

18.2.1 测量听力505

18.2.2 正常听力和听力损伤506

18.2.3 职业性听力损伤507

18.3 噪声的生理影响509

18.4 噪声对绩效的影响510

18.4.1 噪声效应的一般性结论511

18.4.2 噪声的特殊影响511

18.4.3 讨论512

18.5 噪声暴露极限513

18.5.1 连续和间歇噪声513

18.5.2 脉冲噪声514

18.5.3 超低频噪声515

18.5.4 超声波噪声515

18.6 噪声带来的烦扰515

18.6.1 噪声暴露的测量516

18.6.2 烦扰度和社区反应517

18.7 控制噪声问题518

18.7.1 定义噪声问题519

18.7.2 噪声控制520

18.8 讨论525

参考文献526

19 运动529

19.1 运动及方位感觉529

19.1.1 本体感受器529

19.1.2 半规管530

19.1.3 前庭囊： 椭圆囊和球囊530

19.1.4 运动和方位感觉的相互依赖530

19.2 全身性振动531

19.2.1 振动的术语531

19.2.2 减弱、加强和共振532

19.2.3 振动的生理影响534

19.2.4 振动对工作绩效的影响535

19.2.5 对于全身振动的主观反应536

19.2.6 全身振动的暴露极限538

19.3 加速度539

19.3.1 术语540

19.3.2 头向加速度（+Gz）的效应540

19.3.3 足向加速度（-Gz）的效应541

19.3.4 前向加速度（+Gx）的效应541

19.3.5 后向加速度（-Gx）的效应543

19.3.6 横向加速度（±Gy）的效应543

19.3.7 对加速度的耐受力543

19.3.8 加速度效应的防护544

19.3.9 减速度和碰撞 544

19.4 失重 545

19.4.1 失重的生理影响545

19.4.2 失重对作业绩效的影响 546

19.5 运动中的错觉 546

19.5.1 错误感觉引起的方向迷失感 546

19.5.2 错误知觉引起的方向迷失感547

19.5.3 讨论548

19.6 晕车病548

19.7 讨论550

参考文献551

第6部分 人因学的应用

20 人为失误、事故与安全55720.1 人为失误557

20.1.1 人为失误的分类方案558

20.1.2 处理人为失误561

20.2 意外事故562

20.2.1 意外事故的定义562

20.2.2 人为失误与意外事故563

20.2.3 事故与伤害资料的收集与分析564

20.2.4 事故因果关系理论565

20.2.5 意外事故的导致因素566

20.2.6 特殊事故情况569

20.2.7 通过改变行为来减少意外事故571

20.2.8 讨论573

20.3 风险感知574

20.3.1 定义574

20.3.2 风险评估575

20.3.3 风险感知和意外事故576

20.3.4 改变对危害和风险的感知576

20.4 警告578

20.4.1 警告的目的578

20.4.2 警告标识的设计579

20.4.3 警告的感知579

20.4.4 警告的接收579

20.4.5 警告的理解580

20.4.6 警告的留意581

20.4.7 警告的有效性581

20.5 产品责任583

20.5.1 诉讼案件的立案584

20.5.2 产品什么时候被看作有缺陷585

20.5.3 设计合理安全的产品587

20.6 讨论587

参考文献588

21 人因学与汽车592

21.1 汽车事故592

21.2 驾驶员： 绩效与行为593

21.2.1 行为错误与事故594

21.2.2 驾驶员的视觉扫描方式595

21.2.3 对于速度的感官判断595

21.2.4 对于间距的感官判断596

21.2.5 承受风险596

21.2.6 反应时间597

21.2.7 讨论597

21.3 驾驶员： 个人特征597

21.3.1 经验和技术598

21.3.2 年龄598

21.3.3 性别599

21.3.4 视觉599

21.3.5 感知方式599

21.3.6 人的性格600

21.3.7 讨论600

21.4 驾驶员： 暂时伤害601

21.4.1 疲劳601

21.4.2 酒精和药物601

21.5 车辆设计603

21.5.1 驾驶室设计603

21.5.2 手动挡与自动挡604

21.5.3 辅助信息系统605

21.5.4 车灯606

21.5.5 讨论607

21.6 驾驶环境608

21.6.1 路的特征608

21.6.2 交通事件609

21.6.3 道路标线609

21.6.4 路标610

21.6.5 公路照明611

21.7 讨论612

参考文献612

22 系统设计中的人因学616

22.1 系统设计流程616

22.2 阶段1： 确定目标和绩效清单618

22.3 阶段2： 系统的定义618

22.4 阶段3： 基础设计619

22.5 阶段4： 界面设计625

22.6 阶段5： 辅助设计631

22.7 阶段6： 测试和评估632

22.8 人因学和系统设计的讨论635

22.9 结束本书前的一些思考637

参考文献638

附 录

附录A 缩写词汇表643

附录B 控制装置649

附录C NIOSH推荐的抬举作业动作极限公式653

《工程和设计中的人因学(第7版)》的核心是论述人因学的问题，即研究“为人所用而设计”（DesigningforHumanUse）的问题。它把系统中的人作为着眼点，通过对人的生理、心理、感知、认知、工效和管理等方面的特性研究，提出了产品、设施、人机界面、工作场所及布局等内容的设计方法，以及差错预防与安全的理论、原则、开发步骤及方法，从而优化人与系统各要素（人与产品、人与环境、人与设施、人与作业等）的关系，并达到最佳匹配，使产品开发、生产（或服务）和管理系统率高、效果好、效益佳。 　　人因学（HumanFactors）研究的内容包括：工作优化问题的解决手段，实现人一机一环境最佳匹配的工具，全顾客满意产品设计的法则，使人高效，安全、健康、舒适地工作和生活的保证…… 　　《工程和设计中的人因学》（第7版）是人因学领域的一本经典教科书，为广大师生、管理人员和技术人员提供了一整套系统地处理工程和设计中有关人的因素的核心和知识和有效工具。 　　《工程和设计中的人因学(第7版)》从1957年的第1版至今，不但在内容上始终反映了人因学的最新发展，而且在叙述上深入浅出，层次清晰，理论联系实际，实用性强，已经被国外许多知名大学作为核心教材使用。