工程學實驗方法步驟

㈠ 人體工程學的研究方法

人體工程學的研究廣泛採用了人體科學和生物科學等相關學科的研究方法及手段，也採用了系統工程、控制理論、統計學等其他學科的一些研究方法，而且本學科的研究也建立了一些獨特的新方法。使用這些方法來研究以下問題：測量人體各部分靜態和動態數據；調查、詢問或直接觀察人在作業時的行為和反應特徵；對時間和動作的分析研究；測量人在作業前後以及作業過程中的心理狀態和各種生理指標的動態變化；觀察和分析作業過程和工藝流程中存在的問題；分析差錯和意外事故的原因；進行模型實驗或用電子計算機進行模擬實驗；運用數學和統計學的方法找出各變數之間的相互關系，以便從中得出正確的結論或發展成有關理論。
常用的研究方法有：
1.觀察法
為了研究系統中人和機器的工作狀態，常採用各種各樣的觀察方法，如工人操作動作的分析，功能分析和工藝流程分析等都屬觀察法。
2.實測法
實測法是一種藉助於儀器設備進行實際測量的方法。例如，對人體靜態和動態參數的測量，對人體生理參數的測量或者是對系統參數、作業環境參數的測量等。
3.實驗法
這是當運用實測法受到限制時採用的一種研究方法，一般在實驗室中進行，也可以在作業現場進行。例如，為了獲得人對各種不同的顯示儀表的認讀速度和差錯率的數據，一般實驗室進行試驗；為了了解色彩環境對人的心理、生理和工作效率的影響，由於需要進行長時間研究和多人次的觀測，才能獲得比較真實的數據，通常在作業現場進行實驗。
4.模擬和模型實驗法
由於機器系統一般比較復雜，因而在進行人機系統研究時常採用模擬的方法。模擬方法包括對各種技術和裝置的模擬，如操作訓練模擬器、機械模型以及各種人體模型等。通過這類模擬方法可以對某些操作系統進行模擬實驗，得到從實驗室研究外推所需的更符合實際的數據。因為模擬器和模型通常比其模擬的真實系統價格便宜得多，但又可以進行符合實際的研究，所以應用較多。
5.計算機數值模擬法
由於人機系統中的操作者是具有主觀意志的生命體，用傳統的物理模擬和模型方法研究人機系統，往往不能完全反映系統中生命體的特徵，其結果與實際相比必有一定誤差。另外，隨著現代人機系統越來越復雜，採用物理模擬和模型的方法研究復雜的人機系統，不僅成本高、周期長，而且模擬和模型裝置一經定型，就很難作修改變動。為此，一些更為理想和有效的方法逐漸被研究出來，其中的計算機數值模擬法已成為人體工程學研究的一種現代方法。數值模擬是在計算機上利用系統的數學模型進行模擬性實驗研究。研究者可對尚處於設計階段的未來系統進行模擬，並就系統中的人、機、環境三要素的功能特點及其相互間的協調性進行分析，從而預知所設計產品的性能，並進行改進設計。應用數值模擬研究，能大大縮短設計周期，並降低成本。
6.分析法
分析法是上述各種方法中獲得了一定的資料和數據後採用的一種研究方法。人體工程學研究常採用以下幾種分析方法：
（1）瞬間操作分析法。生產過程一般是連續的，人和機械之間的信息傳遞也是連續的。但要分析這種連續傳遞的信息很困難，因而只能用間歇性的分析測定法，即採用統計學中的隨機采樣法，對操作者和機械之間在每一間隔時刻的信息進行測定後，再用統計推理的方法加以整理，從而獲得人機環境系統的有益資料。
（2）知覺與運動信息分析法。人機之間存在一個反饋系統，即外界給人的信息，首先由感知器官傳到神經中樞，經大腦處理後，產生反映信號再傳遞給肢體對機械進行操作，被操作的機械又將信息反饋給操作者，從而形成一個反饋系統。知覺與運動信息分析法，就是對此反饋系統進行測定分析，然後用信息傳遞理論來闡述人機間信息傳遞的數量關系。
（3）動作負荷分析法。在規定操作所必須的最小間隔時間條件下，採用電子計算機技術來分析操作者連續操作的情況，從而推算操作者工作的負荷程度。另外，對操作者在單位時間內工作的負荷進行分析，可以獲得用單位時間的作業負荷率來表示操作者的全部工作負荷。
（4）頻率分析法。對人家系統中的機械繫統使用頻率和操作者的操作動作頻率進行測定分析，其結果可以獲得作為調整操作人員負荷參數的依據。
（5）危象分析法。對事故或者近似事故的危象進行分析，特別有助於識別容易誘發錯誤的情況，同時也能方便的查找出系統中存在的而又需用較復雜的研究方法才能發現的問題。
（6）相關分析法。在分析方法中，常常要研究兩種變數，即自變數和因變數。用相關分析法能夠確定兩個以上的變數之間是否存在統計關系。利用變數之間的統計關系可以對變數進行描述和預測，或者從中找出合乎規律的東西。例如對人的身高和體重進行相關分析，便可以用身高參數來描述人的體重。統計學的發展和計算機的應用使相關分析法成為人機工程學研究的一種常用方法。
（7）調查研究法。人體工程學專家還採用各種調查方法來抽樣分析操作者或使用者的意見和建議。這種方法包括簡單的訪問，專門調查、精細的評分、心理和生理學分析判斷以及間接意見與建議分析等。