基本介紹
- 中文名：人機工程
- 外文名：Man-Machine Engineering
- 特點：安全、健康、舒適
- 性質 ：多學科的交叉學科
- 領域：心理學、生理學、醫學等
簡介,人機工程基本原理,人機工程學,人—機系統,人—機系統設計,確定式反應,人體測量學,人體反應時間,操作反應速度,人機系統標準,人的素質,人類生態學,無條件反射,心理原因,外界條件,外部信息,閉環人機系統,座椅幾何參數,控制器布置區,水平作業區,不舒服指數,不安全條件,作業空間,作業環境因素,控制一顯示比,色調對比及調和,動作,動作的穩定性,動作的適應性,動作分析,動作管理,動作軌跡,色彩調節,工作溫度,連續動作,熱輻射,35程式控制,操作研究,操作速度,顯示器,視力,視角,微觀視野和巨觀視野,視覺顯示器,聽覺顯示器,觸覺顯示器,實驗法,肌肉疲勞試驗,鐵鍬作業試驗,砌磚作業試驗,分析法,作業行動事故的研究,
簡介
人機工程學從不同的學科、不同的領域發源，又面向更廣泛領域的研究和套用，是因為人機環境問題是人類生產和生活中普遍性的問題。其發源學科和地域的不同，也引起了學科名稱長期的多樣並存，在英語中，主要有Ergonomics（歐洲）、Human Factors（美國）等，在漢語中，則還有“人類工效學”、“人類工程學”和“人體工學”。我國一般把“人類工效學”作為這個學科的標準名稱，不過筆者更喜歡“人機工程學”的叫法，比較起來，前者指明人類和工效的研究是學科的主要內容，但後者更能抓住問題的核心在於人機關係，也更適合學科目的的豐富內涵。
人機工程基本原理
人機工程學
（Ergonomics）
人機工程學是一門新興的邊緣科學。它起源於歐洲，形成和發展於美國。人機工程學在歐洲稱為Ergonomics，這名稱最早是由波蘭學者雅斯特萊鮑夫斯基提出來的，它是由兩個希臘詞根組成的。“ergo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“規律、法則”的意思，因此，Ergonomics的含義也就是“人出力的規律”或“人工作的規律”，也就是說，這門學科是研究人在生產或操作過程中合理地、適度地勞動和用力的規律問題。
人機工程學在美國稱為“Human Engineering”（人類工程學）或“Human Factor Engineering”（人類因素工程學）。日本稱為“人間工學”，或採用歐洲的名稱，音譯為“Ergonomics”，俄文音譯名“Эргнотика”在我國，所用名稱也各不相，有“人類工程學”、“人體工程學”、“工效學”、“機器設備利用學”和“人機工程學”等。為便於學科發展，統一名稱很有必要，現在大部分人稱其為“人機工程學”，簡稱“人機學”。
“人機工程學”的確切定義是，把人—機—環境系統作為研究的基本對象，運用生理學、心理學和其它有關學科知識，根據人和機器的條件和特點，合理分配人和機器承擔的操作職能，並使之相互適應，從而為人創造出舒適和安全的工作環境，使工效達到最優的一門綜合性學科。
人—機系統
（Man-Machine systems）
“人——機系統”，就是人和一些機器、裝置、工具、用具等為完成某項工作或生產任務所組成的系統。更確切地說，這種系統還應包括環境條件在內。所以，人——機系統實際上是指人——機——環境組成的一個不可分割的整體。人——機系統的範圍是很廣闊的，有簡單的，也有複雜的，如人用鉛筆書寫，就是一個簡單的人——機系統；又如船員駕駛輪船，飛行員駕駛飛機，司機開動汽車，就是一些較複雜的人——機系統。在人——機系統中，包括人、機器和環境三個組成部分，而每個組成部分可稱為一個分系統或子系統。機器分系統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，這一分系統在看到（或聽到，觸到）顯示器的顯示時，就要決定如何去控制，如何去操作。如果有必要調節時，即可通過人體的動作去進行操縱。整個人—機系統是在各種不同的環境裡工作。而環境條件又不同程度地影響著各個分系統的工作。可見，在人——機系統中，人同機器、環境的關係總是相互作用，相互配合和相互制約的，但人始終起著主導作用。因此，為了能充分地發揮人和機器的作用，使整個人——機系統可靠、安全、高效，以及操作方便和舒適，設計人——機系統時就得充分考慮人和機器的特徵與功能，使之相互協調配合，構成有機整體，達到生產和工作的最佳效果。
人—機系統設計
（Man-Machine systems design）
人們要完成某項工作或生產任務，就需要一定的機器或裝置，但是有些機器或裝置適合人的生理機能和心理特徵，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，在設計機器或裝置時，要儘可能考慮人體的機能和人的心理特徵，力求在人操縱機器時所接觸的部位儘量符合人體的各種因素。須使人體骨架結構能夠適應它，肌肉組織能夠操縱它，精神系統能夠控制它。同時，還須在使用這些機器或裝置時，保證人體安全。如果這些目標達不到，那么，人們所有期望的結果—事故就很可能發生。
人機工程學的這一基本思想是設計機器或作業空間時必須考慮的。一般來說，人—機系統的設計可分六個階段，即：
（1）調查研究；
（2）編制設計任務書；
（3）編制實施方案；
（4）技術設計和施工圖設計；
（5）模型的製作；
（6）人—機系統的製作與鑑定。
這些設計過程雖有先後次序之分，但各階段之間卻有著密切的聯繫，也可相互穿插進行。
確定式反應
當有了某些刺激或信號時，人們常常就按照自己的經驗和習慣而作出反應。這種反應稱為確定式反應。在這種反應過程中，人的神經中樞動比較簡單，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後，在0.14~0.18秒內便能作出反應。通常，確定式反應可分為兩類，一類屬於概念關係，另一類屬於空間關係。例如，不同的顏色常常用於各種信號和圖表的設計，人們在看到這些顏色時，因懂得這些顏色的含義，便能立即作出反應，如紅色表示危險、停止，綠色表示安全、通行。這都屬於概念關係。又例如，書刊上的詞句是由左向右和各行由上向下排列的，這就是橫排印刷所採取的排列方式。當我們閱讀時，就要按這順序進行，這屬於空間關係。
人體測量學
（Anthropometry）
人體測量學是人類學的一個分支學科，主要是通過對人體的整體測量和局部測量來研究人體類型、特徵、變異和發展的規律。人體測量學可提供出人的肢體所能發揮的力量大小、肌肉關節等的活動限度、人體靜態和動態尺寸（即身高及上、下肢體的長度等）的數據和資料，為人—機系統設備的設計和空間布置提供出科學依據。其重要意義在於：
（1）為設計機械設備、工作場所和動作類型等提出原則和標準，以便最充分地利用時間和空間；
（2）使設計的機械設備與身體的大小、形狀、活動和結構相協調，從而使人操作時省力、舒適，並具有最高的準確性，最適當的速度和最大的安全；
（3）使機器設備能收到最大的效益。
人體反應時間
人體的感覺器官在受到外界刺激後的反應時間稱為人體反應時間。一般人的視覺簡單眼應時間為0.2~0.25秒；聽覺的反應時間為0.12~0.15秒。由於人的神經傳遞速度一般有0.5秒左右的不應期，所以需要感覺指導的間斷操作間隙期一般應大於0.5秒，複雜的選擇性反應時間一般達1~3秒，需要複雜判斷和認識的操作反應時間則更長。
操作反應速度
人體的反應速度是有限的，它與許多因素有關，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5~14次每秒。人手作水平135（相當於水平時鐘面1點半鐘的方向）或315°（相當於7點半鐘的方向）方向的運動速度最快，且手抖動次數最少；而其它方向的動作速度就稍慢。右手向前運動推東西的速度，比從右向左的運動速度要快，而從左向右的運動速度則更慢。
人機系統標準
人機系統標準是指系統作業標準和人的效果標準。系統作業標準依不同的人機系統有不同的項目和內容，如工業生產系統中，有產品質量、生產率、設備利用率、產品合格率等標準。人的效果標準，主要指人的生理、心理反應（如心律、血壓、腦波）、工作效率和適應程度等。隨著人機工程學在人類生產和生活中越來越重要，國際上對制定人機學中的標準問題也越來越重視，1973年在英國標準協會（BSI）支持下，國際人機工程學會在英國召開了有13個國家參加的人機學國際討論會，會上提出了很多有關人機學方面的標準。目前，越來越多的產品和生產系統的質量評定，都把人機學標準列為重要的內容。
人的素質
人的素質包括遺傳的先天性素質和由實踐經驗積累而形成的後天性素質兩類。人對於外界條件的刺激所作出的反應，即所採取的行動，會因各人的素質不同而有差異。這就是說，在生產場所，發生不安全行為和可能引起傷害行動的最根本原因是與人的素質有著極為密切的關係。
人類生態學
人類在維持其生存的過程中，逐漸適應了自然的和社會的環境。這種適應形成了人的一定的形態，人與環境產生共生關係，以這種共生關係為中心，研究人類區域社會的結構及其變化過程的學科叫做人類生態學。它的研究範圍還包括，與人類的生存有密切關係的健康問題，公共衛生學以及由生物環境、行動環境、生物個體環境等帶來影響的有關課題。
無條件反射
（Unconditioned reflex）
當外界條件給人以刺激，則人會形成兩種反射，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能，即當人體受到刺激時，則在生理上出現一種不通過大腦即可判斷，本能地作出反射的機能。食物，是人為維持生命所必需的最基本的東西，所以人面對食物的刺激，通過生理機能直接反射，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控制方式。
心理原因
（Mintal cause）
人們工作時的一切行動完全由當時的心理狀態所支配。若心理狀態不正常，就可能會因此而引起事故或災害。這種因心理狀態不正常而發生事故或災害的原因，稱為心理原因。屬於這類心理原因的有，精神不振、心情不悅、過度疲勞、反抗心、感情不適、錯覺等種種情況。
外界條件
（Outside condition）
作業現場的生產活動是由人—機械—環境組成的。如果生產活動以人的行動作為主體來考慮時，則與作業行動有關的機械、環境等外在因素，以客觀表現形式呈現的一切客觀條件，統稱為外界條件。由於外界條件不同，事故發生的頻度也不同。
外部信息
（Outside information）
人利用生理機制，通過“五感”（視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺）來了解事物的客觀狀態，並達到知覺程度。這過程是：首先了解外部信息，嗣後對它們進行分析、判斷，並作出自己的行動，因此發生事故的原因大多是由於對外部信息了解得不充分，或對外部信息產生錯覺，以及對外部信息的分析、判斷不正確等，導致人進行不安全行動而引起的。
閉環人機系統
（Close man-machine systems）
閉環人機系統也就是反饋控制人機系統，它有一個封閉的迴路結構，其主要特徵是：系統的輸出對控制作用有直接影響，即系統過去行動的結果回過來控制未來的行動。例如，在某一系統中，若需要加上一定輸入電壓，以得到所要求的目標值時，倘若輸入電壓過大，這一系統就通過調節發揮作用，以減小輸入電壓。反之，若輸入電壓過小，這一系統就發揮作用，以增大輸入電壓。具有這種結構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，就稱為人工閉環人機系統。若用自動控制裝置代替人的工作，人只是起監督作用的，則系統稱為自動閉環人機系統。
座椅幾何參數
座椅的幾何參數主要有座高，座面深，座靠背，座面寬等。座面寬一般只需50cm可滿足要求，座高對於工人的工效很重要，一般取人體腓骨頭的高度（約人體總高的1/4）或略小於小腿高度1cm左右。根據我國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，座面可略向後斜6°左右，一般都要加彈性墊座，座靠背分肩靠和腰靠兩部分，肩靠高度達肩胛骨下角，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，這樣人坐上去以後，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
控制器布置區是指人手（或腳）操作操縱器時，活動最靈活，反應最靈敏，用力最適宜的空間範圍和例行的方位。手動控制器布置區是，肘不運動時，以肘為圓心，半徑=35.6cm的球形區域內，並以肩高的水平位置上下為最優；肘運動時，上述球形區域半徑可擴大到40.6cm；軀體不運動時，以肩為圓心，半徑為61cm的球形區域內；軀體允許運 動時，上述半徑可擴大到76cm。腳動控制器布置區是，當人坐著操作時，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。控制器的布置或除考慮人的運動器官（手、腳等）外，還需注意視覺的要求。
水平作業區
凡在操作平台上進行的作業，均屬於水平作業的範圍。這一類作業最多。水平作業區分為正常作業區和最大作業區。正常作業區（mormal area），是指靠近操作者的自然位置範圍內，上肢在水平方向上能夠很容易達到的運動範圍。而最大作業區（maxinum area），則是指整個上肢在水平面上能夠達到的最大運動範圍。
不舒服指數
不舒服指數是指隨著氣溫和濕度的變化，人由於這種變化而產生的一種不舒適的感覺。不舒服指數可用下式計算：
乾球氣溫[℃]+濕球氣溫[℃]×0.72+40.6
一般認為，不舒服指數達到70以上，一些人稍微感到不舒服；達到80以上，所有的人都開始感到不舒服。
不安全條件
（Unsafe condition）
操作人員在進行作業時，一切外界條件所具有的潛在危險性，稱為不安全條件。例如，不適宜的環境條件（高溫、潮濕、有害氣體、粉塵及明顯的噪聲）；或是設備、裝置、機械有缺陷；或是操作用具、輔助工具、防護設備有缺陷等。這些大都有引起事故的可能。
作業空間
作業空間是指人在操作機器時所需要的操作活動空間，再加上機器、設備以及工具所需的空間的總和。現代化作業，對作業空間的設計要求很高，要求反映所有的機器、設備、工具和人們的操作活動功能之間聯繫得合理。使作業空間既經濟、合理、又能給操作者的操作帶來方便和舒適。
作業環境因素
作業環境因素是指人們在不同場合，不同工種，不同環境下工作時，所面臨的種種不同的環境條件。如冶煉作業的高溫，紡織車間的高溫，原子能工業的輻射，深水作業的高壓，高空的缺氧等。這些不利的環境因素都直接或間接地影響著人們的作業，輕則降低工作效率，重則影響整個系統的運行和危害人體安全。一般情況下，影響人們作業的環境因素，主要有：物化性質的環境因素，包括化學性氣體，蒸氣粉塵，熏煙，霧滴等。物理性質的環境因素，一般有光、輻射、振動、濕度、噪聲、水氣壓等。
控制一顯示比
控制一顯示比是在設計操縱器時需要考慮的很重要的人機因素。它是指操縱器的操作量與顯示器（指示器）的顯示量之間的比例關係。其表達式為
B=C/D
式中，B為控制一顯示比：C為控制器的移動量（或轉動量）；D為顯示器（指示器）的顯示量。
系統操作時，操縱桿移動4cm，顯示屏上的目標位移1cm，則控制一顯示比是4。又如旋鈕開關手臂轉1個單位值時，指示器指針移動5個單位值，則控制—顯示比為0.2。設計好控制一顯示比，對定量調節或連續控制者很重要，一般來說，控制一顯示比小的調節控制器，適用於粗調或快速調；控制一顯示比大的調節控制器則適用於精調。
色調對比及調和
色調的對比是指色相的差異、明度的深淺、純度的高低、冷暖的不同、面積的大小和位置的各異等方面。如純度、冷暖、明度相差較大的色在一起則成對比，反之則為調和。對比是擴大色彩諸方面的差異和對立性，而調和則正好相反，是縮小色彩的差異性，中和對立性，增加共同性，各種調和的配色有：色相調和（在色相環上，相鄰色之間的顏色為調和色），純度調和（在色環上純度相近的複色），冷暖調和（冷暖程度相似的顏色）。如兩個或多個色不調和時，其間插入漸變的幾種顏色，就可使之調和。
動作
（Actus）
動作的意義，是在時間進程中所表現出來的某種行動的一種物理現象的真實狀態。它來源於拉丁語，是指行為的動作機能，對物體的運動進行控制，或使物體運動的意思。當這種動作不正確時，乃是發生事故的真正原因；若進行合理的動作，或消除有危險性的行動，這種動作在生產中就成為防止事故的核心。
動作的穩定性
（Stability of conduct）
作業動作就是在極短時間裡作業姿勢的連續。姿勢的連續變化是來自大腦的指令，而使肌肉收縮為適應外界條件所發揮的生理機能的結果。保持此瞬間的作業姿勢的穩定性是非常必要的。假若這種穩定性受到破壞，正常姿勢出現失調，則將成為引起事故的原因。動作的穩定性就是這種瞬間作業姿勢穩定性的連續，為確保這種控制的穩定性，要進行反覆的訓練。
動作的適應性
（Aptitude of conduct）
人的性格是通過遺傳，或通過後天隨著人生活的環境和受其它因素的影響而積累的經驗所形成的。所以人對相同的外界事物的刺激，不一定表現出相同的反應，甚至完全表現出相反的反應。象人性格具有的這種方向性，企業中工人在操作中也存在。這種方向性，給事故的發生以很大的影響。所謂動作的適應性，乃是根據人的這種方向性特點而產生的適應性。一般來說，人對某種作業是否有適應性，是通過對人的各種機能的考核予以判斷的。
動作分析
（Motion study）
為了使作業人員在生產過程中的作業動作合理有效，亦即為了能以最小的代價獲取最大的效果，就要對動作逐一地加以分析和研究，這就叫做動作分析或動作研究。因為大部分的事故都是由於操作人員的不安全動作引起的，所以通過動作分析，去掉作業動作中的多餘的和有危險的動作，或者找出改進動作的方法，乃是防止事故的有效方法。
動作管理
（Motion management）
在工作現場，工人的動作中常有許多不安全的因素。因此，無論從提高工作效率還是從安全形度來說，都有必要對每一個操作動作制定出一個合理的標準。同時按照規定的標準動作對工人進行教育和訓練，並在這一基礎上，讓操作符合標準的工人根據規定的操作標準，去對其他工人的操作動作進行監督，以使工人在操作過程中都能正確地進行動作。為此目的所進行的工作就叫做動作管理。
動作軌跡
（Motion locus）
這是對作業動作進行研究時所採用的一種方法。例如，為了了解手、足的動作，可在手、足上裝一個小燈泡，然後就可在照相膠捲上拍攝下手、足運動的軌跡。這樣，就可以根據動作軌跡，發現熟練工和非熟練工動作的不同，也可發現容易發生事故的動作存在的缺陷。一般說來，非熟練工的動作軌跡是不穩定的。因此，這種不穩定的動作是容易引起事故的。
色彩調節
（Color conditioning）
把色彩的性質，機能、科學地套用來造成使工人舒適和安全的作業環境的技術，叫色彩調節。在生產現場套用此技術，直接效果是，操作環境適宜，操作者對周圍機器，工件等分辯容易，眼睛不疲乏，精神好，注意力集中，而且光線可以有效利用；間接效果是秩序井然，事故減少，廢品率下降，工作效率提高。
工作溫度
（Operative temperature）
是根據牛頓冷卻法則研究出來的一種溫度顯示。它是表示室內的氣溫、氣流、壁溫（周圍的
輻射溫度），與人體表面之間的熱交換關係的一種尺度。
連續動作
（Continors movement）
對不斷變化的外界條件，作業人員要及時作出與之相適應的連續性的動作反應，這就叫做連續動作。例如，汽車司機駕駛汽車時的運作以及工具機的切削作業，均屬於這類動作。
熱輻射
（Heat radiation）
從高溫熱源直接散發熱能的一種形式，熱輻射與熱源周圍介質毫無關係。另外，從高溫熱源放出的輻射熱，遵守斯特藩——玻爾茲曼（stefan-Boltzman）輻射定律，即熱輻射溫度與輻射源絕對溫度的四次方成正比。
35程式控制
（Sequence control）
在同時有幾個自動控制裝置系統時，為使它們達到同一目的，必須確定這些裝置系統的運轉順序，非此順序不得運轉，這就是程式控制。程式控制，在自動控制運轉的場合，對確保一系列機械裝置的安全也是十分重要的。
操作研究
（Work study）
對操作方法的合理性進行調查研究，稱為操作研究。合理的操作方法，在生產中應能避免造成產品的缺陷和材料的浪費，並能使生產穩定在這種標準中，生產事故的發生，主要地是由於工人操作方法不穩定，以及隨心所欲地進行操作。因此，操作研究是使操作安全化的最有力手段。
操作速度
（Work tempo）
操作速度是指操作過程中的操作的速度。當進行操作時，存在著某一動作與全體動作配合的速度問題，操作速度如果被某些外界條件所擾亂，工人為滿足此外界條件，其注意力便被集中過去，這時，對周圍的危險狀態和條件便不能集中注意力，以致動作紊亂，出現衝突，發生事故的可能性就增加。
顯示器
人一機系統中各種顯示信息的裝置，統稱為顯示器。具體包括儀表，信號燈，信號板，信號牌，各種標記，符號，警戒鈴，信號聲，警報聲，雷達顯示屏，電視屏，以及其他顯示信息的裝置。在人—機系統中為了操縱機器和監視運行狀況，必須傳遞信息，即“人”不斷地根據“機器”的活動情況來調整“人”的操縱活動。從機器角度來看，顯示器是輸出，而從操縱機器的人來看，顯示器是輸入。顯示器一般分為視覺顯示器、聽覺顯示器、觸覺顯示器、味覺顯示器和嗅覺顯示器等。其中主要的是視覺和聽覺顯示器。
視力
視力是眼睛識別物體細部的能力，用作評價眼睛分辨細小物體（清晰度）的標準。它的量是眼睛能分辨被看對象最近兩點的視角（臨界視角）的倒數。它隨著照度，背景亮度以及對象與背景對比度（反差）的增大而增大。當背景光亮度由零增加到600cd/m左右時，視力增加得很快；當背景光亮度從600 cd/m再繼續增加時，則對視力的影響就不大了。當對產品尺寸大小和儀表刻度盤精度高低進行設計時，視力是必須要考慮的因素。為了提高視力，必須提高背景亮度和照度，或提高零部件與背景亮度的對比。
視角
視角是被看對象中的兩點射出光線投入眼球時的相交角度。它與觀察距離和被看對象上兩點的距離有關。
α=2arctg（D/2L）
式中，α——視角（度）；D——被看對象上兩點的距離；L——眼睛至被看對象的距離。
在設計時，視角是確定設計對象尺寸大小的根據。
微觀視野和巨觀視野
顯微鏡和望遠鏡的使用，使人們的視覺範圍擴大了。正常人眼的分辨能力是0.075mm（即當視距為25m時，人眼能分辨物體兩點間的最小距離為0.075mm）。當藉助於顯微鏡時，分辨能力則能成千萬倍的增大。現代的電顯微鏡已能把細小物體放大約250萬倍。我們將這樣顯示的微小世界稱之為微觀世界，把人眼通過顯微鏡所能看到的微觀世界範圍叫微觀視野。而利用望遠鏡則可觀看對於微小世界來說的巨大世界。早在1948年，美國就在巴拿馬山上安裝了5.08m的反射望遠鏡，利用它可清楚地看到離地球18.921×10m（即20億光年）那么遙遠的宇宙空間。這是巨視。我們將這樣看到的巨大世界叫巨觀世界，把人眼通過望遠鏡所能看到的巨觀世界範圍叫巨觀視野。現在，藉助於儀器，人的視野正朝著微觀和巨觀兩個方向不斷地擴大著。
視覺顯示器
視覺顯示器顯示信息，是通過人眼的視神經而傳遞給大腦的。視覺形成的過程是，當外界物象刺激了視網膜上的感光細胞後，這些細胞產生的神經衝動沿視神經傳入大腦皮層的視覺中樞，於是就產生了視覺。人的視覺與光的強度、顏色、周圍環境等有關。因此，對視覺顯示器的設計，要求顯示的數字清晰、易辨和準確。經研究表明，顯示器錶盤的形狀對讀數的精確性有著重要作用。開窗式直接讀數顯示器的誤讀率僅為0.5%；圓形或環形的則為10.9%，半環狀的則增大到16.6%；而直線豎直式的則高達35.5%。視覺顯示器按用途分有如下各種，即數量認讀，質量認讀和檢查認讀等用途的顯示儀表。因此，要求在設計時，儘量符合使用目的。如供質量認讀的儀表，要求越簡單越清晰越好。
聽覺顯示器
外界的聲波經過人的外耳道傳到鼓膜，引起鼓膜的振動，刺激了內耳的聽覺感受器，使聽覺感受器產生神經衝動，這種神經衝動沿與聽覺有關的神經傳送到大腦皮層的聽覺中樞形成了人的聽覺。聽覺顯示器的顯示信號就是這們通過人的聽覺器官，使操作人員作出反應來控制機器裝置的，系統設計人員應根據信息的作用、特徵和作業現象的具體情況，作出是否採用聽覺顯示器的決定。例如，在許多作業現場中，視覺信息負荷往往很大，若能用聽覺通道分擔一部分任務，則可以減輕視覺通道的信息負荷，而達到安全生產和提高工作效率的目的。
設計聽覺顯示器應遵循以下原則。
（1）一致性原則：可用信號本身來說明設備的運轉情況，並且使信號和人們所熟悉的現象邏輯地聯繫起來；
（2）可分辨原則：要考慮作業現場實際情況，與其它聲響有明顯的區別；
（3）簡明性原則：信號儘量簡單、清楚，信號不應過多或太複雜；
（4）不變性原則：要求相同的聽覺信號，必須始終表示同樣的信息。
觸覺顯示器
除了視覺顯示器和聽覺顯示器以外，人的觸覺也可作為信息傳遞的通道。利用觸覺設計的顯示器稱為觸覺顯示器，觸覺顯示器常用的有電刺激、機械振動刺激和噴氣刺激等信號器。電刺激信號比較強烈，作為警戒信號比較有利，但其缺點是易於為人們所適應，因此，長時間使用不太適合。振動刺激適應性小，適合長時間使用。噴氣刺激強度小，人對它的分辨能力較差，所以不適用於複雜信息的傳遞。
實驗法
是人機學研究中常用的方法之一。如果由於條件的限制，實測法無法進行時，則可採用實驗的方法，通常是在實驗室進行，但有時也可在其它環境下進行。如果為了得到人在操作時對某種按鈕開關的按壓力，以及取得手感和舒適感，人體所要求的數據，一般在作業現場或實驗室內進行短時間的測試即可。如果要得到色彩環境對人的心理、生理和工作效率的影響，一般在實驗室作短時間的實驗是不能解決的，這時需要對在各種色彩環境下工作人員的不同反應，持續進行一段時間的觀測，才能得到比較真實的結果。實驗所得的數據就可作為設計這類機器、部件和工作環境的科學依據。
肌肉疲勞試驗
為了研究人體對各種體力勞動和其它負荷的反應，德國學者A·莫索對人體勞動疲勞進行了肌肉疲勞試驗。試驗的方法是：當人進行作業時，用微電流通過人體，結果發現隨著人體疲勞程度的不同，電流強度也隨之變化。這樣就可以用電信號將人體的疲勞程度測量出來。這種試驗為後來形成的勞動生理學的研究打下了基礎。
鐵鍬作業試驗
1898年，美國學者F·W泰羅根據自己幾十年來的工作經驗，對工人的操作動作進行了細緻的觀察和分析，以確定合理的工作方法選取合適的工具，規定標準的工時定額，以提高勞動效率。他用形狀相同而鏟量不同的四種鐵鍬（每次可鏟重量分別為5kg，10kg，17kg和30kg的四種鐵鍬），去鏟同樣的一堆煤。雖然17kg和30kg的鐵鍬每次鏟量大，但試驗結果表明，用10kg的鐵鍬鏟煤效率最高。他做了許多試驗，終於找出了鐵鍬的最佳設計方案，並找出搬運煤屑、鐵屑、砂子和鐵礦石等鬆散粒狀材料時每一鏟的最適當重量。從而使勞動生產率大大提高，這就是人機學建立過程中的著名的鐵鍬作業試驗。
砌磚作業試驗
1911年，美國學者F·B基爾斯對美國建築公司工人砌磚作業進行了試驗。他用快速攝影機將工人砌磚動作拍攝下來，然後對動作過程進行分析研究，哪些動作必需，哪些動作多餘，去掉多餘的無效動作，提高有效動作的效率，這就是著名的時間和動作研究。結果使工人的砌磚速度由當時的每小時120塊提高到350塊。隨著機械化生產的發展，從當時研究動作及時間的分配，進而研究人和機器設備的利用率，從而提高了生產效率，這就是現代人機學的基礎。
分析法
分析法是在實測法和實驗法的基礎上進行的。如要對人在操作機械時的動作進行分析時，首先需進行實測，即將人在操作過程中所完成的每個連續動作用儀器或攝影逐一紀錄下來，然後進行分析研究，以便排除其中的無效動作，糾正不良姿勢，從而有效地減輕人的勞動強度，提高工作效率。特別是對一種動作在一個作業班次內要重複成千上萬次的時候，利用這種方法，即使只去掉或改進一個動作，都會對提高生產效率起著重要作用。在分析法中，通常要研究自變數和因變數兩種變數。自變數就是實測的資料（因素），如照度值，環境狀況和重力等因素。因變數是隨自變數而變化的因素，研究這兩種變數的關係，以便找出其中的規律，為機器和裝置的設計提供了可靠的依據。
作業行動事故的研究
（Working motion strdy）
生產事故的原因，可分為物的原因和人的原因。物的原因是指設備或工具設計製造的失效引起的事故，而人的原因是指在作業過程中不安全行為引起的事故。作業行動事故主要是指在作業場所因工人的不安全行為所引的意外事故，這些不安全行為包括操作者本身的不安全行為和協作者（配合者）的不安全行為。而且不安全行為常常在操作機械或工具的過程中發生事故。屬於這類事故有下列幾種：
（1）人力搬運過程的不安全行為發生的事故；
（2）操縱工具和手動機械過程違反操作規程發生的事故；
（3）操縱起重搬運機械過程中的不安全行為發生的事故；
（4）在作業過程由於防護用品不齊全或佩帶不符合要求，由飛來物或墜落物引起的事故；
（5）在操作過程中滑倒、絆倒所引起的事故。
對上述事故進行預防和調查研究是防止工傷事故的重要內容。研究的目的是制訂一些規範和程式，禁止隨心所欲地進行操作，儘量減少不安全行為。
