第一节 人体工效学概述
一、人体工效学的名称和定义
由于该学科研究和应用的范围极其广泛，世界各国对本学科的命名不尽相同，即使同一个国家对本学科名称的提法也不统一，甚至有很大差别。由各种文字译成中文后，就产生了多种学科名称。
在美国，该学科被称为人类工程学（Human Engineering）或人因工程学（Human Factors Engineering）；在欧洲，该学科被称为人类工效学（Ergonomics）；在日本，该学科被称为人间工学；还有人称之为生物工艺学、工程心理学、应用试验心理学及人体状态学等。
“Ergonomics”一词由希腊词根“Ergon”（即工作、劳动）和“Nomos”（即规律、规则）复合而成，本义为工作的自然法则。由于该词能够较全面地反映本学科的本质，又源自希腊文，便于各国语言翻译上的统一，且词义中立，因此较多国家采用“Ergonomics”一词为该学科命名，国际人体工效学学会也采纳该词作为学科名称。
在我国，该学科起步较晚，在国内的名称尚未统一，普遍采用的名称有人体工效学、人机工程学、人体工程学，常见的其他名称有人类工程学、工程心理学、人—机—环境系统工程、人因学、宜人学等。
人体工效学是人体科学、环境科学、工程科学的交叉产物。它涉及人体科学中的人类学、生物学、心理学、卫生学、解剖学、生物力学、人体测量学，环境科学中的环境保护学、环境卫生学、环境心理学，工程科学中的服装设计、工业产品设计、工业经济、系统工程、交通工具、企业管理等众多科学。人体工效学研究人的动作、行为、生理反应、心理感情变化等多种因素，服务于适合人类使用的新产品的设计、制造和开发。
国际人体工效学学会（IEA, International Ergonomics Association）在1960年为本学科所下的定义是：人体工效学是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、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。三句话分别说明了人体工效学的研究对象、研究内容与研究目的。
2008年8月，国际人体工效学学会对学科定义做了更新如下：人体工效学是研究系统中人与其他部分交互关系的学科，运用其理论、数据和方法进行设计，应达系统工效优化及人的健康、舒适之目的。新定义概略、简洁，强调了系统中人与其他因素交互作用的观念。
二、人体工效学的研究内容
图1-1 人体工效学的研究内容
资料来源：国际人体工效学学会（IEA）官网
如图1-1所示，人体工效学的研究核心是达到以人为中心的设计，其范围不仅仅涉及产品，还涉及任务、工作、环境、组织等。人体工效学在现代社会的应用已经涵盖了所有的人造物和环境，充分考虑人类的需求、能力和局限，考虑人的动作、行为、生理反应、心理感情变化等多种因素，尽可能符合人体最自然的活动、状态、姿势、体态等来设计、制造、开发新产品。
（一）一般性的研究内容
人体工效学的研究内容一般分为人的因素、机的因素、环境的因素三部分。人的因素包括人体尺寸、信息的感受和处理能力、运动的能力、学习的能力、生理及心理需求、对物理环境的感受性、对社会环境的感受性、知觉与感觉的能力、个体之差、环境对人体能的影响等。机的因素研究工作系统中直接由人使用的部分如何适应人的使用。环境的因素包括普通环境和特殊环境，普通环境指建筑与室内空间环境的照明、温度、湿度控制等，特殊环境指冶金、化工、采矿等行业遇到的高温、高压、振动、辐射等。
（二）不同领域的研究内容
按涉及领域分为生理工效、认知工效和组织工效。生理工效关注和体力活动相关的人体解剖学、人体测量学、生理学和生物力学性能；相关的课题包括工作姿势、材料处理、重复动作、与肌肉骨骼疾病相关的工作、工作空间布局、安全健康等。认知工效关注心理过程，比如感知、记忆、推理、运动神经反应，因为它们影响系统中人与其他要素的相互作用；相关的课题包括心理负荷、决策、技术技能、人机交互、人的可靠性、工作压力和培训。组织工效关注社会技术系统优化，包括组织结构、政策和工艺流程；相关的课题包括沟通、人力资源管理、工作安排、工作时间设计、团队合作、参与式设计、社区工效、协同工作、新的工作范式、虚拟组织、远程办公、质量管理等。
（三）生活中的人体工效学研究内容
生活中的人体工效学应包括人居环境中的工效学、产品设计中的工效学、物品收存的工效学，以及室内环境的工效学等问题。
人居环境中的工效学原则是“以人为本”。“以人为本”就是要选择和营造良好的生态环境，使居民充分享受绿地、阳光和新鲜空气；“以人为本”就是要尽可能完善其餐饮、聚会、教育、娱乐、保健等社区功能；“以人为本”就是要采用先进的智能服务系统，较好地解决安全、通信、资讯、防盗、消防、物业管理等服务系统；“以人为本”就是要强化社区邻里交流，创造亲切宜人的社交氛围，体现“邻里守望与相顾”的文明精神，形成有人情味的社区文化空间。总之“以人为本”就是要统筹规划、合理布局、设施齐全、有利工作、方便生活，以营造一个环境优美、清洁、安静，居住条件舒适的人类居住环境。
产品设计的工效学就是研究人体与家具器具之间的关系。工效学最重要的理念就是“用户友好”。任何一件人造产品，如家具、车辆、电脑、生产工具、生活器皿等，都要让人们在使用时达到最安全、最有效、最舒适、最容易学会、最有人情味等效果。要实现上述要求，设计时应从如下方面予以考虑：
（1）产品的尺度应与人体的尺度一致：产品的尺度，特别是与人体关系密切的产品尺度，如座椅的座面高度、写字台的高度等应与人体相对应部分的测量平均值相符。因此家具设计时要严格执行有关家具的尺寸标准。
（2）产品的尺度应与人的动作尺度相适应：工效学中的所谓“人—机”界面或“人—物”界面，其实质就是人与产品之间的包括尺度关系在内的状态。这不但要求产品的尺度与人体相对应部位的尺度相一致，而且要求与人的动作尺度相一致。如大衣柜挂衣棒的高度应以人站立时上肢能方便到达的高度为准。写字台的高度和电脑桌的高度则应以人手能方便写字或操作键盘的高度为准。只有这样才能达到方便高效而不易产生疲劳。如果达到了这种要求就称之为具有良好的人机界面。
（3）舒适的原则：任何产品设计都有“舒适”的要求，沙发设计要讲究坐垫与靠背的舒适性，床垫的设计要讲究垫子的软硬舒适。太软的沙发和床垫，容易使人体低陷，产生疲劳。太硬的沙发或床垫，则容易使接触部分的骨骼产生压力集中，时间长了就要改变坐姿与睡姿，影响休息效率。
（4）多功能的原则：现代产品的设计都要体现多功能组合。如办公家具要集合阅读、写字、电脑、电话、打印、传真、照明等功能，厨房家具要综合冷藏、烘烤、洗涤、配餐、烹调、排气以及供水、供电、供热等功能。一个台灯，不仅是照明的器具，还可以调节光色、光强和照射面积，甚至还可以提供给手机充电的功能，真正做到关爱人、体贴人的目的。
（5）为残疾人设计：产品设计的工效学还要关爱残疾人，提倡为残疾人设计。如舒适高效的残疾人用车或轮椅，多用的可折叠的拐杖，盲人用的电脑，聋人用的高效的助听器等，以体现对弱势人群的关怀。
物品收存的工效学就是研究人与生活用品的收存关系。随着生活水平的提高，人们拥有的衣物、日常生活用品、文化用品以及孩子们的玩具等都越来越多。家庭中要收存的东西越来越复杂，因此处理好生活物品的收存便成了工效学要解决的重要课题。生活物品收存总的指导思想是合理归类、各得其所，实现空间使用的高效率和存取使用的方便性。主要包括以下几方面：
（1）衣物的收存：衣物的收存是个令人头痛的问题，在20世纪50～70年代，是一个皮箱就可以解决的问题，而今天的双门柜、三门柜或大型壁柜都不一定使你满意。一是由于衣物数量增多，二是由于品类增加和更换衣服的频率更高。用工效学指导衣物的收存，首先应根据不同衣物合理划分存放区域和存放方式。在衣柜内最方便存取的地方存放最常用的衣物，在衣柜上层或底部存放换季衣物。大衣、风衣和西装等上衣要挂放，衬衫、内衣等可以叠放，下班后更换的工装要有临时挂衣架，或在门厅的风雨柜储存，以便第二天使用。对要洗的衣物也要设置专用的衣筐，不要胡乱堆放。为了对付日益增多的衣物存放，可以在室内装修时设置专用的大型封闭的存衣室，内设隔板和落地式的可移动挂衣架，以便大量合理地存放全家人的衣物。倡导“够用即可”的简朴生活是解决衣物存放矛盾的指导思想，清除多余的长年不用的衣物也是有效的措施之一。
（2）客厅的收存：现代社会城市居民客厅的物品也越来越多，如电视、音响、VCD、空调、风扇、书籍、报纸、期刊、茶具、酒类、玩具、工艺品等，不一而足。处理得好则可以赏心悦目，处理得不好则杂乱无章。客厅除了设置沙发、茶几等休闲家具外，还应设置具有视听功能、收藏功能和展示功能的组合柜。或分别设置以放电视为主的视听柜和收藏、展示物品的陈列柜，使各类物品各得其所。但工效学需要告诫的是，即使有许多名酒、名画、古玩和工艺品，你也不必全部摆放出来，可以经常轮流“展出”，这就是客厅区别于杂货店的主要标志之一。少而精的物品展示才是高品位的客厅艺术。
（3）锅碗盆碟交响曲：不管是老式厨房还是现代厨房，都不可避免与锅碗盆碟打交道，厨房的脏乱差往往都是由于这些物品的处理不当所致，而现代高雅清净厨房的实现也要靠厨房用具、物品收存的合理设计与有序存放。现代橱柜设计是解决炊具、餐具、食品、调味品存放的有效途径。常用的炊具要挂放在显眼的易于存取的地方，如吊柜之下。而餐具则应收存在厨房下部可以抽出的搁架上，并配有专用的金属柜，为了充分利用转角处的空间，还应设置可以旋转的存物柜。调味品应放在灶台上方的吊柜内，以便于随时取用。同时还要合理安排灶台、洗菜池和配菜台三者之间的相互位置，保证三者之间的距离为最短，以减少人在厨房工作时的劳动强度。总之要从大处着眼，小处着手，处理好每一个细节和相互关系，就能演奏好家庭厨房的锅碗盆碟交响曲。
室内环境的工效学研究的是人与室内环境的关系。主要包括以下两方面。
（1）物理环境的要求：在声环境方面，应采用吸音或隔音等措施保证卧室和客厅等居室环境的噪音不大于50分贝。在热环境方面，应对冷热感和湿度感予以关注，一般允许值为12～32℃，湿度为15%～80%，但可以通过空调予以调节，实现最佳温湿度。一般冬季温度为20～22℃，夏季温度为22～25℃；冬季湿度为30%～45%，夏季湿度为30%～60%。在嗅觉方面，为了保持室内良好的嗅觉环境，应解决自然通风或强制换气的问题，清新的空气能使人感到心旷神怡，微微的自然风能使人心情愉悦。长期处在不通风的室内，则必然影响人的身心健康。对室内有害气体的浓度更要予以充分关注。如因装修大量使用的人造板、地板以及家具等，都将长期挥发有害气体，重点是控制空气中游离甲醛的含量和有机溶剂的含量。人对甲醛会产生过敏反应，并通过眼、喉黏膜及皮肤发生中毒，长期接触会导致疲劳、记忆力衰退、头疼、失眠等疾病，并有可能导致鼻咽癌及呼吸道癌。因此，要严格控制游离甲醛超标的材料和产品进入室内。从2002年7月1日开始，相关标准已开始强制实施，从立法的角度关怀人的健康。建筑设计时应考虑到主要的室内都有良好的自然采光，在室内设计时则应充分注意室内照明和光环境的塑造。室内照明的方式、室内照明的光度以及灯具的类型与风格都应从家具环境的特点出发，既要科学合理，也要简洁实用，还要有自己的个性与特色，以便形成一个宜人的光环境。
（2）心理环境的营造：就室内的心理环境而言，成功的室内设计与装修都应该体现民族、时代、地域的特征，特别是要体现个人的品质与人格精神。心理环境的营造主要体现个人的精神素养、性格魅力和生活情趣，表现个人的精神气质，形成个人的风格。这就是说我们不要追风，不要模仿，不要千人一面，千室一格。而应根据自己的身份、生活阅历、职业、学识修养与兴趣爱好，构思一些独具个性的装饰主题与形式，形成新的亮点。
三、人体工效学的研究方法
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。由于人的感觉器官具有一定的局限性，观察者往往要借助各种现代化的仪器和手段，如照相机、录音机、录像机等来辅助观察。如某电器公司在电熨斗的改进设计调研中，用摄像机记录家庭主妇操作电熨斗的行为，进而分析需要改进的部分。
实测法是一种借助仪器设备进行实际测量的方法。如对人体静态和动态参数的测量、对人体生理参数的测量、对作业环境参数的测量等。
实验法是当实测法受到限制时采用的一种研究方法，一般在实验室进行，有时也在作业现场进行。研究者利用一定的设施，控制一定的条件，并借助专门的实验仪器进行研究的一种方法。通过仪器测试可得到的客观实验数据，因此这种研究方法具有较高的可信度。如要了解色彩环境对人的心理、生理和工作效率的影响时，通常在作业现场进行长时间和多人次的实验，获得客观的数据。
这是一种先进的研究方法，有些特殊的环境条件恶劣，人难以承受各种极限条件，通过计算机可以模拟环境参数和相应的人体反应，结合有限元或有限容积的概念，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。如机动车辆碰撞时人机系统的模拟。
通常从要证明的结论出发，逐步寻求使它成立的充分条件，直到归纳出定理、公理、性质或法则为止，从而达到证明论点的正确性、合理性的目的。