人因工程学

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人體工學(又称人类工效学[1]人机工程学[2]人因工程學人因学)是一门重要的工程技术学科,為管理科学工业工程专业的一个分支,是研究机器环境的相互作用及其合理结合,使设计的机器和环境系统适合人的生理心理等特点,达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适目的的一门科学。其中侧重于研究人对环境的精神认知称为cognitive ergonomics或human factors,而侧重于研究环境施加给人的物理影响称为physical ergonomics或occupational biomechanics。作为一门综合性边缘学科,它的研究和应用范围非常广泛,因此人们试图从各种角度命名定义它。

正确的人因工程学设计將工具的形狀設計成將人體擺放位置在"Neutral position"即中立位置,对于防止重复性劳损和其他肌肉骨骼疾病英语Musculoskeletal disorder很重要,这些疾病会随着时间的发展而发展,并可能导致长期残疾。

命名[编辑]

Ergonomics一词是由希腊词根“ergon”(意思是工作、劳动)和“nomos”(意思是规律、规则)复合而成,本义是人的劳动规律。而在世界范围内,人因工程学的命名并不统一,不过有少数命名法被人们广泛采用。在中国大陆,“人机工程学”、“工效学”、及“工程心理学”都被不同领域的研究者使用。近年来,“人因学”一詞的使用有增多的趋势。

下面是一个有代表性(但不是全部)的命名表:

命名表[编辑]

英文 中文译名 使用范围
Ergonomics 人类工效学、工效学 欧洲世界其他国家
Human Factors 人体学 美国
Human Factor Engineering 人因工程学 美国
Human Engineering 人类工程学 某些学者
Engineering Psychology 工程心理学 主要是心理学家

定义[编辑]

国际人类工效学学会(International Ergonomics Association,简称IEA)将人类工效学(Ergonomics)定义为:

人类工效学是研究人在某种工作环境中的解剖学生理学心理学等方面的各种因素;研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休假中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。 — International Ergonomics Association

还有其他一些从不同角度出发的、关注重点不同的定义。从这些不同的定义可以发现一些共同的元素

  • 研究内容:人-机器-环境系统的相互关系。
  • 研究方法:对人的能力和行为(生理的、心理的)进行深入研究,把成果用于设计和改善机器和环境。
  • 研究目的:使机器和环境适应人的需要,这些需要包括:提高工作和生产效率;保障人的健康、安全和舒适。

这些共同的元素表明,尽管命名定义并不统一,但它们都指涉同一学科

分类[编辑]

人类工效学的內涵上主要分為三個領域:第一、身體人因工程(physical ergonomics):主要探討的是解剖學人體測量學生理學生物機械力學等因素與身體活動的影響,從而設計出合乎這些條件之工作環境,達到最適合勞工工作之安全條件。當職場系統之元素不合乎人因工程學之設計時,最常會造成勞工之骨骼肌肉疾病、也常會發生職場之環境安全的問題。第二、認知人因工程(Cognitive Ergonomics):這部分牽涉到洞察力記憶力推理、及動作反應。與勞工有關的是心智負荷過重、決策的判斷、技能的熟練、工作壓力,相關的影響為需操作電腦的工作。第三、組織人因工程(Organizational Ergonomics):牽涉到組織架構、社會技巧及團隊等。

人类工效学也可以分为两个研究階段:工作环境工效以及产品工效。前者目标主要为设计和设定工作者的工作环境,以减低工作者的工作压力并提高工作效率[3]。后者为产品设计提出友善的操作界面以及舒适的外形设计,以此提高用户的舒适度和加入美学的设计因素,通常在工作环境工效中会把工作者视作独立个体而进行设计。与之相对应的,在产品工效设计中,使用者会以人体模型的形式出现,此时设计者需要对人体生理和心理因素变化有所考虑,例如手臂长度的均值和方差数据。

身體人因工程(Physical ergonomics)[编辑]

身體人因工程與人體解剖學、和生理活動相關的一些人體測量學、生理學及生物力學特徵有關,相關的議題包括:工作的姿勢、材料的處理、重複的動作、因工作而引起的肌肉骨骼傷病(work- related musculoskeletal disorders, WMSD)、工作場所的設計、安全與健康。[4] 身體人因工程的原理已廣泛應用於消費產品和工業產品的設計,可透過減少機械誘發的急性和慢性肌肉骨骼損傷或障礙背後的機制,以優化性能和預防或治療與工作相關的障礙。[5] 久坐辦公環境中的局部機械壓力、力量和姿勢等風險也會導致職業傷害。[6]身體人因工程對於被診斷患有生理疾病的人來說很重要,例如關節炎(慢性和暫時性)或腕隧道症候群,因為對於受這些疾病影響的人,可能會導致設備無法使用;而對於未受這些疾病影響的人,微不足道或難以察覺的壓力也可能會很痛苦。許多符合身體人因工程設計的產品目前被使用或推薦用於治療或預防這些疾病,及治療與壓力有關的慢性疼痛。[7]

肌肉骨骼疾病是最常見的職業性疾病類型之一。WMSD會導致持續性疼痛、功能喪失和工作障礙,但WMSD病人的主訴主要是疼痛和其他症狀,所以其初步診斷很困難。[8] 每年有180萬名美國的員工得到WMSD,其中近600,000人受傷嚴重而導致工作缺勤。[6]某些工作或工作環境會常導致員工抱怨過度勞累、局部疲勞、不適或在睡一覺休息後仍不會消失的疼痛,這類型的工作通常是涉及重複性和劇烈運動類的活動,例如:頻繁、過重或經常性抬舉、難用的操作或使用會振動的設備器材。職業安全與健康管理局(Occupational Safety and Health Administration, OSHA)已有許多證據證明,身體人因工程計劃方案可以降低員工的薪酬成本、提高生產力並減少員工流失率。緩解的法有短期和長期解方案,包括:認知的訓練、改善身體姿勢、家具、設備器材及身體人因工程的練習。建議使用坐站兩用式工作檯、有提供手掌柔軟表面桌墊及分體式鍵盤的電腦配件;此外,可以分配人力資源部門內的資源為員工提供評估,以確保滿足上述標準。[9]因此,透過損傷與疾病日誌、病歷紀錄、工作分析等來源收集數據,以識別工作或工作環境中的問題是非常重要的。

目前尚在測試中的創新工作檯,包括:坐站兩用辦公桌、高度可以調整的辦公桌、跑步機辦公桌、踏板裝置和自行車測力計。[10]在多項的研究中,上述這些創新工作檯站可減少腰圍並改善心理健康。然而,大量額外的研究並沒有看到健康有顯著改善的結果。[11]

隨著協作式機器人和智能系統的製造環境出現,人工智能代理可以改善人類的身體人因工程問題,例如:在人機協作期間,機器人可以使用人類的生物力學模型以調整工作配置,並考慮各種人因工程檢核指標,包括:身體姿勢、關節力矩、手臂可操作性和肌肉疲勞。[12] [13]共享工作空間的人因適用性之檢核指標,也可以透過可視覺化介面將工作空間地圖呈現。[14]

認知人因工程(Cognitive ergonomics )[编辑]

認知指的是處理訊息的心理過程,因此國際人因工程學協會對於「認知人因工程」定義:此面向關注的是人的心理過程,如知覺、記憶、推理和運動反應等,影響人與系統其他元素之間的交互關係。為確保人類需求、能力和限制與工作、產品、環境之間的適當互動的學門。

相關研究的議題包含心理工作負荷(mental workload)、進行決策、熟練的技巧展現(skilled performance)、人機互動(human-computer interaction)、工作壓力(work stress)、人機介面的設計[15] 。近年來隨著生活品質提升,加入使用者體驗,認知人因工程研究發展領域,由早期研究著重於人機系統的相關議題,之後2010年轉以「人」為出發點,強調以人的需求為設計的出發點,研究面向擴及人類訊息處理與決策行為、視覺、傳達與感性設計等。[16]


認知運用於日常生活與工作[17]的例子包括了:感知能力為通過感官,如視覺、聽覺、味覺、嗅覺或觸覺等,感知外在環境的訊號。例如:聽到警鳴聲,知道是警告信號。短期記憶是頭腦運作時,快速的將較重要的訊息,暫時存進短期記憶。運用在工作上時的工作記憶,快速地幫助於工作中理解、學習與推理。長期記憶是頭腦對不同類型訊息的永久儲存,包含對世界理解的概念、知識、運作程序,例如在特定領域的工作中,需要的知識和特定的技能、組織工作等。專注力為處理某些關注或有意義的資訊,忽略不相關資訊的歷程,如集中於感官的刺激、選擇注意力等。

認知人因工程的應用源自於人類的認知能力、感知、注意力、解決問題的技能、記憶等,在許多情況下會受到限制,並且可能受到個體差異的影響。而且人類經驗累積、程序知識的學習,更需要長時間的學習與克服認知上的限制。因此,認知人因工程學的目標是設計工作條件和環境,以增強認知功能和人類工作表現,避免不必要的危害,幫助人類解決因認知而造成的障礙問題,從而提高工作效率、安全和健康。認知人因工程因此可應用於以下面向:

  • 以任務分析方式,識別任務和工作中的心理活動力成,帶來改變的機會,避免人為錯誤產生的風險,進而研擬出相關的培訓規劃。[18]
  • 透過了解人類專注力、感知能力的限制,可以輔助人類於工作中相關的知識和技能,如航空駕駛、運輸等,提供警示輔助工具,避免碰撞而發生危險。
  • 破除人類視力、聽力等感官缺陷與體能限制,輔助因年齡而導致體能下降的年長者,適應與彌補能力的損失;幫助先天或後天感官缺陷的障礙者,製作透過聲音或視覺等多感官近用管道,提供他們生活的品質。
  • 企業導入以人的角度出發設計理念,在產品、設備、服務系統的規劃上,以使用者經驗,了解人與系統之介面問題而設計。

組織人因工程(Organizational ergonomics)[编辑]

關注社會技術系統的優化,改善工作流程及優化結構。包括其組織結構、政策和流程、溝通、團隊合作、工作設計和管理。組織人因工程結合了從工作環境其他領域的專業知識,如身體和認知人體工程學,以優化整個組織的安全性和效率。美國商業資訊解釋組織人因工程的目的為「找到優化團隊合作、改善溝通、增加產量和提高產品整體質量的方法。」可透過標準化訓練、透過雲端大數據分析、或是精益製造技術等方式,可以達到目的[19] 。在任何組織中,都有幾個因素會影響員工的生產力。由於生產力直接影響了公司的盈利,因此每位雇主都應該關注人因問題。關於人因如何影響生產力,以下分為六點討論:

1.個人能力[编辑]

組織人因工程主要涉及工作環境是否適合員工。它通常是通過高效的組織系統或專門的工具來完成的。影響生產力的最重要因素之一是能力,員工擅長什麼?熱情在哪裡?他們喜歡做什麼而你知道他們擅長什麼?將員工的能力與他們的職責相匹配,而不是毫無根據將人分配於各個部門將員工的能力與他們所做的工作相匹配可以提升士氣,提高生產力。讓員工們發揮最大潛能,使員工能在工作盡情發揮,並且能持續留任。

2.技能純熟度[编辑]

僅因員工擁有某項技能而作為分配工作的依據是不恰當的,必須考量到員工的技能水平是否能勝任工作,否則會造成疲憊降低生產力,終導致員工離開公司。當員工處理擅長事情時,工作效率會更高。有時會要求員工做不喜歡的事情,但為了公司的整體利益,應該將這些事情保持在最低限度,並且只在絕對必要且有條件的情況下才讓他們處理此類角色。

3.環境[编辑]

符合人因工程的環境不僅要考慮身體方面,還要考慮心理影響。一些可能直接或間接影響生產力的物理元素包括辦公家具、照明和溫度。研究表明,辦公室保持舒適的溫度,讓員工專注於他們的工作會影響10%到15% 的工作效率。至於照明,光線的方向、光線水平、光源類型和顏色都會對眼睛產生影響,如果不加以注意,可能會導致員工眼睛疲勞。然後辦公室內人造氣味太濃或難聞的問題,這會影響員工對工作的專注程度。然而,大多數雇主忽視的人體工程學因素之一是噪音,這可能會分散注意力。一些較小的因素包括牆壁的材料、地板的質地、辦公室的佈局以及門窗的位置。這些影響人的感官的因素,應該被考慮在內。

4.家具[编辑]

在辦公室人因方面,家具涉及工作工具與環境的匹配。對於整天在辦公室工作的人來說,不僅是椅子,更是風景。辦公桌的深度、高度、形狀甚至顏色都會對一天結束時完成多少工作以及之後員工的士氣產生重大影響。辦公桌需要足夠容納顯示器、電話、鍵盤以及文書工作等所有物品。椅子對員工的工作效率也有顯著影響。對於那些從九點到五點在辦公室工作的人來說,椅子需要足夠舒適,以避免背痛和長期壓力等問題。

5.工具[编辑]

組織人因工程的方面是為協助員工更順利完成工作,要了解不同職務的員工,需要什麼樣的工具和操作,幫助員工更快而且更高效地完成工作。擁有合適的工具順利完成工作,保持對公司的忠誠。在辦公室中,工具如電腦、鼠標、計算機、鍵盤、印表機、傳真機、電話等,使環境更適合工作。

6.報酬[编辑]

薪酬雖不是直接的影響組織人因,但它在員工的自我價值的心理方面起著巨大的作用,影響最後產出。如果員工不覺得所做的事受到重視,則可能不認真對待工作,最終影響幸福感。當談到生產力時,一個人如何看待自己,及別人如何看待他們是很重要的。

營造健康與安全的文化是雇主展示對員工健康和安全承諾的最佳方式之一。當組織中存有安全感時,會使得員工更健康、更提醒員工是公司的重要資產,培養出高績效及健康文化。組織人因不僅影響員工生產力,而且對體健康都極為重要。當員工在工作中以不舒服得姿勢坐著時,不舒適的溫度且重複的工作,不但影響士氣、也影響了工作熱情,不僅僅只是身體損傷,也會造成壓力的主要原因[20]


学科的历史[编辑]

辦公室人體工學。
符合人因工程学的键盘。

早期(19世纪末—20世纪初:第二次世界大战前)[编辑]

这个时期机械设计对人机关系得考虑是通过选择和培训使人适应于机器,满足工作的需要,研究偏重心理学角度。

20世纪早期,Frank Gilbreth和Lillian Gilbreth夫妇二人开始进行动作研究方面的工作,例如他们对於外科手术过程的研究成果,直到今天人们还在使用,他们被认为是人因工程学领域的先驱之一。

转变期(第二次世界大战期间—60年代)[编辑]

开始重视人的因素,意识到使机械和程序适应人的要求的重要性。二战期间,主要研究和应用领域是军事领域。研究者逐渐认识到除心理学外的生理学人体测量学生物力学等学科知识对于研究和运用人因工程学的重要性。战后,研究与应用扩展到工业与工程设计,如飞机、汽车和机械设计。

1949年,Chapanis等人出版了第一部人因工程学著作《应用实验心理学:工程设计中的人因》。

发展壮大期(1960年代之后)[编辑]

主要表现为:研究方向的变化,从重视“人因”发展到把“人—机器—环境”系统看作统一的整体来研究;研究和应用扩大到医学计算机等领域;涉及的专业和学科有解剖学生理学心理学工作与工程设计工作研究、長時間辦公/電腦用的工學椅/人體工學椅]研究、建筑与照明工程管理工程工业卫生学等专业领域,并与计算机技术相结合。

1961年,国际人类工效学学会(IEA)成立,该组织为推动世界人类工效学发展起了重大作用。

相關應用[编辑]

  • 鍵盤:人體工學鍵盤,分體拆鍵盤
  • 滑鼠:垂直滑鼠,帶有拇指凹槽的滑鼠
  • 椅子:戰機座椅、升降工作台
  • 室內設計:
    • 櫃子:高櫃高緣不超過身長1.6倍,以便拿取物品
    • 門把:水平鎖,方便握力不足與持物時開們
    • 電腦桌不帶抽屜以便使用電腦時轉動身體轉向離開座位
    • 沙發:坐面寬不應小於48cm,小於這個尺寸,人即使能勉強坐進去,也會感到擁擠。坐面的深度應在48~60cm範圍內,過深則小腿無法自然下垂,腿肚將受到壓迫;過淺,就會感覺坐不住。坐面的高度應在36~48cm範圍內,過高,就像坐在椅子上,感覺不舒適;過低,坐下去站起來都會感到很困難。

参考文献[编辑]

  1. ^ 中国人类工效学学会. [2005-09-24]. (原始内容存档于2020-12-05). 
  2. ^ 应用人机工程學研究. [永久失效連結]
  3. ^ A Mixed Reality system for the ergonomic assessment of industrial workstations. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). 2020. 
  4. ^ What Is Ergonomics. [2020-06-07]. 
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  6. ^ National Telecommunications Safety Panel Ergonomics Subcommittee. Ergonomic Guidelines for Common Job Functions Within The Telecommunications Industry (PDF). National Telecommunications Safety Panel. November 2007. 
  7. ^ Sally Kaplan. 6 affordable products that have helped me deal with back pain and muscle tension. INSIDER. 2020-03-31. 
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  9. ^ National Telecommunications Safety Panel Ergonomics Subcommittee. Ergonomic Guidelines for Common Job Functions Within The Telecommunications Industry (PDF). National Telecommunications Safety Panel. November 2007. 
  10. ^ Luke Lee. What Is Ergonomics And Its Application In The Real World. SPASSWAY. 2020-04-16. 
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連結[编辑]

亞洲[编辑]

歐美[编辑]

其他[编辑]

参见[编辑]