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1.2 人体工程学的起源与发展

引例

1.《考工记》

《考工记》中涉及兵器宜人性的两小段论述:

庐人为庐器,戈六尺有六寸,殳长寻有四尺,车戟常,酋矛常有四尺,夷矛三寻。凡兵无过三其身。过三其身,弗能用也。而无已,又以害人。故攻国之兵欲短,守国之兵欲长。攻国之人众,行地远,食饮饥,且涉山林之阻,是故兵欲短。守国之人寡,食饮饱,行地不远,且不涉山林之阻,是故兵欲长。凡兵,句兵欲无弹,刺兵欲无蜎,是故句兵椑,刺兵抟。

凡为弓,各因其君之躬,志卢血气,丰肉而短,宽缓以荼。若是者为之危弓,危弓为之安矢,骨直以立,忿埶以奔。若是者为之安弓,安弓为之危矢,其人安,其弓安,其矢安,则莫能以速中,且不深。其人危,其弓危,其矢危,则莫能以愿中。往体多,来体寡,谓之夹臾之属,利射侯与弋。往体寡,来体多,谓之王弓之属,利射革与质。

2.古希腊人机工学——运载马车

刹车系统:

提到人体工程学,人们就会不由自主地把它和工业化、现代化联系起来,但它的产生并不是突然的,回溯历史,在人类发展的每个阶段都影印着人体工程学的潜在意识,只是人们还不知道对它进行归纳总结,形成文字性的理论。正是在人们的创造与劳动中,人体工程学的潜在意识开始产生,人体工程学的知识和总结是在人们的劳动和实践中产生,并伴随着人类技术水平和文明程度的提高而不断发展完善的。

英国是世界上开展人体工程学研究最早的国家,但本学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。所以,人体工程学有“起源于欧洲,形成于美国”之说。虽然本学科的起源可以追溯到20世纪初期,但作为一门独立的学科仅有60多年历史,在其形成与发展史中大致经历了以下几个阶段。

1.2.1 原始时期——原始的人机关系——人与器具

图1.1 石器造型

实际上自从有了人类和与之同时诞生的人类文明,人们就一直在不断地改进自己的生活质量和生活效能。即使是在遥远的上古时代,人们依然能从那些尘封已久的文物中感受到它的存在。正是这些在历史发展中不断积累起来的经验,对日后产生的人体工程学奠定了非常重要的基础。自从有了人类,有了人类文明,人们就一直在不断改进自己的生活。

例如,旧石器时代制造的石器多为粗糙的打制石器,造型也多为自然的,经常对人的肢体造成伤害,棱角分明,不太适于人的使用;而新石器时代的石器多为磨制石器,表面柔和光滑,造型也更适于人的使用。人类学会了选择石块打制成石刀、石矛、石箭等各种工具,从而产生了原始的人机关系,如图1.1所示。

1.2.2 19世纪末至第一次世界大战期间——人体工程学萌芽阶段

19世纪末20世纪初,有着“科学管理之父”美誉的美国学者F.W.泰勒(Frederick.W.Taylor)在传统管理方法的基础上,首创了新的管理方法和理论,并据此制定了一整套以提高工作效率为目的的操作方法,被称为“泰勒制”。他考虑了人使用的机器、工具、材料及作业环境的标准化问题。例如,他曾经研究过铲子的最佳形状、重量,研究过如何减少由于动作不合理而引起的疲劳等。其后,随着生产规模的扩大和科学技术的进步,科学管理的内容不断充实丰富,其中动作时间研究、工作流程与工作方法分析、工具设计、装备布置等,都涉及人和机器、人和环境的关系问题,而且都与如何提高人的工作效率有关,其中有些原则至今对人体工程学研究仍有一定意义。因此,人们认为他的科学管理方法和理论是后来人体工程学发展的奠基石。

泰勒的这些重要试验影响很大,而且成为后来人体工程学的重要分支,即所谓“时间与动作的研究”的主要内容。特别是泰勒的研究成果,在20世纪初成了美国和欧洲一些国家为了提高劳动生产率而推行的“泰勒制”。

从泰勒的科学管理方法和理论的形成到第二次世界大战之前,被称为经验人体工程学的发展阶段。这一阶段主要研究的内容是:研究每一职业的要求;利用测试来选择工人和安排工作;规划利用人力的最好方法;制定培训方案,使人力得到最有效的发挥;研究最优良的工作条件;研究最好的管理组织形式;研究工作动机,促进工人和管理者之间的通力合作。

在经验人体工程学发展阶段,研究者大都是心理学家,由于当时该学科的研究偏重于心理学方面,因而在这一阶段大多称本学科为“应用实验心理学”。学科发展的主要特点是:机械设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的原理设计上,在人机关系上是以选择和培训操作者为主,使人适应于机器。在这期间有三项著名的研究试验。

(1)肌肉疲劳试验。1884年,德国学者莫索(A.Mosso)对人体劳动疲劳进行了试验研究。对作业的人体通以微电流,随着人体疲劳程度的变化,电流也随之变化,这样用不同的电信号来反映人的疲劳程度。这一试验研究为以后的“劳动科学”打下了基础。

(2)铁锹作业试验。1898年泰勒对铁锹的使用效率进行了研究。他用形状相同而铲量分别为5kg、l0kg、17kg和30kg的四种铁锹去铲同一堆煤,虽然17kg和30kg的铁锹每次铲量大,但试验结果表明,铲煤量为10kg的铁锹作业效率最高。他做了许多试验,终于找出了铁锹的最佳设计和搬运煤屑、铁屑、砂子和铁矿石等松散粒状材料时每一铲的最适当的重量。这就是人体工程学著名的“铁锹作业试验”。

(3)砌砖作业试验。1911年吉尔伯勒斯(F.B.Gilreth)对美国建筑工人砌砖作业进行了试验研究。他用快速摄影机把工人的砌砖动作拍摄了下来,然后对动作进行分析,去掉多余无效动作,最终提高了工作效率,使工人砌砖速度由当时的每小时120块提高到每小时350块。

铁锹实验【参考图片】

经验人体工程学一直延续到第二次世界大战之前。当时,人们所从事的劳动在复杂程度和负荷量上都有了很大变化,因而改革工具、改善劳动条件和提高劳动效率成为最迫切的问题。研究者对经验人体工程学所面临的问题进行了科学的研究,并促使经验人体工程学进入科学人体工程学阶段。

1.2.3 第二次世界大战期间——人体工程学的形成阶段

第二次世界大战期间是本学科发展的第二阶段。在这个阶段中,由于战争的需要,许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备,期望以技术的优势来决定战争的胜败,而忽视了其中“人的因素”,因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。例如,由于战斗机中座舱及仪表位置设计不当,造成飞行员误读仪表和误用操纵器而导致意外事故;或由于操作复杂、不灵活和不符合人的生理尺寸而造成战斗命中率低等现象经常发生。因此,完全依靠选拔和培训人员,已无法适应不断发展的新武器的效能要求。

科学人体工程学一直延续到20世纪50年代末。随着战争的结束,本学科的综合研究与应用逐渐从军事领域向非军事领域转变,并逐步应用军事领域的研究成果来解决工业与工程设计中的问题。至此,该学科的研究课题不再局限于心理学的研究范畴,许多生理专家、工程技术专家都参与到该学科中来共同研究,从而使本学科的名称也有所变化,大多数称为“工程心理学”,在这一阶段学科发展的特点是:先考虑人的因素,在设计机器中力求使机器适应于人。

1945年,美国军方成立了工程心理实验室。

1949年,在莫瑞尔(Murrell)的倡导下,英国成立了第一个人机工程研究会,第一本有关人机的书《应用经验心理学:工程设计中的人因学》出版。1950年2月16日,在英国海军军部召开的会议上通过了人体工程学(Ergonomics)这一名称,正式宣告人体工程学作为一门独立的学科诞生了。

1950年,英国成立了世界上第一个人类工效学会。

1957年9月,美国政府出版周刊《人的因素学会》。

1.2.4 20世纪60年代以后——人体工程学的发展阶段

20世纪60年代以后,科学技术飞速发展。电子计算机应用的普及、工程系统及其自动化程度的不断提高、宇航事业的空前发展、一系列新科学的迅速崛起,不断为人体工程学注入了新的研究领域。同时,在科学领域中,由于控制论、信息论、系统论的兴起,在本学科中应用“新三论”来进行人机系统的研究应运而生。所有这一切,不仅给人体工程学提供了新的理论和新的实验场所,同时也给该学科的研究提出了新的要求和新的课题,从而促使人体工程学进入了系统的研究阶段。从20世纪60年代以来,可以称其为现代人体工程学的发展阶段。

随着人体工程学所涉及的研究和应用领域的不断扩大,从事本学科研究的专家所涉及的专业和学科也就越来越多,主要有解剖学、生理学、心理学、工业卫生学、工业与工程设计、工作研究、建筑与照明工程、管理工程等专业领域。

现代人体工程学研究的方向是:把人-机-环境系统作为一个统一的整体来研究,以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境,使人-机-环境系统相协调,从而获得系统的最高综合效能。

由于人体工程学的迅速发展及其在各个领域中的作用越来越显著,从而引起各学科专家、学者的关注。1961年正式成立了国际人类工效学学会(IEA),该学术组织为推动各国人体工程学的发展起了重大作用。IEA自成立至今,已分别在瑞典、德国、英国、法国、荷兰、美国、波兰、日本、澳大利亚等国家召开了多次国际性学术会议,交流和探讨不同时期本学科的研究动向和发展趋势,从而有力地推动着本学科不断向纵深发展。IEA在其会刊中指出,现代人体工程学发展有以下三个特点。

(1)不同于传统人体工程学研究中着眼于选择和训练特定的人,使之适应工作要求,现代人体工程学着眼于机械装备的设计,使机器的操作不越出人类能力界限之外。

(2)密切与实际应用相结合,通过严密计划设定的广泛实验性研究,尽可能利用所掌握的基本原理,进行具体的机械装备设计。

(3)力求使实验心理学、生理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、工程学方面的研究人员共同努力、密切合作。

我国人体工程学的发展进程如下。

1961年,在瑞典斯德哥尔摩举行首次国际人机工程会议。

1981年,我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。

1982年,在日本东京举行第八次国际人机工程会议,我国第一次派人参加。

国际标准化组织(ISO)1975年成立了国际人机工程标准委员会(TC—159)。

1989年,成立《中国人类工效学学会》。

1991年1月,成为《国际人类工效学协会》正式成员。 +uOIRf99RFx/vvOIklCZU5MCvcsZTEWP+wbhTvyBUeR1jkm1oxob0bwkqgUIcLGS

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