接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

第六章工作地設計

人在工作中所需要的活動空間，加上機器，設備，工具及被加工件所占的

空間統稱為工作地.工作地設計的任務就是使機器，設備，工具及被加工物根據

人的操作要求進行空間布置，達到舒適，方便，提高工效的目的.工作地設計是

生產管理，生產組織和工藝設計人員的一個重要任務.工作地的設計包括工作高

度的設計，坐椅的設計，達到空間等多方面的內容.工作地設計與人體測量學是

密切相關的.

第一節工作高度

工作高度通常是指人的手在工作時相對于地面的高度.工作高度太低口寸，

人的視力受到影響，進而影響人的工作效果.為了改善視力，人也許不得不彎著

身子或低著頭，這又會產生腰疼或脖子疼.相反，若工作高度太高了，人在工作

中不得不抬高手臂，這又會使肩膀疼.因此，設計合理的工作高度是十分必要的.

唯一最優的工作高度是不存在的，因為最優的工作高度不僅隨著人的實際尺寸的

不同而變化，而且也與人的姿式，工作性質有關.

一.站立時的工作高度

一般而言，人站立工作時較舒適的工作高度是比站立時的肘高低5-10厘米.

我國男性站立時的平均肘高為102厘米，女性為96厘米，所以對男性較合適的

站立時的工作高度應為92—97厘米，女性為86—91厘米.但是人們站立工作時

工作臺的高度與工作的性質有關.精密的工作要求較高的工作高度以改善視力，

重體力勞動要求較低的工作面以便于手部使勁.表6T給出了西方國家推薦的對

不同的工作站立時的工作高度.

表6T.站立工作時推薦的工作高度（單位:cm）

工作類型對男性的推薦高度對女性的推薦高度

精密工作100T1095-105

輕度工作90-9585-90

重工作75-9070-85

由于我國人的平均身高比西方國家人的平均身高要低5厘米左右，所以我們

在采用上面的數據時應考慮到這一差異，否則采用的值可能偏高.

從理論上來講在設計站立時的工作高度時，稍高一點比稍低一點為好.因

為如果工作面太高了，可以通過放一塊腳踏板來解決.而如果工作面太低了，則

只有通過人彎腰來解決.但在實際工作中也許會遇到問題.我們有的企業進口的

設備，工人工作時感到太高了，想加腳踏板，可是管理人員卻不讓，理由是這樣

破壞了"文明生產

二.坐著時的工作高度

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

表6-2給出了西方國家推薦的坐著工作時桌面的高度.我國目前采用的寫字

臺的高度與表6-2中給出的值是相乎的.例如作者現在使用的桌面高度為79厘米,

計算機桌面的高度為68厘米.

表6-2.坐著工作時推薦的工作高度（單位:cm）

工作類型對男性的推薦高度對女性的推薦高度

精密工作90-11080-100

讀書或寫字74-7870-74

手工勞動（包括打字）6865

就當指出，在人們坐著工作時，最重要的設計尺寸是工作桌面與椅子坐面之

間的距離.當桌面太高或太矮時，人們可以通過調整椅子的高度使自己上部保持

較適合的姿式（當然以腿有地方休息為前提）.格郎金在一項研究中發現一般的辦

公室工作人員比較喜歡的桌椅之間的距離是27-30cm.即對應于75厘米高的辦公

室桌，椅子的合適高度為45厘米左右.

現在電子計算機在我國正在逐漸普及.許多人在買回計算機后，就簡單地

把它放在自己的辦公桌上，這樣做是不好的.以桌子高75厘米為例，加上鍵盤高，

實際工作高度近80厘米.由于鍵盤操作需要手指的不斷運動，工作高度應比讀書

或寫字時低.從表6-2中我們可以看出，計算機桌面的高度以65-68厘米較適宜.

把計算機把在辦公桌上，會使手臂抬高，增加了不必要的疲勞.

三.站坐交替工作面的設計

從生理學的角度來講，我們推薦能夠交替站著或坐著進行的工作，這是因

為若老是站著，人的腿部的負荷過重，使人感到勞累，而總是坐著，人的運動量

太小，正如我們馬上就要看到的，也會產生一些職業病.人在站著和坐著時對身

體內部的產生的壓力是不同的，輪流站著和坐著工作，人體內的某些肌肉就象是

輪流工作和休息一樣.另外許多學者相信，每次變換姿勢都可以改善骨髓內營養

的供應，這對人的身體也是有好處的.

在設計站-坐可交替的工作面時，工作面的高度以站立時的工作高度為準，

為坐著工作時提供較高的椅子，椅子高以75-95厘米為宜，同時一定要提供較高

的腳踏板，使人坐著工作時腳有休息的地方，否則人們很難工作持久.圖6-1給

出了一個站-坐交替工作的例子.

第二節活動空間

活動空間在這里是指在人的身軀基本不動的情況下手或腳可達到的區間.

了解人的活動區間對于控制器的設計，加工部件在桌面上的布置，及工具置放的

位置是十分有用的.在設計達到空間時，一般是以小個子的尺寸為設計準則的,

因為顯然，小個子能達到的地方大個子也能達到.

一.伸手能達到的高度

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

人的手能達到的最大高度與人的身高是成比例的.泰柏格(Thiberg)用回歸

的方法計算出人手伸出能達到的最大范圍與身高有下列線性關系：

最大靜止摸高=1.24*身高

若身高為170厘米，則最大靜止摸高為2.11厘米.應該指出，這只是一個

-一般結論，不能排除有的人手相對于他的身高特別長或特別短的情形.

把伸手最大摸高減去手指的長度，我們就可以得到人手的最大抓握高度.

最大抓握高度是一個較重要的指標，因為這決定東西最多可以放多高.但這只是

人手能達到的最大范圍，而不是最舒適的范圍.最舒適的范圍比上面所得的值要

小30-40厘米.人在垂直方向的作業空間可以劃為五個區間，每個區間適應于不

同的工作.

1.在0-50厘米高度之間適宜于腳控制，若用手操作，身體必須蹲下或彎腰,

這樣會使身體彎曲，消耗體力，增加不舒適感.因此在此位置只能設計腳踏板，

腳踏鈕.把工具或要裝配的東西放在地下顯然是違反了這?原則.我們有時也

看到這樣的現象，工人用腳去踏手動控制器或用腳把工具或零件鉤上來，就是因

為這些東西的放置位置太低的緣故.

2.在50-70厘米之間，手與腳的操作都不方便，所以不宜在此高度之間設

計控制器.

3.在70T60厘米高度之間，最適宜于物的操作和觀察，各種重要的常用

的控制器，顯示器，工作臺面都設置在這段高度之間，特別是90T40厘米區間是

人最舒適的作業范圍.

4.在160T80厘米之間，手的操作已不太方便，但視覺條件還可以，所以

在這一區段內較適宜于放置顯示器.

5.在180厘米以上高度，手的操作極不方便，視覺條件也下降.在這個區

間只宜設置報警信號或極少使用的控制器，工具等.由于人在觀察這一區間的顯

示器時有仰角，容易誤讀，所以顯示器也要向下傾15-30度為宜.

二.平面空間

人在坐著工作時，常常是身體伸直或稍向前傾10T5度，大腿平放，小腿垂

直或稍向前伸，這時人的手的運動范圍被限制在工作臺面以上的空間范圍內.雖

然人手這時的最大伸及范圍是--個立體空間，但一般來說，人手在工作面上所能

達到的范圍對我們來說才是最有用的.下圖給出了人坐著時桌面高度手的水平工

作范圍.理想的工作范圍是以兩個肩膀為支點，以35-45厘米為半徑的兩個半圓

之內，其次是以55-65厘米為半徑的兩個半圓.人在工作時所需要的所有東西都

應放在這個區間，當然人的手偶爾超出這個范圍也不會有什么負作用.

第三節坐椅的設計

隨著科學技術的飛躍發展，許多傳統的體力勞動工作正在被腦力勞動工作

所代替，其結果是坐著工作的白領工人的數量的急驟增加，現在在西方發達國家

坐著工作的人數已大大超過站著工作的人數，因此有人把二十世紀稱為是人從站

立動物變成坐著動物的世紀.坐椅成了人們在工作中使用最多，最久的一個''工具

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

為作業者提供舒適的椅子，可以大大減輕人們的疲勞程度，提高勞動生產率.

因此人們對坐椅的設計進行了大量的研究.

一.坐著工作的優點

在日常生活中，我們對坐椅是十分熟悉的.坐椅是如何起源的？考古學家

發現坐椅最早是以一種身份的象征出現的.在部落開會時酋長坐在椅子上，而其

他人則坐在地上.后來發展到國王坐在龍椅上，大臣們站著或坐在側面的椅子上

聽候圣旨.既使現在，坐椅的這種象征地位的作用仍然是存在的.我們走進一

個工廠或一個公司，從一個人的坐椅就可以看出他在那時的地位，一般工人是坐

在木椅上的，年長的職員坐在有點海綿的折疊椅上，只有廠長或經理坐在舒適的

沙發椅上.如果一個女秘書坐椅特別好，很可能她對廠長或總經理有影響力等.

從人類工效學的觀點來看，椅子的主要作用不應是它的象征意義，而是它

的減少疲勞的功能.相對于站著工作，坐著工作有下面幾個好處：

1.減輕人的腿部的負荷.人在站著時，人的全身的重量是由大腿承受的，

而在坐著時，人的上半部的重量直接由臀部承受的.人身體在兩種姿式下所承受

的壓力如下圖所示.顯然在站立時，人腿承受的重量要大得多.

2.人在坐著時，能量的消耗也減少.這是由于人身體所承受的重量也減少,

靜負荷減少，因而能量消耗自然減少.由于能量消耗的減少，對血液的需求量也

隨之減少.

3.人在坐著工作時，能更好是完成比較精確和精細的工作.

總之，人坐著工作一天不象站著一天那樣累了.

二.坐著工作產生的問題

坐著工作使人一天的運動量大大地減少，這既是一個優點，也是一個缺點.

如長期坐著使人的腹肌松馳，不僅使人行動變得遲緩，也影響到人的消化和呼吸

功能.但最常見的問題是由于長期坐著不動而帶來的肌骨疼痛.表6-3給出了在

瑞典對246個辦公人員進行的一項問卷調查的結果.從表中可以看出坐著工作帶

來的疼痛區域是廣泛的，涉及到人體從頭到腳兒乎各個部位，其中以腰疼最為嚴

重.56%的人抱怨他們曾感到過腰疼.

表6-3.坐著辦公人員的抱怨

部位百分比（階

頭疼14

脖子疼或肩膀疼24

腰疼56

大腿疼19

膝蓋和小腿疼29

為什么坐著工作看起來舒服，而又有這樣高的比例的抱怨呢？這是因為坐

著工作時，人的脊椎的壓力發生了根本的轉變.

下圖給出了在站立時和坐下時人的脊椎的形狀.在站立時，人的脊椎相對

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

的直一些.在坐下時，人的脊椎是彎曲的，而且在腰椎以下要承受較大的扭力.

圖6-4給出了納切森(Nachemson)測出的在四種不同姿式下人的第三根腰

椎與第四根腰椎之間的壓力，以站立時的壓力為100%直著坐著時，壓力為140,

彎著身子坐下時，壓力為190%,增加了近一倍.

人的脊椎在短時間內是能夠承受高于空手直立時所產生的壓力的.問題是

坐著工作的人長所累月地使脊椎超負荷運行.由于尚不知道的原因，脊椎之間的

脊椎盤慢慢地失去了彈性，功能開始下降，在嚴重的情況下，脊椎盤之內的液汁

甚至被擠出脊椎盤，使脊椎的功能徹底喪失.而不正確的坐姿，不合適的椅子更

加快了這種速度，這使得許多科學家投身于坐椅的研究了.

三.坐椅的設計

根據大量的研究結果，人們為座椅設計提出了以下原則：

1.座面高度

座面高度應合適.若太高，兩腳被懸空，使下肢和背部肌肉緊張，同時大

腿的下表面受坐椅前緣的壓迫而血流不暢，感到酸麻.但座面太低，則為了使人

體重心落在支持面內，軀干勢必前傾，這樣就不能保證脊椎的關節處于合適的夾

角，而且增加了背，腰部肌肉的負荷.合適的座面高度應取略低于小腿高度，

一般在40-45厘米之間.設計通常滿足較高的95%,而對余下的5%只要采用腳墊

也會感到合適.如有可能，座椅的高度應能夠調整最好.

2.座面縱長

座面縱向太長，椅面的前緣會妨礙小腿活動，也無法有效地利用靠背，但

太短顯然也不好，座面應能保證臀部全部得到支撐，一般以臀膝距的3/4為設計

依據，通常取45厘米左右.

3.座寬

一般來說座寬寬些，人坐著要舒服些，但座椅的成本和占有的空間增加，

顯然座寬要滿足臀部的寬度，對于有扶手的座椅更是如此，否則人便坐不下去.

設計座寬時，要以臀部最寬的5%為依據，一般為40厘米左右，當然在成本和空

間允許的情況下，座寬是高于這個最低要求的.

4.座面

研究表明，當座面向后傾時，人的腰椎受力要合理些.但傾多大最好呢？

當座椅是休息用的椅子時，這個角度為與水平面成14-24度為最好，但當座椅是

工作用椅時，座面傾斜的角度應小些，以與水平面成5度左右為宜.

5.座椅的靠背.

大量的研究表明，靠背是減少由于坐著工作帶來的腰疼的最好方法.所以

對于常年坐著工作的人，座椅一定要有靠背.靠背的高度應有48—52厘米，這樣

不僅腰可以得到休息，肩也可以得到休息，靠背的寬度以32—36厘米為宜，并應

有弧形.靠背應向后傾斜15—20度(與垂直面)，靠背應用較柔軟的材料做成.

下圖是一個現代化的椅子.

：人的信息處理系統的基本結構

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

以上我們介紹了幾個關于人的信息處理系統的基本模型，從這些模型中我

們對人的信息處理系統有一個初步的了解，我們把這些模型中的主要觀點綜合

起來,可以得到以下關于人的信息處理系統的基本組成部分的結構圖.圖中的每

一個方框分別代表信息處理的各個階段，箭頭表示信息流通方向.下面先對圖中

的各個元素給一個簡單的說明：

人的信息處理的第一個階段感覺.在這一階段，人通過各種感覺器官接受

外界的信.息，然后把這些信息傳遞給中樞信息處理系統.感覺內部有存貯器，以

便在中樞信息處理系統未接受感覺信息之前，把這些信息先暫時存貯一段時間，

通常在1-2秒鐘之內，若在這段時間內，信息還無法進行中樞信息處理系統，

則信息就在這里消失掉.在感覺之后是人的中樞信息處理系統，也被稱作認知系

統，或決策系統，在這里，人對獲得的信息進行編譯，整理，選擇，決定采取什

么，這期間，要不斷地與人的記憶發生聯系，從記憶中取決相關的信息，把有用

的信息貯存到大腦中.在中樞信息處理系統之后，是人的反應系統，它執行中樞

信息系統發出的命令，產生人的信息處理系統的輸出.在信息經過感覺，決策，反

應的三個階段時，兒乎都離不開注意.人的注意資源量是有限的，假如有些階段

的信息處理占用了較多的信息資源，那么其他階段能分配到的就比較少，它們處

理信息的效率就會因此而降低.人的注意能力可以隨著努力程度的提高而有一定

的提高，通過學習和訓練，信息處理過程對注意的要求也可以降低.例如我們能

夠一過走路一?邊聊天，這兩種活動之所以能順利進行，就是因為我們對走路已經

相當熟練，只要給予少量注意資源就可以了.

第二節感覺

人通過自己的感覺器官獲得關于周圍環境的各種信息，因此感覺是人的信

息處理系統的輸入子系統.感覺器官中的感受器是接受刺激的專門裝置.在刺激

物的作用下，感受器的神經末梢發生興奮，興奮沿神經通道傳送到大腦皮層感覺

區產生感覺.一般來說，一種感覺器只對某種形式的刺激特別敏感，這種刺激就

叫該種感覺器的適宜刺激.除適宜刺激外，感覺器對其他刺激不敏感或根本不反

應.例如可見光是眼的適宜刺激，一定頻率范圍的聲波是耳的適宜刺激.電或機

械刺激雖然也能在眼內引起感覺，但需要較大能量，而且這種感覺是相當粗糙的.

人的感覺有視覺，聽覺，膚覺，嗅覺，味覺，動覺等多種，其中視覺和聽

覺是信息輸入的主要感覺通道.每種感覺通道都有其特殊的功能和作用，但也都

有其局限性.這腫局限性可能直接影響信息輸入，進而可能影響更高水平的信息

處理.例如，眼睛視網膜中視維細胞和視桿細胞這兩類感受器的感光特性限制了

信息顯示中顏色編碼的使用范圍.

感覺器官可接受外界刺激的范圍被稱為感覺閾限，感覺閾限有絕對閾限和

相對閾限兩個概念.

外界刺激必須達到一定強度才能引起人的感覺.剛剛能引起感覺的最小刺

激量，叫絕對感覺閾限的下限.強度比這個值低的刺激不能引起人的感覺.感覺

器官不僅有下限，而且還有上限.能產生正常感覺的最大刺激量，叫絕對感覺閾

限的上限.作用于感覺器官的刺激強度若超過這個上限，就會引起痛覺，嚴重時

甚至于造成感覺器官的損傷.

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

人借助于感覺器官不僅能夠確定刺激的有無，而且能覺察刺激的變化或差

別.剛剛能引起差別感覺的刺激之間的最小差別量，叫差別感覺閾限，也叫最小

可覺差.每一種感覺器官的差別感覺閾限不是一個絕對數值，它隨最初的刺激

強度而變化，并且兩者之比是一個常數.這一關系被稱為韋伯定律，可用下式表

示：

△I/I=K

式中I是初始刺激強度，為引起差別感覺的刺激強度的增量，K以與水

平面成5度左右為宜.

5.座椅的靠背.

大量的研究表明，靠背是減少由于坐著工作帶來的腰疼的最好方法.所以

對于常年坐著工作的人，座椅一定要有靠背.靠背的高度應有48—52厘米，這樣

不僅腰可以得到休息，肩也可以得到休息，靠背的寬度以32—36厘米為宜，并應

有弧形.靠背應向后傾斜15—20度（與垂直面），靠背應用較柔軟的材料做成.

余息目^.doc

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

第七章顯示器

第一節人機系統

人機系統指人與機器之間有互為補充，互相依賴的關系.顯然人機系統是

一個閉環系統，在其中人扮演著關鍵角色，因為決策是由人來做出的.在人機

系統中，信息和命令一般是這樣傳遞的：一個記錄顯示生產過程的某一信息，操

作人員通過視力接受這一信息，對這一信息進行正確的理解和評估（解釋）.根據

他的解釋，根據他過去的經驗，他做出一個決策，下一步是通過控制器把這個決

策告訴給機器，另一個關于控制的顯示器告訴操作者他的行動的后果（如試劑里

已溶化了多少水）.然后機器按照預先編好的程序招執行命令.當操作者看到這一

過程中的主要信息，如溫度和壓力被顯示出來后，這個周期就完成了.

辛格頓在給世界健康組織的一項報告中指出機器可以執行更快，更準確的

工作，也更有力量，相反，人的行動是很慢的，能使出的力量也很有限.但另一

方面，人的靈活性和適應能力很強.如果能夠充分發揮人和機器各自的優點，那

么人機組成的系統是一個效率很高的系統.

對機器的控制直到最近才成為一個大問題.隨著電子技術的發展，需要對

機器進行更快更準確的控制，要求操作人員對使顯示的信息進行更準確的解釋,

這使操作人員的工作變得更精細，對操作人員提出了更高的要求.結果是人的因

素在人機系統中變得越發重要了.在飛機駕駛中，飛行員的反應速度是至關重要

的.在對化學系統的控制中，保持高度的警惕，做出正確的決策本身就可以防止

事故的發生.所以現代系統的設計更應該從工類工效學的角度入手進行考慮.

人機系統的介面包括下面兩方面的內容：

1.從顯示器上接受信息；

2.通過控制器對機器進行控制.

下面我們從人類工效學的角度來考慮這些問題.這一章我們討論顯示器的

設計問題，下一章我們討論控制器的設計問題.

第二節顯示器的種類及設計原則

一.顯示器的定義

傳統的顯示器主要是指生產過程中顯示信息的各種儀表.現在顯示器的定

義要廣得多.顯示器是指任何把信息由機器或環境傳遞給人的媒介.因此，各種

工業儀表是顯示器，產品的說明書也是顯示器，各種交通符號是顯示器，各種警

報也是顯示器.事實上，日常生活中的報紙，電視，收音機等都是顯示器，都是

以不同方式把信息傳遞給人的.

二.顯示器的分類

按照作用對象的不同，提供信息的顯示器大致可分為視覺顯示器，聽覺顯

示器和觸覺顯示器等.其中以視覺顯示器最為普遍.

常用的視覺顯示裝置，包括各種儀表，信號，標記和符號，示波屏（示波器,

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

電視屏幕，計算機屏幕等），以及其它顯示信息，如地圖，圖表，說明書等.在

日常工作和生活中，由于讀錯顯示裝置（如儀表）而發生的事故是屢見不鮮的.因

此合理地利用視覺顯示，對保證生產順利進行是十分重要的.

聽覺顯示雖然不如視覺顯示使用得那么普遍，但在作為警告或提醒注意的

裝置上卻有著特別的價值.當然，還有使用聽覺渠道的其它機會，例如當視覺受

損失或者在無法使用視覺的黑夜環境中.常用的聽覺顯示裝置有鈴，蜂鳴器，喇

叭，汽笛和哨子等.當不能使用聽覺和視覺顯示時，我們有時也運用觸覺顯示，即

讓人通過觸覺進行辨別的.

三.顯示器設計的原則

1.顯示性所顯示的信息應具有較好的可覺察性，可辨性，保證監視者迅速,

準確地獲得信息.如對視覺顯示器，要使被顯示的信息清晰可見.對聽覺顯示器,

聲音應該有一定的強度使人能夠聽到等.各種顯示都不應低于人對應的最低感覺

閾限.

2.顯示器傳遞的信息量不宜過多，特別是應減少顯示不必要的信息.前面

我們已經講過，人在工作時接受的信息都被放在工作記憶中，而工作記憶的容量

是非常有限的，顯示過多的信息，不僅增加了人接受信息的時間和負擔，而且使

主要的信息更容易被遺露.

3.顯示符號應力求形象化，并與人的習慣相一致.應盡量采用形象直觀的

和與人的認知特點相匹配的顯示格式.顯示格式愈復雜，人們認讀和譯碼的時間

愈長，也愈容易發生差錯.應盡量提高顯示格式與所表示意義間的邏輯聯系.

4.在一種感覺負擔過重時，應改用另一種感覺協助獲取信息.多重感覺信

號比單個感覺通道更易引起注意.在某些情況下，可以應用兩個或兩個以上的方

式編碼，如符號的形狀和顏色相結合，這樣可以加快人對信息的接受.

5.同樣的信息應盡量地用一種方式顯示.各個國家，地區或行業部門使用

的信息編碼應盡可能做到統一和標準化.這樣有兩個好處.一是可以減少錯誤的

發生.二是由于信息顯示有一致對應性，使人的自動控制系統得到發展，進而降

低人的腦力負荷.

6.使信息顯示精度與系統的要求相適應.顯示精度過低，不能提供保證系

統正常運行的信息，這顯然不行.但若信息顯示精度過高，會提高認讀難度和增

大工作負荷，導致信息接收速度和正確性的下降，顯然，顯示器應該只顯示那些

操作人員需要的信息.例如，顯示他可能讀到的一位數做最小單位，如果他需要

讀壓力到最靠近的lOOmmgh,那么最小的分隔單位應該是lOOmmhg,有些儀器并不

需要顯示某一具體數字,而是某一區域，比方說在一個‘冷‘區間，’暖和‘區間，和‘

太熱’區間，在這種情況下，移動指針最好，各種不同的區間應該用不同的顏色,

或類型表示出來.

7.應考慮到照明，噪聲，振動，微氣候，空氣條件等因素的影響.

總之，設計顯示器的形狀，大小，顏色，分度，標記，空間布置，強度，

亮度，變化，照明，背景環境，以及聽覺信息的響度，頻率，持續和信號噪音比

等多種有關因素，都必須適合人接受信息的認識過程，使操作者對顯示器所顯示

的信息辨認速度快，可靠性高，誤讀少，度且減輕精神緊張和身體疲勞.

第三節儀表顯示

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

一.儀表的種類

儀表是一種應用最廣的信息顯示裝置，它在生產過程中起著重要作用，儀表

顯示的好壞直接影晌工作效率，儀表的種類很多,可分為以下三大類：

1.指針運動式儀表，這類儀表應用極廣，它是用不同形式的指針來指示有

關參數或狀態，這類儀表式樣很多，如圓形，半圓形，水平長條形，垂直長條形，

扇形等，一般指針處在儀表面內，其特點是指針運動而儀表面不動.

2.盤面運動式儀表，這種儀表式樣也很多，大體如指針運動式儀表的兒種

式樣，其特點是指針不動而儀表盤面轉動（移動）.

3.數字式儀表，這類儀表不用指針，而直接用數碼來指示有關參數或狀態,

常用的有條帶式數字，熒光屏上呈現數字，以及用數碼管或液晶呈現數碼等等，

應該根據系統對儀表的要求進行選擇.

二.儀表的選擇

1.讀數用儀表.

這類儀表指示各種狀態和參數的具體數值，供操作者讀出數值來使用，顯然,

數字式儀表最適合讀數用，無論是讀數速度還是讀數精度，數字式儀表都高于其

它類型的儀表，但數字式顯示有一個非常明顯的弱點：在某一時刻只有一個數值

可見，因此很難由此判斷信息的變化.為了兼顧讀數和了解變化情況，在很多時

候，我們仍用指示形式的儀表作讀數用.

第二次世界大戰之后，人們認識到了顯示儀器的設計對快速,準確地閱讀數

據對飛機和其他機動車輛是多么重要，人們對顯示器的設計和布置進行了大量的

研究，這--類研究通常采用一個速顯器，某一信息在速顯器的屏幕上出現零點兒

秒，然后找出人在各種顯示方式下的讀錯率.

圖7-1給出了斯雷特的研究結果，在斯雷特的研究中，每一種方式向總共

60個被試者各顯者17次，每次顯示0.12秒的時間，從圖中我們可以看到在不同

的顯示情況下人的讀錯率是有顯著的不同的.天窗式顯示器的讀錯率僅為0.5%,

顯然是最好的，原因似乎是在天窗式的顯示中，被試者不用花時間去找指針的位

直.

默瑞爾等人懷疑用速顯性的適用性，因為在實踐中，操作人員只要認為有

必要可以盡可能長地閱讀數據，盡管有這樣的反對意見，我們還是同意桑德斯等

人的觀點，即在一般情況下，開窗式的顯示比其他的顯示讀錯率要少，豎向刻度

沒有橫向刻度好，但在當要比較兒個不同的讀數時，豎向顯示比橫向顯示好.

如果需要看一個過程的情況,或注意到變化的大小，兩類指針式儀表都比數

字式儀表要好得多，而指針運動式顯示器更好，可以提供更多的信.息，圓盤移動

式顯示也可以達到這個目的，但圓盤式顯示有不容易記憶讀過的信息和不能評估

變化的范圍等缺點，如果一個過程需要把某一變量設到某一值（如液體的壓力，

電壓等），用指針移動式顯示較容易，因為可以用人事先確定另一個指針的位置,

當兩個指針接近時，過程可以得到較精確的控制，如果過程變化得很慢，那么，

移動指針或圓盤這兩種形式的顯示都可以，桑德斯等認為一般來講指針移動式顯

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

示（即固定刻盤，移動指針）比反過來（即固定指針，移動刻盤）要好些，移動指針可

以吸引眼睛的注意，并可以較快地讀數，但是另一方面，固定刻盤有它的局限性,

如果變化的區間很大，刻盤就變得太大了，這時固定指針，只顯露某一區域的數

值，即用刻盤移動式顯示就更好.

2.檢查用儀表.

使用這類儀表一般不是為了獲得正確的數值，而的為了檢查儀表的指示是

否偏離正常，當偏離了時進行必要的調節，警戒用儀表也屬于檢查用儀表，儀表

的指示范圍一般分正常區，警戒區和危險區，當儀表指示進入警戒或危險區時,

即需及時處理.

顯然，對檢查用儀表，不能采用數字式儀表，因為這樣操作人員就不得不把

各個標準記在腦子里，很容易出差錯，也增加了操作人員的腦力負荷，對于這類

用途儀表采用指針運動式儀表為合適，儀表指針在儀表面上應當很明顯很突出，

引人注目，警戒用儀表的警戒區，危險區和其它區域必須能明顯地區別開來，可

以得用不同顏色，不同標志等區分.圖7-2為兩種不同表面的檢查用儀表，顯然,

右邊的顯示比左邊的要好得多.

3.控制用儀表

控制用儀表又可分為兩類，一類為追蹤用儀表，這類儀表是為了追蹤操縱

而使用的，追蹤操縱是動態控制系統中最常用的操縱方式之一，目的是通過人的

手控，使機器系統按照人所要求的動態過程或者按照客觀環境的某種動態過程去

工作，如追蹤和瞄準運動中的目標，這類儀表一般不需要精確讀數，只需要看出

實際狀態與目標狀態之間的差距以及變化趨勢，數字式儀表不適合，使用熒光屏

顯示效率最優，在指示儀表中長條式最適合，其次是圓形儀表，另一類控制用儀

表為調節用儀表，這類儀表只是用來指示操縱器調節值，而不是指示機器系統的

動態，如收音機調頻顯示就屬于這類儀表，調節用儀表適用面較廣，一般采用指

針運動式儀表，也可以采用數字式儀表.

下表顯示了三種顯示方式的相對優缺點和它們各自的適用范圍.

表7-1顯示信息的不同方式

顯示的種類指針移動式圓盤移動式數字式

讀數容易程度可接受可接受很好

辨別變化很好可接受很差

控制過程很好可接受可接受

三.儀表的刻度

比儀表的外觀更重要的是儀表的刻度的尺寸，設計刻度時應考慮以下內容:

1.刻度高度

儀表的刻度高度與視距有關，職果a是可能的最遠的觀察距離，我們建議用

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

下列最小的刻度單位：

最大刻度的高度：a/90

中間刻度的單位：a/125

最小刻度的高度：a/200

如當觀察距離是1米時，儀表的最小刻度的高度應為5毫米，最大刻度的

高度應為1厘米.

2.刻度的數目和間距

儀表刻度數目首先應滿足要求的精度，如只要求讀到分的儀表，最小刻度

單位應為分，略去秒以下的刻度，當然，刻度的數目和間距也應當考慮操作人員

讀表時的距離，一般來說，應滿足下列并系：

刻度的厚度a/5000

兩個最小刻度的距離a/600

兩個大刻度的距離a/50

刻度精度和視距也決定了儀表表盤的大小.閱讀儀表時，如果視距近，儀表

表盤，如圓形儀表的直徑可小些.其次，儀表刻度直徑大小與刻度數最小限度為

2.5厘米.

3.數字標法

儀表上使用的數字，其增加的方向和累進的方向對提高閱讀效率，減少讀

錯也有非常重要的作用，數字的增加一般服從以下原則：

(1)順時針方向為增加；

(2)從左向右的方向為增加；

(3)從下向上的方向為增加.

數字應只用來表示大的刻度，小刻度一般不標此為了便于讀數，小刻度最好

是大刻度的1/5或1/10.在不得已的情況下用2進位也可以.其他的劃分讀起來

很困難，應盡量避免.

4.數字和字母的大小

儀表刻度上標記的文字和數字的高度，也應根據視距的大小來確定，可以

采用下列公式：

H==L/200

式中：H——數字或字母高；

L---視距.

表7-2給出了根據上式換算的推薦的高度.

表7-2推薦的字母高度單位:毫米

到眼睛的距離最小字母或數字的高度

<5002.5

501—9005.0

901—18009.0

1801—360018.0

3601—600030.0

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

字母和數字應當符合下列比例：

寬度2/3高度

筆劃的厚度1/6高度

兩個字母之間的距離1/5高度

單字之間的距離2/3高度

應當指出，上面的標準是通過對數字和字母實驗得出的，因此只適用于數

字和英文字母，是否適用漢字有待于研究，因為漢字筆劃多少不勻，對一些簡單

字，上面的值可能適應，對于筆劃很多的字，如繁字，每一畫應多粗人才能看得

清，還沒有進行研究.

6.刻度標數原則

指針運動式儀表標數的數字應直排，儀表面運動標數的數字則應輻射定向

安排.最小刻度一般可不標數，最大刻度必須標數.指針在儀表面內時，如果儀

表空間中夠大，則數字應在刻度的外側，以避免被指針擋住，指針在儀表面外側

時，數字應標有刻度的內側，開窗式儀表的窗口大小應顯示出被指出的數字及上

下相鄰的兩個數，以便看清指針運動的趨勢，標數應順時針直排.

四.儀表的刻度

1.指針的形狀和大小

指針的形狀應以頭部尖，尾部平，中間等寬或狹長三角形為好，形狀要盡可

能簡單，以便減少誤讀率，通過速示器對指針大小的實驗結果表明，指針的長度

對讀數影響很大,而粗細對結果并沒有顯著的影響，困此在設計指針時，其長度

必須慎重考慮，日本學者坪內和夫研究了指針與刻度線的間隔認為，當指針與刻

度線的距離超過0.6厘米時，距離越大，讀取誤差就越大，相反，從0.6厘米

開始，越接近于0,其誤差越小，當間隔接近0.2厘米時，誤差相同且保持不變,

因此，指針與刻度線的間隔最好為0.2—0.1厘米，指針的針尖應與最小的刻度等

寬，指針應盡量貼近儀表面，以減少讀值時的誤差.

2.指針的零位

儀表指針零位一般都在時鐘9點或12點位置，圓形讀數儀表可視需要安排

或設在12點鐘位置，警戒用儀表的警戒區應設在12點鐘處，危險區和安全區處

于其兩側，許多檢查時，儀表的指針即使稍稍偏離標準狀態，立即可以發現，讀

到時間和誤讀率較少，如果儀表排成一行，應排成2行，以避免觀察儀表時眼睛

和身體有較大的移動.

第四節符號和圖形

符號的作用

人類社會很早就開始使用符號了，事實上我們的漢字就是一種象形字,可以

說是在符號的基礎上發展起來的，不僅我們中華民族的文化是如此，世界其他國

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

家的文化中，符號，特別是圖形似的符號，也有著十分重要的作用，國外一學者

曾在世界各地搜集到20000余種各類符號.

使用符號一般認為有以有以下兒個好處.

第一，在人的信息接受過程中，若是文字顯示，則必須要經過一次編碼的

過程，因為文字本身是沒有意義的，只有把文字與貯藏在大腦里的意思對應起來，

文字才能有意思，這種對應盡管在許多情況下是自動的，無意識，但也需要占用

人的一定的時間和精力，而符號顯示，若符號選用得當的話，就可以省去編碼的

過程，如在公路旁邊畫一個鹿站在路中央，人們很快知道前面路上有鹿，而用“小

心前方有鹿穿行〃,人們還必須得先理解這句話，（因為我們的教材是用文字寫得，

所以好像覺得文字比符號好）.

第二，人對文字的接受是順序的，而對簡單的符號的接受兒乎是同時的，

這樣在時間緊迫的情況下,符號比文字要接受得快些，仍以上面的例子，在高速

公路上，一眼可以看清鹿站在路中間的一張畫，而用同樣的時間，無法讀完'小心

前方有鹿穿行'八個字，正是由于這個原因，西方國家高速公路上都盡量用各種

符號來代替語言

第三，導是受到國界限制的，而一個明確的符號是不受國界限制的，隨

著科學技術的發展，交通變得越來越快，方便，世界變得越來越小.當一個人走

進一個他不懂得該國語言的國家時，會遇到很多困難，而用符號，可以克服這個

問題，下圖是三個關于男廁所的顯示.左邊是用中文寫的男廁所三個字，對于一

個不懂中文的人來說，他是不知道這是男廁所的.中間一個是英文的男廁所，對于

一個不懂得英文的人,顯然也不會知道這是男廁所，這對于一個懂一點英文的人

可能也是一個問題，因為他可能以為這是指'人'或'男士'，而不知這是男廁所.

右邊一個圖是用符號表示的男廁所，不管你是懂中文還是英文，或者這兩種語言

一種也不懂，只要遇到過一次就可以永遠知道這是男廁所了.

第四.用文字顯示就必須假定接受信息的人一定懂得文字，不幸的是在即

將走進二十一世紀的今天，世界上還有近四分之一的人是文盲，用符號顯示可以

使沒有文化水平或文化水平很低的人也能了解要傳遞的信息的內容.下圖是關于

戴安全帽的兩種顯示方法，左邊是文字顯示，右邊是圖形似的符號顯示，顯然，

右迪的顯示比左邊好

符號顯示的優點是明顯的，可是我國的廣大設計人員似乎沒有認識到這一

問題，在日常生活和工作中，我們使用符號的頻率已遠遠低于西方國家，這與我

們這個以象形字為文化起源的國家是不相稱的，我們應當迎頭趕上.

二.符號的設計

上一節我們談到了使用符號的許多優點，這是建立在符號的意義很清楚這

樣一個假定基礎上的.所以為了發揮符號顯示的優點，我們必須首先得使用意義

清楚，不容易混淆的符號，而這做起來是不容易的，用不同的符號表示同一個意

思，所產生的效果是很不一樣的.

圖7-5是幾個不同的建筑物的出口標記，兩位學者做了這樣一個試驗，他們

在速顯器上把某一種符號顯示給被試者，然后讓他們回答這是不是一個出口符號,

圖中也給出了各種符號的錯誤率，我們看到，每一種符號都有一定的錯誤率，有

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

的錯誤率竟高達42%.當然這與符號顯示的時間很短及被試者對符號不熟悉有關,

事實上，我們到現在仍未找到一個理想的出口符號.

圖7-6是五種不要橫穿馬路的符號，顯然最右邊的一種符號最好，意思最清

楚，可是我們現在絕大多數地方使用的是右邊第二種符號，即招手的符號，試驗

結果表明，右邊的符號最好，70%的被試者希望這是不要橫穿馬路的符號，右邊

第二種次之，有23%的人希望這是不要橫穿馬路的符號.

正是符號顯示有它的優點，但也容易產生混淆，所以設計好的符號顯示就

顯得特別重要，在符號的設計中應遵循下列原則：

第一，符號不應產生誤解，要避免使用會產生多重含義的符號，特別是有

可能產生相反含義的符號.

第二，符號應與人的習慣相一致.

第三，西方在使用符號方面積累了豐富的經驗，我們可以借鑒，以便少走

彎路，這樣也可以增加符號在世界范圍內的通用性，正如我們已經討論過的，這

正是使用符號的優勢所在.

第四，在符號使用的開始，由于人們對符號還不太熟悉，應與文字同時使

用.

三.圖形的應用

常言說一張好圖抵得上一千個字，在許多情況下，這一點也不夸張，在人

的信息處理過程中，圖形與符號屬于同一類型，因此，符號具有的一些優點，圖

形也具有.而且圖形的象形作用比符號要強得多，圖形在表示物體之間的相對位

置，表示物體的相對大小等方面比文字有不可比擬的優勢.圖7-7是從華中理工

大學校門口到外賓招持所的兩種表示方法，左邊是文字表示，右邊是圖形顯示,

顯然右邊的方法要好得多.

進校門后，沿著左手（西邊）的

一條道一直向前走，走了大約

十分鐘在右手邊可看到郵局，

是一個兩層樓的房子，過了郵

局往前走一個街口就可看到左

手邊有一個很好的院子.這個

院子就是外賓招待所，這時向

左拐走下去就可看到招待所的

大門.

圖7-7兩種指路方法

圖形不僅在表示地圖時有伏優越性，在表示其他方面，有時也有很大的優點,

圖7-8是表示試驗數據的兩種方法，左邊是文字述示，右邊是圖形顯示，顯然

圖形顯示比文字述示給人的印象深些.

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

我們有兩個試驗變量，一個是

控制的飛機架數，一個是模擬

的更新時間，每一變量有兩個

試驗水平，我們發現腦力負荷

是隨著這兩處試驗變量而改變

的.控制的飛機數目增加，人

的腦力負荷增加，模擬更新時

間加快，人的腦力負荷也增加

試驗結果見表7-2

表7-2試驗條件下的腦力負荷

飛機架數36

更新時間

356.395.2

624.574.2

圖7-8試驗結果的兩種顯示方法

正是由于有上述優點，圖形的應用已越來越廣，特別是在科學學術交流中

更是如此.

應當注意的是，圖形若使用不當，有時會給人帶來錯覺，圖7-9是一個這樣

的例子，從上面的一個圖看，似乎是隨著變量X的增加，A和B的Y值的差越來

越大，實際并不是這樣，下面的圖直接反映了這兩個圖之間差別，所以若使用圖

形的目的是反映A和B之間的差異，應直接用下面的圖而不是上面的一個圖.

圖7-10是另一個圖形帶來錯覺的例子.上圖是一個立體圖，使人感到X從

1到3,Y增加了許多倍.可是我們把同樣的數字畫在平圖上，如下面的一個

圖所示，就發現并不是這樣，X從1到3時，Y也只是線性地從10增加到30.

還值得一提的是，圖形雖然給人的印象比較直觀，但理解一個圖形還是需

要一定的時間的.圖形并不是越多越好.應盡量減少不必要的或不太重要的信息.

現在在學術交流會議上，一般允許的發言時間是15分鐘左右.許多人在這樣短的

時間內顯示出30-40張圖片-，希望人們對他的科研有一個詳細的了解，結果適得

其反.根據人類工效學的研究成果，人們平均需要卜3分鐘才能對一張圖片進

行較好的理解，所以15分鐘的學術交流使用的圖片應一般不超過15張.

四.文字顯示

盡管與符號和圖形相比，文字顯示有它的弱點，但文字顯示也有符號和圖

形顯示取代不了的優點.第一，文字顯示的順序性比較強，這在描述一個過程或

寫說明書時非常有用.第二，文字顯示可以根據需要進行補充和精簡，這一點符

號不可能做到，圖形做起來也不靈活.第三，也是最重要的，許多信息無法用

符號或圖形表示.這就是為什么到現在文字顯示仍是日常生活中最主要的顯示媒

介.只要看看報紙，看看各種書籍就能了解文字顯示的普及性了.

文字顯示，包括說話，屬于信息溝通的范疇.為了使信息溝通有效的一個

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

重要的原則是地考慮信息接受者的特性.對文字顯示也是這樣.在設計文字顯示

時，應首先了解誰，將在什么條件下接受這些信息.在工作中的文字顯示應盡量

簡單，易懂.圖7T1給出了一個很好的這樣的例子.這是一個自動電梯上的英文

說明，看了左邊的說明，即使是英文水平相當不錯的人，可能也不能夠理解它的

真正含義.即使是英文水平很一般的人，也應知道右邊的說明的意思.實際是,

這兩個說明想傳遞的信息是一樣的，但結果卻很不一樣.

PLEASETOGOUPONEFLOOR

WALKUPONEFLOOROR

WALKDOWNTWOFLOORSDOWNTWOFLOORS

FORIMPROVEDELEVATEDSERVICEPLEASEWALK

圖7TL兩種英文文字顯示的比較

五.說明書

說明書也是一種顯示.人們通過說明書了解對一個產品或消費品的使用.

多少年來，人們對說明書特別不重視，往往是產品生產好了，在投放市場之前，

匆匆忙忙地寫一個說明書應付差事.這帶來一系列問題.最常見的問題是，消

費者或使用者買回新產品或消費品后，不知道怎么用，需要別人指教.第二個問

題是產品的許多功能發揮不了作用，正象我們平時所說的把高級東西當傻子用.

第三個問題是安全問題.例如，有的熱水器因為消費者不知道如何安全使用造成

人員死亡的惡性事故.根據大量的經驗，我們認為說明書應遵循以下原則：

1.圖文并茂.正如我們前面已經討論過的，文字有順序性好，清楚的特點，

而圖形有表現方位好，直觀的特點.而說明書即要求清楚，也要求有直觀，有方

位，所以說明書應該圖文并茂.圖7-12是一個這方面的例子.

2.與產品不可分.說明書應與產品成為一個整體.說明書離開了產品是一

堆廢紙，而產品離開了說明書不能充分地發揮其作用.只要產品在，說明書就應

該在，而不是兩個分開的部分.若是兩個分開的部分，天長日久，就會出現找不

到說明書的現象.現在有許多說明書就貼在產品上就是這個原則的一個很好的利

用.

3.有深有淺.隨著科學技術的進步，現在各種產品，特別是電子產品的功

能越來越多，因而說明書也越來越厚，令人望而生畏.作者曾有在看完一本錄相

機的說明后還不知道該如何放相的經歷.據報道，現在許多日本老人寧愿要簡單

的錄相機而不要復雜的錄相機，一個重要的原因是使用問題.說明書應該分成兒

等，首先是最基本的用法，然后才介紹比較現代的用法.

4.語言簡煉.說明書的目的是實用，所以說明書的語言應當簡煉，花俏的

語言是不應該寫在說明書里的.鰭一腦蝴鞘褂夢侍*.說明書應該分成幾等,

首先是最基本的用法，然后才介紹比較現代的用法.

4.語言簡煉.說明書的目的是實用，所以說明書的語言應當簡煉，花俏的

語言是不應該寫在說明書里的.崎一

接效益并沒有增加，直接成本卻增加了，只有當事故的后果特別嚴重時，這

第八章控制器

第一節