安全人機工程是安全工程專業(yè)的一門重要基礎課程，它不僅為學生后續(xù)學習專業(yè)課程奠定理論基礎，還為學生擴展專業(yè)知識領域、提升實踐能力提供重要的理論支撐。全書共分為9章。第1章為緒論，介紹人機工程學的形成與發(fā)展，安全人機工程學的基本概念、主要任務和研究內容。第2章探討人機系統的基本組成和相互作用，為后續(xù)內容奠定理論基礎。第3章研究人體形態(tài)測量與應用，幫助讀者理解如何根據人體尺寸設計符合人類使用的設備和工具。第4章分析人的生理特性與心理特性，探討人體在不同工作條件下的表現及其對安全的影響。第5章聚焦人的作業(yè)能力與可靠性，研究作業(yè)類型的劃分、作業(yè)時人體機能的調節(jié)與適應以及人在復雜環(huán)境中的工作表現及其對系統安全的作用。第6章探討人機界面安全設計，強調通過優(yōu)化界面布局和信息呈現方式減少操作錯誤。第7章研究作業(yè)環(huán)境與作業(yè)空間的設計原則，分析環(huán)境因素對人機系統安全性的影響。第8章介紹人機系統可靠性分析與評價方法，為系統的安全性評估提供科學依據。第9章展望安全人機工程學的新發(fā)展，探討人工智能、虛擬現實等新興技術對安全人機工程學的推動作用。本書配套有擴展閱讀素材，可通過掃描書中二維碼閱讀。本書可作為安全工程、應急技術與管理、消防工程、工業(yè)工程、工業(yè)設計等專業(yè)的本科生教材，也可供有關工程技術人員、管理人員和相關專業(yè)的研究生等參考使用。
安全是人類社會發(fā)展的永恒主題，也是現代工業(yè)生產和日常生活中不可忽視的核心問題。隨著科技的進步和工業(yè)化進程的加速，人機系統的復雜性和交互性日益增強，安全問題也隨之變得更加突出。安全人機工程作為一門交叉學科，旨在通過研究人、機、環(huán)境三者之間的相互作用，優(yōu)化系統的安全性和效率。它不僅關注如何減少事故和傷害，還致力于提升人的工作舒適度和系統的整體性能。安全與人機工程密不可分，前者是目標，后者是實現這一目標的重要手段。通過科學的人機工程設計，可以有效預防事故、降低風險，從而實現更高水平的安全保障。
安全人機工程的研究以安全人機工程學為理論基礎。安全人機工程學的研究內容涵蓋了人機系統的各個方面，主要包括人的基本特性、機的基本特性、環(huán)境因素以及它們之間的相互作用。具體而言，安全人機工程學是以安全為著眼點，研究如何運用人機工程學的原理和方法解決安全問題的一門學科。其通過在系統中建立合理、科學的方案，更好地在人機之間進行合理、科學的功能分配，使人、機、環(huán)境有機結合，充分發(fā)揮人的作用，最大限度為人提供安全、衛(wèi)生和舒適的工作系統，保障人能夠健康、舒適、愉快地活動，同時提高活動效率。此外，安全人機工程學還關注人機系統的可靠性分析與評價，旨在通過科學的方法評估系統的安全性，并提出改進建議。這些研究內容不僅為工程設計提供了理論依據，也為安全管理提供了實踐指導。
安全人機工程學的研究領域廣泛，涉及工業(yè)制造、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等多個領域。在這些領域中，安全人機工程學發(fā)揮著至關重要的作用。例如，在工業(yè)制造中，它通過優(yōu)化工作流程和設備設計，減少工人的操作失誤和職業(yè)傷害；在交通運輸中，它通過改進駕駛艙設計和交通信號系統，提高行車安全性；在醫(yī)療衛(wèi)生領域，它通過設計符合人體工程學的醫(yī)療設備，提升醫(yī)護人員的工作效率和患者的治療體驗。可以說，安全人機工程學的研究成果直接關系人類生活的質量和社會的可持續(xù)發(fā)展。隨著安全科學的發(fā)展，安全人機工程學的研究領域也在不斷擴大，不僅僅局限于人機結合面的安全匹配問題，而是深入更加廣泛的應用領域，如人與生產工藝、人與操作技能、人與工程施工、人與生活服務、人與組織管理等要素的相互協調適應問題，科學研究歸根到底是為了指導實踐，因此安全人機工程的研究有著重要的現實意義和廣闊的發(fā)展空間。
本書以安全人機工程學的相關理論為基礎，圍繞人、機、環(huán)境三要素，堅持以人為中心的設計理念，以安全為目標，以工效為條件，系統性地展開論述。全書按照人機系統的基本組成和相互作用、人體形態(tài)測量與應用、人的生理與心理特性、人的作業(yè)能力與可靠性、人機界面安全設計、作業(yè)環(huán)境與作業(yè)空間、人機系統可靠性分析與評價、安全人機工程學的新發(fā)展為順序展開，逐步深入探討安全人機工程學的核心內容。本書不僅注重理論知識的闡述，更側重于如何將安全人機工程學的原理與方法應用于實際工程中，指導人機系統的安全設計與分析評價。本書旨在幫助讀者掌握科學的安全人機工程理論與方法，提升人機系統的安全性、可靠性和效率，為工程設計與實踐提供理論依據和技術支持。
在本書編寫過程中，編者廣泛收集并整理了國內外學者、專家的最新研究成果和成熟的理論知識，力求做到資料新穎、數據翔實、方法先進、適用面廣，同時注重理論性與實踐性的有機結合。書中內容不僅涵蓋了安全人機工程學的基礎理論，還結合了實際工程案例，力求為讀者提供具有較強應用指導性的知識體系。此外，編者在編寫過程中始終秉持科學性、系統性和邏輯性的原則，確保各章節(jié)內容層次清晰、銜接緊密。
全書共分9章，第1章由劉輝（中國計量大學）編寫；第2章由王睿（浙江工業(yè)大學）編寫；第3~4章由劉輝、張亦雯（中國計量大學）共同編寫；第5章由孔松（寧波工程學院）、孔杰（中國計量大學）共同編寫；第6~7章由徐暢（中國計量大學）、劉輝共同編寫；第8章由聶榮山（中國計量大學）編寫；第9章由石東平（湘潭大學）編寫。
本書得到了浙江省高等教育學會、中國計量大學等單位的大力支持。在此，編者向以上支持單位以及本書的審閱者、文獻作者和專家學者一并表示衷心的感謝。盡管在編寫過程中力求做到精益求精，但由于編者水平有限，書中恐有疏漏，敬請廣大讀者批評指正。
劉輝
2025年3月
第1章緒論1
1.1人機工程學的形成與發(fā)展1
1.1.1人機工程學的起源1
1.1.2人機工程學的發(fā)展歷程3
1.1.3我國人機工程學發(fā)展進程8
1.2人機工程學科的命名與相關概念10
1.2.1學科命名10
1.2.2相關概念10
1.3人機工程學的研究內容和方法13
1.3.1人機工程學的主要任務和研究內容13
1.3.2人機工程學的研究方法14
1.4安全人機工程學概述16
1.4.1安全人機工程學的定義與主要任務17
1.4.2安全人機工程學的研究內容18
習題18
第2章人機系統20
2.1人機系統概述20
2.2人機系統的類型及功能21
2.2.1人機系統的類型21
2.2.2人機系統的功能24
2.3人機系統的基本模式25
2.4人機功能分配26
2.4.1人的主要功能27
2.4.2機的主要功能28
2.4.3人與機功能分配28
2.4.4人機系統功能分配方法33
2.5人機系統事故模式與應用38
2.5.1人機系統事故模式38
2.5.2安全人機系統事故模型的作用43
習題44
第3章人體形態(tài)測量與應用45
3.1人體測量的基本知識45
3.1.1人體尺寸測量分類46
3.1.2人體測量的基本術語46
3.1.3人體尺寸測量辦法49
3.2人體測量數據常用的統計函數與數據處理50
3.2.1均值50
3.2.2方差和標準差51
3.2.3中位數與百分位數51
3.2.4抽樣誤差55
3.2.5人體測量數據的統計處理56
3.3我國人體尺寸的測量與統計59
3.3.1測量項目及測量區(qū)域59
3.3.2人體參數的測量62
3.3.3用體重、身高計算有關人機學參數64
3.4人體尺寸差異的影響因素65
3.4.1年齡65
3.4.2性別65
3.4.3年代66
3.4.4地區(qū)與種族66
3.4.5職業(yè)66
3.5人體測量數據的應用原則與方法67
3.5.1人體測量數據的一般應用原則67
3.5.2人體主要尺寸的應用步驟70
3.6測量數據的概率分布72
3.6.1正態(tài)分布72
3.6.2其他幾個常用的分布74
3.7人體測量數據的應用實例78
3.7.1大學教室桌椅設計78
3.7.2樓梯的安全人機工程設計79
3.7.3作業(yè)椅的安全人機工程設計82
3.7.4公交車頂棚扶手橫桿高度設計的安全人機工程分析83
習題84
第4章人的生理特性與心理特性86
4.1人的生理特性86
4.1.1感知特性86
4.1.2眼動信號106
4.1.3腦電信號111
4.1.4其他生理信號113
4.2人的心理特性124
4.2.1性格125
4.2.2能力125
4.2.3動機128
4.2.4情緒129
4.2.5意志131
4.3人的生理數據的應用實例131
4.3.1試驗設計132
4.3.2試驗數據分析132
習題135
第5章人的作業(yè)能力與可靠性137
5.1作業(yè)類型的劃分138
5.1.1靜態(tài)作業(yè)138
5.1.2動態(tài)作業(yè)139
5.1.3混合型作業(yè)139
5.2人體作業(yè)時的能量來源及能量消耗139
5.2.1人體能量的來源概述140
5.2.2人體能量代謝141
5.2.3作業(yè)時的耗氧動態(tài)分析145
5.3作業(yè)時人體機能的調節(jié)與適應機制148
5.3.1神經系統的機能調節(jié)與適應149
5.3.2心血管系統的機能調節(jié)與適應149
5.3.3腦力作業(yè)與持續(xù)警覺作業(yè)的機能調節(jié)與適應152
5.3.4其他生理系統的調節(jié)與適應154
5.4人的作業(yè)能力155
5.4.1作業(yè)能力的定義及特性解析155
5.4.2作業(yè)能力的動態(tài)變化規(guī)律探討156
5.4.3影響作業(yè)能力的主要因素分析157
5.4.4作業(yè)的動作經濟原則159
5.5勞動強度與分級160
5.5.1勞動強度的概念及重要性160
5.5.2勞動強度的分級標準160
5.6作業(yè)疲勞與消除機制165
5.6.1作業(yè)疲勞的特性與分類165
5.6.2作業(yè)疲勞的發(fā)生機理與發(fā)展階段167
5.6.3作業(yè)疲勞的測定方法169
5.7作業(yè)疲勞與安全生產171
5.7.1作業(yè)疲勞的影響因素分析171
5.7.2提高作業(yè)能力與降低疲勞的措施173
5.8人的可靠性分析179
5.8.1人的自然傾向性及其對作業(yè)安全的影響179
5.8.2人的可靠性及其相關基本概念188
5.8.3人的可靠性分析方法及其發(fā)展192
5.8.4人因失誤分析與人的不安全行為研究195
5.8.5人的失誤概率及定量分析模型研究199
習題204
第6章人機界面安全設計205
6.1人機界面概述206
6.1.1人機界面的定義206
6.1.2人機界面三要素207
6.2信息顯示裝置的類型及設計原則208
6.2.1信息顯示裝置的類型208
6.2.2顯示器的功能211
6.2.3顯示器的性能要求212
6.3視覺顯示裝置設計212
6.3.1顯示器設計的基本原則212
6.3.2顯示器設計213
6.3.3顯示屏設計221
6.4聽覺顯示裝置設計222
6.4.1音響及報警裝置222
6.4.2語言傳示裝置224
6.5控制裝置的類型及設計原則226
6.5.1控制器的類型226
6.5.2控制器的設計原則230
6.6控制裝置設計233
6.6.1手動控制器設計233
6.6.2腳動控制器設計235
6.7控制器和顯示器的相合性237
6.7.1空間關系的相合性237
6.7.2運動關系的相合性238
6.7.3控制/顯示比238
6.8顯示器和控制器的布置239
6.8.1顯示器和控制器的布置原則239
6.8.2視覺顯示器的布置240
6.8.3控制器的布置243
6.8.4顯示器與控制器的配合247
習題248
第7章作業(yè)環(huán)境與作業(yè)空間249
7.1溫度環(huán)境249
7.1.1高溫250
7.1.2低溫254
7.2照明環(huán)境255
7.2.1照明對工效的影響256
7.2.2光的度量258
7.2.3作業(yè)場所照明設計259
7.3色彩環(huán)境263
7.3.1色彩設計基礎263
7.3.2色彩對人體的影響264
7.3.3色彩設計266
7.4噪聲環(huán)境與振動環(huán)境269
7.4.1噪聲環(huán)境269
7.4.2振動環(huán)境274
7.5微氣候環(huán)境277
7.5.1微氣候因素277
7.5.2微氣候環(huán)境對人體及工作的影響277
7.5.3微氣候環(huán)境的主觀感覺及評價278
7.5.4改善微氣候環(huán)境的措施283
7.6其他作業(yè)環(huán)境284
7.6.1有毒環(huán)境284
7.6.2電磁輻射289
7.7作業(yè)空間安全性設計291
7.7.1作業(yè)空間安全性設計的基本原則291
7.7.2作業(yè)場所空間布置293
7.7.3作業(yè)姿勢與作業(yè)空間布置299
7.7.4安全距離設計309
習題315
第8章人機系統可靠性分析與評價316
8.1人機系統分析方法317
8.1.1連接分析法317
8.1.2作業(yè)分析法323
8.2人機系統的可靠性分析335
8.2.1人的可靠性336
8.2.2機的可靠性342
8.2.3環(huán)境因素347
8.2.4人機系統可靠度計算與評價350
8.3人機系統評價352
8.3.1檢查表評價法352
8.3.2工作環(huán)境指數評價法358
習題361
第9章安全人機工程的新發(fā)展363
9.1數字化安全人機工程363
9.1.1數字化的人體模型364
9.1.2人機系統的建模與分析372
9.2信息化安全人機工程378
9.2.1協同工作中的人機交互378
9.2.2基于人機交互的信息化界面設計385
9.3智能化安全人機工程389
9.3.1安全人機智能化389
9.3.2安全人機系統智能設計、施工與運維391
9.3.3智能安全人機工程應用案例396
9.4新形勢下人機界面安全技術的新發(fā)展406
9.4.1新形勢下人機界面安全技術的現狀406
9.4.2人機界面安全技術趨勢分析410
習題420
參考文獻421
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