基本介紹
- 中文名：人體工程學
- 外文名：Ergonomics
- 別名：人機工程學
- 類別：多學科交叉
- 術語來源：來源於希臘詞ergon.和nomos
定義,起源,研究內容,發展前景,常用術語,人體基礎數據,人體尺度,人體動作域,生理計測,心理計測,室內設計,研究方法,
定義
按照國際人類工效學學會（IEA）所下的定義，人體工程學是一門“研究人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素；研究人和機器及環境的相互作用；研究人在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學科”。日本千葉大學小原教授認為：人體工程學是探知人體的工作能力及其極限，從而使人們所從事的工作趨向適應人體解剖學、生理學、心理學的各種特徵。”
起源
人體工程學起源於歐美，原先是在工業社會中，開始大量生產和使用機械設施的情況下，探求人與機械之間的協調關係，作為獨立學科有40多年的歷史。第二次世界大戰中的軍事科學技術，開始運用人體工程學的原理和方法，在坦克、飛機的內艙設計中，如何使人在艙內有效地操作和戰鬥，並儘可能使人長時間地在小空間內減少疲勞，即處理好：人-機-環境的協調關係。及至第二次世界大戰後，各國把人體工程學的實踐和研究成果，迅速有效地運用到空間技術、工業生產、建築及室內設計中去，1960年創建了國際人體工程學協會。
及至當今，社會發展向後工業社會、信息社會過渡，重視“以人為本”，為人服務，人體工程學強調從人自身出發，在以人為主體的前提下研究人們的一切生活、生產活動中綜合分析的新思路。
其實人-物-環境是密切地聯繫在一起的一個系統，今後“可望運用人體工程學主動地、高效率地支配生活環境”。
2003年來，人體工程學聯繫到室內設計，其含義為：以人為主體，運用人體計測、生理、心理計測等手段和方法，研究人體結構功能、心理、力學等方面與室內環境之間的合理協調關係，以適合人的身心活動要求，取得最佳的使用效能，其目標應是安全、健康、高效能和舒適。人體工程學與有關學科以及人體工程學中人、室內環境和設施的相互關係。
研究內容
早期的人體工程學主要研究人和工程機械的關係，即人機關係。其內容有人體結構尺寸和功能尺寸，操作裝置，控制盤的視覺顯示，這就涉及到了心理學，人體解剖學和人體測量學等，繼而研究人和環境的相互作用，即人-環境關係，這有涉及到了心理學，環境心理學等。至今，人體工程學的研究內容仍在發展，並不統一。
發展前景
在迅速發展的設計行業里，人體工程學發展速度非常快，特別是室內設計行業。
人體工程學的發展前景廣闊，未來將向杭州清風學院提出的多元化、人性化、智慧型化方向發展。
常用術語
人體工程學：人體工程學是研究"人一機一環境"系統中人、機、環境三大要素之間的關係，為解決該系統中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學。
肘部高度：指從地面到人的前臂與上臂接合處可彎曲部分的距離。
挺直坐高：是指人挺直坐著時，座椅表面到頭頂的垂直距離。
構造尺寸：是指靜態的人體尺寸，它是人體處於固定的標準狀態下測量的。
功能尺寸：是指動態的人體尺寸，是人在進行某種功能活動時肢體所能達到的空間範圍，它是動態的人體狀態下測得。是由關節的活動、轉動所產生的角度與肢體的長度協調產生的範圍尺寸，它對於解決許多帶有空間範圍、位置的問題很有用。
種族差異：不同的國家，不同的種族，因地理環境、生活習慣、遺傳特質的不同，人體尺寸的差異是十分明顯的。
百分位：百分位表示具有某一人體尺寸和小於該尺寸的人占統計對象總人數的百分比。
常態分配：大部分屬於中間值，只有一小部分屬於過大和過小的值，它們分布在範圍的兩端。
身高：指人身體直立、眼睛向前平視時從地面到頭頂的垂直距離。
正常坐高：是指人放鬆坐著時，從座椅表面到頭頂的垂直距離。
眼高（站立）：是指人身體直立、眼睛向前平視時從地面到內眼角的垂直距離。
眼高：是指人的內眼角到座椅表面的垂直距離。
肩高：是指從座椅表面到脖子與肩峰之間的肩中部位置的垂直距離。
肩寬：是指兩個三角肌外側的最大水平距離。
兩肘寬：是指兩肋屈曲、自然靠近身體、前臂平伸時兩肋外則面之間的水平距離。
肘高：是指從座椅表面到肘部尖端的垂直距離。
大腿厚度：是指從座椅表面到大腿與腹部交接處的大腿端部之間的垂直距離。
膝蓋高度：是指從地面到膝蓋骨中點的垂直距離。
膝膕高度：是指人挺直身體坐著時，從地面到膝蓋背後(腿彎)的垂直距離。測量時膝蓋與髁骨垂直方向對正，赤裸的大腿底面與膝蓋背面(褪彎)接觸座椅表面。
臀部－膝腿部長度：是由臀部最後面到小腿背面的水平距離。
臀部－膝蓋長度：是從臀部最後面到膝蓋骨前面的水平距離。
臀部－足尖長度：是從臀部最後面到腳趾尖端的水平距離。
垂直手握高度：是指人站立、手握橫桿，然後使橫桿上升到不便人感到不舒服或拉得過緊的限度為止，此時從地面到橫桿頂部的乖直距離。
側向手握距離：是指人直立、右手側向平伸握住橫桿·一直伸展到沒有感到不舒服或拉得過緊的位置，這時從人體中線到橫桿外側面的水平距離。
向前手握距離：這個距離是指人肩膀靠牆直立，手臂向前平伸，食指與拇指尖接觸，這時從牆到拇指梢的水平距離。
肢體活動範圍：肢體的活動空間實際上它也就是人在某種姿態下肢體所能觸及的空間範圍。因為這一概念也常常被用來解決人們在工作各種作業環境的問題。所以也稱為"作業域"。
作業域：人們在工作各種作業環境中在某種姿態下肢體所能觸及的空間範圍。
人體活動空間：現實生活中人們並非總是保持一種姿勢不變，人們總是在變換著姿勢，並且人體本身也隨著活動的需要而移動位置，這種姿勢的變換和人體移動所占用的空間構成了人體活動空間。
姿態變換：姿態的變換集中於正立姿態與其它可能姿態之間的變換，姿態的變換所占用的空間並不一定等於變換前的姿態和變換後的姿態占用空間的重疊。
肌肉施力：無論是人體自身的平衡穩定或人體的運動，都離不開肌肉的機能。肌肉的機能是收縮和產生肌力，肌力可以作用於骨，通過人體結構再作用於其他物體上，稱為肌肉施力。肌肉施力有兩種方式：（1）動態肌肉施力：（2）靜態肌肉施力。
睡眠深度：休息的好壞取決於神經抑制的深度也就是睡眠的深度。睡眠深度與活動的頻率有直接關係，頻率越高，睡眠深度越淺。
視野：視野是指眼睛固定於一點時所能看到的範圍。
絕對亮度：眼睛能感覺到光的光強度。
相對亮度：相對亮度是指光強度與背景的對比關係，稱為相對值。
辨別值：光的辨別難易與光和背景之間的差別有關，即明度差。。
視力：視力是眼睛測小物體和分辨細節的能力，它隨著被觀察物體的大小、光譜、相對亮度和觀察時間的不同而變化。
殘像：眼睛在經過強光刺激後，會有影像殘留於視網膜上，這是由於視網膜的化學作用殘留引起的。殘像的問題主要是影響觀察，因此應儘量避免強光和玄光的出現。。
暗適應：人眼中有兩種感覺細胞：錐體和桿體。錐體在明亮時起作用，而桿體對弱光敏感，人在突然進入黑暗環境時，錐體失去了感覺功能，而桿體還不能立即工作，因而需要一定的適應時間。
色彩還原：光色會影響人對物體本來色彩的觀察，造成失真。影響人對物體的印象。日光色是色彩還原的最佳光源，食物用暖色光、蔬菜用黃色光比較好。
噪聲：最簡單的定義是：噪聲是干擾聲音。凡是干擾人的活動（包括心理活動）的聲音都是噪聲，這是從噪聲的作用來對噪聲下定義的；噪聲還能引起人強烈的心理反應，如果一個聲音引起了人的煩惱，即使是音樂的聲音，也會被人稱為噪聲，例如某人在專心讀書，任何聲音對他而言都可能時噪聲。因此，也可以是人對聲音的反應這個角度來定義噪聲。噪聲是引起煩惱的聲音。。
觸覺：皮膚的感覺即為觸覺，皮膚能反應機械刺激、化學刺激、電擊、溫度和壓力等。
心理空間：人們並不僅僅以生理的尺度去衡量空間，對空間的滿意程度及使用方式還決定於人們的心理尺度，這就是心理空間。空間對人的心理影響很大，其表現形式也有很多種。
個人空間：每個人都有自己的個人空間，這是直接在每個人的周圍的空間，通常是具有看不見的邊界，在邊界以內不允許外人進來。它可以隨著人移動，它還具有靈活的伸縮性。。
領域性：領域性是從動物的行為研究中借用過來的，它是指動物的個體或群體常常生活在自然界的固定位置或區域，各自保持自己的一定的生活領域，以減少對於生活環境的相互競爭。
人際距離：人與人之間的距離的大小取決於人們所在的社會集團（文化背景）和所處情況的不同而相異。與熟人還是生人，人的身份不同（平級人員較近，上下級較遠。）身份越相似，距離越近。赫爾把人際距離分為四種：密友、普通朋友、社交、其他人.。
恐高症：登臨高處，會引起人血壓和心跳的變化，人們登臨的高度越高，恐懼心理越重。在這種情況下，許多在一般情況是合理的或足夠安全的設施也會被人們認為不夠安全。
幽閉恐懼：幽閉恐懼在人們的日常生活中經歷中多少是會遇到的，有的人重些，有的人輕些。如坐在只有雙門的轎車後坐上、乘電梯、坐在飛機狹窄的艙里，總是有一種危機感。會莫名其妙的認為發生問題會跑不出去。原因在於對自己的生命抱有危機感，這些並非是胡思亂想，而是有其道理的。原因在於這幾個空間形式斷絕了人們與外界的直接聯繫。
人體基礎數據
人體基礎數據主要有下列三個方面，即有關人體構造、人體尺度以及人體的動作域等的有關數據。
身體尺寸比例
身體尺寸比例人體構造
與人體工程學關係最緊密的是運動系統中的骨骼、關節和肌肉，這三部分在神經系統支配下，使人體各部分完成一系列的運動。骨骼由顱骨、軀幹骨、四肢骨三部分組成，脊柱可完成多種運動，是人體的支柱，關節起骨間連線且能活動的作用，肌肉中的骨骼肌受神經系統指揮收縮或舒張，使人體各部分協調動作。
人體尺度
人體尺度是人體工程學研究的最基本的數據之一。
人體動作域
人們在室內各種工作和生活活動範圍的大小，即動作域，它是確定室內空間尺度的重要依據因素之一。以各種計測方法測定的人體動作域，也是人體工程學研究的基礎數據。如果說人體尺度是靜態的、相對固定的數據，人體動作域的尺度則為動態的，其動態尺度與活動情景狀態有關。
人體工程學座椅
人體工程學座椅室內設計時人體尺度具體數據尺寸的選用，應考慮在不同空間與圍護的狀態下，人們動作和活動的安全，以及對大多數人的適宜尺寸，並強調其中以安全為前提。
例如：對門洞高度、樓梯通行淨高、欄桿扶手高度等，應取男性人體高度的上限，並適當加以人體動態時的餘量進行設計；對踏步高度、上擱板或掛構高度等，應按女性人體的平均高度進行設計。
生理計測
根據人體在進行各種活動時，有關生理狀態變化的情況，通過計測手段，予以客觀的、科學的測定，以分析人在活動時的能量和負荷大小。
人體生理計測方法主要有：
肌電圖方法
把人體活動時肌肉張縮的狀態以電流圖記錄，從而可以定量地確定人體該項活動強度和負荷。
能量代謝率方法
由於人體活動消耗能量而相應引起的耗氧量值，與其平時耗氧量相比，以此測定活動狀態的強度，能量代謝率的計算式，以及不同活動的能量代謝率（RMR）。其計算式如下：
運動時氧耗量—安靜時氧耗量
能量代謝率（RMR）〓 ———————————————
基礎代謝率耗量
精神反射電流方法
對人體因活動而排出的汗液量作電流測定，從而定量地了解外界精神因素的強度，據此確定人體活動時的負荷大小。
心理計測
心理計測採用的有精神物理學測量法及尺度法等。
精神物理學測量法
用物理學的方法，測定人體神經的最小刺激量，以及感覺刺激量的最小差異。
尺度法
以順序在心理學中劃分量度，例如在一直線上劃分線段，依順序標定評語
可由專家或一般人，相應地對美醜、新舊、優劣進行評測。
室內設計
由於人體工程學是一門新興的學科，人體工程學在室內環境設計中套用的深度和廣度，有待於進一步認真開發，已有開展的套用方面如下：
一、確定人和人際在室內活動所需空間的主要依據
根據人體工程學中的有關計測數據，從人的尺度、動作域、心理空間以及人際交往的空間等，以確定空間範圍。
二、確定家具、設施的形體、尺度及其使用範圍的主要依據
家具設施為人所使用，因此它們的形體、尺度必須以人體尺度為主要依據；同時，人們為了使用這些家具和設施，其周圍必須留有活動和使用的最小餘地，這些要求都由人體工程科學地予以解決。室內空間越小，停留時間越長，對這方面內容測試的要求也越高，例如舒美娜運用德國科學睡眠在床墊中，車廂、船艙、機艙等交通工具內部空間的設計。
三、提供適應人體的室內物理環境的最佳參數
室內物理環境主要有室內熱環境、聲環境、光環境、重力環境、輻射環境等，室內設計時有了上述要求的科學的參數後，在設計時就有可能有正確的決策。
四、對視覺要素的計測為室內視覺環境設計提供科學依據
人眼的視力、視野、光覺、色覺是視覺的要素，人體工程學通過計測得到的數據，對室內光照設計、室內色彩設計、視覺最佳區域等提供了科學的依據。 室內環境中人的心理與行為
人在室內環境中，其心理與行為儘管有個體之間的差異，但從總體上分析仍然具有共性，仍然具有以相同或類似的方式作出反應的特點，這也正是我們進行設計的基礎。
下面我們列舉幾項室內環境中人們的心理與行為方面的情況：
1、領域性與人際距離
領域性原是動物在環境中為取得食物、繁衍生息等的一種適應生存的行為方式。人與動物畢竟在語言表達、理性思考、意志決策與社會性等方面有本質的區別，但人在室內環境中的生活、生產活動，也總是力求其活動不被外界干擾或妨礙。不同的活動有其必須的生理和心理範圍與領域，人們不希望輕易地被外來的人與物所打破。
室內環境中個人空間常需與人際交流、接觸時所需的距離統盤考慮。人際接觸實際上根據不同的接觸對象和在不同的場合，在距離上各有差異。赫爾以動物的環境和行為的研究經驗為基礎，提出了人際距離的概念，根據人際關係的密切程度、行為特徵確定人際距離，即分為：密切距離；人體距離；社會距離；公眾距離。
每類距離中，根據不同的行為性質再分為接近相與遠方相。例如在密切距離中，親密、對對方有可嗅覺和輻射熱感覺為接近相；可與對方接觸握手為遠方相。當然對於不同民族、宗教信仰、性別、職業和文化程度等因素，人際距離也會有所不同。
2、私密性與盡端趨向
如果說領域性主要在於空間範圍，則私密性更涉及在相應空間範圍內包括視線、聲音等方面的隔絕要求。私密性在居住類室內空間中要求更為突出。
日常生活中人們還會非常明顯地觀察到，集體宿舍里先進入宿舍的人，如果允許自己挑選床位，他們總願意挑選在房間盡端的床鋪，可能是由於生活、就寢時相對地較少受干擾。同樣情況也見之於就餐人對餐廳中餐桌座位的挑選，相對地人們最不願意選擇近門處及人流頻繁通過處的座位，餐廳中靠牆卡座的設定，由於在室內空間中形成更多的“盡端”，也就更符合散客就餐時“盡端趨向”的心理要求。
3、依託的安全感
生活活動在室內空間的人們，從心理感受來說，並不是越開闊、越寬廣越好，人們通常在大型室內空間中更願意有所“依託”物體。
在火車站和捷運車站的候車廳或站台上，人們並不較多地停留在最容易上車的地方，而是願意待在柱子邊，人群相對散落地匯集在廳內、站台上的柱子附近，適當地與人流通道保持距離。在柱邊人們感到有了“依託”，更具安全感。
4、從眾與趨光心理
上述心理和行為現象提示設計者在創造公共場所室內環境時，首先應注意空間與照明等的導向，標誌與文字的引導固然也很重要，但從緊急情況時的心理與行為來看，對空間、照明、音響等需予以高度重視。
5、空間形狀的心理感受
由各個界面圍合而成的室內空間，其形狀特徵常會使活動於其中的人們產生不同的心理感受。著名建築師貝聿銘曾對他的作品--具有三角形斜向空間的華盛頓藝術館新館--有很好的論述，貝聿銘認為三角形、多滅點的斜向空間常給人以動態和富有變化的心理感受。
三、環境心理學在室內設計中的套用
運用環境心理學的原理，在室內設計中的套用面極廣，暫且列舉下述幾點：
1、室內環境設計應符合人們的行為模式和心理特徵
例如現代大型商場的室內設計，顧客的購物行為已從單一的購物，發展為購物--遊覽--休閒--信息--服務等行為。購物要求儘可能接近商品，親手挑選比較，由此自選及開架布局的商場結合茶座、遊樂、託兒等應運而生。
2、認知環境和心理行為模式對組織室內空間的提示
從環境中接受初始的刺激的是感覺器官，評價環境或作出相應行為反應的判斷是大腦，因此，“可以說對環境的認知是由感覺器官和大腦一起進行工作的”。認知環境結合上述心理行為模式的種種表現，設計者能夠比通常單純從使用功能、人體尺度等起始的設計依據，有了組織空間、確定其尺度範圍和形狀、選擇其光照和色調等更為深刻的提示。
3、室內環境設計應考慮使用者的個性與環境的相互關係
環境心理學從總體上既肯定人們對外界環境的認知有相同或類似的反應，同時也十分重視作為使用者的人的個性對環境設計提出的要求，充分理解使用者的行為、個性，在塑造環境時予以充分尊重，但也可以適當地動用環境對人的行為的“引導”，對個性的影響，甚至一定程度意義上的“制約”，在設計中辯證地掌握合理的分寸
研究方法
人體工程學的研究廣泛採用了人體科學和生物科學等相關學科的研究方法及手段，也採用了系統工程、控制理論、統計學等其他學科的一些研究方法，而且本學科的研究也建立了一些獨特的新方法。使用這些方法來研究以下問題：測量人體各部分靜態和動態數據；調查、詢問或直接觀察人在作業時的行為和反應特徵；對時間和動作的分析研究；測量人在作業前後以及作業過程中的心理狀態和各種生理指標的動態變化；觀察和分析作業過程和工藝流程中存在的問題；分析差錯和意外事故的原因；進行模型實驗或用電子計算機進行模擬實驗；運用數學和統計學的方法找出各變數之間的相互關係，以便從中得出正確的結論或發展成有關理論。
常用的研究方法有：
1.觀察法
為了研究系統中人和機器的工作狀態，常採用各種各樣的觀察方法，如工人操作動作的分析，功能分析和工藝流程分析等都屬觀察法。
2.實測法
實測法是一種藉助於儀器設備進行實際測量的方法。例如，對人體靜態和動態參數的測量，對人體生理參數的測量或者是對系統參數、作業環境參數的測量等。
3.實驗法
這是當運用實測法受到限制時採用的一種研究方法，一般在實驗室中進行，也可以在作業現場進行。例如，為了獲得人對各種不同的顯示儀表的認讀速度和差錯率的數據，一般實驗室進行試驗；為了了解色彩環境對人的心理、生理和工作效率的影響，由於需要進行長時間研究和多人次的觀測，才能獲得比較真實的數據，通常在作業現場進行實驗。
4.模擬和模型實驗法
由於機器系統一般比較複雜，因而在進行人機系統研究時常採用模擬的方法。模擬方法包括對各種技術和裝置的模擬，如操作訓練模擬器、機械模型以及各種人體模型等。通過這類模擬方法可以對某些作業系統進行仿真實驗，得到從實驗室研究外推所需的更符合實際的數據。因為模擬器和模型通常比其模擬的真實系統價格便宜得多，但又可以進行符合實際的研究，所以套用較多。
5.計算機數值仿真法
由於人機系統中的操作者是具有主觀意志的生命體，用傳統的物理模擬和模型方法研究人機系統，往往不能完全反映系統中生命體的特徵，其結果與實際相比必有一定誤差。另外，隨著現代人機系統越來越複雜，採用物理模擬和模型的方法研究複雜的人機系統，不僅成本高、周期長，而且模擬和模型裝置一經定型，就很難作修改變動。為此，一些更為理想和有效的方法逐漸被研究出來，其中的計算機數值仿真法已成為人體工程學研究的一種現代方法。數值仿真是在計算機上利用系統的數學模型進行仿真性實驗研究。研究者可對尚處於設計階段的未來系統進行仿真，並就系統中的人、機、環境三要素的功能特點及其相互間的協調性進行分析，從而預知所設計產品的性能，並進行改進設計。套用數值仿真研究，能大大縮短設計周期，並降低成本。
6.分析法
分析法是上述各種方法中獲得了一定的資料和數據後採用的一種研究方法。人體工程學研究常採用以下幾種分析方法：
（1）瞬間操作分析法。生產過程一般是連續的，人和機械之間的信息傳遞也是連續的。但要分析這種連續傳遞的信息很困難，因而只能用間歇性的分析測定法，即採用統計學中的隨機採樣法，對操作者和機械之間在每一間隔時刻的信息進行測定後，再用統計推理的方法加以整理，從而獲得人機環境系統的有益資料。
（2）知覺與運動信息分析法。人機之間存在一個反饋系統，即外界給人的信息，首先由感知器官傳到神經中樞，經大腦處理後，產生反映信號再傳遞給肢體對機械進行操作，被操作的機械又將信息反饋給操作者，從而形成一個反饋系統。知覺與運動信息分析法，就是對此反饋系統進行測定分析，然後用信息傳遞理論來闡述人機間信息傳遞的數量關係。
（3）動作負荷分析法。在規定操作所必須的最小間隔時間條件下，採用電子計算機技術來分析操作者連續操作的情況，從而推算操作者工作的負荷程度。另外，對操作者在單位時間內工作的負荷進行分析，可以獲得用單位時間的作業負荷率來表示操作者的全部工作負荷。
（4）頻率分析法。對人家系統中的機械系統使用頻率和操作者的操作動作頻率進行測定分析，其結果可以獲得作為調整操作人員負荷參數的依據。
（5）危象分析法。對事故或者近似事故的危象進行分析，特別有助於識別容易誘發錯誤的情況，同時也能方便的查找出系統中存在的而又需用較複雜的研究方法才能發現的問題。
（6）相關分析法。在分析方法中，常常要研究兩種變數，即自變數和因變數。用相關分析法能夠確定兩個以上的變數之間是否存在統計關係。利用變數之間的統計關係可以對變數進行描述和預測，或者從中找出合乎規律的東西。例如對人的身高和體重進行相關分析，便可以用身高參數來描述人的體重。統計學的發展和計算機的套用使相關分析法成為人機工程學研究的一種常用方法。
（7）調查研究法。人體工程學專家還採用各種調查方法來抽樣分析操作者或使用者的意見和建議。這種方法包括簡單的訪問，專門調查、精細的評分、心理和生理學分析判斷以及間接意見與建議分析等。
