人机工程学应用于现代制造、航空航天、深海深地探索、智能化数字产品等领域以及人们日常生活各个方面，其作用日益凸显。《人机工程学原理及应用》作为高等院校工业设计、产品设计专业的本科生和研究生教材，从实用的角度介绍了人机工程学有关理论和方法。本书分为两篇。第一篇“人机工程学原理”分为七章。首先概述人机工程学的定义、起源与发展、学科体系及有关技术标准、方法。其次介绍人的基本特性，以此为基础讲解人在作业时如何协调人造物与人的特性关系，并应用于工位和界面设计。考虑到人的认知在很大程度上影响着人机关系，还介绍了人因可靠性分析和人机系统设计，用于研究生深入学习。最后介绍人机工程学近年来的一些发展动态。第二篇“人机工程学应用”分为两章，包括装备类、生活类产品设计案例。其目的是为读者提供一些应用人机工程学的方法和思路，有助于读者从系统的角度了解如何应用人机工程学原理解决实际问题。
本书以案例的形式介绍运用人机工程理论解决实际问题的方法，每章有学习要点和思考题，并配置有关示例电子文件，便于读者自学和复习。本书适用于48～56学时的课程，学校可根据自己的教学大纲选学教材内容。
本书可供高等学校工业设计、产品设计本科生、研究生教学使用，也可供从事产品设计相关工作的科技人员参考。

陈波，西南石油大学，教授，作为机械背景的工业设计专业教师，多年一直从事与人机工程有关的科研和教学活动。

第1篇 人机工程学原理
1 人机工程学概论 002
1.1 器物与人的因素相适应 003
1.1.1 引例 003
1.1.2 人机工程学在设计中的作用 003
1.2 人机工程学的学科体系与应用 006
1.3 人机工程学的起源与发展 007
1.3.1 人机工程学起源 007
1.3.2 人机工程学发展 009
1.4 人机工程设计与技术标准 012
1.4.1 研究方法简介 012
1.4.2 人机工程设计概述 013
1.4.3 国际技术标准 014
1.5 计算机辅助人机分析方法简介 015
1.5.1 CATIA界面简介 015
1.5.2 学生宿舍洗漱间人机分析 018
本章学习要点 021
思考题 021

2 人的基本特性 022
2.1 人的物理特性 022
2.1.1 人体的几何特性 022
2.1.2 人体的力学特性 042
2.2 人的生理特性 059
2.2.1 视觉器官特性 059
2.2.2 听觉器官特性 067
2.2.3 其他感觉器官特性 069
2.2.4 人的生理适应性 069
2.3 人的心理特性 070
2.3.1 人的心理过程 070
2.3.2 人的个性心理 074
2.4 作业时人体特性 075
2.4.1 施力特性 075
2.4.2 作业姿势与施力 078
2.4.3 运动特性 083
2.4.4 持续警觉特性 085
2.4.5 作业能力 086
2.4.6 作业疲劳 086
2.5 人体自然倾向性 088
2.5.1 习惯 088
2.5.2 精神紧张 088
2.5.3 动作躲闪 089
本章学习要点 089
思考题 090

3 作业空间与工位设计 092
3.1 作业空间 092
3.1.1 行动空间 092
3.1.2 心理空间 092
3.2 作业姿势 093
3.2.1 常见作业姿势 094
3.2.2 数字人体姿势编辑 096
3.2.3 伸及域与作业范围 109
3.2.4 作业姿势与舒适度评价方法 112
3.3 工位设计 121
3.3.1 工位姿势选择 121
3.3.2 工位尺寸设计 122
3.3.3 工作座椅舒适性设计 129
3.3.4 工位评价原则 136
3.3.5 虚拟仿真评价方法 136
本章学习要点 141
思考题 142

4 人机界面设计 144
4.1 显示装置设计 144
4.1.1 单个仪表的设计 145
4.1.2 信号灯设计 149
4.2 操纵装置设计 150
4.2.1 操纵器的选用 151
4.2.2 操纵器的设计原则 153
4.2.3 常用操纵器设计 155
4.2.4 操纵器编码与识别 158
4.3 人机界面布局设计 160
4.3.1 显示仪表布局设计 161
4.3.2 操纵器布局设计 163
4.3.3 操纵与被操纵对象互动协调 167
4.4 数字化人机界面设计 172
4.4.1 数字化系统下作业者的认知行为 172
4.4.2 数字化人-机界面相关因子优化原则 174
4.4.3 数字化人-机界面布局方法 176
本章学习要点 177
思考题 178

5 人因可靠性分析 181
5.1 人因可靠性概述 181
5.1.1 人因可靠性研究意义与发展历程 181
5.1.2 人因可靠性研究内容 182
5.2 人为差错 183
5.2.1 人为差错定义与分类 183
5.2.2 人的可靠性 184
5.3 人的认知行为描述 186
5.3.1 S-O-R模型和信息处理模型 186
5.3.2 阶梯模型、SRK模型和通用认知模型 187
5.3.3 COCOM模型与IDA模型 188
5.4 行为形成因子 189
5.4.1 行为形成因子含义 189
5.4.2 行为形成因子分类方法与权重确定 189
5.4.3 行为形成因子选取与使用 190
5.4.4 行为形成因子评价方法 190
5.5 人为差错辨识 191
5.5.1 外部人为差错辨识 192
5.5.2 内部人为差错辨识 193
5.5.3 压裂作业人为差错辨识 194
5.6 人为差错概率量化 196
5.6.1 人为差错概率量化方法分类 197
5.6.2 认知可靠性和失误分析方法CREAM 198
本章学习要点 205
思考题 205

6 人机系统设计及分析 206
6.1 人机系统设计 206
6.1.1 人机系统设计概述 206
6.1.2 人机功能分配设计 209
6.1.3 人机界面匹配设计 210
6.1.4 安全性设计 210
6.2 人机系统分析 214
6.2.1 连接分析法 214
6.2.2 人机系统可靠性 216
6.3 人机系统评价 220
6.3.1 人机系统总体性能评价指标 220
6.3.2 单性能指标评价方法 221
6.3.3 模糊层次分析法FAHP 221
6.3.4 检查表评价法 224
6.3.5 工作环境指数评价法 225
6.4 人机系统事故分析 228
6.4.1 人机系统事故致因理论 229
6.4.2 人机系统事故成因分析 230
6.4.3 人机系统事故模式及规律 235
6.4.4 人机系统事故控制 237
6.4.5 切尔诺贝利核事故分析 239
本章学习要点 241
思考题 242

7 发展中的人机工程学 243
7.1 人机工程学研究现状 243
7.1.1 国际人机工程学研究现状 243
7.1.2 国内人机工程学研究现状 248
7.2 现代人机工程学发展趋势 249
7.2.1 人机工程学与人工智能、互联网 249
7.2.2 交互设计 252
7.2.3 可用性工程与以用户为中心的设计方法 254
7.2.4 用户体验设计 255
7.2.5 无障碍设计与通用设计 257
7.2.6 参与式人机工程设计 258
7.3 现代人机分析技术简介 258
7.3.1 动作捕捉技术及相关系统 259
7.3.2 眼动跟踪技术 261
7.3.3 脑电事件相关电位（EEG/ERP）分析系统 263
7.3.4 行为分析系统 265
7.3.5 脑-机接口（BCI） 266
本章学习要点 270
思考题 270


第2篇 人机工程学应用
8 装备类产品人机分析 272
8.1 石油钻机司钻控制人机设计 272
8.1.1 钻井现场设计调查 273
8.1.2 司钻座椅位置设计 275
8.1.3 司钻员作业工位设计 278
8.1.4 司控台显示仪表布局设计 280
8.1.5 司控台操纵元件布局设计 280
8.2 石油压裂作业人因可靠性分析 281
8.2.1 压裂班组认知行为 283
8.2.2 压裂班组人因失误影响因素 284
8.2.3 压裂作业人因失误概率量化 289
8.3 舱室人机界面布局设计与评估优化 293
8.3.1 遗传-蚁群算法求解舱室操纵器布局优化 294
8.3.2 面向舱室布局优化的上肢操作舒适性评估 300
8.4 高铁座椅舒适性分析 305
8.4.1 人-椅系统 305
8.4.2 坐姿动作捕捉 306
8.4.3 虚拟仿真分析 308
8.4.4 坐姿人体压力分布 310
8.5 数控机床人机评价 311
8.5.1 课题分析与前期准备 312
8.5.2 人体操作姿态评估 313
8.5.3 快速上肢评价 315

9 生活类产品人机分析 317
9.1 学生公寓人机尺寸设计 317
9.2 自行车人机分析 320
9.2.1 人机设计 320
9.2.2 人机评价 321
9.3 家具产品人机分析 324
9.3.1 客厅家具人机分析 324
9.3.2 餐厅家具人机分析 326
9.3.3 厨房家具人机分析 327
9.3.4 卧室家具人机分析 328
9.3.5 书房家具人机分析 330
9.3.6 陈列柜人机分析 331


附录 333
附录A 人机工程学主要国家技术标准 333
附录B 人体尺寸与身高的近似比例关系 338
附录C 部分常用人体尺寸数据 340
附录D 人体关节角度 344
附录E 环境中的人机因素 345
附录F 操纵元件有关数据 346
附录G 家居推荐尺寸 348
附录H 国外人机工程软件功能对比 354


参考文献 355