人因工程学概述

一、人因工程学的发展简史（一）西方国家的人因工程学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好几倍。随后，泰勒开创的时间研究与吉尔布雷思（F.B.Gilbreth，1868～1924）开创的动作研究被合称为动作时间研究 。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。我们知道，第二次世界大战前的一个世纪，是西方国家资本积累的重要时期，这一时期的劳工问题异常突出。一些矿道、工场（workshop）的工作条件和工作时数的安排很少考虑劳工的安全与健康，国际社会和一些国家的政府开始制订并通过一系列法案以保护劳工，特别是1919年“国际劳工组织”（International Labour Organization，简称ILO）成立后，这些法案开始对劳工工作场所进行规范，这可被认为是人因工程实践的开始。如果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。心理学家如闵斯特伯格（H.Münsterberg，1863～1916）等用心理学的方法和原理为已经生产出来的机器选拔与训练操作人员，通过选拔与训练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，例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，如此一来，不仅不能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最好的匹配，才能充分发挥其性能。于是，欧美参战各国开始把人因工程学运用在武器设计发展上,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发展生产力。而这也是人因工程学的一个很大目标，因为工业生产力和员工的表现有直接关系。例如，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，错误的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。人因工程师在生产线的设计中解决一个又一个问题，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是符合使用者的需求与特点。就汽车工业来说，人因工程对他们的重要性不只是在生产线，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、坐椅舒适度、操控性、噪音、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,诸如居砖工作环境、消费品的设计、医疗、保僵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,综合提升人类生活品质、工作舒适度、安全度，以此为前提来提高生产力,正是人因工程学应有之方向。（二）我国人因工程学的研究我国工业界和学术界所开展的人因工程学研究，主要是在“工程心理学”、“人类工效学”的麾下进行的，近年才开始以“人因工程”的名称来表述 。20世纪30年代，清华大学开设了工业心理学课程。《工业心理学概观》（陈立，1935）是我国最早系统介绍工业心理学的著作。该书作者当时还在北京南口机车车辆厂和无锡大通纱厂等处开展工作环境和择工等问题的研究。新中国成立后，从50年代中期开始，中国科学院心理研究所和杭州大学等单位的心理学家在职工培训、操作合理化、预防工伤事故等方面做了许多工作。这一时期的工作在方法上多采用调查、观察、现场试验等。到了60年代，我国工业生产中的各种装备由仿造为主发展到自行设计制造为主，这就要求心理学提供人机匹配的数据，从而促进了我国工业心理学的发展。一批工程心理学家先后在仪表设计、铁路信号显示、电站中央控制室、航空照明和显示等方面开展了研究。遗憾的是，在1966～1976年，由于众所周知的原因，研究工作停顿，直到20世纪70年代后期，我国工程心理学的研究才开始恢复和发展。中科院心理所、航天医学工程研究所、空军医学研究所、杭州大学、同济大学等单位先后建立了工效学或工程心理学研究机构。杭州大学还创建了工业心理学专业，招收和培养了第一批工程心理学的本科生、硕士生和博士生。一些高等学校开设了工程心理学或工效学课程。国家技术监督局和国防科工委分别组建了“全国人类工效学标准化技术委员会”和“军用人-机-环境系统工程标准化技术委员会”。有关学科的专家为制定人类工效学标准开展了多方面的人-机-环关系问题研究，取得了大量研究成果。目前，中国大陆地区，人因工程研究在工业安全与卫生、工业设计与人机界面两方面的情况比较好。前者主要是因为中国大陆地区正处在工商业急速发展的阶段，工场安全问题日益突出，相关的护具、装备、标志等产品从国外进口过于昂贵，此方面的开发空间都还比较大。至于人机界面则是与信息软硬件、家电产品密切相关，因为市场规模庞大，国内厂商开始在开发产品上投注资本，自然而然面临着工业设计与人机界面设计的需要；国际品牌为了本土化也不得不投注研究资源。本土厂商多为转民营之国营企业或单位，以及改革开放之后崛起的民营企业，如联想、海尔、TCL、康佳等，他们已经迅速累积雄厚资本，成为中国的名牌，还进一步朝国际品牌迈进，这些中国名牌相当重视产品的开发。市场需要逐渐激活人因工程在国内的研究，但是迄今为止，此方面的研究还多是以市场开发为导向的，学术性研究相对较少。近几年，随着市场经济的快速发展，一些严重的工场安全事件也频频发生，这引起政府部门的高度重视，加强了对工场安全问题的研究与监管。同时，政府部门还加强了对相关领域或行业的工效学国家标准的制订与颁布，成立了相关的监管机构，如隶属国务院的“国家安全生产监督局”。至于国家标准则是由标准化研究院组成的“全国人类工效学标准化技术委员会”进行制订，委员会邀请产官学界代表数十人参加，目标在依据ISO系列的国际标准建立与国际接轨的中国国家标准，包括人类工效学一般指导原则、人体测量与生物力学、人-系统交互工效学、物理环境工效学、照明工效学、及劳动安全工效学等。在学术研究方面，浙江大学心理与行为科学学院沈模卫教授领导的研究群体、中国科学院心理研究所张侃研究员领导的研究群体进行了较长期的研究，取得了丰富的研究成果，成果多发表在《心理学报》、《人类工效学》、《应用心理学》和相关学术刊物。此外，清华大学工业工程学系、北京航空航天大学、北京大学公共卫生学院也都在开始相关领域的研究。需要强调的是，在中国台湾地区，人因工程学的研究已经形成相当规模，有包括台湾科技大学在内的多家大学建有专门的人因工程实验室，并有较为丰富的科学研究成果，我们将在下文做专门介绍。二、人因工程学及相关概念的分析该领域研究也在形成一个概念系统或概念群，如“工程心理学”、“工业心理学”、“人类工效学”、“工效学”和“人因工程学”、“人因学”等。如果简单归纳一下，这六个概念明显属于三组同义词：前两个术语限定了较为狭窄的研究范围，强调了“工程”与“工业”，多醛工程心理学”；中间两个术语强调了生产线或工具产品的“操作工效”，多醛人类工效学”；最后两个术语强调了工程设计中“人的因素”，多醛人因工程学”。下面，就对这三个概念进行比较。（一）工程心理学的界定朱祖祥教授新近给“工程心理学”所下的定义是：“工程心理学是一门心理学与工程技术交叉的学科。它从心理学的观点研究工程技术、制造和使用中人与技术的关系问题。” 在进一步的论述中，他认为工程心理学就是为了研究如何使工程技术产品与使用者的身、心行为特点相适应的问题而发展起来的科学。这样的学科，在美国曾经被叫做“应用实验心理学”（Applied Experimental Psychology），20世纪50年代中期又被称为“人类工程学”、“人素工程学”。目前，还有不同学科介入的研究者，对该学科的称谓也不一样，如：“人机工程学”、“人-机-环境系统工程学”等。工程心理学的研究目的主要在于三方面：（1）研究人、机器和环境三者之间的关系，以此为基础研究如何设计出能与人满意匹配的机器、工具，以提高工具使用的效率，提高投资效益；（2）研究机器操作中人的因素，尽可能避免事故发生中的“人为错误”，提高工场的安全性（简称“工安”），防止事故和保障安全，特别是操作人员的生命安全。历史上有过许多惨痛的教训，多数都是“人为错误”造成的，如1986年发生在乌克兰北部的车诺比核电厂4号核子反应炉爆炸事故，经历4年的调查后，将当时因被认为负有错误操作责任的有关人员释放，因为这些操作人员本来就不具有足够的相关知识，在故障处理中出错是无法避免的。有研究者认为其中的关键问题在于：操作程序的设计者没有很好的认识到操作人员的知识水平。所以，现代工程设计中必须考虑到操作者的知识水平，并使系统具有较高的“容错性”；（3）创造健康和舒适的工作条件，这需要研究与人的身心健康、舒适感有关的因素，如劳动强度、负荷、噪音、照明、振动、温度和湿度等等。（二）人类工效学的界定人类工效学是应用科学领域中的一门学科，研究个人受到他所使用的工具、机器及其它装备、具体环境的影响，借以帮助人们更容易、更有效、更舒适和更安全地进行工作。人类工效学这一术语创始于1949年，用以表示人体解剖学、生理学和实验心理学与工程学的物理学相交叉的一个领域。人类工效学是一个较大的概念，它还包括一系列子学科，如管理工效学、人机工效学、环境与安全工效学、认知工效学、交通工效学、工效学标准化以及人类工效学应用等方面。与工程心理学相比，人类工效学涵盖的范围更大一些，它超出了工程设计领域，但核心还在工程设计，即在工程设计中追求更好的“工效”。（三）人因工程学的界定人因工程学是一门将心理学、生理学、解剖学、管理学以及各种工程学知识与方法相结合,探讨人、工作和生活彼此关系的新领域，它的主要功能在于研究如何设计一个最适合人的生活及工作的新环境。欧美各国,大都将人因工程学归于工业工程研究的范畴,经过几十年的发展,它已经可以在工业化，以及公众生活品质的提高方面发挥重要作用。从本质上说，人因工程学的研究目标在于“以物就人”和“如何以物就人”。随着科学技术的快速发展和经济条件的快速改善，公众对各种商品的审美需求、对商品使用的舒适度的要求越来越明显，为此必须做专门的研究，即人因工程学的研究。比如，目前全球化的办公自动化发展很快，以亿计的工作人员每天要在计算机的终端机前工作,终端机在办公室的重要性及需求,将仅次于电话。以往，人们对终端机的研究,注意焦点集中在辐射对人体的影响方面。事实上,尚有许多重要因素被忽视,而这些因素往往对办公效率产生很大影响,如键盘、荧幕大些角度、坐椅和工作台的高度,以及舒适的程度、荧幕颜色、光度和字体大些分辨率等。简言之,一个良好的办公环境须考虑以下因素：（1）坐椅的高度、靠背、脚垫、手垫是否合适?（2）终端机的荧幕角度、光度、对比、颜色是否合乎人类视觉要求(以视觉不易疲倦及减少错误为标准)？（3）键盘的角度、字键排列顺序、距离、大些表面摩擦力的大小都须考虑；（4）所有设计都要以在一定范围内能调整为原则,以适应个体差异；（5）外在环境,如温度、湿度、空气流动的情形、噪音、工作压力也须注意。以上要考虑的设计必须以人因为基础,着眼点在于配合人的体型设计出最舒适的办公环境,尤其是自动化的办公场所,而这就需要对人类体型进行测量和研究。就目前来看，中国人因工程学的研究资料并不丰富，有许多工程设计依赖于外国人的人因资料，但外国人在体形方面又往往与我们中国人很不相同。不难推断，我们正在使用的许多产品和工具不适合于中国人的人因的程度是严重的，中国急需建立自己的人因资料体系，也就是要建立自己的人因工程学研究体系。很明显，上述三个概念几乎是同一的，因为它们在研究对象、研究目的、研究方法和手段、研究的内容方面基本一致，只不过强调的重点稍有不同。这种强调重点方面的细微差异又随着研究者越来越多的共识而更加不明显，不同研究者使用着不同的术语，这在相当程度上是因个人的习惯不同而已。如果我们强调，现代工业生产或工程设计必须是基于人因的考虑，那当然醛人因工程学”（Human Factors Engineering）最为贴切了。(邓铸.应用实验心理学.上海：上海教育心理学，2006年。)