人因工程学的起源和发展

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.是在美国完成的。可以说本学科起源于欧洲，形成于美国。虽然学科起源可追溯到20 世纪初期，但作为一门的学科，其诞生日期可认为是1949年7月12日。当时，在英国海军成立了一个交叉学科研究组，专门研究如何提高人的工作效率问题。后来在1950 年2 月的一次会议上，通过了用“Ergonomics”这一术语表述人因工程学，一门的新学科从此诞生了。人因工程学科诞生前后，经历了以下几个发展阶段。

    一、人因工程学的萌芽时期

    自古以来，为了生存和提高自身能力，人类一直在不断研究和使用各种设备工具、机器、用具等。但人们很少注意所使用的设备及工作方法对人工作效

自身安全的影响，直到19 世纪末期，才开始进仃沤方面的研究。

20世纪初，美国人泰勒(F.W.Tylor，科学管理的创始人)在伯利恒钢铁公司进行了著名的铁铲实验和时间研究实验，研究铁铲的尺寸、形状与日工作量之间的关系。当每铲铲煤9.5kg 时，日产量达到最大(47t)，使工作效率成倍提高(原来为12.5t)。他还对工人的操作进行了时间研究，改进操作方法，制定标准时间，在不增加劳动强度的条件下提高了工作效率。与泰勒同一时期的吉尔布雷斯夫妇(F. B. Gilbreth) 开展了动作研究，创立了通过动素分析改进操作动作的方法。他们还进行了作业疲劳研究、工作站设计以及为残疾人设计合适的工具。之后，科学管理内容不断丰富，方法研究、工具设计、设施规划等都涉及人和机器、人和环境的关系问题，而且都与如何提高生产效率有关。

    在这一时期，德国心理学家闵斯托伯格(H. Monsterbeng) 倡导将心理学应用于生产实践，其代表作是《心理学与工业效率》，提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。并将心理学研究成果与泰勒的科学管理有机结合，在人员选拔、培训、改善工作条件、减轻疲劳等方面进行了有意义的尝试。20世纪初，虽然已孕育着人因工程学的思想萌芽，但人机关系总的特点是以机器为中心，通过选拔和培训使人去适应机器。由于机器进步很快，使人难以适应，因此大量存在着伤害人身心的问题。

    二、人因工程学的兴起时期

    该时期为第一次世界大战初期至第二次世界大战之前。第一次世界大战为工作效率研究提供了重要背景。该阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器的适应问题。由中战争的需要，工厂雇佣了大部分妇女和非熟练劳动力进行生产，生产任务的紧迫性使企业经常延长工作时间，增加了劳动强度，加剧了工人疲劳，达不到提高工作效率的目的。当时参战国都很重视研究发挥人力在战争和后勤生产中的作用问题。如英国设立了疲劳研究所，研究减轻工作疲劳的对策。美国为了合理使用兵力资源，进行大规模智力测验。此外，在战争中已使用了现代化装备，如飞机、潜艇和无线电通信等。新装备的出现对人员的素质提出了更高的要求选鸪、训练兵员或生产工人，都是为了使人适应机器装备的要求，在一定程度上改耸了人机匹配，使工作效率有所提高。第一次世界大战后，人员选拔和训练工作在工业生产中受到重视而得到应用。心理学的作用普遍受到关注，许多国家成立了各种工业心理学研究机构。

自1924年开始，在美国芝加哥西方电气公司的霍桑工厂进行了长达8年的“霍桑实验”，这是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。这项研究的最初目的是想找出工作条件(如照明等) 对工作效率的影响，以寻求提高效率的途径。通过一系列实验研究，最后得到的结论是工作效率不仅受物理的、生理的因素影而且还受组织因素、工作气氛和人际关系等因素的影响。从此研究提响时，开始重视情绪、动机等社会因素的作用。

三、人因工程学的成长时期

    该时期从第二次世界大战开始至20世纪60年代。第二次世界大战以前，才十与机器装备的匹配，主要是通过选拔和培训，使人去适应机器装备。第二次世界大战期间，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备。但由于片面注重新式武器和装备的功能研究，忽视了人的能力限度，导致人机不能很好匹配，经常发生机毁人亡和误击目标的事故。如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控制器而导致意外事故；或由于操作系统复杂、不灵活及不符合人的生理心理特征而造成命中率低的现象经常发生。失败的教训使人们认识到，只有当武器装备适应操作者的生理、心理特征和人的能力限度时，才能发挥其高性能。人的因素是设计中不能忽视的一个重要条件。因此，在第二次世界大战期间，首先在军事领域开始了与设计相关学科的综合研究与应用。从此，人机关系的研究，从使人适应机器转入到使机器适应人的新阶段，为人因工程学的诞生奠定了基础。

1945年第二次世界大战结束时，本学科的研究与应用逐渐从军事领域向工业等领域发展。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与工业研究部的鼓励下，英国诞生了人因工程职业。恰帕尼斯(A.Chapanis)等人出版了《应用实验心理学——工程设计中的人的因素》一书，系统论述了新学科的基本理论和方法。后来，研究领域不断扩大，研究队伍中除心理学家外，还有医学、生理学、人体测量学及工程技术等各方面学者专家，因而有人把这一学科称为 “人的因素” 或 “人的因素工程学”。有关方面的著作相继出版，一些大学开设课程，建立相关研究部门，大力开展相关研究。

此外，美国，日本和欧洲的许多国家先后成立了学会。例如，英国于1949年成立了工效学研究协会。美国与1957年建立了人因工程学协会，由工效学研究协会出版了《工效学》杂志，并由21个部门组成了美国心理学家协会。为了加强国际间的交流，1960年正式成立了国际人类工效学会(IEA)，标志着该学科该组织为推动各国的人因工程发展成熟，该组织为推动各国人因工程发展起到了重要作用。

    总之，这个时期，各国研究工作主要集中在人机界面的匹配，即关于显示器与控制器设计中的人的因素问题的研究，因而，有人称之为“旋钮与表盘”时代。各国把研究成果汇编成标准或规范，有利于在工程技术实践中推广和应用。

    四、人因工程学的发展时期

   20世界60年代以后，人因工程学进入了一个新的发展时期。这个时期入因工程学的发展有三大基本趋向。

 (1) 研统领域不断扩大。随着技术、经济和社会的进步，人因工程学的研究领域已不限于人机界面匹配问题，而是把人—机—环境系统优化的基本思想、原理和方法，应用于更广泛领域的研究，如人与工程设施、人与生产制造、人与技术工艺、人与方法标准、人与生活服务、人与组织管理等要素的相互协调适应上。    

   20世纪80年代，计算机技术的迅速发展使人因工程学的研究面临新的挑战, 如何设计界面友好的软件，新的控制设备、屏幕显示的信息输出、新技术对人类的冲击等都成为人因工程学研究的领域。

    20 世纪80 年代以来，人类经历了多次大规模的技术性灾难。1979年三里岛核电站的事故，差点导致核泄漏的严重后果。1984 年印度博帕尔一家碳化物农药厂发生的有毒化学物质泄漏，造成近4000 人死亡。1986年，前苏联切尔诺贝利核电站爆炸的大火，导致300余人死亡，大量的人员遭到有害射线的辐射，上百万平方的土地被放射性物质所污染。三年以后，又一场大爆炸席卷了得克萨斯州的一家塑料工厂，23人死亡，100多人受伤。这些事件的主要原因是人为失误。所以，如何保证重大系统的安全和可靠性成为人因工程学研究的又一重要领域。

(2) 应用的范围越来越广泛。人因工程学的应用扩展到社会的各行各业，几乎渗入到与人有关的一切方面，包括人类生活的各个领域，如衣、食、住、行、学习、工作、文化、体育、休息等各种设施用具的科学化、且人化。由于不同行业应用人因工程学的内容和侧重点不同，因此出现了学科的各种分支，如航空、航天、机械电子、交通、建筑、能源、通信、农林、服装、环境、卫生、安全、管理、服务等。

90 年代以后，人因工程学越来越多地应用于计算机和信息技木(计算机界面、人机交互、互联网等)及空间技术的应用之中。建立永久性空间站的计产必然涉及到大量的人因工程学方面的研究。总之，人因工程学还将随着人类工作和生活的丰富化，应用领域不断充实和发展。

    (3)在高技术领域中发挥特殊作用。随着微电子及计算机迅速发展以及自动 化水平的提高，人的工作性质、作用和方式发生了很大变化。以往许多由人直接参与的作业，现已由自动控制系统所代替，人的作用由操作者变为监控者或监视者，人的体力作业减少，而脑力或脑体结合的作业增多。今后，将有越来越多的 智能化机器装备代替人的某些工作，人类社会生活必将发生很大的改变。然而，技术与人类社会往往产生不协调的问题，只有综合应用包括人因工程在内的交叉学科理论和技术，才能使高技术与固有技术的长处很好结合，协调人的多种价 I值目标，有效处理高技术社会的各种问题。

五、我国人因工程学科的发展

     中国最早开展工作效率研究的是心理学家。20世纪30年代清华大学设了工业心理学课程，1935年，陈立先生出版了“工业心理学概现”，这是我国最早系统介绍工业心理学的著作。陈立先生还在北京及无锡的工厂里开展工作环境及选拔工人等研究。新中国成立后，中国科学院心理研究所和杭州大学的心理学家开展了操作合理化、技术革新、事故分析、职工培训等劳动心理学研究。虽然这些研究对提高工作效率和促进生产发展起到了积极作甩，但还是侧重于使人适应机器的研究。20世纪60年代初，各种装各由仿照向自行设制造转化，需要提供人机匹配数据。一部分心理学工作者转向光信号显示电站控制室信号显示、仪表盘设计、航空照明和座舱仪表显示等工程心理学研究，取得了可喜的成果。“文化大”使许多研究陷于停顿。70年代后期。我国进入现代化建设的新时期，工业心理学的研究获得较快的发展。一些研究单位和大学，成立了工效学或工程心理学研究机构。改革开放，使我们了解更多国外人因工程学的研究应用成果和发展态势，到20世纪80年代，人因工程学得到迅速发展。

    1980年5月国家标准局和中国心理学会联合召开会议，同时成立了中国人类工效学标准化技术委员会和中国心理学会工业心理学专业委员会。标准化技术委员会负责研究制定有关标准化工作的方针、；规划组织我国民用方面的人类工效学国家标准及专业标准的制定、修订工作。由于军用标准的特殊要求，1984年国防科工委还成立了军用人—机—环境系统工程标准化技术委员会。在上述两个委员会的规划和推动下，我国已制定了100多个有关民用和军用的人类工效学的基础性和专业性的技术标准。这些标准及其研究工作对我国人因工程学的发展起着有力的推动作用。

    20世纪80年代末，我国已有几十所高等学校和研究单位开展了人因工程学研究和人才培养工作，许多大学在应用性学科开设了有关人因工程学方面的课程。90年代后，一些大学相继开设了工业工程专业，到目前为止已经有100多个有关民用和军用的人类工效学的基础性和专业性的技术标准。教育部管理科学与工程指导委员会将人因工程学定为工业工程专业的核心课，有更多的教师从事人因工程学的教学、科研工作，人因工程学的研究队伍不断发展壮大。

    为了把全国有关的工作者组织起来，共同推进学科的发展，19年6月29日-30日在上海同济大学召开了全国性学科成立大会，定名为中国人类工效学学会。这个学会下设人机工程学、环境工效学、认知工效学、交通工效学、生物力学工效学、管理工效学、工效学标准化等专业委员会。另外，中国心理学会、中国航空学会、中国系统工程学会、中国机械工程学会等在自己的学会中分别成立了工业心理学专业委员会，航空人体工效、航医、救生专业委员会，人-机-环境系统工程委员会，人机工程专业委员会等有关人因工程学的专业学术团体。

国这些学会组织推动着我国人因工程学不断向前发展。

人因工程学研究的方基础

    研究方法在科学发展中具有重要作用，只有掌握科学的研究方法才会使研工作取得预期的结果。唯物辩证法是所有科学研究的方基础。人因工程学研究只有以此方为指导，才能正确地制定技术路线，采取科学合理的具体钮究方法，并对研究结果做出客观的科学结论。根据方基础及人因工程学一身特点，在研究中要特别注意客观性和系统性。

    客观性是指研究者在工作中应坚持实事求是的科学态度，根据客观事实一来面目去揭示事物内在的规律性，不能以个人主观臆断解释客观事实。这就要鹳研究人员要以科研和生产实际需要选择研究课题；在研究工程中，要全面、真翔1具体地记录情境条件和研究对象的各种反酸；在分析结果时，一定从客观事实判发得出结论。

    系统性是指把研究对象放到系统中加以研究和认识。20 世纪40 年代以来冽展起来的系统论、信息论和控制论等系统科学理论为人因工程学科的研究提供驯新思想、新观点。人因工程学的主要研究对象是人一机一环境系统。系统中人01l机器、环境这三大要素之间存在着相互制约和相互协同的关系，整个系统的性能I不同于各要素性能的简单相加，同时，人、机器、环境各自构成了自己的系统用系统观点研究人一机一环境系统时，必须从系统的整体出发去分析各子系统制性能及其相互关系，再通过对各部分相互作用的分析来认识系统整体。在研究训计和改进系统功能的过程中，要寻求各要素乙间的最合理的配合r. 以取得最好制效果。

    二，主要研究方法

    人因工程学是由多学科交叉形成的，应用领域非常广泛，因此其研究方法剑很多。下面简要介绍几种主要研究方法。

    (一) 调查法

    调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。它具体包括访谈法、考矧法和问卷法

    (1) 访谈法。它是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。访谈可以剁有严密计划的，也可以是随意的。无论采取哪种方式，都要求做到与被调查者闫l行良好的沟通和配合，引导谈话围绕主题展开，并尺量客观真实

    (2) 考察法。它是研究实际问题时常用的方法。通过实地考察发现现实的人一机一环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料实地考察还能客观地反映研究成果的质量及实际应用价值。为了做妤实地考察要求研究者熟悉实际情况，并有实际经验，善于在人、机、环境各因素的复杂关I系中发现问题和解决问题。

    (3) 问卷法。它是研究者根据研究目的编制一系列问题和项目，以问卷或量I表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。例如，通过问卷调查某一1种职业的工作疲劳特点和程度，让作业者根据自己的主观感受填写问卷调查表，研究者经过对问卷回答结果的整理分析，可以在一定程度上了解这种职业的工作I疲劳主要表征和疲劳程度等。这种方法有效应用的关键在于问卷或量表的设计是I否能满足信度、效度的要求。所谓信度即可靠性；效度即有效性，是指研究结果I要真实的反映所评价的内容。问卷提问用语要通俗易懂，回答应力求简洁明了，容易被调查者掌握。

    ( ) 观测法

    观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对I象的一种方法。这种方法是在不影响事件的情况下进行的，观测者不介入研究对 I象的活动中，因此能避免对研究对象的影响，可以保证研究的自然性和真实性例如： 观测作业的时间消耗，流水线生产节奏是否合理，工作日的时间利用情况I等；T进行这类研究，需要借助仪器设备，如计时器、录像机等

    应用观测法时，研究者要事先确定观测目的并制定具体钵划，避免发生误观I测和漏观测的现象。为了保证客观事物的正确全面感知，研究者不但要坚持客观 I.注入系统性原则，还需要认真细微地做好观测的准备工作

    (三) 实验法

    实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果推论和变化预测的一种研究方法。在人因工程学研究中这是一种很重要的方法。它的特点是可以系统控制变量，使所研究的现象重复发生，反复观察，不必像观测法那样等待事件自然发生，使研究结果容易验证，并且可对各种无关因素进行控制。

    实验法分为两种，实验室实验和自然实验p 实验室实验是借助专门的实验设爷, 在对实验条件严加控制的情况下进行的。由于对实验条件严格琴制，该种方法有助于发现事件的因果关系，并允许人们对实验结果进行反复验证。缺点是主L 试严格控制实验条件，使实验情境带有极大的人为性质，被试意识到正在接受实1 验，可能干扰实验结果的客观性。

    自然实验也叫现场实验，在某种程度上克服了实验室实验的缺点。自然实验1 虽然也对实验条件进行适当控制，侣由于实验是在正常的情境中迸什1 验结果比较符合实际。’但是，由于实验么件控制不够严格，'有时很难得到精密的实验结果

    实验中存在的变量有自变量、因变量和干扰变量三种。自变足研究荐旄叫控制的变量，它是引起因变量变化的原因。自变量因研究目的和内容而不同· 叫因照度、声压级、标志大小、仪表刻度、控制器布巳、作业负荷等的不同而刊同。自变量的变化范围应在被试的正常感知范围之内，井能全面反映对被试纠

    影响。

    因变量应能稳定、精确地反映自变量引起的效应，具有可操作性： 能充分叫

    表研究的对象性质，具有有效性。同时尽可能要求指标客观、灵敏和定量描述

    鉴于以上要求，实验法中一般采用三类指标： 田操作者绩效指标，如反应时、纠

    误率、质量和效率等。囵生理指标，如心率、呼吸数、血压等生理指标随劳动纠一度的变化情况。匈主观评价，是指操作者的主观感受，如监控作业，操作者的刊

    神负荷产生的效应远大于体力负荷的效应。主观评价比绩效更能反映作业时机纠

    的状态。因变量根据研究的性质和条件，可选取多项指标进行测量和分析，这引

    可避免采用单一指标的局限性。

     L:

    干扰变量按其来源可分为个体差异、环境条件干扰及实验污染三个因素。个I

    体差异因素是指被试在实验中随时间推移而产生身心变化或选择的被试不符合瓒I

    厂样标准而使样本出现偏差等；环境条件干扰是指环境条件对实验的影响，如听觉I

    测试中噪声的干扰、测试仪器的系统误差等；实验污染是指由于多次对被试施加I

    处理和反复测试而形成的交互作用影响研究结果的准确性。

    实验中应采取实验控制法使干扰变量减小到最低限度。主要控制方法包括：

    让被试在已经适应的环境下进行实验；实验中使环境干扰因素保持恒定；采用隧I

    机或抵消等方法消除被试差异和测试顺序产生的干扰效应；设立实验组和控制组r I

    两组除控制的自变量不同外其他条件完全相同。这样两组因变量的差异可反映自 I

    变量的效应

    ( 四) 心理测量法

    人因工程的研究中，除了要测量光、声、温湿度、气味等客观对象的量值外, I

    还必须对人的主观感觉进行度量。、心理测量法 爻也叫感觉评价法之 是运用人的当 I

    观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量作I

    出主观感觉评价。客观量与主观量存在着一定差别。在实际的人一机一环境系绨I

    中，直接决定操作者行为反应的是他对客观刺激产生的主观感觉。因此，对人有 I

    直接关系的人一机一环境系统设计和改进时，测量人的主观感觉非常重要。

    类(A) 是对产品或系统的特定质量、性质进

    仃评价，如对声压级、照明的照度及亮度、空气的干湿程度、长度、重量、表面

    类(B) 是对产品或系统的整体进行综合评价，如对舒v性、使用性、居住性、工作性、满意度、爱好、兴趣、情绪、感觉、购物动 消费者态度等进行评价卜呷苎可甲毕计测仪器或部分借助计测仪器进行评价；而1’后者只能由人来评1午譬.L评价的主要目的包括： 按一定标准将各个对象分成不1 同的类别和等级；评定各对象的大小和优劣；按某种标准度量对象大小和优劣的1 顺序等。

    （五) 心理测验法

    在操作人员素质测试、人员选拔和培训中，广泛使用心理测验方法。心理测验法是以心理学中有关个体差异理论为基础，将操作者个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理素质特点

    心理测验按测试方式分为团体测验和个体测验。前者可在同一时间内测量大量人员，比较节省时间和费用，适合时间紧、待测人数较多的场合；后者则个别进行，能获得更全面和更具体的信息，但时间较长。心理测验按测试内容分为能力测验、智力测验和个性测验。

    无论何种测验，都必须满足以下两个条件。第一，必须建立常模。常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。它是解释个体测验结果时参照的标准。只有把个人的测验结果与常模作比较，才能表现出被试的特点。第二，测验必须具

    备一定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。人的能力素质并1 非是恒常的，所以不能把测验结果看成是绝对不变的。

    (六) 图示模型法

    图示模型法是采用图形对系统进行描述，直观地反映各要素之间的关系，从

    而揭示系统本质的一种方法。这种方法多用于机具、作业与环境的设计和改进，

    特别适合于分析人机之间的关系。

    在图示模型法中，应用较多的是三要素图示模型。这是一种静态图示模型，

    把人和机的功能都概括为二个基本要素。人的三要素是中枢神经系统、感觉器官

    和运动器官：机具的三要素是机器本体、显示器和控制器。图1-la为三要素图不

    模型形式；图1-lb 为驾驶员一汽车图示模型示例。图中方框的大小和要素之间连

    线的粗细均表示重要程度。通过这种图示模型，可以清楚表明各个要素之间如何

    连接并构成系统的。同理可以绘出各种机具，如家电、计算机、售货机、工具、作业的图示模型，从而清楚地了解人体与机具各部位的对应关系。

    此外，动态图示模型有方框图和流程图等。这些模型主要是以时间顺序这一夕I

者动态特性为中心，对系统进行描述，用于表现人机系统的结构和时间动态特怔了

    这些模型都可以通过数学或计算机模拟来求得系统的动态特性，如汽车、飞机芊身梯芊驶员构成的系统动态特性。人因工程的研究方法还有很多，如工作研究（歹法gya

.衫。研究和时间研究人枉血注上 使用频率分析、设备关联性分析、系统分析评价法，玄旷

士移以及相关学科的研究方法。