经验工效学阶段一直延续到第二次世界大战之前。当时，人们所从事的劳动在复杂程度和负荷量上都有了很大的变化。此时改革工具、改善劳动条件和提高劳动效率成为最迫切的问题，从而使研究者对经验工效学所面临的问题进行科学的研究，并促使经验工效学进入科学工效学阶段。

科学工效学

工效学发展的第二阶段是第二次世界大战期间。在这个阶段中，由于战争的需要，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备。但由于片面注重新式武器和装备的功能研究，而忽视了其中“人的因素”，因而由操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。例如，由于战斗机中座舱及仪表位置设计不当，造成飞行员误读仪表和误用操纵器而导致意外事故；或由于操作复杂、不灵活和不符合人的生理尺寸而造成战斗命中牢低等。失败的教训引起决策者和设计者的高度重视。通过分析研究，使人们逐步以以到，在人和武器的关系中．主要的限制因素不是武器而是人，并深深感到“人的因素”在设计中是不能忽视的一个重要条件；同时还认识到，要设计一个高效能的装备，只有工程技术知识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科的知识。因此，在第二次世界大战期间，首先在军事领域中开展了与设计相关学科的综合研究与应用。例如，为了使所设计的武器能够符合战士的生理特点，武器设计工程师不得不请解剖学家、生理学家和心理学家为设计操纵合理的武器出谋献策，最终收到了良好的效果。军事领域中对“人的因素”的研究和应用，使科学工效学应运而生。

科学工效学阶段一直延续到20世纪50年代末。在其发展的后一阶段，由于战争的结束．该学科的综合研究与应用逐渐从军事领域向非军事领域发展，并逐步利用军事领域中的研究成果来解决：广业与工程设计中的问题，如飞机、汽车、机械设备、建筑设施及生活用品等。在这一发展阶段中，由于该学科的研究课题已超出了心理学的研究范畴，促使许多生理学家、工程技术专家也涉足到该学科中来共同研究，从而使该学科的名称有所变化，大多称它为“工程心理学”，、该学科在这一阶段的发展特点是：重视工业业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。

现代工效学

到了20世纪60年代，欧美各国进入了大规模的经济发展时期。在这一时期，由于科学技术的进步，使工效学获得了更多的研究发展机会。例如，原子能的利用、电子机算机的普及．以及各种自动装置的广泛使用，使人一机关系更趋复杂。所有这一切，不仅给工效学提供了新的理论和新的实验场所。同时也给该学科的研究提出了新的要求和新的课题，从而促使工效学进入了系统的研究阶段。从20世纪60年代至今，可以称它为现代工效学发展阶段。

现代工效学发展有三个特点。

不同于传统工效学研究中着眼于选择和训练特定的人，使之适应工作要求，现代工效学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出人类能力的界限之外；密切与实际应用相结合，通过严密计划设定的广泛实验性研究，尽可能利用所掌握的基本原理。进行具体的机械装备设计；力求使实验心理学、生理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、工程学方面的研究人员共同努力、密切合作。

现代工效学研究的方向是把人一机一环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人一机一环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。

由于工效学的迅速发展及它在各个领域中的作用愈来愈显著，从而引起各学科专家、学者的关注。1961年，正式成立了国际人类工效学学会(IEA)，该学术组织为推动各国工效学的发展起了重大的作用。IEA自成立至今，已分别在瑞典、前西德、英国、法国、荷兰、美国、波兰、日本、澳大利亚等国家召开了10多次国际性学术会议，交流和探讨不同时期该学科的研究动向和发展趋势，从而有力地推动该学科不断向纵深发展。

现代工效学在我国起步虽晚，但发展迅速。目前．该学科的研究和应用已扩展到工农业、交通运输、医疗卫生，以及教育系统等国民经济的各个部门，由此也促进了该学科与工程技术和相关学科的交叉渗透，使该学科成为国内科学论坛上一门引人注目的边缘学科．在此情况下，我国已于1989年正式成立了与IEA相应的国家一级学术组织——中国人类工效学学会(Chinese Ergonomics Society，CEs)。目前，该学术组织已成为IEA的会员。现代工效学在航空航天领域的应用以及与航空航天学科的结合就逐步形成了航空航天工效学。

工效学研究应包括理论和应用两个方面，但现代工效学研究的总趋势还是重于应用。纵观该学科在各国的发展过程。可以看出确定该学科研究内容有如下的一般舰律。总的来说，往往先从人体测量、环境因素、作业强度和疲劳等方面着手研究，随着这些问题的解决，才转到感官知觉、运动特点和作业姿势等方面的研究，然后，再进一步转到操纵、显示设计、人机系统控制．以及工效学原理在各种工业与工程设计与应用等方面的研究，最后则进入工效学的前沿领域，如人机关系、人与环境关系、人的特性模型、人机系统的定量描述、人际关系，以及团体行为、组织行为等方面的研究。

虽然现代工效学的研究内容和应用范围极其广泛，但该学科的根本研究方向却是通过揭示人、机、环境之间相互关系的规律，以达到确保人-机-环境系统总体性能的最优化。

该学科研究的主要内容可概括为以下几个方面。

人体特性的研究

主要研究对象是在工程中与人体有关的问题。例如，人体形态特征参数、人的感知特性、人的反应特性，以及人在劳动中的心理特征等。研究的目的是，如何解决机械设备、工具、作业场所及各种用具和用品的设计与人的生理、心理特点相适应，从而可能为使用者创造安全、舒适、健康和高效的工作条件

人机系统的总体没计

人机系统工作效能的高低首先取决于它的总体设计。也就是要在整体上使“机”与人体相适应。人机配合成功的基本原因是两者都有自己的特点，在系统中可以互补彼此的不足，如机器功率大、速度快、不会疲劳等。而人具有智慧、多方面的才能和很强的适应能力。如果注意在分工中取长补短，则两者的结合就会卓有成效。显然，系统的摹本设汁是人与机器之间的分工，以及人与机器之间如何有效地交流信息等问题。

工作场所和信息传递装置的设计

工作场所设计得合理与否，将对人的工作效率产生直接的影响。工作场所设计一般包括工作空间设计、座位设计、工作台或操纵台设计，以及作业场所的总体布置等。这些设计都需要应用人体测量学和生物力学等知识和数据。研究作业场所设计的目的是保证物质环境适合于人体特点．使人以无害于健康的姿势从事劳动，既能高效地完成工作，又感到舒适和不致过早产生疲劳。

人与机器及环境之问的信息交流分为两个方面：显示器向人传递信息．控制器则接受人发出的信息。显示器研究包括视觉显示器、听觉显示器，以及触觉显示器等各种类型显示器的设计，同时还要研究显示器的布置和组合等问题。控制器设计则要研究各种操纵装置的形状、大小、位置及作用力等在人体解剖学、生物力学和心理学方面的问题，在设计时，还须考虑人的定向动作和习惯动作等。

环境控制与安全保护设计

从广义上说，工效学所研究的效率，不仅是指所从事的工作在短期内有效地完成，而且是指在长期内不存在对健康有害的影响，并使事故危险性缩小到最低限度。环境控制方面．应保证照明、微小气候、噪声和振动等常见的作业环境条件适合操作人员的要求。

保护操作者免遭“因作业而引起的病痛、疾患、伤害或伤亡”也．是设计者的基本任务。因而在设计阶段，安全防护装置就视为机械的一部分，应将防护装置直接接人机器内。此外，还应考虑在使用前操作者的安全培训，研究在使用中操作者的个体防护等。 根据有关专家对英、美等国家的工效学研究所做的考察资料，可把现代工效学研究的方向归纳如下：①工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷：②丁作环境研究．包括高空、深水、地下、加速、高温、低温和辐射等异常工作环境条件下的生理效应．以及一般工作与生活环境中振动、噪声、空气、照明等因素的工效学研究；③工作场地、工作空间、工具装备的工效学研究；④信息显示的工效学问题，特别是计算机终端显示研究；⑤计算机设计与使用的工效学研究；⑥人本管理的I：效学研究；⑦工作成效的测量与评定；⑧机器人设计的智能模拟。

航空航天工效学的研究广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法及手段，也汲取了系统工程、控制理论、统计学等其他学科的研究方法，而且该学科的研究也建立了一些独特的新方法，以探讨人、机、环境要素间复杂的关系问题．这些方法包括：①测量人体各部分静态和动态数据；②调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征：③对时间和动作的分析研究；④测量人在作业前后，以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；⑤观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；⑥分析差错和意外事故的原因；⑦进行模型试验或用电子计算机进行模拟试验；⑧运用数字和统训。学的方法找出各变数之间的相互关系．以便从中得出正确的结论或发展成相关的理论。

日前常用的研究方法有以下几种。

观察法

为了研究系统中人和机的工作状态，常采用各种各样的观察方法．如工人操作动作的分析、功能分析和工艺流程分析等。

实测法

这是一种借助于仪器设备进行实际测量的方法。例如，对人体静态与动态参数的测量．对人体静态参数的测量或者对系统参数、作业环境参数的测餐等。

实验法

它是当实测法受到限制时采用的一种研究方法。一般在实验室进行，但也可以在作业现场进行。例如，为了获得人对各种不同显示仪表的认读速度和差错率的数据时，可在实验室进行。如须了解色彩环境对人的心理、生理和工作效率的影响时，由于需要进行长时问和多人次的观测．才能获得比较真实的数据，通常在作业现场进行试验。

模拟和模型试验法

由于机器系统一般比较复杂，因而在进行人机系统研究时常采用模拟的方法。模拟方法包括各种技术和装置的模拟，如操作训I练模拟器、机械的模型及各种人体模型等．通过这类模拟方法可以对某些操作系统进行逼真的试验，也可以得到从实验室研究外推所需的更符合实际的数据。因为模拟器或模型的价格通常比它所模拟的真实系统要便宜得多，但又可以进行符合实际的研究．所以常能获得较多的应用。

计算机数值仿真法

由于人机系统中的操作者是具有主观意志的生命体，用传统的物理模拟和模剖方法研究人机系统，往往不能完全反映系统中生命体的特征，其结果与实际相比必有一定的误差。另外，随着现代人机系统越来越复杂，采用物理模拟和模型方法研究复杂的人机系统，不仅成本高、周期长，而且模拟和模型装置一经定型，就很难修改变动。为此，一些更为理想而有效的方法逐渐被研究、创建并得以推广，其中的计算机数值仿真法已成为工效学研究的一种现代方法。

数值仿真是在计算机上利用系统的数学模型进行仿真性实验研究、研究者可对尚处于设计阶段的未来系统进行仿真，并就系统中的人、机、环境三要素的功能特点及其相互间的协调性进行分析，从而预知所设计产品的性能，并改进设计。应用数值仿真研究，能大大缩短设计周期，并降低成本。

分析法

分析法是在上述各种方法中获得了一定的资料和数据后采用的一种研究方法。目前，工效学研究常采用如下几种分析法。

1．瞬间操作分析法

生产过程一般是连续的，人和机械之间的信息传递也是连续的。但要分析这种连续传递的信息很困难，因而只能用间歇性的分析测定法，即采用统计学的随机取样法，对操作者和机械之间在每一间隔时刻的信息进行测定后，再用统计推理的方法加以整理，从而获得研究人一机一环境系统的有益资料。

2．知觉与运动信息分析法

由于外界给人的信息，首先由感知器官传到神经中枢，经大脑处理后，产生反应信号再传递给肢体以对机械进行操作，被操作的机械又将状态信息反馈给操作者，从而形成一种反馈系统。知觉与运动信息分析法就是对此反馈系统进行测定分析，然后用信息传递理论来阐明人-机间信息传递的数量关系。

3．动作负荷分析法

在规定操作所必需的最小间隔时间的条件下，采用电子计算机技术来分析操作者连续操作的情况．从而可推算操作者工作的负荷程度。另外．对操作者在单位时间内工作负荷进行分析，也可以获得用单位时间的作业负荷率来表示操作者的全工作负荷。

4．频率分析法

对人机系统中的机械系统使用频率和操作者的操作动作频率进行测定分析，其结果可以获得作为调整操作人员负荷参数的依据。

5．危象分析法

对事故或近似事故的危象进行分析，特别有助于识别容易诱发错误的情况；同时，也能方便地查找出系统中存在的而又须用较复杂的研究方法才能发现的问题。

6．相关分析法

在分析方法中．常常要研究两种变量，即自变量和因变量。用相关分析法能够确定两个以上的变量之间是否存在统计关系。利用变量之间的统计关系可以对变量进行描述和预测，或者从中找出合乎规律的东西。例如，对人的身高和体重进行相关分析，便可以用身高参数来描述人的体重。由于统计学的发展和计算机的应用，使相关分析法成为工效学研究一种常用的方法。

调查研究法

目前，工效学专家还采用各种调查研究方法来抽样分析操作者或使用者的意见和建议。这种方法包括简单的访问、专门调查、非常精细的评分、心理和生理学分析判断，以及间接意见与建议分析等。

航天工效学发展经历了从萌芽、诞生、成长、壮大到成熟，伴随着我国载人航天事业的蓬勃发展已经成为一门独立的交叉边缘学科。针对载人运输飞船已经形成了系统性工效学要求相关标准，建立了科学合理的研究方法，并与工程部门一起形成一整套行之有效的迭代工作机制，这些对学科未来发展奠定了坚实的基础。

按照我国载人航天发展“三步走”的战略，第一步突破天地往返技术；第二步突破多人多天飞行和交会对接技术，发射短期有人照料的空间实验室；第三步建造空间站，解决较大规模、长期有人照料的空间应用问题。同时，面向后续航天发展，还将实现载人登月、深空探测等目标。面向我国载人航天任务的需要，借助载人航天发展的大好契机，遵循任务带学科、学科促任务的发展思路，推动航天工效学向更深更广的方向发展。

交会对接任务工效学研究

交会对接是空间实验室、空间站以及后续深空探测等任务中必须解决的关键技术，列入了我国载人航天二步一阶段发展目标。人控交会对接是自动交会对接的重要备份，航天员作为整个飞船交会对接控制回路中的一个组成部分涉及大量的工效学问题。航天工效学将深入研究人控交会对接过程中航天员的空间感知能力、决策能力、操作控制能力，确保飞船控制特性、信息的显示与航天员手控能力相匹配，保证人控交会对接任务的成功。

空间站任务工效学研究

空间站任务中，航天员将面临大量的舱外组装、维修、在轨实验研究等工作。如何使航天器的人-机界面设计与航天员长期飞行时的能力相匹配将是后续航天工效学研究重点，包括航天员在轨遥操作工效，研究航天员在遥操作过程中的空间知觉特征、控制能力和操作反馈特征等；舱外作业工效，研究航天员着舱外航天服后身体活动能力、手操作能力、感知能力等以及空间站适居性工效学研究。同时，面向工程研制实际和航天飞行任务的实际需求，建立包括空间实验室、空间站等多层次的人一机工效学设计要求、评价指标和评价方法。

长期飞行时生物节律、心理、疲劳、微重力等应激因素会对航天员在轨驻留期间的工作能力产生极大影响。为保证飞行任务完成，在空间试验室和空间站阶段均需要对航天员在轨作业负荷进行预测与评估，对在轨工作能力和负荷进行监测，提出工程上可行的工作负荷分析方法和工作绩效的评价方法，用于航天员作业负荷评价和飞行任务设计。

载人登月

面向后续载人登月任务，航天工效学将重点研究在1/6重力作用下，航天员着登月服后的操作能力，包括身体活动能力、手操作能力、感知能力等。开展登月服工效学要求与评价方法研究，建立登月舱、月球基地的布局、适居性等相关工效学要求和评价方法，对登月作业任务规划开展工效学设计与评价工作。

深空探测任务工效学研究

深空探测任务对航天员的能力提出更高要求，长期失重环境、生物节律变化、狭小孤闭的空间、适居性、乘员交互等因素，对长期飞行环境下航天员的工作能力提出了极大挑战。航天工效将对航天员在轨飞行中的不同层面的能力与特性开展深入的研究，包括空间知觉、心理调控、情绪与认知活动的相互作用、航天员基本认知和决策特征，探索其相关规律，这些研究将对作业任务规划、航天器设计优化提供重要的支撑。

总之，我国载人航天后续的发展对航天工效学提出了更高的要求、更严峻的挑战，同时也带来了极大的发展机遇和空间，发展前景是光明的，前途是远大的，任务是艰巨而繁重的。航天工效学应该抓住机遇、明确发展方向，紧密结合我国载人航天发展的需要，在更高和更深层次上完善提高学科的内涵、研究方法和技术手段，让航天工效学更好地为我国载人航天事业服务。