人机工程

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人机工程范文第1篇

关键词：技术；电视艺术；电视美学

检 索：.cn

中图分类号：TB47 文献标志码：A 文章编号：1008-2832（2016）07-0105-03

Man Machine Engineering in Machine Tool Design

MAO Yang（Dalian Polytechinc University Art and Information Engineering，Dalian 116600，China）

Abstract ：In the field of industrial production， NC machine tool is a kind of very important equipment，its quality directly affects the quality of the product. Is the current situation， domestic CNC machine tools exist defects in rigid lines， the operation is complicated， not only can not effectively enhance machining quality and efficiency， also may endanger the safety of life and property of the assembly line workers. The author combined the work experience and the related theory knowledge， in this paper has studied the machine tool design in the man-machine engineering application， for the related personnel reference.

Key words ：machine tool modeling； design； ergonomics

Internet ：.cn

人机工程学自诞生以来便受到了数控机床设计界的广泛关注，机床设计者利用人机工程学来改善数控机床运转条件、调整机床显示屏安装角度等。现阶段，结合人机工程学知识所制造的数控机床不仅具备美观的外型，性能也得到了显著的提升。

一、人机工程学概述

心理学、人体测量学、生物力学、生理学与工程学等学科知识共同构成了人机工程学。在机床造型设计中应用人机工程学的主要目标是结合该学科理论，设计出拥有最大运转效率、操作便利安全的机械设备。人机工程学之所以能够实现确保人、机器以及环境系统总体性能最优化的目的，主要原因是其向设计者揭示了人、机器以及环境三者之间的规律与关系。

近年来，人机工程学的应用愈来愈广泛，应用主要集中于工业领域。通过应用人机工程学，人们有效地提升了机器的性能、改善了工人的操作条件、减少了职业病的发生几率。就目前状况而言，我国工业发展势头较好，数控机床应用普遍，所以人机工程学应用条件良好。

二、数控机床人机系统设计目标

人机系统在数控机床中应用的基本目标便是实现“机宜人，人适机”。数控机床能够承受巨大的工作量，在工件精度控制方面具有巨大的优势，而相比于数控机床，人拥有活跃的思维，能够对工作中的突发状况做出紧急处理。在数控机床造型设计上应用人机工程学知识，就是为了加强人与机器的配合，从而最大程度地强化人机系统的总体功能并提升系统运转效率。

人与数控机床构成和谐的人机系统，人与机器共同履行应尽的职责。人机系统中，机器负责开展高强度的运算以及工件加工工作，操作人员则负责编写控制程序、下发操作指令以及维护保养数控机床等。

三、人机系统具体设计

（一）工作台控制装置设计

工作台是数控机床的关键构成成分，其负责对相关工件进行加工。工作台控制装置是指挥机械臂运转的“大脑”，在工作台控制装置设计工作中，设计者必须要考虑到操作人员手臂活动范围等因素，力求使操作人员能够便捷地操作工作台。调查数据显示，我国大部分数控机床操作人员患有腰肌劳损、腰椎盘突出等疾病，造成该现象的主要原因之一是常规的数控机床设计使得操作者长时间地处于静态弯腰状态中。因此，数控机床人机系统设计者应当竭力避免上述问题的发生，合理地设计工作台台面，充分结合人机工程学相关知识来确定台面的高度。

通常情况下，操作人员是站立操作工作台的，在此情况下，工作台面应当靠近操作员的手部，如此方能避免操作人员长时间弯腰的现象出现，还能有效地防止操作人员因身体前倾而跌倒。数控机床的控制杆和手柄由杠杆以及执握柄构成，从操作条件来看，控制杆以及手柄属于单手控制器范畴，数控机床的手柄一般在操纵力相对较小的操作环境下使用。结合人体工程学相关知识，认为在手柄转动角度不大于手腕转动的常规角度的条件下，工作人员的操作将更加地轻松高效。

为了最大程度地消除数控机床运行过程中手柄与操作人员手掌之间的摩擦，可以采用轴套式的手柄设计。为了提升操作人员手部的舒适性，可以采用触感良好的软树脂作为手柄套的材料，也可以为操作人员发放软树脂制成的工作手套，从而实现对操作人员手部进行双重保护的目的。

（二）显示输入面板设计

显示输入面板是数控机床的核心组分，负责显示数控机床运行状态等重要工作。显示输入面板的高度设计十分重要，传统的数控机床未重视显示输入面板的高度设计工作，从而导致操作人员无法便捷地观测运行数据，不仅影响了数控机床的正常运行，同时在一定程度上影响了操作人员的身体健康。

依照人机工程学理论，认为数控机床显示输入面板的高度应当取百分之五十的人体尺寸，即设计成操作人员平均身高的一半，事实表明，该种设计能够有效地满足机床操作人员的操作要求，使操作人员能够轻松地完成数据分析、输入等工序。为了提升面板操作的舒适性，机床设计者还需要重点考虑面板高度与操作人员肘高的适应性。如果操作人员经常性地抬高手臂以进行显示输入面板操作，则容易产生肌肉酸痛感，长此以往可能造成手臂肌肉血液循环不畅，所以，机床设计者需要充分确保面板与操作人员的肘高相匹配。

需要特别指出的是，应当采用可调节式面板设计，这是因为每个人的生理构造有着细微的差别，在此情况下，如果面板是固定的，即使高度设计考虑到了操作人员身高平均值、肘高平均值等因素，也难以最为有效地为每一个操作人员提供最优的工作环境。就目前状况而言，悬挂式、分离式、贴合式以及下伸式等形式的显示输入面板技术实现难度相对较低、实际应用效果颇佳，因此被广泛应用于数控机床中。每个操作人员对面板高度的要求不同，所以应当在控制面板上安装体积与高度合理的把手，从而有效地增强操作人员的工作便利性。

由于现代化的数控机床需要执行多类加工任务，功能比较丰富，因此显示输入面板上分布着大量的按键，按键的大小设计工作十分重要，按键过大或者过小都可能导致操作效率低下甚至引发误操作，影响数控机床的运转效率与质量。面板按键尺寸大小要与操作人员手指端面积相匹配。一般来讲，按键面积需要稍稍大于人的手指端面积。为了保障操作的准确性，按键的工作行程以及按压力需要符合相关行业规范与国家标准。

为了尽量缩小显示输入面板的体积，按键的排布应当尽量紧密，但是应当注意按键排布不能过于紧密，否则操作人员可能在无意间同时按下两个键位，如此有可能引发相关安全事故。得益于科技的迅猛进步，现阶段数控机床控制面板按键技术得到了极大的改进，国有企业基本普及了感应式键盘设计，这种面板感应灵敏度非常好，并且拥有极佳的触感，能够显著地增强数控机床操控工作的舒适性。

为了促使操作人员能够更好更快地获取收索信息，应当依照一定的原则来设计按键的排布，经验表明，奇数个横向的按键排列方式能够最为有效地提升操作人员信息获取工作的便利性与准确性。最好划分功能键位区域，划出字母键、数字键以及方向指示键等键位区域，如此能够帮助操作人员更好地找到所需键位，同时有利于操作人员养成良好的击键习惯。

数控机床显示输入面板上分布着大量的旋钮，有的旋钮可以旋转一周以上，有的旋钮只能旋转一周以内，而有的旋钮则无法旋转，这类旋钮发挥着定向指示的作用。为了便于操作人员迅速区分不同功能的旋钮，可以在旋钮设计中应用色彩编码技术。依据相关技术规范可知，红色可以用来表示停止机床运转，而绿色则表示接通或者启动数控机床。

为了提升操作的准确性与便捷性，数控机床面板上分布了一些符号与文字以标示键位的功能，如果操作环境中照明条件不佳，则操作人员将较难在短时间内准确获取标示文字以及符号的信息，因此，建议设计者在面板键盘设计上采用背光技术，如此能够显著地改善面板操作环境，增强击键的准确性与便捷性。

（三）机床开合门设计

在数控机床中，开合门是一道非常重要的设施，其能够较为有效地保护操作人员的生命财产安全，与此同时还能发挥隔声的效果。机床操作人员需要实时监控工作台，为了支持这一工作，设计者应当合理设计开合门上的视窗，视窗不宜过大也不能太小。现阶段，数控机床开合门主要采用左右拖拉设计，应当确保拖拉开合门的力的大小处于合理水平。通常情况下，加工中心中的加工任务繁多、而且数控机床的体积也较大，而对于大型数控机床而言，最好增大把手的长度与开合门的尺寸。

（四）生产环境设计

现代化的数控机床操作业务对生产环境要求极高，因此要确保生产环境具备干净整洁的特征。为了增强工作人员操作机床面板的舒适性，认为需要确保数控机床的造型与生产环境相和谐，着重突出数控机床造型的人性化特点。行为心理学相关理论指出，颜色可以影响人的行为与心理，在中国传统文化中，红色象征着喜悦、丰收，蓝色代表着沉稳、宁静，鉴于数控机床实际操作状况，认为采用红色作为机床装饰色的方案不太实际，综合考虑后，认为可以将蓝色与绿色作为数控机床的主色调。

使用蓝色与绿色来装饰数控机床益处颇多。蓝色能够在一定程度放松人的心情，使得操作人员在轻松愉悦的环境中开展相关工作，而绿色不仅给人以清新的感受，还能有效地减缓操作人员的视觉疲劳，防止操作人员患上近视眼，有效地保护了操作人员的视力。德国是数控机床生产技术最发达的国家，而韩国DMG公司生产的一款数控机床便采用了蓝绿色开合门设计，据一些机床操作人员反映，操作蓝绿色的机床设备能够放松自身的心情，从而提升了工作效率以及质量。

（五）安全防护设计

安全防护设计工作意义重大，在过去几年中，媒体报道了许多惨烈的机床安全事故，主要原因之一是数控机床安全设计不到位，因此必须要确保数控机床的造型设计满足相关安全标准，能够给予操作人员一个安全舒适的操作环境。为了提升操作人员的心理安全感，数控机床的造型必须完全符合人机工程学的相关要求，要拥有饱满的整体造型。应当高度重视数控机床的着色处理工作，主要采用蓝色与绿色，如此能够促使操作人员获得足够的心理安全感。除此之外，要着力于完善人机工程设计，做好造型尺寸设计工作。调查数据显示，很大一部分机床安全事故的诱因是操作人员无意间接触了机床的按钮开关，所以为了保障操作人员的安全，必须要规范数控机床的尺寸设计，并将关键按钮置于不易被无意碰触到的位置上。

设计人员应当做好数控机床显示以及控制装置设计工作，各项设计需要充分结合操作人员的心理以及生理特点，最大程度地避免不合理设计的出现。由于操作人员需要长时间地查看显示面板上的数据，长此以往可能会影响操作人员的视力，因此可以采用智能化面板设计，设置视力保护提醒时间。

四、如何提升数控机床造型设计工作的质量

（一）提升机床设计者的综合素质

无论是何种工作，在其中发挥最关键作用的因素的“人才”，数控机床造型设计工作也不例外。通过调查走访，发现部分机床设计者的综合素质不高，主要表现在专业知识储备量不足与对人机工程学知识理解不透彻上。因此，企业要对症下药，采取针对性措施以提升机床设计者的综合素质。建议企业通过举办行业专家讲座以及组织专业技能培训活动等形式来切实地扩充机床设计者的专业知识储备与强化其实践设计能力，从而使其更加适应新时期数控机床造型设计工作的各类要求。

除此之外，企业应当定期派遣业绩突出、学习能力强的设计者前往德国、日本等数控机床设计、制造技术成熟发达的国家学习交流，以便回国后提升设计团队的整体综合素质。企业可以制定合理的薪资分层制度，将机床设计人员的工作业绩、工作态度以及周围同事对其的评价等因素纳入薪资考核体系当中，通过物质方面的激励以激发设计人员的工作积极性。

（二）加快数控机床设计制造标准建设

客观上讲，我国数控机床设计与制造技术与德日等国家仍有较大的差距，除了人才保障体系方面有一定差落外，机床设计制造行业缺乏健全的技术指导体系也是造成中国数控机床整体性能落后进口德日机床的主要原因之一。鉴于上述情况，认为政府应当尽快组织专家小组，研讨建立合理可行的数控机床设计与制造标准体系，从而为广大机床设计、制造企业提供权威可靠的参考。此外，政府应当加大对中小型机床生产企业的财政补贴力度，降低这些企业的银行贷款门槛，如此方能最大程度地促进数控机床生产行业的总体进步。

五、结语

新的发展形势下开展机床造型设计革新工作极为必要，人体工程学在机床设计中能发挥巨大的作用，为此，广大设计人员应当积极学习人机工程学知识，善于借鉴优秀的机床设计经验，在实际工作中保持认真严谨的态度，如此方能促进我国工业的长足发展。

参考文献：

[1] 徐镇，张玉静.人机工程仿真技术在车门装焊工序中的应用[J].工程建设与设计，2016（01）.

[2] 黄M超，谷海悦，许晓云，解嘉慈. 22°倾斜式线切割机[J].机械设计，2015（12）.

[3] 丁静，杨雪丽.浅谈机床设备外防护结构的设计问题探讨[J].中国包装工业，2013（06）.

[4]张俊竹.展示程序设计[J].设计，2013，（06）：79-81.

人机工程范文第2篇

〔关键词〕医疗器械;人机工程;具体应用;人机界面;可靠性;安全性

在科技发展的推动下，医疗器械的使用功能得到了丰富。目前，医疗器械产品的可靠性虽然得到了很大的提升，但在实际应用中由于人为因素的影响，医疗事故仍时有发生［1］。在医疗器械设计中应用人机工程能够促进医疗器械产品安全性能与可靠性能提升，故我们针对人机工程在医疗器械中的应用进行了如下探讨。

1人机工程概述

人机工程是一项研究人同系统中其他因素之间相互作用和应用的学科。人机工程专家研究的目的是优化和设计环境、系统、产品、工作，让其更加满足人们需求。人机工程学研究的目的是揭开人与环境、机之间存在的规律，以实现人－环境－机系统的优化。人机工程学是在对人－环境－机的特性认真研究的基础上，将人和“物”共处的环境作为系统进行研究［2］。在该系统中人、环境、机之间相互依存、相互作用的关系决定了系统的性能。医疗器械的间接或者直接作用决定了人机工程使用的安全性能。科技的发展使医疗器械的操作控制与内部结构更加精准、精细，医疗器械的可靠性能也得到了很大的提升。但是人的生理机能进化较小，因此对医疗器械进行人机工程学设计，才能让医疗器械更适合人进行操作，切实实现人机统一。

2人机工程在医疗器械设计中的具体应用

医疗器械的种类繁多，在对医疗器械进行设计时需要对多方面的因素进行分析。以人为中心的设计原则不仅能够让设计出的医疗器械能够容易理解与使用，同时还能减少医护人员的训练力度，增强医疗器械与人之间的亲和力。让医疗器械更加具有人性化，还能够减少患者焦虑、恐惧的不良情绪［3］。人性化设计的医疗器械能够提升医护人员的操作效率，确保操作的可靠性。不断完善产品质量，能够提高医疗设备对医护人员和患者的吸引力，进而提升医疗器械竞争优势。2.1人机界面人机界面是人与计算机进行信息交换、信息传递媒介对话的接口，是重要的计算机组成部分，而人机交互就是研究人和计算机之间互相影响的技术。人机界面可以分为环境性人机界面、情感性人机界面、功能性人机界面。人机界面的划分并不是绝对的，3种类型的界面存在重叠与交互。进行人机界面设计应当遵循以下几点原则:(1)合理性，在确保系统设计明确、合理的基础上，任何设计都必须进行定量分析;(2)动态性，每一个产品既需要多维空间理念，同时也需要空间、时间变换，以及思维认识、情感演变因素［4］;(3)多样化，设计应当进行多样化考虑;(4)交互性，界面设计交互非常重要，其不仅是信息的传递，而且也是人接受程度的反馈;(5)共通性，界面应当确保协调、统一，环境、情感与功能不能单独存在。2.2安全性安全性能是医疗器械设计的关键，安全性设计应当遵循以下三点:(1)产品本身不会对使用者与被使用的健康产生影响;(2)产品设计以及相关配置必须满足安全原则，同时还应考虑到相关行业的技术水平;(3)材料的选择，尤其是涉及易燃物品和毒物，应特别注意材料与体液、细胞和生物组织的相容性。2.3触觉设计按钮是现代医疗器械产品控制装置的主要方式，伴随着电子技术水平的提升，按钮控制器成为主要的轻型触觉控制器。按钮控制器不仅有开、关控制的功能，同时还具备转换功能。伴随着印刷电路的发展，操作者只需在操作面板上轻触特定的标志区域就能够实现功能转换的目的。2.4作业空间设计医疗器械应当满足操作人员不同体型和操作姿势的需求，因此医疗器械需要通过增加各种附件配合主机。但是无限地扩展会导致生产成本增加，同时也导致设备维护难度提升。在设计医疗器械产品时，机构应当根据用户体型与操作的需求自动调节。这样不仅能够让患者接受非常舒适的治疗，减少患者治疗过程中的痛苦，而且还能提升医护人员操作的效率与可靠性。2.5材质设计不同材料的内部组织与构造存在一定的差异，质感也存在较大的差异。根据材料不同的特性和人们心理感受差异，合理的选择材质非常重要。医疗器械应当避免大面积的应用金属材质，与金属材质相比较，塑料材质亲和力更好，患者更容易接受，这也是大部分的医疗器械应用塑料外壳的原因之一。医疗器械应当采用亚光表面，因为亚光表面能够降低医疗器械强烈的视觉冲击，同时也能达到较好的清洗效果。

3未来发展趋势

未来医疗器械中人机工程技术的发展将会体现在以下几方面:(1)绿色医疗，在生态哲学指导下，注重可持续发展和生态保护，才能满足以人为本的设计理念;(2)虚拟人机工程，未来虚拟工程模型、虚拟人机工程设计、虚拟现实系统以及虚拟诊所等将会出现;(3)数字化人机工程，未来将会出现人机咨询系统、人机评价系统、服务分析系统以及人机工程分析系统等;(4)智能化人机工程，未来将会出现自动优化的人机智能系统和自动学习人机工程系统等。综上所述，在医疗器械设计中应用人机工程学，能够提升医疗器械的应用价值和安全性能，降低医疗事故的发生率。注重医疗器械设计细节，能够促进医疗服务质量提升和医疗卫生事业的进一步发展。

［参考文献］

［1］谌誉.浅述基于认知和人机工程心理学的医疗器械设计［J］.科技信息，2009(20):334－335.

［2］张广林.探讨基本于人机工程学的医疗器械设计［J］.城市建设理论研究(电子版)，2013(35):58－61.

［3］覃京燕，李丹碧林，李亦芒.医疗器械产品设计中的人文关怀要素初探［J］.金属世界，2009(z1):153－157.

人机工程范文第3篇

[摘 要]通过对人性化产品设计具体案例的分析来说明了人性化设计中所包含的人机工程学因素，并进一步阐述了在产品设计中的人机工程学的工作步骤，指出中国未来的产品设计必须以创意与革新为首要条件，符合人机工程学，使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与产品完美和谐的结合。

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，也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题。

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。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。

那么，对于一件产品是如何来评价它在人机工程学方面是否符合规范呢? 以德国Sturlgart设计中心为例，在评选每年优良产品时，人机工程上所设定的标准为：

1)产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合；

2)产品是否顺手和好使用；

3)是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险；

4)各操作单元是否实用；各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认；

5)产品是否便于清洗、保养及修理。

一般情况下，在设计教育中常以上述第三项较为强调，而消费者在购买商品时，则是以产品的视觉效果、商场气氛及价值来决定购买行为的成立与否，但作为一名好的设计师应为产品长期使用的效果及舒适性负责，尤其是避免伤害与危险的防止更是不可忽视的考虑因素。如，在操作计算机的上机姿势中，在现行的上机条件下，操作员常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成了肩颈部的静态疲劳，使得操作员不得不将背部靠在椅子靠背上作业(后靠姿势会加大悬空的手臂的前伸程度，从而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩颈部的疲劳)，而当操作员脱离靠背又手臂悬空时，体重就全部需要由脊柱来承担，其结果或者是腰背的疲劳酸痛，或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背，或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。那么，要解决诸如此类的问题，设计师就必须充分考虑人机工程学的因素。

所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

人机工程学因素往往是企业提高其竞争力的手法之一。若说“人性化产品”是与“人”合为一体的产品设计，“人机工程因素”则是设计工业产品时的人机界面所必须考虑的因素。在我国即将加入WTO所面临的冲击下，中国的制造业无不是严阵以待，企图在竞争中保持优势。管理大师麦克·波特(MICHAEL PORTER)曾说过，企业具备竞争优势的两个方式，一是扩大生产规模，走向规模经济，才能占有成本上的优势；另一个便是创造企业或产品的附加值，制造消费者趋之若鹜的心理。在现今产品和质量逐步提高，且消费者对商品品质要求越来越高的情况下，各产品制造商们无不力求突破，希望能出奇制胜，打动消费者的心。拿当今世界上提出的“健康”人机工程学的新要求为例，即是用某些考虑人机因素的辅产品，如：电动腰靠、紫外线阻隔(UV、CUT)等来提高产品人性化的层次，籍此创造其他品牌无法模仿的优势，而赢得消费者青睬的。

究竟什么样的产品需要人机工程呢？在设计上又如何表现，才能成为符合人机工程学的产品呢?

工业设计师指出，就电脑的相关部件和设备而言，如键盘、鼠标等输入装置，因使用者可能长时间利用其从事工作或娱乐，接触的时间较长，在使用时也可能十分投入。因此，人机工程学就成了设计上最主要的条件之一。

人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统中人和机的职能如何分工；如何配合；环境如何适应人；机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。

作为一个全息系统的局部，一个产品中包括了我们这个商品社会中的全部信息。一件设计优良的产品，必然是人、环境、经济、技术、文化等因素巧妙融合、平衡的产物。开始一项产品设计的动机可能来自各个方面，有的是为了改进功能，有的是为了降低成本，有的是为了改变外观，强化“柜台效应”，以吸引购买者，更多的情况是上述几方面兼而有之。于是，对设计师的要求就可能来自功能、技术、成本、使用者的爱好等各种角度。不同的产品设计的重点也大不相同，暖水瓶的设计显然就要比香水瓶的设计考虑更多的人机问题；再以肇及设计所设计的电脑游戏遥感器为例，乍见此产品时，看似不符合人机工程学，但实际使用时却很合手，操控性良好，而且遥感器外型颇酷，用此摇杆玩空战游戏，有操控战斗机的味道。相比于市场上其他同类型的产品，即使售价比一般产品高出许多，也一样大受欢迎，足见其魅力所在。但也有这样一种产品，在市场上受到欢迎，是因其外型讨好且成本不高所致，但缺点是产品轻，因此，在使用时本来一只手操作很方便，却不得不双手并用才行，这就是该产品在人机工学上的不足之处；但在成本、售价及市场因素的考虑下，厂商还是推出此种产品。而对于专业用品就不同了，例如美发师每天所使用的吹风机，除草机工人所使用的修剪机就绝对不能轻视人机工程学在生理层面上的考虑。

然而，一个好的产品设计是可以涵盖形态和人机因素的，产品的外形一样也可以有机会作人机工程的发挥。以TEAGE为微软所设计的易用鼠标球而言，该鼠标是特别为儿童体验电脑而设计的，在方案决定之前对儿童的抓握方式进行了研究，黄白两色相间的鼠标球使儿童们在学习电脑时，增加了趣味性和功能性。该产品已经超脱了产品造型上的束缚，除让其更好用之外，也同时赋予了产品新的意义与想象空间。

除了一般的大众消费品之外，专为特殊族群所设计的产品在人机工程学上也有更多的考虑。如，残疾人用的瓷器套具，此套设计是专为残疾人做的餐具，又不让人直接看出它们是专为残疾人做的。故而，设计师在充分考虑了人机工程学的基础上，特别处理手把的凹凸，使患者拿在手里有一种心态上的平衡感，既能看到，又能摸到，但又不那么显眼。

再以医疗设备来说，病床、医疗椅等产品，在设汁上不只是考虑操作要符合人机工程学，在材料上也应力求人性化，增加产品的亲和力，以提高产品的“EQ”。

由于学科来源的多样性和应用的广泛性，人机工程学中采用的各种研究方法种类很多，有些是从人体测量学、工程心理学等学科中沿用下来的，有些是从其他有关学科借鉴过来的，更多的是从应用的目标出发创造出来的。其中常用于一般产品设计领域的方法有如下几类：

1，测量方法

测量方法是人机工程学中研究人形体特征的主要方法，它包括尺度测量、动态测量、力量测量、体积测量、肌肉疲劳测量和其他生理变化的测量等几个方面。

2．模型工作方法

这是设计师必不可少的工作方法。设计师可通过模型构思方案，规划尺度，检查效果，发现问题，有效地提高设计成功率。

3．调查方法

人机工程学中许多感觉和心理指标很难用测量的办法获得。有些即使有可能，但从设计师工作范围来看也无此必要，因此，设计师常以调查的方法获得这方面的信息。如每年持续对1000人的生活形态进行宏观研究，收集分析人格特征、消费心理、使用性格、扩散角色、媒体接触、日常用品使用、设计偏好、活动时间分配、家庭空间运用以及人口计测等，并建立起相应的资料库。调查的结果尽管较难量化，但却能给人以直观的感受，有时反而更有效。

4．数据的处理方法

当设计人员测量或调查的是一个群体时，其结果就会有一定的离散度，必须运用数学方法进行分析处理，才能转化成具有应用价值的数据库，对设计产生指导意义。

当今的工业设计师面临着多种活动和课题，例如：电视资讯、互动电视、通用遥控器等，与企业合作的范围也很广，在实施产品的人性化设计过程中，通常采用如下的设计程序：

1)建立并运用资料库(这在前面已有论述)；

2)决定研究主题；

3)观察阶段：

*目标轮廓 *访识/观察 *使用模式/议题

4)发展阶段：

*关键议题 *产品概念 *测试与评估

在整个研究过程中，人机工程师和工业设计师都必须全程参与，但在各个阶段为主为辅的角色会有不同。例如：产品概念由工业设计师主导，测试则由人机工程师主导，每个步骤以剧本的形式来串连沟通。每件产品都有各自的在人机工程学上的特色，特别是消费性产品。以汽车内部设计来说，就有三个表达人机工程需求的方式：一是操控界面，如方向盘的设计；二是座椅及内装设计，如一些大客车座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起来的凸包。对于大多数的中国人来说，这个凸包常常是顶在后脑勺，使得身体后靠在椅背时，不得不稍稍低头。从设计上来说，这道凸包本来是用来垫靠颈部凹处，使人的头颈更舒服的。问题的出现是由于这些座椅的设计和生产直接从国外引进，而生产者又没有重新考虑中西方人在身材方面的不同，尺寸上完全照搬。结果西方人垫颈的凸包就顶住了我们的后脑勺；三是情报沟通系统，如导航系统设计及安全警报功能。

在新的世纪里，我们以新的方式来感知世界，人们越来越多的在追求一种新的生存环境和生存空间，毫无疑义，未来的人性化设计具有更加全面立体的内涵，它将超越我们过去所局限的人与物的关系的认识，向时间、空间、生理感官和心理方向发展，同时，通过现代高科技技术如虚拟现实、互联网络等多种数字化的形式而扩延。IDEO设计公司的数字化收音机正是基于这一观念上的最新数字广播概念设计，通过对使用者状况的设计构想，研究收音机的可能外观和操作方式。无论在造型上还是在界面设计上，都使人机交互关系达到物我两忘的状态。该收音机上的显示屏幕以图形界面来说明音频节目的内容。设计范围包括个人化家用收音机、个人可携式收音机和演艺工作者的专业收音机。

中国未来的产品设计必须以创意与革新为首要条件，唯有真正好用且务实的商品才能在市场上脱颖而出，让消费者感到贴心且实惠的产品方是企业制胜的绝佳利器。符合人机工程，人性化的设计是最实在，同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与产品完美和谐的结合。使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心。

[参 考 文 献]

[1] ＜人机工程学＞．丁玉兰．主编．北京理工大学出版社．

人机工程范文第4篇

关键词：人体工程学；机械设计；机械制造；必然性

随着社会进步，科学技术处于不断创新的阶段，很多只是向企业提供的机器本身工作效率的机械产品和市场需求出现了矛盾，企业工人的需求开始朝向人机工程学在机械上运用的实际状况，分析机械设计是否可以满足工人的情绪需求、能力需求和操作习惯等。工人希望其操作的机械设备不需要付出太多的体力劳动，且确保操作者可以保持持续性且饱满的精神。

1人机工程学概述

就工程学发展的角度分析，人机工程学实际上是一门交叉性质的学科内容，其整个学科的范围已经涵盖了工程学范围、心理学范围和力学范围等，建立在人体工程学基础上的深入分析，由此确保实现人、机和外部环境三者之间的良好协调和分配。就机械设计的角度来看，整个设计过程实际上是系统性的工程，就设计者的角度分析，整个设计过程中需要针对不同的设计元素进行充分考虑分析，例如，分析工作环境、分析机械设备自身和实际的工作强度等因素。随着智能化技术的不断创新，当前机械设计的诸多项目中，人本设计的理念得到了良好的推广和应用。就实用性的角度分析，机械设计的实际目的是为了有效提升项目作业的实际效率，由此可见，设计者需要关注人机工程学发展的有关理论内容，注重理论应用于实践的适应性。

2机械设计制造中需要考虑到的人体机能系统

就机械设计制造的过程分析，需要考虑的因素很多，例如，需要分析使用者的神经系统、感觉系统和运动系统等，以上也都是人机工程学发展的重要影响因素。

2.1人体神经系统

人体中的大脑中枢功能运转主要表现在对不同种类信息的获取和整合，做好信息的处理，中枢功能表现为对获取的各类信息进行整合与处理，由此能够及时的应对外部环境的刺激，基于以上分析，研究人员针对机械设备设计的时候，需要避免产品实际反映速度太快，避免人脑的反应比不上机械反应速度的情况，除了以上考虑，研究人员还需针对人脑的记忆功能进行合理分析和利用，由此来有效提升研发产品的实际工作效率。

2.2人体感觉系统

就生理学研究的角度分析，人体内涵盖了很多的感觉神经，诸多的感觉通道都各自对应了不同的场合，例如，视觉通道主要是为了向外部传达信息；听觉通道的作用主要是为了获取外部的信息。就机械设计的研究人员来看，产品实际设计的过程中需要关注人体的实际感觉，注重使用者的感受，针对人的视力范围和听力范围进行思考，确保产品设计的科学性和合理性。

2.3人体运动系统

运动系统的主要职能是为了确保不同动作和劳动的完成，机械设计需要考虑到骨关节和肌肉强度，例如，肢体运动过程中需要分析肢体的运动范围和出力强度，分析运动的速度等。

3人机工程学在机械设计、制造中应用的必然性

3.1便于操作、观察与维护

工厂操作中，需要实现人-机-环境协调，如果处理不好人机关系，会显著影响到员工的工作效率，例如，机具太低的话，工人工作要弯腰，不仅很容易疲劳且会给员工带来不好的身体影响，导致驼背。如果照明不好，影响员工视力和工作效率。因此应用人机工程学有助于将部件合理安排和摆放，有助于员工的日常操作、观察和维护。应用的原则是为了更加简便，减少操作位置和修理位置的数量，需要保障操作部件的位置、大小和力度方向和一般人身材基本特征的适应性。不同类型的部件操作需要显著区分开，信号显示的形式也要有差异。驾驶员与汽车之间是十分典型的人机关系。汽车驾驶室的内部布置需要符合驾驶员的视野范围，确保乘坐舒适和安全，方向盘和座椅的位置、坐垫到脚踏板之间的距离都需要符合人机工程学标准。

3.2创造舒适的工作环境

如果工人的工作环境比较舒适，其身体可能不会发生很大的疲劳，精神可能也会保持十分愉悦的状态，间接的影响到工作效率。由此可见，人机工程学十分关注实际环境对于个人工作效率和身体健康的影响，例如，噪声污染问题。就实际的生产生活来看，人们经常受到噪声的实际苦恼，很多噪声可能声音不太大，但是也能给人带来很多的烦躁。温度和湿度对于人的影响也是很大的，高温很容易使人分散注意力，操作准确性降低，协调能力变弱。根据调查研究显示，夏季温度控制在18℃～24℃，冬季温度控制在17℃～22℃，这样员工的工作效率较高。

3.3提供安全防护

安全防护的内容包含两点，第一，采取针对性措施避免操作失误的产生，良好防护机器运行。操作的失误可能来自于外部因素或者内部因素，由此产生很多误动作，也可能是因为操作者自身的因素发生了失误。可以采取的措施包含设置避免超载的安全装置，自动锁紧装置、控制开关等。第二，针对操作者自身实施的安全防护措施，例如，行走的车辆为了保障驾驶员的人身安全，已经设置出防翻滚驾驶台、防震座椅等。人身防护关系到的安全技术很多，例如，构件可靠性技术、有限损坏技术等；除此之外，报警系统、防护罩、挡板等设备的应用效果都不错。

3.4提升人机功能分配的协调性

人机功能分配的协调性是机械设计制造过程中需要关注的重要内容，不能只是简单的考虑到技术能力、经济能力、材料的性能，避免设计出来的机械产品只注重性能，忽视了设备和人之间的协调性，降低了人们的购买率和使用率。经过分析，笔者认为，人机功能协调性的主要影响因素包含以下两点，第一，机械制造和设计的过程中片面的将机械作为主体，忽视了人的因素，由此产生了机械设备十分先进但是人协调性很差的情况。第二，随着科学技术的进步，人们更多的关注自己的生理情况，机械设计需要满足人们的生理需求。就未来机械设计制造的发展前景来看，设计人员可能不仅要分析机械设计知识，还需不断学习相关的物理学知识、生理学知识和人体工程学等知识，综合全面的分析人和机器工作效率的各方面因素，良好的模拟很多预况，良好的选择人和机器工作效率之间的一个最佳点，提升人的高效率，同时保障机器运行的高效率。将工作项目和机械的实际功能良好的分配到人和机器上，实现人机的合理分配，提升机械运行效率。例如，对机械设计制造的过程中需要考虑到不同人的行为和操作习惯，分析身体弯弓时产生的实际推力，提重物的时候人们的身体重心会显著下降，机器控制上还需考虑到人体实际的反应时间，确保机械运行的安全性。

4结束语

不管科学技术未来的发展怎么样，时代都将是随着科学技术不断变迁的，机械制造设计的全程目标都为了良好的服务人们，因此机械设计和制造的过程中不能只是一味的思考机械运行的效率，需要关注机电一体化的发展趋势，将人机工程学的理念运用在设计中，实现人机结合的最终目标。人机工程学理论融合机械设计和制造过程中，肯定会给机械行业带来新的竞争环境，提升行业竞争力，由此良好实现机械设计的功能，促进科学技术和经济的良好发展。

作者:席志强 单位:山西农业大学信息学院

参考文献：

[1]卢小菊，刘英林.浅谈人机工程学在机械设计中的应用[J].机械工程与自动化，2013，03：165-166.

[2]刘世豪，杜彦斌，郭志忠.基于人机工程学的数控机床耦合仿生优化设计方法研究进展[J].河北科技大学学报，2015，03：232-239.

[3]刘涛，陈明.基于人机工程学的数控机床设计与分析[J].组合机床与自动化加工技术，2014，11：49-52.

人机工程范文第5篇

【关键字】人机工程；挖掘机驾驶室；应用

前言

二十一世纪是一个高科技的世纪，我们的时代无一不是伴随着新的科学技术的问世和发展。近年来，人机工程学作为一个新兴的学科越来越受到理论和实务界的重视，它是一门综合的学科，是生物学与工程学的完美结合，它是研究人-机-环境相互关系和相互作用的规律，以优化人-机-环境系统的一门学科。

1、人机工程学在工程机械中的应用

随着现代工程机械种类的增多，尤其是施工机械，其用途范围增大工作环境日趋复杂，施工效率提高，工程机械操作者的工作越来越繁重。因此改善工程机械操作者劳动条件，构建安全、健康、舒适和高效的操作环境的要求越来越迫切，使得在工程机械设计中人机工程学的重要性更为突出。

工程机械种类很多，其功能、用途、使用条件各不相同，对其性能指标、结构参数、人机关系匹配等方面的具体要求，可能差别很大，但各种工程机械所面临的人机工程问题，在很大程度上却存有共同的内容。因此，本文对人机工程学理论在工程机械设计中、挖掘机驾驶室中的应用进行探讨。

1.1人体外在形体与机械相似处

根据人机工程学原理，要求设计人员在进行机械产品设计时就充分考虑机械的频率幅度和人体外在形体特征关系和相似性，比如人体身高、臂长、腿长等指标与机械操作指标的比较，通过比较得出机械设计的结论和设计方法。为了设计出符合人的生理和心理特点的工程机械产品，使操作者工作时处于舒适的状态和宜人的环境之中，以达到能量消耗最少、疲劳程度最低和工作效率最高的目标。我们在引进国外先进的工程机械技术，研制开发新产品时应考虑到机械设计与人体外形特征的关系，这样才能生产出更加科学的机械。

1.2机械操作合理化

工程机械适用的核心问题就是操作是否顺利、舒适。无论是手动还是脚动操作设备，其动作都必须由人施加适当的力和运动才能实现。工程机械操纵性的好坏，关键是操作设备设计。因此，操作设备的设计要符合人机工程学原理，即操纵装置的形状、大小、位置、运动状态和操纵力等，都要适合人体结构特征。操作应考虑符合人们的需要和实际需求设计在人操作最方便、反应最灵活的空间范围之内，这样能最大限度地提高机械的工作效率。

还有工程机械设计中要充分考虑操作人员的安全，其结构必须符合安全设计原则。如设计防翻滚保护装置和防落物保护装置，完善制动系统，设置各种安全报警和自动监控装置，使用安全玻璃，设置紧急逃生出口，设置安全标志和警示等。

2、人机工程学在挖掘机驾驶室中的应用

挖掘机，是常用的施工机械。是用铲斗挖掘高于或低于表面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。挖掘机最重要的三个参数：操作重量（质量），发动机功率和铲斗。挖掘机主要应用在房屋建设、道路改造、机场水利设施建设等，应用十分广泛，挖掘机是所有机械设备中和人机工程联系最紧密的，最能体现人机工程技术在实践中的应用。尤其是驾驶室的设计尤为如此。挖掘机的驾驶室采用全视野的前窗、大的后窗及侧窗，改善操作者的视野和操作条件，根据人机工程学研究资料，头部转动时，其转动中心在左右眼连线中垂线的后方98.6mm处。左右两眼有效瞳孔距为65mm，因此在设计时应该考虑人的眼睛和视野，作出适合人体最适宜视野的设施。同时，可以在驾驶室安装顶灯，这样在夜间照亮周围环境提高操作的安全性。近年来挖掘机驾驶室的设计在改善操作者的视野和操作条件上作了不懈的努力，取得了令人满意的效果。

挖掘机和其他工程机械设备一样，都会或多或少地产生噪声和振动。操作者会受到不同强度的全身振动，还会近距离地感受噪声，长时间承受这种振动和噪声会使操作者引起心烦、焦躁和腰酸背痛等症状，这是一种典型的声音污染，可以既损害操作者的健康，又降低作业效率。因此驾驶室的座椅应当引起相关人员的重视，

挖掘机的噪音解决办法是噪声转播途径上控制。采用吸声材料和吸声结构，或者利用隔声板、隔声罩和消声器等材料或装置隔离噪声传播的通路，在驾驶室设置合适的阻隔声音的配件。还要设法降低噪声源发出的噪声。主要应当降低进排气噪声，风扇噪声，发动机燃烧与振动所产生的噪声。

总之，设计人员要选用合适的减振材料，采用隔振性能好的支撑系统，如设置弹性悬挂加减振器，组成隔振减震系统，尽量减少噪音对操作人员的损害。