安全人機(jī)工程是安全工程專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，它不僅為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程奠定理論基礎(chǔ)，還為學(xué)生擴(kuò)展專業(yè)知識領(lǐng)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(jī)工程學(xué)的形成與發(fā)展，安全人機(jī)工程學(xué)的基本概念、主要任務(wù)和研究內(nèi)容。第2章探討人機(jī)系統(tǒng)的基本組成和相互作用，為后續(xù)內(nèi)容奠定理論基礎(chǔ)。第3章研究人體形態(tài)測量與應(yīng)用，幫助讀者理解如何根據(jù)人體尺寸設(shè)計符合人類使用的設(shè)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(xiàn)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(jī)能的調(diào)節(jié)與適應(yīng)以及人在復(fù)雜環(huán)境中的工作表現(xiàn)及其對系統(tǒng)安全的作用。第6章探討人機(jī)界面安全設(shè)計，強(qiáng)調(diào)通過優(yōu)化界面布局和信息呈現(xiàn)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(shè)計原則，分析環(huán)境因素對人機(jī)系統(tǒng)安全性的影響。第8章介紹人機(jī)系統(tǒng)可靠性分析與評價方法，為系統(tǒng)的安全性評估提供科學(xué)依據(jù)。第9章展望安全人機(jī)工程學(xué)的新發(fā)展，探討人工智能、虛擬現(xiàn)實等新興技術(shù)對安全人機(jī)工程學(xué)的推動作用。本書配套有擴(kuò)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(yīng)急技術(shù)與管理、消防工程、工業(yè)工程、工業(yè)設(shè)計等專業(yè)的本科生教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員、管理人員和相關(guān)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(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中不可忽視的核心問題。隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)化進(jìn)程的加速，人機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性和交互性日益增強(qiáng)，安全問題也隨之變得更加突出。安全人機(jī)工程作為一門交叉學(xué)科，旨在通過研究人、機(jī)、環(huán)境三者之間的相互作用，優(yōu)化系統(tǒng)的安全性和效率。它不僅關(guān)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(tǒng)的整體性能。安全與人機(jī)工程密不可分，前者是目標(biāo)，后者是實現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。通過科學(xué)的人機(jī)工程設(shè)計，可以有效預(yù)防事故、降低風(fēng)險，從而實現(xiàn)更高水平的安全保障。
安全人機(jī)工程的研究以安全人機(jī)工程學(xué)為理論基礎(chǔ)。安全人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容涵蓋了人機(jī)系統(tǒng)的各個方面，主要包括人的基本特性、機(jī)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(jī)工程學(xué)是以安全為著眼點，研究如何運用人機(jī)工程學(xué)的原理和方法解決安全問題的一門學(xué)科。其通過在系統(tǒng)中建立合理、科學(xué)的方案，更好地在人機(jī)之間進(jìn)行合理、科學(xué)的功能分配，使人、機(jī)、環(huán)境有機(jī)結(jié)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(tǒng)，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(jī)工程學(xué)還關(guān)注人機(jī)系統(tǒng)的可靠性分析與評價，旨在通過科學(xué)的方法評估系統(tǒng)的安全性，并提出改進(jìn)建議。這些研究內(nèi)容不僅為工程設(shè)計提供了理論依據(jù)，也為安全管理提供了實踐指導(dǎo)。
安全人機(jī)工程學(xué)的研究領(lǐng)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(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，安全人機(jī)工程學(xué)發(fā)揮著至關(guān)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(shè)備設(shè)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(jìn)駕駛艙設(shè)計和交通信號系統(tǒng)，提高行車安全性；在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，它通過設(shè)計符合人體工程學(xué)的醫(yī)療設(shè)備，提升醫(yī)護(hù)人員的工作效率和患者的治療體驗�？梢哉f，安全人機(jī)工程學(xué)的研究成果直接關(guān)系人類生活的質(zhì)量和社會的可持續(xù)發(fā)展。隨著安全科學(xué)的發(fā)展，安全人機(jī)工程學(xué)的研究領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，不僅僅局限于人機(jī)結(jié)合面的安全匹配問題，而是深入更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如人與生產(chǎn)工藝、人與操作技能、人與工程施工、人與生活服務(wù)、人與組織管理等要素的相互協(xié)調(diào)適應(yīng)問題，科學(xué)研究歸根到底是為了指導(dǎo)實踐，因此安全人機(jī)工程的研究有著重要的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展空間。
本書以安全人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論為基礎(chǔ)，圍繞人、機(jī)、環(huán)境三要素，堅持以人為中心的設(shè)計理念，以安全為目標(biāo)，以工效為條件，系統(tǒng)性地展開論述。全書按照人機(jī)系統(tǒng)的基本組成和相互作用、人體形態(tài)測量與應(yīng)用、人的生理與心理特性、人的作業(yè)能力與可靠性、人機(jī)界面安全設(shè)計、作業(yè)環(huán)境與作業(yè)空間、人機(jī)系統(tǒng)可靠性分析與評價、安全人機(jī)工程學(xué)的新發(fā)展為順序展開，逐步深入探討安全人機(jī)工程學(xué)的核心內(nèi)容。本書不僅注重理論知識的闡述，更側(cè)重于如何將安全人機(jī)工程學(xué)的原理與方法應(yīng)用于實際工程中，指導(dǎo)人機(jī)系統(tǒng)的安全設(shè)計與分析評價。本書旨在幫助讀者掌握科學(xué)的安全人機(jī)工程理論與方法，提升人機(jī)系統(tǒng)的安全性、可靠性和效率，為工程設(shè)計與實踐提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
在本書編寫過程中，編者廣泛收集并整理了國內(nèi)外學(xué)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(shù)據(jù)翔實、方法先進(jìn)、適用面廣，同時注重理論性與實踐性的有機(jī)結(jié)合。書中內(nèi)容不僅涵蓋了安全人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)理論，還結(jié)合了實際工程案例，力求為讀者提供具有較強(qiáng)應(yīng)用指導(dǎo)性的知識體系。此外，編者在編寫過程中始終秉持科學(xué)性、系統(tǒng)性和邏輯性的原則，確保各章節(jié)內(nèi)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(xué)）編寫；第2章由王睿（浙江工業(yè)大學(xué)）編寫；第3~4章由劉輝、張亦雯（中國計量大學(xué)）共同編寫；第5章由孔松（寧波工程學(xué)院）、孔杰（中國計量大學(xué)）共同編寫；第6~7章由徐暢（中國計量大學(xué)）、劉輝共同編寫；第8章由聶榮山（中國計量大學(xué)）編寫；第9章由石東平（湘潭大學(xué)）編寫。
本書得到了浙江省高等教育學(xué)會、中國計量大學(xué)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(xiàn)作者和專家學(xué)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(jī)工程學(xué)的形成與發(fā)展1
1.1.1人機(jī)工程學(xué)的起源1
1.1.2人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展歷程3
1.1.3我國人機(jī)工程學(xué)發(fā)展進(jìn)程8
1.2人機(jī)工程學(xué)科的命名與相關(guān)概念10
1.2.1學(xué)科命名10
1.2.2相關(guān)概念10
1.3人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容和方法13
1.3.1人機(jī)工程學(xué)的主要任務(wù)和研究內(nèi)容13
1.3.2人機(jī)工程學(xué)的研究方法14
1.4安全人機(jī)工程學(xué)概述16
1.4.1安全人機(jī)工程學(xué)的定義與主要任務(wù)17
1.4.2安全人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容18
習(xí)題18
第2章人機(jī)系統(tǒng)20
2.1人機(jī)系統(tǒng)概述20
2.2人機(jī)系統(tǒng)的類型及功能21
2.2.1人機(jī)系統(tǒng)的類型21
2.2.2人機(jī)系統(tǒng)的功能24
2.3人機(jī)系統(tǒng)的基本模式25
2.4人機(jī)功能分配26
2.4.1人的主要功能27
2.4.2機(jī)的主要功能28
2.4.3人與機(jī)功能分配28
2.4.4人機(jī)系統(tǒng)功能分配方法33
2.5人機(jī)系統(tǒng)事故模式與應(yīng)用38
2.5.1人機(jī)系統(tǒng)事故模式38
2.5.2安全人機(jī)系統(tǒng)事故模型的作用43
習(xí)題44
第3章人體形態(tài)測量與應(yīng)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(shù)語46
3.1.3人體尺寸測量辦法49
3.2人體測量數(shù)據(jù)常用的統(tǒng)計函數(shù)與數(shù)據(jù)處理50
3.2.1均值50
3.2.2方差和標(biāo)準(zhǔn)差51
3.2.3中位數(shù)與百分位數(shù)51
3.2.4抽樣誤差55
3.2.5人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理56
3.3我國人體尺寸的測量與統(tǒng)計59
3.3.1測量項目及測量區(qū)域59
3.3.2人體參數(shù)的測量62
3.3.3用體重、身高計算有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)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(shù)據(jù)的應(yīng)用原則與方法67
3.5.1人體測量數(shù)據(jù)的一般應(yīng)用原則67
3.5.2人體主要尺寸的應(yīng)用步驟70
3.6測量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的應(yīng)用實例78
3.7.1大學(xué)教室桌椅設(shè)計78
3.7.2樓梯的安全人機(jī)工程設(shè)計79
3.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計82
3.7.4公交車頂棚扶手橫桿高度設(shè)計的安全人機(jī)工程分析83
習(xí)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(jī)128
4.2.4情緒129
4.2.5意志131
4.3人的生理數(shù)據(jù)的應(yīng)用實例131
4.3.1試驗設(shè)計132
4.3.2試驗數(shù)據(jù)分析132
習(xí)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(jī)能的調(diào)節(jié)與適應(yīng)機(jī)制148
5.3.1神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能調(diào)節(jié)與適應(yīng)149
5.3.2心血管系統(tǒng)的機(jī)能調(diào)節(jié)與適應(yīng)149
5.3.3腦力作業(yè)與持續(xù)警覺作業(yè)的機(jī)能調(diào)節(jié)與適應(yīng)152
5.3.4其他生理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)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(jīng)濟(jì)原則159
5.5勞動強(qiáng)度與分級160
5.5.1勞動強(qiáng)度的概念及重要性160
5.5.2勞動強(qiáng)度的分級標(biāo)準(zhǔn)160
5.6作業(yè)疲勞與消除機(jī)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(jī)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(chǎn)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(guān)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(xí)題204
第6章人機(jī)界面安全設(shè)計205
6.1人機(jī)界面概述206
6.1.1人機(jī)界面的定義206
6.1.2人機(jī)界面三要素207
6.2信息顯示裝置的類型及設(shè)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(shè)計212
6.3.1顯示器設(shè)計的基本原則212
6.3.2顯示器設(shè)計213
6.3.3顯示屏設(shè)計221
6.4聽覺顯示裝置設(shè)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(shè)計原則226
6.5.1控制器的類型226
6.5.2控制器的設(shè)計原則230
6.6控制裝置設(shè)計233
6.6.1手動控制器設(shè)計233
6.6.2腳動控制器設(shè)計235
6.7控制器和顯示器的相合性237
6.7.1空間關(guān)系的相合性237
6.7.2運動關(guān)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(xí)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(shè)計259
7.3色彩環(huán)境263
7.3.1色彩設(shè)計基礎(chǔ)263
7.3.2色彩對人體的影響264
7.3.3色彩設(shè)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(shè)計291
7.7.1作業(yè)空間安全性設(shè)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(shè)計309
習(xí)題315
第8章人機(jī)系統(tǒng)可靠性分析與評價316
8.1人機(jī)系統(tǒng)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(jī)系統(tǒng)的可靠性分析335
8.2.1人的可靠性336
8.2.2機(jī)的可靠性342
8.2.3環(huán)境因素347
8.2.4人機(jī)系統(tǒng)可靠度計算與評價350
8.3人機(jī)系統(tǒng)評價352
8.3.1檢查表評價法352
8.3.2工作環(huán)境指數(shù)評價法358
習(xí)題361
第9章安全人機(jī)工程的新發(fā)展363
9.1數(shù)字化安全人機(jī)工程363
9.1.1數(shù)字化的人體模型364
9.1.2人機(jī)系統(tǒng)的建模與分析372
9.2信息化安全人機(jī)工程378
9.2.1協(xié)同工作中的人機(jī)交互378
9.2.2基于人機(jī)交互的信息化界面設(shè)計385
9.3智能化安全人機(jī)工程389
9.3.1安全人機(jī)智能化389
9.3.2安全人機(jī)系統(tǒng)智能設(shè)計、施工與運維391
9.3.3智能安全人機(jī)工程應(yīng)用案例396
9.4新形勢下人機(jī)界面安全技術(shù)的新發(fā)展406
9.4.1新形勢下人機(jī)界面安全技術(shù)的現(xiàn)狀406
9.4.2人機(jī)界面安全技術(shù)趨勢分析410
習(xí)題420
參考文獻(xiàn)421
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