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人機工程

2016-11-02   總瀏覽:1939

人的特性

  主要內容:

  人的生理因素包括:感覺器官(視覺、聽覺)、機能特性(反應時間)、形態特性(人體特征參數)、生理節奏、疲勞等;

  人的心理因素包括:心理過程(認識與情感意志)、個性心理(能力、性格、氣質與需要、動機)

  人的生理因素與安全的關系

  (一)人的感覺與感覺器官

  1.視覺

  ⑴ 常見的幾種視覺現象

  ⑵ 視覺損傷與視覺疲勞

  ⑶ 視覺的運動規律

  2.聽覺

  聽覺的功能有分辨聲音的高低和強弱,還可以判斷環境中聲源的方向和遠近。

  ⑴ 聽覺特性

  ⑵ 聽覺的掩蔽

  3.人的感覺反應

  人們在操縱機械或觀察識別事物時,從開始操縱、觀察、識別到采取動作,存在一個感知時間過程,即存在一段反應時間。

  反應時間

  反應時間是指人從機器或外界獲得信息,經過大腦加工分析發出指令到運動器官開始執行動作所需的時間。反應時間是從包括感覺反應時間(從信息開始刺激到感覺器官有感覺所用時間)到開始動作所用時間(信息加工、決策、發令開始執行所用時間)的總和。

  由于人的生理心理因素的限制,人對刺激的反應速度是有限的。一般條件下,反應時問約為0.1~0.5 s.對于復雜的選擇性反應時間達1~3 s,要進行復雜判斷和認識的反應時間平均達3~5 s,具體的帶有判別的反應時間t可用下式求得:

  式中,k為常數;n為等概率出現的選擇對象數;(n+1)是考慮判明是否出現刺激。

  為了保證安全作業,一方面在機器設計中,應使操縱速度低于人的反應速度。另一方面應設法提高人的反應速度。

  減少反應時間的途徑

  一般來說,機器設備的情況、信息的強弱和信息狀況等外界條件是影響反映時間的重要因素;而機器的外觀造型和操縱機構是否適宜于人的操作要求,以及操作者的生物力學特性等,則是直接影響動作時間的重要因素。

  ① 合理地選擇感知類型。比較各類感覺的反應時間,發現聽覺和知覺反應時間最短,約0.1~0.2s,其次是觸覺和視覺。所以在設計各類機器時,應根據操縱控制情況,合理選擇感覺通道,盡量選用反應時間短的通道去控制和調節機器。

  ② 適應人的生理心理要求,按人機工程學原則設計機器。

  ③ 操作者操作技術的熟練程度直接影響反應速度,應通過訓練來提高人的反應速度。

  (二)人體的特性參數

  與產品設計和操縱機器有關的人體特性參數很多,歸納起來有如下4類:

  ⑴ 靜態參數

  靜態參數是指人體在靜止狀態下測得的形態參數,也稱人體的基本尺度,如人體高度及各部分長度尺寸。我國6大區域人體尺寸及體重見表4—1.

  ⑵ 動態參數

  動態參數是指在人體運動狀態下,人體的動作范圍,主要包括肢體的活動角度和肢體所能達到的距離等兩方面的參數。如手臂、腿腳活動時測得的參數。

  ⑶ 生理學參數

  生理學參數主要是指有關的人體各種活動和工作引起的生理變化,反映人在活動和工作時負荷大小的參數,包括人體耗氧量、心臟跳動頻率、呼吸頻率及人體表面積和體積等。

  ⑷ 生物力學參數

  生物力學參數主要指人體各部分(如手掌、前臂、上臂、軀干(包括頭、頸)、大腿和小腿、腳等)出力大小的參數,如握力、拉力、推力、推舉力、轉動慣量等。

  (三) 大腦的覺醒水平與生理節奏

  1. 大腦的覺醒水平

  大腦的覺醒水平劃分為 5 個等級。從表中可以看出,Ⅲ級覺醒水平是最佳覺醒狀態, 工作能力最強, 但這種狀態只能維持15min 左右。在超常態(Ⅳ級)下, 由于過度緊張, 造成精神恐慌, 失誤率也會明顯增高。

  人體生物節律

  人體存在著一個以23d為周期的體力盛衰和以28d為周期的情緒波動規律,以33d 為周期的智力波。人處于正半周期為高潮期,這時人的心情舒暢,精力充沛,工作成功率高;負半周期為低潮期, 這時人的心情不佳, 容易疲勞、健忘, 工作成績低。正弦曲線與橫軸交點這一天稱為“臨界點”。3 個臨界點互不重疊稱單臨界點, 兩個臨界點重疊稱雙臨界點,3個臨界點重疊稱3臨界點,臨界點前后各一天稱臨界期,臨界期也包括3個周期在負半周的重疊日期。在臨界點或臨界期, 體力、情緒和智力極不穩定, 最易發生事故。

  (四)疲勞

  1. 疲勞的定義

  疲勞分為肌肉疲勞 ( 或稱體力疲勞 ) 和精神疲勞 ( 或稱腦力疲勞 ) 兩種。肌肉疲勞是指過度緊張的肌肉局部出現酸痛現象, 一般只涉及大腦皮層的局部區域。而精神疲勞則與中樞神經活動有關, 它是一種彌散的、不愿意再作任何活動和懶惰的感覺, 意味著肌體迫切需要休息。

  產生疲勞的原因及消除途經

  ⑴ 疲勞的原因

  超過生理負荷的激烈動作和持久的體力或腦力勞動、作業環境不良、單調乏味的工作、不良的精神因素、肌體狀況不良以及長期勞逸安排不當等人的生理、心理因素及管理方面的因素, 都是造成疲勞的原因。另外, 機器本身在設計制造時, 沒有按人機工程學理論設計或設計不周, 也是人體過早出現疲勞的原因。

  ⑵ 消除疲勞的途徑

  消除疲勞的途徑歸納起來有以下幾方面:在進行顯示器和控制器設計時應充分考慮人的生理心理因素; 通過改變操作內容、播放音樂等手段克服單調乏味的作業;改善工作環境, 科學地安排環境色彩、環境裝飾及作業場所布局,合理的溫濕度,充足的光照等;避免超負荷的體力或腦力勞動,合理安排作息時間,注意勞逸結合等。

  ⑶ 疲勞的測定

  (一)能力

  (二)性格

  (三)氣質

  (四)需要與動機

  (五)情緒與情感

  (六)意志

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