1.1 人因工程的发展

1.1.1 人因工程的定义

人因工程在美国多称为“人类工程学”（human engineering）或“人类因素”（human factors），也称“生物工艺学”（biotechnology）、“工程心理学”（engineering psychology）或“应用实验心理学”（applied experimental psychology）等，在西欧国家多称为“工效学”（ergonomics），日本和前苏联都沿用西欧的名称，日语译为“人间工学”，俄语译为“Эргономика”。

“ergonomics”一词源自希腊文，在希腊词源中，“ergos”意指工作劳动，“nomos”指规律、规则，合成后意指人的劳动规律，是1957年由波兰雅斯特莱鲍夫斯基教授首先提出来的，他认为该词便于各国语言翻译上的统一，而且保持中立性，不显露对各组成学科的亲密和间疏。因此目前较多的国家采用“ergonomics”，同时该名称也被国际性的工效学会会刊所采用。

人因工程（human factors or human factor engineering）是研究人、机器及环境之间相互联系、相互作用的学科。该学科在自身的发展过程中，逐步打破了各学科的界限，并有机地融合了各相关学科的理论，不断地完善自身的概念体系、理论体系、研究方法以及标准规范，从而形成了一门研究内容和应用极为广泛的综合性边缘学科。和其他边缘学科一样，在其发展历程中，也有着学科命名多样化、学科定义不统一、学科边界模糊、学科内容综合性强、学科应用范围广泛等一些共有特征。正因如此，它所涉及的各学科、各领域的专家学者都试图以自身的角度依据不同侧重点来定义和命名该学科，造成了学科命名多样化。世界各国对本学科的命名都不尽相同，即使同一个国家对本学科的名称也往往很不统一，甚至还有很大差别。到目前为止，对人因工程学尚无统一的定义和命名。

人因工程学专家W·E·伍德森（W.E.Woodson）认为：人因工程研究的是人与机器相互关系的合理方案，亦即对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究，其目的在于获得最高的效率和在作业时感到安全和舒适。

前苏联学者将人因工程定义为：人因工程学研究人在生产过程中的可能性、劳动活动的方式、劳动的组织安排，从而提高人的工作效率，同时创造舒适和安全的劳动环境，以保障劳动人民的健康，使人从生理和心理上都得到全面发展。

国际人机工程学会（International Ergonomics Association）定义人因工程学为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、生活和休假时怎样统一考虑以促进工作效率，并保障人的健康、安全和舒适等。

《中国企业管理百科全书》中对人因工程的定义为：人因工程学研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理特点，以达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。

综合以上看法，可以从下几点来探讨人因工程的定义：

（1）人因工程的焦点——聚焦于人类与其在生活与工作中所涉及的产品、设备、程序和环境的交互作用上。

（2）人因工程的目标——第一个目标是提高人们活动与工作的效果及效率，第二个目标是改善和提高人类的生活水平与生命价值。

（3）人因工程的研讨途径——有系统地将人员的能力、限度、特征、行为与动机等有关信息应用在人们所使用的物品及使用时的环境之设计上。

还可以从相反的角度来进一步说明人因工程的含义：

（1）人因工程不是检核表和索引之运用。

（2）人因工程不以设计者本身作为设计物品时的模特儿。

（3）人因工程不仅是普通常识。

人因工程研究在我国起步较晚，早期称“人机工程学”、“人类工程学”者居多，稍晚改称“工效学”者居多，现称“人因工程学”者较多，此外自始至终称“人体工程学”、“人-机-环境系统工程”、“人类工效学”等的也不在少数。任何边缘学科特别是新兴边缘学科随着不断发展、研究内容的扩展，其名称和定义也多发生变化。

综上所述，尽管对人因工程的命名多样、定义歧异，但有两点是共同的：①人因工程的研究对象是人、机与广义环境的相互关系（包括生理和心理的）; ②人因工程的研究目的是如何达到在作业时的安全、健康、舒适和促进工作效率的优化。应该说其研究方法、理论体系并不存在根本的区别。

1.1.2 人因工程学的历史

人因工程学索有“起源于欧洲，形成于美国”之说，这是因为西方人多认为英国是世界上开展人因工程研究最早的国家，但本学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。人因工程思想的萌芽可追溯到人类的早期活动，其学科形成与发展经历了漫长的阶段。在我国两千年前的“冬官考工记”中，就有按人体尺寸设计工具和车辆的论述，这便对应着当今人因工程中的“机器适应人”（machine to human）的思想。

泰勒（F.W.Taylor,1856—1915）被认为是最早对人与工具匹配问题进行研究的学者。19世纪末，他在美国的伯利恒钢铁公司进行了一系列提高工作效率的试验，找到了一种能帮助工人最有效地铲运煤、铁矿石的铁铲型式。公司采用这种铁铲后，工人的劳动效率提高了几倍。不过，这一时期该领域更多关注的是人员选拔与培训问题，真正属于人因工程范畴的研究还很少。

以第二次世界大战为界，人因工程学的研究可被划分为两个历史阶段。战前为第一阶段，该阶段主要解决人对机器的适应问题（human to machine）。心理学家如闵斯特伯格（H.Münsterberg,1863—1916）等运用心理学的方法和原理，为已经生产出来的机器选拔和训练操作人员，使操作者适应已成型机器的性能。特别是第一次世界大战期间，交战各国都征召心理学家为军队选拔飞行员、潜水员等特种兵员。

随着科学技术的进步，机器不断更新换代，其结构与性能日益复杂，而人的素质提高却总是有限度的。所以，完全通过人员选拔和训练去适应不断发展的高性能机器终究是行不通的。第二次世界大战中，各交战国竞相发展新的高性能武器装备，如飞机的飞行速度和高度有很大提高，武器火力系统加强，在复杂气象条件下执行任务的机会增多，信息显示器和控制器的数量急剧增加。面对如此迅速发展的技术水准，即使经过最严格训练的飞行员也难以胜任，不仅难以充分发挥先进武器装备的性能，而且更频繁地发生着诸如机毁人亡的严重事故。研究人员逐渐意识到，工具与机器的设计不是一个孤立事件，它必须考虑到使用者的能力限度，必须考虑到与人的特点完成最好的匹配，才能充分发挥其性能。因此，欧美参战各国开始把人因工程学运用在武器设计发展中，研究如何使武器的使用更为有效、安全，保养更为简便。如此看来，真正有系统地对人因工程进行研究，开始于第二次世界大战。

第二次世界大战结束后，工业发展的最大目标就是提高生产力。而这也是人因工程学的一个重大目标，因为工业生产力和员工的表现有直接关系，如装配零件的速度、搬运物品的速度等都会影响工作绩效。渐渐地，机械力开始取代人力，机器操作成为工人的主要工作方式，而且机器的力量越来越巨大、运转速度越来越高，这同时意味着错误操作所带来的伤害和后果更为严重。所以，战后美、苏、德等国的一些大公司都陆续建立了人因工程学研究机构。20世纪60年代，工业的发展和人因工程的目标也由发展生产力逐渐转移到提升机器安全性上，工厂的生产方式也由小组生产演变为以一个流程的方式生产，工人的角色开始由直接动手工作转变为监测或检查流程。在这种情况下，发生意外的频率降低，因为工人离机器执行动作的地方较以前远多了，但是，意外一旦发生，后果却更为严重。对此人因工程师在生产线的设计中解决一个又一个实际问题，使其越来越适合于人的特征与身心限度。

此外，人因工程还在产品设计中发挥着作用，使产品设计越来越适应或符合使用者的需求与特点。就汽车工业来说，人因工程的重要性不只是在生产线上，还包括了对驾驶、乘客、维修人员所做的考虑。现在的标准程序里都包括了不断对产品做人因工程的测定，如在汽车工业中就包含了对行车、座椅舒适度、操控性、噪声、振动程度、操作的简易性、视野大小等各项因素的考虑。

20世纪70年代，国外人因工程学处于快速发展阶段，诸如居住和工作环境、消费品的设计、医疗、保健、娱乐以及生产过程、品质监管都列入研究范围，逐渐呈现繁荣态势。而且，这一时期的研究比以往更加关注人类自身的因素，努力综合提升人类生活品质、工作舒适度和安全度。以此作为前提来提高生产力，正是人因工程学应有的方向。

我国的人因工程研究起步较晚，但近期发展较快。新中国成立前仅有少数人从事工程心理学的研究，到20世纪60年代初也只有中科院、中国军事科学院等少数单位从事本学科中个别问题的研究，而且范围仅局限于国防和军事领域。十年动乱期间，本学科研究一度停滞，直到70年代末才进入较快的发展时期。1980年建立了全国人类工效学标准化技术委员会，至1988年已制定有关国家标准22个。1980年成立中国人类工效学学会，中科院心理所及一些高校分别建立了人因工程学研究机构，它的研究和应用已广泛涉及铁路、冶金、汽车运输、工程机械、机床设计、航空航天、医药、航海、电子、能源等诸多领域并取得了不少成绩。它的不断发展和日趋完善，将在科学技术的整体发展中发挥积极作用。

1.1.3 人因工程学体系及与其他学科的关系

人因工程是一门新兴的综合性边缘学科，具有现代交叉学科的特征，并从其他学科中吸取了丰富的理论知识和研究手段，形成了自身的理论体系。

该学科的根本目的是通过揭示人、机、环境三要素之间的相关关系规律，使人-机-环境系统整体优化，充分体现了人体科学、技术科学、环境科学之间的有机融合，换句话说，它是人体科学、技术科学、环境科学在工程领域中相互渗透、相互交叉的产物，如图1-1所示。

【阅读材料1-1】 产品设计中的人因工程

狭义地说，生活中的人因工程就是研究人体与各种家具、器具或设备之间的关系。人因工程最重要的理念就是“用户友好”。任何一件人造产品，如家具、车辆、计算机、生产工具、生活器皿……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、最有人情味等的效果。

要实现上述要求，在产品设计时应从如下方面考虑：

1．产品尺度与人体尺度一致

产品的尺度特别是与人体关系密切的各种产品的尺度、如座椅的座面高度、写字台的高度等，都应与人体相对应部分的测量平均值相符合。因此家具设计时，要求严格执行有关家具的尺寸标准。

2．产品尺度与人的动作尺度相适应

人因工程中的所谓“人-机”界面或“人-物”界面，其实质就是人与产品之间包括尺度关系在内的完整状态。这不但要求产品尺度与人体相应部位的尺度一致，而且要求与人的动作尺度也相适应。如衣柜中的挂衣棒的高度，就要求以人站立时上肢能方便到达的高度为准；写字台和电脑台的高度，则要求以人手能方便写字或操作键盘的高度为准。只有这样，才能做到方便高效而且不易产生疲劳。如果产品在设计生产中考虑并达到了这样的要求，我们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，如沙发设计要讲究坐垫与靠背的舒适性，床垫设计要讲究其柔软性和一定的弹性。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，则容易使人体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，影响人的身体健康。

4．多功能的原则

现代产品的设计都要努力体现多功能组合。如办公家具要集中阅读、写字、运用计算机、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。一个先进的坐便器，不仅是排便的器具，还希望它可以在便后自动冲洗肛门并烘干，而且自来水可以自动调节温度，真正达到关爱人、体贴人的目的。

5．为残疾人设计

产品设计的人因工程还要关爱残疾人，提倡为残疾人设计。如设计舒适高效的残疾人专用车或轮椅、多用的可折叠的拐杖、盲人专用计算机、聋人专用助听器等，以体现对弱势人群的关怀。