人機(jī)工程基本原理
??? 人—機(jī)系統(tǒng)
??? （Man-Machine systems）
??? “人—機(jī)系統(tǒng)”，就是人和一些機(jī)器、裝置、工具、用具等為完成某項(xiàng)工作或生產(chǎn)任務(wù)所組成的系統(tǒng)。更確切地說，這種系統(tǒng)還應(yīng)包括環(huán)境條件在內(nèi)。所以，人—機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上是指人—機(jī)—環(huán)境組成的一個(gè)不可分割的整體。人—機(jī)系統(tǒng)的范圍是很廣闊的，有簡(jiǎn)單的，也有復(fù)雜的，如人用鉛筆書寫，就是一個(gè)簡(jiǎn)單的人—機(jī)系統(tǒng)；又如船員駕駛輪船，飛行員駕駛飛機(jī)，司機(jī)開動(dòng)汽車，就是一些較復(fù)雜的人—機(jī)系統(tǒng)。在人—機(jī)系統(tǒng)中，包括人、機(jī)器和環(huán)境三個(gè)組成部分，而每個(gè)組成部分可稱為一個(gè)分系統(tǒng)或子系統(tǒng)。機(jī)器分系統(tǒng)具有控制器和顯示器（顯示器的種類很多，有視覺的、聽覺的，觸覺的等）。人，這一分系統(tǒng)在看到（或聽到，觸到）顯示器的顯示時(shí)，就要決定如何去控制，如何去操作。如果有必要調(diào)節(jié)時(shí)，即可通過人體的動(dòng)作去進(jìn)行操縱。整個(gè)人—機(jī)系統(tǒng)是在各種不同的環(huán)境里工作。而環(huán)境條件又不同程度地影響著各個(gè)分系統(tǒng)的工作?？梢?，在人—機(jī)系統(tǒng)中，人同機(jī)器、環(huán)境的關(guān)系總是相互作用，相互配合和相互制約的，但人始終起著主導(dǎo)作用。因此，為了能充分地發(fā)揮人和機(jī)器的作用，使整個(gè)人—機(jī)系統(tǒng)可靠、安全、高效，以及操作方便和舒適，設(shè)計(jì)人—機(jī)系統(tǒng)時(shí)就得充分考慮人和機(jī)器的特征與功能，使之相互協(xié)調(diào)配合，構(gòu)成有機(jī)整體，達(dá)到生產(chǎn)和工作的最佳效果。
??? 人—機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
??? （Man-Machine systems design）
??? 人們要完成某項(xiàng)工作或生產(chǎn)任務(wù)，就需要一定的機(jī)器或裝置，但是有些機(jī)器或裝置適合人的生理機(jī)能和心理特征，人們工作起來就感到舒適和省力，效率高而且安全。而有些則不是這樣。所以，在設(shè)計(jì)機(jī)器或裝置時(shí)，要盡可能考慮人體的機(jī)能和人的心理特征，力求在人操縱機(jī)器時(shí)所接觸的部位盡量符合人體的各種因素。須使人體骨架結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)它，肌肉組織能夠操縱它，精神系統(tǒng)能夠控制它。同時(shí)，還須在使用這些機(jī)器或裝置時(shí)，保證人體安全。如果這些目標(biāo)達(dá)不到，那么，人們所有期望的結(jié)果—事故就很可能發(fā)生。人機(jī)工程學(xué)的這一基本思想是設(shè)計(jì)機(jī)器或作業(yè)空間時(shí)必須考慮的。一般來說，人—機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分六個(gè)階段，即（1）調(diào)查研究；（2）編制設(shè)計(jì)任務(wù)書；（3）編制實(shí)施方案；（4）技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)；（5）模型的制作；（6）人—機(jī)系統(tǒng)的制作與鑒定。這些設(shè)計(jì)過程雖有先后次序之分，但各階段之間卻有著密切的聯(lián)系，也可相互穿插進(jìn)行。
??? 確定式反應(yīng)
??? 當(dāng)有了某些刺激或信號(hào)時(shí)，人們常常就按照自己的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣而作出反應(yīng)。這種反應(yīng)稱為確定式反應(yīng)。在這種反應(yīng)過程中，人的神經(jīng)中樞動(dòng)比較簡(jiǎn)單，只要知覺到刺激物，不必過多考慮和選擇，就能立即作出決定。在一般情況下，視覺或聽覺刺激物出現(xiàn)后，在0.14~0.18秒內(nèi)便能作出反應(yīng)。通常，確定式反應(yīng)可分為兩類，一類屬于概念關(guān)系，另一類屬于空間關(guān)系。例如，不同的顏色常常用于各種信號(hào)和圖表的設(shè)計(jì)，人們?cè)诳吹竭@些顏色時(shí)，因懂得這些顏色的含義，便能立即作出反應(yīng)，如紅色表示危險(xiǎn)、停止，綠色表示安全、通行。這都屬于概念關(guān)系。又例如，書刊上的詞句是由左向右和各行由上向下排列的，這就是橫排印刷所采取的排列方式。當(dāng)我們閱讀時(shí)，就要按這順序進(jìn)行，這屬于空間關(guān)系。
??? 人體測(cè)量學(xué)
??? （Anthropometry）
??? 人體測(cè)量學(xué)是人類學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，主要是通過對(duì)人體的整體測(cè)量和局部測(cè)量來研究人體類型、特征、變異和發(fā)展的規(guī)律。人體測(cè)量學(xué)可提供出人的肢體所能發(fā)揮的力量大小、肌肉關(guān)節(jié)等的活動(dòng)限度、人體靜態(tài)和動(dòng)態(tài)尺寸（即身高及上、下肢體的長(zhǎng)度等）的數(shù)據(jù)和資料，為人—機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和空間布置提供出科學(xué)依據(jù)。其重要意義在于：（1）為設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備、工作場(chǎng)所和動(dòng)作類型等提出原則和標(biāo)準(zhǔn)，以便最充分地利用時(shí)間和空間；（2）使設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備與身體的大小、形狀、活動(dòng)和結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，從而使人操作時(shí)省力、舒適，并具有最高的準(zhǔn)確性，最適當(dāng)?shù)乃俣群妥畲蟮陌踩?；?）使機(jī)器設(shè)備能收到最大的效益。
??? 人體反應(yīng)時(shí)間
??? 人體的感覺器官在受到外界刺激后的反應(yīng)時(shí)間稱為人體反應(yīng)時(shí)間。一般人的視覺簡(jiǎn)單反應(yīng)時(shí)間為0.2~0.25秒；聽覺的反應(yīng)時(shí)間為0.12~0.15秒。由于人的神經(jīng)傳遞速度一般有0.5秒左右的不應(yīng)期，所以需要感覺指導(dǎo)的間斷操作間隙期一般應(yīng)大于0.5秒，復(fù)雜的選擇性反應(yīng)時(shí)間一般達(dá)1~3秒，需要復(fù)雜判斷和認(rèn)識(shí)的操作反應(yīng)時(shí)間則更長(zhǎng)。
??? 操作反應(yīng)速度
??? 人體的反應(yīng)速度是有限的，它與許多因素有關(guān)，就操縱器來說，其形狀、位置、式樣、大小、操作方向以及用力情況等，都會(huì)影響操縱速度。人的手指敲擊的速度為1.5~5次每秒，最大可達(dá)5~14次每秒。人手作水平135（相當(dāng)于水平時(shí)鐘面1點(diǎn)半鐘的方向）或315°（相當(dāng)于7點(diǎn)半鐘的方向）方向的運(yùn)動(dòng)速度最快，且手抖動(dòng)次數(shù)最少；而其它方向的動(dòng)作速度就稍慢。右手向前運(yùn)動(dòng)推東西的速度，比從右向左的運(yùn)動(dòng)速度要快，而從左向右的運(yùn)動(dòng)速度則更慢。
??? 人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)
??? 人機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是指系統(tǒng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和人的效果標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)依不同的人機(jī)系統(tǒng)有不同的項(xiàng)目和內(nèi)容，如工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，有產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、設(shè)備利用率、產(chǎn)品合格率等標(biāo)準(zhǔn)。人的效果標(biāo)準(zhǔn)，主要指人的生理、心理反應(yīng)（如心律、血壓、腦波）、工作效率和適應(yīng)程度等。隨著人機(jī)工程學(xué)在人類生產(chǎn)和生活中越來越重要，國(guó)際上對(duì)制定人機(jī)學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)問題也越來越重視，1973年在英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）支持下，國(guó)際人機(jī)工程學(xué)會(huì)在英國(guó)召開了有13個(gè)國(guó)家參加的人機(jī)學(xué)國(guó)際討論會(huì)，會(huì)上提出了很多有關(guān)人機(jī)學(xué)方面的標(biāo)準(zhǔn)。目前，越來越多的產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)定，都把人機(jī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)列為重要的內(nèi)容。
??? 人的素質(zhì)
??? 人的素質(zhì)包括遺傳的先天性素質(zhì)和由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累而形成的后天性素質(zhì)兩類。人對(duì)于外界條件的刺激所作出的反應(yīng)，即所采取的行動(dòng)，會(huì)因各人的素質(zhì)不同而有差異。這就是說，在生產(chǎn)場(chǎng)所，發(fā)生不安全行為和可能引起傷害行動(dòng)的最根本原因是與人的素質(zhì)有著極為密切的關(guān)系。
??? 人類生態(tài)學(xué)
??? 人類在維持其生存的過程中，逐漸適應(yīng)了自然的和社會(huì)的環(huán)境。這種適應(yīng)形成了人的一定的形態(tài)，人與環(huán)境產(chǎn)生共生關(guān)系，以這種共生關(guān)系為中心，研究人類區(qū)域社會(huì)的結(jié)構(gòu)及其變化過程的學(xué)科叫做人類生態(tài)學(xué)。它的研究范圍還包括，與人類的生存有密切關(guān)系的健康問題，公共衛(wèi)生學(xué)以及由生物環(huán)境、行動(dòng)環(huán)境、生物個(gè)體環(huán)境等帶來影響的有關(guān)課題。
??? 無條件反射
??? （Unconditioned reflex）
??? 當(dāng)外界條件給人以刺激，則人會(huì)形成兩種反射，一為無條件反射，一為有條件反射。無條件反射是指人生下來就具有的一種本能的生理機(jī)能，即當(dāng)人體受到刺激時(shí)，則在生理上出現(xiàn)一種不通過大腦即可判斷，本能地作出反射的機(jī)能。食物，是人為維持生命所必需的最基本的東西，所以人面對(duì)食物的刺激，通過生理機(jī)能直接反射，就有唾液分泌出來。這種反射是為了維持人的生命所必需的一種生來就有的最基本的自動(dòng)控制方式。
??? 心理原因
??? （Mintal cause）
??? 人們工作時(shí)的一切行動(dòng)完全由當(dāng)時(shí)的心理狀態(tài)所支配。若心理狀態(tài)不正常，就可能會(huì)因此而引起事故或?yàn)?zāi)害。這種因心理狀態(tài)不正常而發(fā)生事故或?yàn)?zāi)害的原因，稱為心理原因。屬于這類心理原因的有，精神不振、心情不悅、過度疲勞、反抗心、感情不適、錯(cuò)覺等種種情況。
??? 外界條件
??? （Outside condition）
??? 作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)活動(dòng)是由人—機(jī)械—環(huán)境組成的。如果生產(chǎn)活動(dòng)以人的行動(dòng)作為主體來考慮時(shí)，則與作業(yè)行動(dòng)有關(guān)的機(jī)械、環(huán)境等外在因素，以客觀表現(xiàn)形式呈現(xiàn)的一切客觀條件，統(tǒng)稱為外界條件。由于外界條件不同，事故發(fā)生的頻度也不同。
??? 外部信息
??? （Outside information）
??? 人利用生理機(jī)制，通過“五感”（視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺）來了解事物的客觀狀態(tài)，并達(dá)到知覺程度。這過程是：首先了解外部信息，嗣后對(duì)它們進(jìn)行分析、判斷，并作出自己的行動(dòng)，因此發(fā)生事故的原因大多是由于對(duì)外部信息了解得不充分，或?qū)ν獠啃畔a(chǎn)生錯(cuò)覺，以及對(duì)外部信息的分析、判斷不正確等，導(dǎo)致人進(jìn)行不安全行動(dòng)而引起的。
??? 閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)
??? （Close man-machine systems）
??? 閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)也就是反饋控制人機(jī)系統(tǒng)，它有一個(gè)封閉的回路結(jié)構(gòu)，其主要特征是：系統(tǒng)的輸出對(duì)控制作用有直接影響，即系統(tǒng)過去行動(dòng)的結(jié)果回過來控制未來的行動(dòng)。例如，在某一系統(tǒng)中，若需要加上一定輸入電壓，以得到所要求的目標(biāo)值時(shí)，倘若輸入電壓過大，這一系統(tǒng)就通過調(diào)節(jié)發(fā)揮作用，以減小輸入電壓。反之，若輸入電壓過小，這一系統(tǒng)就發(fā)揮作用，以增大輸入電壓。具有這種結(jié)構(gòu)的控制方法就是反饋控制。這種控制如果是由人去觀察和控制輸入和輸出的，就稱為人工閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)。若用自動(dòng)控制裝置代替人的工作，人只是起監(jiān)督作用的，則系統(tǒng)稱為自動(dòng)閉環(huán)人機(jī)系統(tǒng)。
??? 座椅幾何參數(shù)
??? 座椅的幾何參數(shù)主要有座高，座面深，座靠背，座面寬等。座面寬一般只需50cm可滿足要求，座高對(duì)于工人的工效很重要，一般取人體腓骨頭的高度（約人體總高的1/4）或略小于小腿高度1cm左右。根據(jù)我國(guó)的人體高度一般取座高為43~45cm，座面深一般取45cm左右，另外座面要光滑平整，座面可略向后斜6°左右，一般都要加彈性墊座，座靠背分肩靠和腰靠?jī)刹糠?，肩靠高度達(dá)肩胛骨下角，腰靠的高度要適合脊柱彎曲和腰曲的高度，兩個(gè)靠背連在一起，其高度一般為50cm左右，座與靠背的夾角一般為100~110度，這樣人坐上去以后，靠背和座面與人體背部，臀部，大腿形成的曲線相吻合，使人有舒適感。
??? 控制器布置區(qū)
??? 控制器布置區(qū)是指人手（或腳）操作操縱器時(shí)，活動(dòng)最靈活，反應(yīng)最靈敏，用力最適宜的空間范圍和例行的方位。手動(dòng)控制器布置區(qū)是，肘不運(yùn)動(dòng)時(shí)，以肘為圓心，半徑=35.6cm的球形區(qū)域內(nèi)，并以肩高的水平位置上下為最優(yōu)；肘運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述球形區(qū)域半徑可擴(kuò)大到40.6cm；軀體不運(yùn)動(dòng)時(shí)，以肩為圓心，半徑為61cm的球形區(qū)域內(nèi)；軀體允許運(yùn) 動(dòng)時(shí)，上述半徑可擴(kuò)大到76cm。腳動(dòng)控制器布置區(qū)是，當(dāng)人坐著操作時(shí)，腳踏板不得偏離人體中心線7.5~12.5cm，腳踏板的高度不得超過椅面高度；若是站立操作，則腳踏板高度不得超過地面75cm，最佳是高出地面20cm或再稍低些?？刂破鞯牟贾没虺紤]人的運(yùn)動(dòng)器官（手、腳等）外，還需注意視覺的要求。