工效學

工效學是一門新興的邊緣學科，工效學這一名稱是根據英文“Ergonomics”翻譯過來的，“Ergonomics”這個詞是由兩個希臘詞根組成的，ergo是出力，工作的意思，nomics是正常化，規律的意思。因此Erginomics的含義是人的工作規律問題。也就是說，這門學科是研究人在生產和工作中合理地，適度地勞動的問題。工效學是根據人的心理、生理和身體結構等因素，研究人、機械、環境相互間的合理關係，以保證人們安全、健康、舒適地工作，並取得滿意的工作效果的機械工程分支學科。

自美國人泰勒開創科學管理以來，工作效能的研究一直是管理工程學的重要組成部分。吉爾布雷斯夫婦首先應用心理學原理進行了動作研究，注意到工人疲勞、工作單調等因素對工效的影響。

第二次世界大戰期間，因各種新式武器的產生，設計人員必須認真考慮操作人員的生理和心理特點，研究如何使機器與人的能力限度和特性相適應，從而產生了工效學。隨後，工效學在各國工業生產中也得到廣泛應用和發展。

1961年，在斯德哥爾摩成立了國際工效學協會。此後，許多國家都成立了工效學的專業研究機構和學術團體，研究成果被納入國家標準，尤其是涉及安全、健康方面的標準往往是強制執行的。因此工效學在發展中逐漸與標準化工作結合起來。

工效學在人—機環境系統的研究中，經歷了人適應機、機適應人、人機相互適應幾個階段，現在又已深入到人、機、環境三者協調的人—機—環境系統。在系統內，從單純研究個人生理和心理特點，發展到研究怎樣改善人的社會性因素。隨著市場競爭的加劇和生產水平的提高，工效學在機械產品的設計和製造中的應用也更加廣泛和深入。

在人—機系統中，人體各部分的尺寸，人的視覺和聽覺的正常生理值，人在工作時的姿勢，人體活動範圍、動作節奏和速度，勞動條件引起工作疲勞的程度，以及人的能量消耗和補充；機器的顯示器、控制器（把手、操縱桿、駕駛盤、按鈕的結構型式和色調等）和其他與人發生聯繫的各種裝備（桌椅、工作台等）；所處環境的溫度、濕度、聲響、振動、照明、色彩、氣味等都會影響人的工作效率。而工效學正是研究它們之間的關係的。工效學還研究人的工作行為和產生行為差異的各種因素，這些因素包括：年齡、性別、個人的智力和文化技術水平、工作興趣和工作動機、性格特點、工作情緒等主觀因素。同時，工效學還研究所處環境、設備性能、工作條件等客觀因素以及人群關係、組織作風等社會性因素。這些因素使人的能力互不相同，對系統的適應程度也各有差異。

工效學還強調人有產生錯誤行為的可能性，良好的人-機-環境系統有助於減少操作人員失誤的客觀因素，並有利於預防和減少由於主觀因素或社會性因素造成的失誤。

為實現人-機-環境系統的整體效果，還需要選擇具有一定素質的操作人員，並給予適當的訓練，使他們學會操作和維護這個系統。操作人員必須遵守操作規程，制訂的操作規程應符合操作人員的生理和心理特點。工效學在機械工業中已廣泛用於各種產品、設施和生產系統中。例如，在駕駛汽車的人-機-環境系統中，司機首先要了解車外環境（車流、人流、交通信號和標誌、道路條件等情況）和汽車本身運行狀態（速度、發動機溫度、壓力、油量等儀錶顯示的情況），以確定行車方針和進行適當的操縱。

為使司機駕駛省力、安全和舒適，在設計汽車時應根據人體測量數據和生理、心理負荷反應來考慮司機的座位、各顯示器和操縱機構的設置；適當降低汽車重心，使行駛較為穩定，乘坐舒適。在設計時還應考慮司機在操作中可能失誤或遭受外來車輛的撞擊，應有預防措施，如採用過速自動報警裝置，增設安全帶、緩衝保險杠、不易破碎的擋風玻璃等。又如改進后的橋式起重機的司機室，將各種操縱桿裝在司機座位的兩側，正前方和兩側都是大玻璃窗，擴大司機的視野並可讓司機坐在座位上操作。操縱桿把手的材料、結構、形狀、位置根據功能選用和設計，使司機憑觸覺就能操作。整個司機室密閉性良好，這樣就能改善不良的操作條件和客觀環境對司機工作效能的影響。

人的能力

這包括人的基本尺寸，人的作業能力，各種器官功能的限度及影響因素等。對人的能力有了了解，才可能在系統的設計中考慮這些因素，使人所承受的負荷在可接受的範圍之內。例如，人的短期記憶容量是七個元素左右，在系統的設計中如果某一工作對人的短期記憶有要求，就不能超過這一限度，否則人將會遺忘過多的信息，導致錯誤的發生。再比如人在直立時向上推舉的平均最大力是人體重的100%，對人體無傷害的最大舉力是15%左右。若某一工作的負荷超過這一值，不僅會影響人的工作效率，甚至會影響人的身心健康。

人機交往

“機”在這裡不僅僅代表機器，而是代表人所在的物理系統，包括各種機器，電子計算機，辦公室，各種自動化系統等等。人類工效學的座右銘是“使機器適合於人”。在人—機交往中，人類工效學的重點是工作地，各種顯示器和控制器的設計。隨著電子技術的進步和電子計算機的普及，人—計算機交往的研究在人類工效學中佔有越來越重要的地位。

環境對人的影響

人所在的物理環境對人的工作和生活有非常大的影響作用，因此，很自然地，環境對人的影響是人類工效學的一個重點內容。這方面的內容包括：照明對人的工作效率的影響，嗓音對人的危害及其防治辦法，音樂，顏色，空氣污染對人的影響等等。

人類工效學的目的有三個：第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得更安全；第三，使人工作得更舒適。這三個目的有時是相一致的。例如一種新機器可能比舊機器的效率更高，更安全，更舒適。但是在許多情況下，這三個目標是相矛盾的。一種更安全，更舒適的操作方法可能比舊方法效率要低些。某一新機器可以使人工作的更舒適，但增加的效率可以不足以補償增加的投資等。這個矛盾的解決顯然取決於人與機器的相對重要性，取決於人所處的時代，環境等。

在遠古時代，由於機器（工具）的稀少，環境的惡劣，人的生命的艱難，人不得不無條件地使自己適應機器（工具）和環境。人們改進工具的主要目的是為了更高的效率，以抵禦環境和敵人生存下去。使用工具時的安全和舒適是不在人們的考慮之中的，人們決不會為了舒適而放棄某一種更先進的工具。

我們可以設想在理想的未來社會，機器和環境將絕對地服從於人。人的安全與舒適將是系統設計中最重要的位置，人可隨心所欲地改變他所處的物理系統和環境以滿足他的需要。效率將是一個次要問題。

我們既不是生活在遠古時代，也不是生活在理想社會之中。因此有時人不得不適應於機器與環境，有時我們可以改造機器和環境使之更好地服務於人。這使得人類工效學者的工作充滿著矛盾和挑戰。

西方社會比我們發達，生活水平比我們高，因此在那裡工效學更強調人的重要性，教科書中的宗旨為：使機器適合於人（Fitting the task to the man）。我國當前生活水平還比較低，生產力也比較落後，在很多地方是人適應於機器。但是隨著人們生活水平的提高，人的價值將越來越高，人類工效學作為一門學科也將越來越受到重視，人類工效學對人的工作和生活將發揮越來越大的影響。

簡述

自從人類誕生以來，就存在著人機關係問題。隨著人類的進步，人在不斷地改造環境，改造工具，以便使自己在工作時能夠更安全，健康，舒適，使工作效率更高達到優化。但這些改進分佈在人類漫長的進步過程中，都比較零散，具體，還不足以使人類工效學成為一門科學。人類工效學逐步成為一門科學還是近一百年的事，其發展可以歸納為三個階段。

啟蒙階段

雖然在1884年德國學者莫索（A·Mosso）就在人進行勞動時，將人體通以微電流，通過電流的變化測量人體的疲勞程度，但我們認為，人類工效學作為一門科學形成於本世紀初，主要應歸功於泰勒和吉爾布雷思。

1898年美國人泰勒（F·W·Taylor）從提高工作效率的角度出發，對裝卸工使用的鐵鍬進行了研究。他發現每次鏟運的重量在10公斤左右時，勞動效率最高。因此他設計了許多大小不同的鐵鍬，以適應裝卸不同的物料。在此以後，他還進行過搬運生鐵的研究，通過制定每次的搬運量，搬運速度，休息時間，使作業者充分發揮勞動潛力，從而提高工作效率。

1911年美國人吉爾布雷思（Frank·Gilbrith）對建築工人砌磚進行了研究，通過去掉砌磚動作中的無效動作和輔助裝置，使砌磚工人每小時的砌磚數由過去的每小時170塊提高到350塊，大大提高了砌磚工人的工作效率。

在泰勒和吉爾布雷思工作的基礎上，形成了時間和動作研究這樣一門學科。雖然時間和動作研究本身並不是人類工效學，但其思想與人類工效學已非常接近。

正式形成時期

第二次世界大戰期間，一些國家，特別是英國和美國，大力發展各種新式武器裝備。由於片面地注重了工程技術方面的研究，忽視了對使用者操作能力的研究和訓練，因此遇到了許多問題。以飛機為例，由於座艙及儀錶的顯示位置設計不當，經常造成駕駛員讀儀錶或操作錯誤，進而發生事故。另外許多操作在戰鬥時不靈活，使飛機命中率降低等。經過分析發現這些事故的原因可歸結為：（1）顯示器，控制器的設計沒有充分考慮人的生理特性，心理特性，致使儀器的設計和配置不當，不能適應人的要求；（2）操作人員缺乏訓練，不能適應複雜機器系統的操作要求。這些原因引起了決策者和工程師們的高度重視。工程師們開始感到人的因素在設計中是一個不可忽視的重要條件。要設計一個好的現代化設備，只具備工程技術知識是遠遠不夠的，還必須了解設備的使用者的生理的和心理等方面的知識。於是在第二次世界大戰後不久，人類工效學作為一門新興的邊緣學科正式形成了。各種人類工效學會，如國際人類工效學會和美國人類工效學會相繼成立。

飛速發展時期

進入20世紀70年代以後，隨著電子技術的進步和計算機的廣泛應用，操作系統對人的要求越來越高，系統中考慮人的因素也顯得越來越重要。特別是美國三里島核電站事件的發生，對人類工效學的發展起了很大的推動作用。

1979年3月28日凌晨4點，在美國賓夕法尼亞洲哈里斯柏格附近的三里島核電站，一個臨時的障礙引起該核電站一號機組供水系統和發動機自動關閉。在零點幾秒之後，系統中建立的予備保險系統開始正常工作，提供新的供水系統。緊接著四個關鍵性的錯誤一起發生了，以從末有過的事實證明人在複雜系統中的表現是多麼重要。

第一個錯誤發生在故障發生之前。予備供水系統的管道被維修工人關閉了。而這個維修工人從此就沒有上班。結果是核反應中心由於得不到循環冷水的供應以排除它的熱量。溫度開始升高，並把周圍的冷水變成蒸汽。壓力迅速升高。

但是預備保險系統繼續正常工作。圓形棒下降到反應堆使核反應程序放慢。壓力釋放閘打開了以釋放在主冷卻系統中產生的蒸汽。當壓力下降到低於警戒水平后，自動釋放閘收到了關閉的信號。正象在一個熱循環系統中當屋內溫度達到了一定的溫度時，熱循環系統就自行關閉一樣。在這時，第二個錯誤發生了。由於閘門失靈，這個閘門並沒有關閉。

在發動機關閉的一分鐘之內，三里島核電站的操作人員正在試圖從無數的紅燈，警報中猜測到底發生了什麼事。雖然根據他們過去受訓的經驗他們對事故有一個大概的了解，但有一個信號使他們誤入歧途。壓力釋放顯示器顯示的是命令狀態，而不是實際狀態。操作人員以為壓力釋放閘是關閉的。這是第三個關鍵性的錯誤。

同時，予備的自動保險系統繼續工作。一個緊急水泵自動打開，開始向系統提供系統急需的冷卻劑。在這裡，操作人員做出了一個決定使也許是一個小事故變成了大災難。由於屏幕顯示壓力已經很高，釋放閘已經關閉，操作人員決定自已而不是用機器來控制系統。他們把緊急水泵關閉了。這個決定是基於操作人員的推測系統中的冷卻劑太多了而不是太少了。反應堆得不到急需的冷卻劑，事故很快就到了不可收拾的地步。

事故的調查表明：第一，不是某一個失誤，錯誤，事件或機器失靈導致這場事故。這場事故是由許多因素共同引起的。第二，人的錯誤是在許多不同的方面的，從操作人員錯誤地把緊急冷卻劑關閉到設計人員設計閘門的顯示器時告訴人們應當做什麼，而不是閘門當時的狀態。第三，也許是最重要的，大量的信息和複雜的顯示形式超過了操作人員內在的，有限的能力，如注意力，記憶力，決策能力等。因此在三里島事件中與在其他事件中一樣，雖然人的錯誤是事故的直接原因，操作人員本身並沒有什麼過錯，而是系統的設計者應當受到責備，因為他們給了操作人員無法勝任的工作。這就象在體力勞動中，某一工作要求某人在某一關鍵時刻扛起300公斤的重物。當這個人扛不起這個重量時，我們能夠埋怨這個人沒有使出全身的力氣嗎？

尖端技術領域中的工效學

隨著科學技術的飛躍發展，人機系統變得越來越複雜，一些複雜系統的控制，如飛機的駕駛，甚至於超過了人的正常工作能力，人成為系統中的主要制約因素。如何降低系統對人的要求，或如何提高人的能力以適應系統的要求，是人類工效學面臨的一個嚴峻挑戰。這方面的主要內容有：飛機駕駛艙的設計，腦力負荷的測量，系統評價，核電站控制室的設計，人在太空中的工作，生活等問題。

人 類工效學與電子計算機

隨著電子計算機的推廣和普及，在工業化國家，使用計算機的工作人員已超過其他任何一種機器操作人員的總和。如何提高人—計算機系統的效率已成為工效中的一個最集中，最流行的內容。在美國的人類工效學年會上，往往有三分之一以上的論文涉及到這一主題。這方面的主要內容包括：屏幕顯示的設計，鍵盤的設計，操作系統的評論，計算機工作地的布置，說話式輸入輸出的效果等。

生產製造和其他領域人類工效學

生產領域是人類工效學的一個傳統內容，這方面的主要內容包括：人體的測量，工作環境，勞動保護與安全，產品檢驗，事故的調查等。傳統的工效學主要研究生產性產品的設計，現在也開始研究消費品的設計，如如何設計產品的說明書，使消費者能夠安全，容易地使用消費品。

另外，人類工效學還涉及到體育、法律、警察、駕駛、消防等行業。

我國工效學起步較晚，我國的人類工效學會成立於1989年，當前有四百餘名會員。雖然起步較晚，但人類工效學在我國的發展非常迅速。1991年《Ergonomics》雜誌發表了中國人類工效學專輯。1992年在我國召開了第二屆泛太平洋工效學及職業安全國際學術會議。但總的來說，人類工效學在我國開展的還很不普及，雖然有興趣的人不少，但比較零散，研究項目有限，在社會上影響不大。

正如我們在前面已經指出過的，人類工效學的重要性與人的重要性是密切相關的。當前由於我們人口過多，就業壓力很大，人們非常不注意勞動效率，也就不重視人類工效學了。這對人類工效學在我國的發展是不利的。但我國人民的生活水平正在迅速提高，人們將越來越重視自己的工作和生活的質量，這意味著人們將會逐漸認識到人類工效學的必要性。另外，我國正在逐步進入國際市場。為了提高我國產品的競爭力，我們也需要提高勞動效率和降低勞動成本。這些又是在我國發展人類工效學的有利條件。因此我們認為，人類工效學在我國是有著廣闊的前景的。