人因工程⚓︎
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Part 1: 人因工程学概述⚓︎
人因工程学的定义⚓︎
人因工程学（Human Factors Engineering）是将心理学、生理学、解剖学、管理学以及各种工程学知识与方法相结合，探讨人、工作和生活彼此关系的新领域，主要功能在于研究如何设计一个最适合人的生活及工作的新环境。
国际人机工程学会定义： - 研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素 - 研究人和机器及环境的相互作用 - 研究在工作中、生活中和休息时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题
人因工程学的特点⚓︎
- 用户中心：产品设计始终把用户放在首位，并考虑生产者和相关者
- 个体差异：意识到个体在能力和限制上的差异，并充分考虑这些差异对设计的影响
- 数据驱动：强调设计过程中经验数据和评价的重要性，依靠科学方法使用客观数据
- 系统观点：用系统观点考虑问题，意识到事物、过程、环境和人都不是独立存在的
人因工程学的历史发展⚓︎
- 第一阶段：19世纪晚期和20世纪初
- 工业革命与科学管理时期
- 泰勒（F.W. Taylor）和吉尔布雷思（F.B. Gilbreth）开创动作时间研究
-
1919年国际劳工组织（ILO）成立，开始保护劳工法案
-
第二阶段：1945年~1960年
- 二次世界大战和运筹学时期
-
人机匹配研究快速发展，应用于武器设计
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第三阶段：1960年~1980年
-
迅速成长时期，应用于军事工业、航天工业、计算机公司等
-
第四阶段：1980年~1990年
- 计算机、灾难和诉讼时期
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重大事故如三哩岛核电站事故、挑战者号航天飞机失事等，强调人因错误的重要性
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第五阶段：1990年以后
- 广泛应用时期，渗透到计算机界面、医疗设施、老年人产品等领域
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关注满意度、幸福感、尊严
-
21世纪的人因工程
- 技术的人性化（如操作系统演变）
- 人的技术化（提高能力但可能产生依赖）
人因工程学的重要性及应用领域⚓︎
| 范围 | 对象举例 | 例子 |
|---|---|---|
| 产品和工具设计及改进 | 机电设备、交通工具、建筑设施 | 机床、汽车、城市规划 |
| 作业的设计与改进 | 作业姿势、方法、工具配置 | 工厂生产作业、车辆驾驶作业 |
| 环境的设计与改进 | 声、光、热、色彩等环境因素 | 工厂车间、办公室、驾驶室 |
Part 2: 人体测量⚓︎
人体测量基础⚓︎
人体测量（Anthropometry）是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸（静态和动态）、形状和耐力，以及这些数据在设计中的应用。
重要性：设计的前提，确保产品适合人，而不是让人适应产品。
测量姿势⚓︎
- 立姿：挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，上肢自然下垂。
- 坐姿：挺胸坐在平面上，膝弯曲成直角，足平放地面。
人体测量仪器⚓︎
- 人体测高仪
- 人体测量用直脚规
- 人体测量用弯脚规
静态测量数据统计描述⚓︎
人体测量数据近似服从正态分布。常用百分位数表示设计适应域： - 第5百分位数（P5）：代表“小身材”，5%人群数值低于此值 - 第50百分位数（P50）：代表“适中”身材 - 第95百分位数（P95）：代表“大身材”，5%人群数值高于此值
百分位数计算公式： - 1%~50%： \( P_v = \bar{X} - (S \times K) \) - 50%~99%： \( P_v = \bar{X} + (S \times K) \) - \(\bar{X}\)：平均值 - \(S\)：标准差 - \(K\)：百分比变换系数（查表）
百分比与变换系数K表：
| 百分比(%) | K | 百分比(%) | K | 百分比(%) | K |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 2.576 | 25 | 0.674 | 90 | 1.282 |
| 5 | 1.645 | 50 | 0.000 | 95 | 1.645 |
| 10 | 1.282 | 75 | 0.674 | 99 | 2.326 |
静态测量与动态测量⚓︎
- 静态测量：身体保持固定，测量构造尺寸（如身高、臂长）
- 动态测量：身体移动，测量功能尺寸（如活动空间、伸展域）
常用人体功能尺寸测量区域示例：
| 测量项目 | 男(P5/P50/P95) mm | 女(P5/P50/P95) mm |
|---|---|---|
| 立姿双手上举高 | 1971/2108/2245 | 1845/1968/2089 |
| 坐姿上肢前伸长 | 777/834/892 | 712/764/818 |
人体测量数据的影响因素⚓︎
- 民族因素：不同民族有独特的人体数据
- 性别、年龄因素：男性平均身高比女性高100mm；体形随年龄变化
- 职业因素：不同职业群体尺寸存在差异
人体测量数据在设计中的运用原则⚓︎
- 极端设计原则：满足所有总体，采用最大值和最小值（如安全门高度以P99为依据）
- 可调设计原则：设计可调节范围，覆盖P5女性到P95男性（如办公椅高度）
- 平均设计原则：用于非关键工作，采用平均数值（如超市结账柜台）
设计基准点： - 驾驶舱设计：以臀部或眼睛为基准点 - 工作台设计：以手或眼为基准点
中国成年人人体尺寸（GB10000-88）⚓︎
适用于1860岁男性、1855岁女性。全国划分为六个区域：
- 东北、华北区
- 西北区
- 东南区
- 华中区
- 华南区
- 西南区
身高、体重、胸围均值示例：
| 区域 | 男身高(mm) | 男体重(kg) | 女身高(mm) | 女体重(kg) |
|---|---|---|---|---|
| 东北、华北 | 1693 | 64 | 1586 | 55 |
| 华南 | 1650 | 56 | 1549 | 49 |
人体模板的应用⚓︎
人体模板是按标准人体尺寸制成的二维模型，用于辅助设计（如工作台、驾驶室）。
案例：自行车设计⚓︎
自行车设计需考虑的人体尺寸包括车架高度、把手位置等，以人体测量数据为参照，确保舒适性和安全性。
总结⚓︎
人因工程学通过科学的数据和方法，优化人、机、环境之间的交互，提升工作效率、安全性和舒适性。人体测量作为基础工具，为设计提供关键依据，确保产品符合用户需求。
人体生理特性与人因设计⚓︎
感觉阈限与感受性⚓︎
人的各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限，刺激必须达到一定强度才能对感受器官发生作用。
感觉适应现象⚓︎
感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征。
感觉信息分布： - 眼睛：80% - 耳朵：14% - 其他器官：6%
一、视力与视角⚓︎
视力定义：眼睛分辨物体细部的最大能力，以辨别最小视角（临界视角）的倒数为指标。
视角计算：
\[\alpha=2arctg(D/2L)\]
- \(\alpha\)：视角（度）
- D：视看对象两点间距离
- L：眼至视看对象的距离
简化公式：可视距离 = 物体的长度 × 57.3 / 视角（度）
视角与视力关系表：
| h/d | 视角(分) | 视力 |
|---|---|---|
| .017455 | 60.00 | 0.02 |
| .000500 | 1.72 | 0.58 |
| .000241 | 1.00 | 1.00 |
| .000050 | 0.17 | 5.81 |
二、视野范围⚓︎
视野特点： - 最佳可视距离：上下10度 - 最近可视距离：上下60度，左右30度 - 不同颜色视野范围不同
应用案例：公路交叉口交通标志设置需要考虑视野范围，确保驾驶员能够及时识别。
三、视距与作业⚓︎
视距定义：人在作业中正常的观察距离，通常采用380-760mm的视距范围。
作业精度与视距关系：
| 作业类型 | 示例 | 视距离(cm) | 固定视野直径(cm) | 作业姿势 |
|---|---|---|---|---|
| 最精细作业 | 安装最小部件 | 12-25 | 20-40 | 坐姿 |
| 精细作业 | 安装收音机/电视机 | 25-35 | 40-60 | 坐姿或站姿 |
| 中等粗活 | 印刷/机床操作 | <50 | <80 | 坐姿或站姿 |
| 粗活 | 包装/粗磨 | 50-150 | 30-250 | 坐姿 |
| 远视 | 黑板/开汽车 | >150 | >250 | 坐姿或站姿 |
四、明视觉与暗视觉⚓︎
视网膜感光机能： - 视杆细胞：对弱光敏感，产生暗视觉（Scotopic vision） - 视锥细胞：对强光和色光敏感，产生明视觉（Photopic Vision）和色觉
适应现象： 1. 明适应：由暗处进入明处，约1分钟恢复 2. 暗适应：由明处进入暗处，约25-30分钟充分适应
应用案例：医院手术室照明设计 - 手术台照度：10000-50000lx（可调节） - 背景照度：400-500lx - 无影灯要求：20000-100000lx，光束直径10-25cm
照明设计原则： - 亮度比控制：邻近环境3:1，远处暗环境10:1，亮环境1:10 - 避免强反射面引起眩光
五、色觉⚓︎
颜色对比效果（从好到差排列）： 蓝白、黑黄、绿白、黑白、绿红、红黄、红白、橙黑、黑绛、橙白
颜色辨别特性：
色彩的心理效应： - 暖色调（红橙黄褐）：温馨、和谐、热情、愉快 - 冷色调（青绿蓝）：宁静、高雅、清凉
色彩搭配方法：
- 同色系颜色搭配
- 相邻色搭配
- 补色搭配
应用案例：图书馆色彩设计 - 公共空间：暖色调，醒目温馨 - 阅览室：绿色为主，明朗宁静，有助于消除疲劳
六、视错觉⚓︎
主要错觉类型：
-
长度错觉：物体两端增添附加物导致长短判断错误
-
方位错觉：物体被隔开或受干扰而歪曲形象
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透视错觉：远小近大效应
-
对比错觉：周围物体大小影响判断
-
大小-重量错觉：小物体比大物体感觉更重
- 空间定位错觉：视觉与平衡觉不协调
- 颜色错觉：颜色影响重量感、空间感、温度感、声音感
-
似动现象：自动运动、诱导运动、假现运动
-
形状竞争：双重知觉现象
七、视觉运动规律⚓︎
- 运动方向：水平运动比垂直运动快，视线习惯从左到右、从上到下
- 观察象限：左上象限最优，右下象限最差
- 眼动协调：两眼运动同步协调
- 注视时间：
- 基本辨认：0.07-0.3s（平均0.17s）
- 清晰辨认：2-3秒
- 阅读速度：180-240字/分
页面显示时间计算： 页面显示时间 = 清晰辨认目标时间 + 阅读时间 阅读时间 = 目标字个数 / 阅读速度
总结⚓︎
视觉系统的人因设计需要考虑视力、视角、视野、视距、明暗适应、色觉、视错觉和视觉运动规律等多方面因素。合理的设计能够提高工作效率，减少视觉疲劳，确保操作安全。在实际应用中，需要结合具体工作环境和任务要求，进行综合性的视觉工效学设计。