安全人机工程是安全工程专业的一门重要基础课程，它不仅为学生后续学习专业课程奠定理论基础，还为学生扩展专业知识领域、提升实践能力提供重要的理论支撑。全书共分为9章。第1章为绪论，介绍人机工程学的形成与发展，安全人机工程学的基本概念、主要任务和研究内容。第2章探讨人机系统的基本组成和相互作用，为后续内容奠定理论基础。第3章研究人体形态测量与应用，帮助读者理解如何根据人体尺寸设计符合人类使用的设备和工具。第4章分析人的生理特性与心理特性，探讨人体在不同工作条件下的表现及其对安全的影响。第5章聚焦人的作业能力与可靠性，研究作业类型的划分、作业时人体机能的调节与适应以及人在复杂环境中的工作表现及其对系统安全的作用。第6章探讨人机界面安全设计，强调通过优化界面布局和信息呈现方式减少操作错误。第7章研究作业环境与作业空间的设计原则，分析环境因素对人机系统安全性的影响。第8章介绍人机系统可靠性分析与评价方法，为系统的安全性评估提供科学依据。第9章展望安全人机工程学的新发展，探讨人工智能、虚拟现实等新兴技术对安全人机工程学的推动作用。本书配套有扩展阅读素材，可通过扫描书中二维码阅读。本书可作为安全工程、应急技术与管理、消防工程、工业工程、工业设计等专业的本科生教材，也可供有关工程技术人员、管理人员和相关专业的研究生等参考使用。
安全是人类社会发展的永恒主题，也是现代工业生产和日常生活中不可忽视的核心问题。随着科技的进步和工业化进程的加速，人机系统的复杂性和交互性日益增强，安全问题也随之变得更加突出。安全人机工程作为一门交叉学科，旨在通过研究人、机、环境三者之间的相互作用，优化系统的安全性和效率。它不仅关注如何减少事故和伤害，还致力于提升人的工作舒适度和系统的整体性能。安全与人机工程密不可分，前者是目标，后者是实现这一目标的重要手段。通过科学的人机工程设计，可以有效预防事故、降低风险，从而实现更高水平的安全保障。
安全人机工程的研究以安全人机工程学为理论基础。安全人机工程学的研究内容涵盖了人机系统的各个方面，主要包括人的基本特性、机的基本特性、环境因素以及它们之间的相互作用。具体而言，安全人机工程学是以安全为着眼点，研究如何运用人机工程学的原理和方法解决安全问题的一门学科。其通过在系统中建立合理、科学的方案，更好地在人机之间进行合理、科学的功能分配，使人、机、环境有机结合，充分发挥人的作用，最大限度为人提供安全、卫生和舒适的工作系统，保障人能够健康、舒适、愉快地活动，同时提高活动效率。此外，安全人机工程学还关注人机系统的可靠性分析与评价，旨在通过科学的方法评估系统的安全性，并提出改进建议。这些研究内容不仅为工程设计提供了理论依据，也为安全管理提供了实践指导。
安全人机工程学的研究领域广泛，涉及工业制造、交通运输、医疗卫生、航空航天等多个领域。在这些领域中，安全人机工程学发挥着至关重要的作用。例如，在工业制造中，它通过优化工作流程和设备设计，减少工人的操作失误和职业伤害；在交通运输中，它通过改进驾驶舱设计和交通信号系统，提高行车安全性；在医疗卫生领域，它通过设计符合人体工程学的医疗设备，提升医护人员的工作效率和患者的治疗体验。可以说，安全人机工程学的研究成果直接关系人类生活的质量和社会的可持续发展。随着安全科学的发展，安全人机工程学的研究领域也在不断扩大，不仅仅局限于人机结合面的安全匹配问题，而是深入更加广泛的应用领域，如人与生产工艺、人与操作技能、人与工程施工、人与生活服务、人与组织管理等要素的相互协调适应问题，科学研究归根到底是为了指导实践，因此安全人机工程的研究有着重要的现实意义和广阔的发展空间。
本书以安全人机工程学的相关理论为基础，围绕人、机、环境三要素，坚持以人为中心的设计理念，以安全为目标，以工效为条件，系统性地展开论述。全书按照人机系统的基本组成和相互作用、人体形态测量与应用、人的生理与心理特性、人的作业能力与可靠性、人机界面安全设计、作业环境与作业空间、人机系统可靠性分析与评价、安全人机工程学的新发展为顺序展开，逐步深入探讨安全人机工程学的核心内容。本书不仅注重理论知识的阐述，更侧重于如何将安全人机工程学的原理与方法应用于实际工程中，指导人机系统的安全设计与分析评价。本书旨在帮助读者掌握科学的安全人机工程理论与方法，提升人机系统的安全性、可靠性和效率，为工程设计与实践提供理论依据和技术支持。
在本书编写过程中，编者广泛收集并整理了国内外学者、专家的最新研究成果和成熟的理论知识，力求做到资料新颖、数据翔实、方法先进、适用面广，同时注重理论性与实践性的有机结合。书中内容不仅涵盖了安全人机工程学的基础理论，还结合了实际工程案例，力求为读者提供具有较强应用指导性的知识体系。此外，编者在编写过程中始终秉持科学性、系统性和逻辑性的原则，确保各章节内容层次清晰、衔接紧密。
全书共分9章，第1章由刘辉（中国计量大学）编写；第2章由王睿（浙江工业大学）编写；第3~4章由刘辉、张亦雯（中国计量大学）共同编写；第5章由孔松（宁波工程学院）、孔杰（中国计量大学）共同编写；第6~7章由徐畅（中国计量大学）、刘辉共同编写；第8章由聂荣山（中国计量大学）编写；第9章由石东平（湘潭大学）编写。
本书得到了浙江省高等教育学会、中国计量大学等单位的大力支持。在此，编者向以上支持单位以及本书的审阅者、文献作者和专家学者一并表示衷心的感谢。尽管在编写过程中力求做到精益求精，但由于编者水平有限，书中恐有疏漏，敬请广大读者批评指正。
刘辉
2025年3月
第1章绪论1
1.1人机工程学的形成与发展1
1.1.1人机工程学的起源1
1.1.2人机工程学的发展历程3
1.1.3我国人机工程学发展进程8
1.2人机工程学科的命名与相关概念10
1.2.1学科命名10
1.2.2相关概念10
1.3人机工程学的研究内容和方法13
1.3.1人机工程学的主要任务和研究内容13
1.3.2人机工程学的研究方法14
1.4安全人机工程学概述16
1.4.1安全人机工程学的定义与主要任务17
1.4.2安全人机工程学的研究内容18
习题18
第2章人机系统20
2.1人机系统概述20
2.2人机系统的类型及功能21
2.2.1人机系统的类型21
2.2.2人机系统的功能24
2.3人机系统的基本模式25
2.4人机功能分配26
2.4.1人的主要功能27
2.4.2机的主要功能28
2.4.3人与机功能分配28
2.4.4人机系统功能分配方法33
2.5人机系统事故模式与应用38
2.5.1人机系统事故模式38
2.5.2安全人机系统事故模型的作用43
习题44
第3章人体形态测量与应用45
3.1人体测量的基本知识45
3.1.1人体尺寸测量分类46
3.1.2人体测量的基本术语46
3.1.3人体尺寸测量办法49
3.2人体测量数据常用的统计函数与数据处理50
3.2.1均值50
3.2.2方差和标准差51
3.2.3中位数与百分位数51
3.2.4抽样误差55
3.2.5人体测量数据的统计处理56
3.3我国人体尺寸的测量与统计59
3.3.1测量项目及测量区域59
3.3.2人体参数的测量62
3.3.3用体重、身高计算有关人机学参数64
3.4人体尺寸差异的影响因素65
3.4.1年龄65
3.4.2性别65
3.4.3年代66
3.4.4地区与种族66
3.4.5职业66
3.5人体测量数据的应用原则与方法67
3.5.1人体测量数据的一般应用原则67
3.5.2人体主要尺寸的应用步骤70
3.6测量数据的概率分布72
3.6.1正态分布72
3.6.2其他几个常用的分布74
3.7人体测量数据的应用实例78
3.7.1大学教室桌椅设计78
3.7.2楼梯的安全人机工程设计79
3.7.3作业椅的安全人机工程设计82
3.7.4公交车顶棚扶手横杆高度设计的安全人机工程分析83
习题84
第4章人的生理特性与心理特性86
4.1人的生理特性86
4.1.1感知特性86
4.1.2眼动信号106
4.1.3脑电信号111
4.1.4其他生理信号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动机128
4.2.4情绪129
4.2.5意志131
4.3人的生理数据的应用实例131
4.3.1试验设计132
4.3.2试验数据分析132
习题135
第5章人的作业能力与可靠性137
5.1作业类型的划分138
5.1.1静态作业138
5.1.2动态作业139
5.1.3混合型作业139
5.2人体作业时的能量来源及能量消耗139
5.2.1人体能量的来源概述140
5.2.2人体能量代谢141
5.2.3作业时的耗氧动态分析145
5.3作业时人体机能的调节与适应机制148
5.3.1神经系统的机能调节与适应149
5.3.2心血管系统的机能调节与适应149
5.3.3脑力作业与持续警觉作业的机能调节与适应152
5.3.4其他生理系统的调节与适应154
5.4人的作业能力155
5.4.1作业能力的定义及特性解析155
5.4.2作业能力的动态变化规律探讨156
5.4.3影响作业能力的主要因素分析157
5.4.4作业的动作经济原则159
5.5劳动强度与分级160
5.5.1劳动强度的概念及重要性160
5.5.2劳动强度的分级标准160
5.6作业疲劳与消除机制165
5.6.1作业疲劳的特性与分类165
5.6.2作业疲劳的发生机理与发展阶段167
5.6.3作业疲劳的测定方法169
5.7作业疲劳与安全生产171
5.7.1作业疲劳的影响因素分析171
5.7.2提高作业能力与降低疲劳的措施173
5.8人的可靠性分析179
5.8.1人的自然倾向性及其对作业安全的影响179
5.8.2人的可靠性及其相关基本概念188
5.8.3人的可靠性分析方法及其发展192
5.8.4人因失误分析与人的不安全行为研究195
5.8.5人的失误概率及定量分析模型研究199
习题204
第6章人机界面安全设计205
6.1人机界面概述206
6.1.1人机界面的定义206
6.1.2人机界面三要素207
6.2信息显示装置的类型及设计原则208
6.2.1信息显示装置的类型208
6.2.2显示器的功能211
6.2.3显示器的性能要求212
6.3视觉显示装置设计212
6.3.1显示器设计的基本原则212
6.3.2显示器设计213
6.3.3显示屏设计221
6.4听觉显示装置设计222
6.4.1音响及报警装置222
6.4.2语言传示装置224
6.5控制装置的类型及设计原则226
6.5.1控制器的类型226
6.5.2控制器的设计原则230
6.6控制装置设计233
6.6.1手动控制器设计233
6.6.2脚动控制器设计235
6.7控制器和显示器的相合性237
6.7.1空间关系的相合性237
6.7.2运动关系的相合性238
6.7.3控制/显示比238
6.8显示器和控制器的布置239
6.8.1显示器和控制器的布置原则239
6.8.2视觉显示器的布置240
6.8.3控制器的布置243
6.8.4显示器与控制器的配合247
习题248
第7章作业环境与作业空间249
7.1温度环境249
7.1.1高温250
7.1.2低温254
7.2照明环境255
7.2.1照明对工效的影响256
7.2.2光的度量258
7.2.3作业场所照明设计259
7.3色彩环境263
7.3.1色彩设计基础263
7.3.2色彩对人体的影响264
7.3.3色彩设计266
7.4噪声环境与振动环境269
7.4.1噪声环境269
7.4.2振动环境274
7.5微气候环境277
7.5.1微气候因素277
7.5.2微气候环境对人体及工作的影响277
7.5.3微气候环境的主观感觉及评价278
7.5.4改善微气候环境的措施283
7.6其他作业环境284
7.6.1有毒环境284
7.6.2电磁辐射289
7.7作业空间安全性设计291
7.7.1作业空间安全性设计的基本原则291
7.7.2作业场所空间布置293
7.7.3作业姿势与作业空间布置299
7.7.4安全距离设计309
习题315
第8章人机系统可靠性分析与评价316
8.1人机系统分析方法317
8.1.1连接分析法317
8.1.2作业分析法323
8.2人机系统的可靠性分析335
8.2.1人的可靠性336
8.2.2机的可靠性342
8.2.3环境因素347
8.2.4人机系统可靠度计算与评价350
8.3人机系统评价352
8.3.1检查表评价法352
8.3.2工作环境指数评价法358
习题361
第9章安全人机工程的新发展363
9.1数字化安全人机工程363
9.1.1数字化的人体模型364
9.1.2人机系统的建模与分析372
9.2信息化安全人机工程378
9.2.1协同工作中的人机交互378
9.2.2基于人机交互的信息化界面设计385
9.3智能化安全人机工程389
9.3.1安全人机智能化389
9.3.2安全人机系统智能设计、施工与运维391
9.3.3智能安全人机工程应用案例396
9.4新形势下人机界面安全技术的新发展406
9.4.1新形势下人机界面安全技术的现状406
9.4.2人机界面安全技术趋势分析410
习题420
参考文献421
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