人类工效学（ergonomics）是指研究人-机器设备-工作环境系统中三者之间关系，使之达到协调统一的一门综合性实用学科。1857年波兰人Jastrzebowski最早使用“工效学”这个词，强调劳动应花最小的气力，获取最丰硕的成果。工效学的形成和发展已有一百多年的历史，英国是世界上开展工效学研究最早的国家，英国学者从希腊词“ergo”（工作，出力）和“nomics”（规律，正常化）组成这一名词，其含义为“工作的正常化”或“工作的自然规律”。由于理解和研究的侧重点不同，各国对这工效学采用了不同的名称，如：人机学、人体工程学、人因学及人间工学等。

职业工效学（occupationalergonomics）是指人类工效学应用的重要分支，以解剖学、心理学、生理学、人体测量学、工程学、社会学等多学科的理论知识为基础，以职业人员为中心，研究人-机器-设备环境之间的相互关系，旨在实现人在工作中的健康、安全、舒适，同时保持最佳工作效率。职业工效学的研究内容主要涉及工作过程中的生物力学，人体测量学，人-机器-环境等要素以及肌肉骨骼疾患为主的工效学相关疾患等方面。

生物力学（biomechanics）是将力学与生物学的原理和方法有机地结合起来，研究生命过程中不断发生的力学现象及其规律的科学。职业生物力学（occupational biomechanics）主要研究工作过程中人和机器设备（包括工具）间力学的关系，目的在于提高工作能力并减少肌肉骨骼损伤的发生。

人体运动系统主要由肌肉、骨骼和关节组成，其中肌肉是主动部分，骨骼是被动部分，在神经系统支配下，通过肌肉收缩，牵动骨骼以关节为支点产生位置变化，完成运动过程。职业活动的肌肉做功大概可分为动态肌肉做功和静态肌肉做功。动态作业是在保持肌张力不变，即等张性收缩的情况下，经肌肉交替收缩和舒张，使关节活动来进行的作业。这种类型的做功使营养素和氧气流到肌肉中来执行任务，相比于静态肌肉工作会有更长的执行任务的时间。静力作业主要依靠肌肉等长收缩来维持体位，使躯体和四肢关节保持不动所进行的作业。肌肉张力在最大随意收缩15%～20%以下时，心血管反应能克服肌张力对血管的压力，满足局部能源供应和清除代谢产物的需要，作业可维持较长时间，而静力作业时肌张力往往超过该水平，造成局部肌肉缺氧、乳酸堆积，易引起疼痛和疲劳。

劳动者在劳动过程中从事任何工作都需要保持一定的姿势或体位，工作人员还要克服人体各部位所产生的重力。根据生物力学基本原理，合理运用体力，可以减少能量消耗，减轻疲劳程度，降低慢性肌肉骨骼损伤的发病率，提高工作效率。劳动过程中的不合理用力，不仅会影响工作效率，导致事倍功半，长期发展下去，还会给身体造成一定伤害，引起一系列急慢性疾患，包括下背痛、颈肩腕损伤、下肢静脉曲张、扁平足、腹疝以及滑囊炎等。

随着工业生产的发展，人们注意到机器、工具、仪表等的设计，需要符合人的生理特点，为此，要特别重视人体的尺寸参数，只有这样，才能使设计出的机器适合于人，便于使用，既能充分发挥机器的性能，同时还可以保护工人的身体健康。人体测量是关于人体整体、部分及其能力的测量和研究。人体测量技术是工效学研究的应用的一个非常重要的分支，它主要涉及人体尺寸、重量、形状的测量以及惯性特性。

人体测量技术依靠现今的方法来测量物理尺寸，可以应用于产品设计、服装、职业和娱乐环境。同时，建立生物力学模型来预测人体运动、可达域、力量和空间需求也是至关重要的。在工效学实际应用中，人体测量的类型通常分为静态人体尺寸测量和动态人体尺寸测量两种。

静态人体尺寸测量（static measurement of dimensions）是指主要测量身体的特定骨骼尺寸，是被测者在静止状态下进行的测量，站立或取坐姿，又叫静态测量。静态测量需要测定人体各个部分的参数，最基本的尺寸有119项。动态人体尺寸测量（dynamic measurement of dimensions）是指主要测量身体运动或进行肢体活动时运动的距离和范围，是被测者在规定的运动状态下进行的测量，又称动态测量。这种方法测量的是人体或某一部分空间运动尺寸，即活动范围。动态测量数据在生产场所的设计、布局以及机器设备的制造等方面都有重要应用价值。

人体形态参数的测量方法主要有两类，即直接测量法和间接测量法。直接测量法（又称接触测量法）按测量结果的形式又可分为两种，一种是采用传统的马丁人体测量仪，根据体表标志或骨性标志，直接对人体上选定部位的尺寸和围度等数据进行测量。另一种是对体表特征点的三维坐标数据进行数字化测量，即采用三维坐标测量仪器，对体表的形态特征点或骨性特征点的三维坐标数据进行测量。间接测量法（又称非接触测量法）是采用激光、全息摄影、计算机等现代技术，把受试者全身不同部位从不同角度扫描或摄录下来，然后再用软件进行处理，间接计算出数据。除了形态参数，还有人体力学参数的测量。利用这些人体形态和力学测量，就可以获得人体尺寸数据，用于各种生产和生活中，显著提高生活质量和劳动生产率。

人体尺寸是工效学中一个非常重要的内容。人体尺寸应用十分广泛，尤其是在工作场所设计和机器设备制造等领域，符合人体尺寸设计的工作环境和机器设备对工作效率的提升和劳动者健康的改善具有十分重要的积极意义。人体尺寸的应用需要注意国家和地区的差别，同一个地区的人在不同时代由于营养环境的不同，尺寸也会有所差异。根据人体尺寸这种变化特点，即使在同一国家或地区，人体测量工作也要间隔一定时间重复进行。1986年，中国开展了第一次中国成年人人体尺寸测量。2013年11月27日，新一轮“中国成年人工效学基础参数调查”正式启动，预计2018年5月底完成。

人体生理尺寸数据一般呈正态分布。在进行人体尺寸测量分析时，通常需要计算出不同百分位数的人体尺寸，以满足不同设计需要。在工业生产中，机器、工具、工作场所等都要参照人体尺寸进行设计，人体尺寸通常有以下几种使用方式：

最常见的设计是使产品适合于90%的人。所谓90%的人并非是指适合第5百分位数至第95百分位数的人。比如机器或中央控制室内控制柜的设计，这种情况通常有若干个需要用手操纵的控制器。按照上述要求进行设计的时候，如果是站姿操作，控制器安放的最低位置应当使第95百分位数（较高的人群）的人不需弯腰就可以用手抓握，这样较低的人自然也不用弯腰即可操作；对于较高部位的控制器，安放位置应使第5百分位数（较低的人群）的人在正常情况下伸手即可抓握到，对于高于第5百分位数的人来说，操作更加容易。

有些设计只需要一个人体尺寸的百分位数值作为上限值或下限值，称单限值设计。单限值设计有时需要取上限值，如门的高度，只要符合高身材人的需要，低身材的人使用不会发生什么问题。在另外一些情况下，如工作场所为了防止肢体伸入危险区所采用的防护网网孔直径，只要考虑身材小的人体尺寸即可，所以又称小尺寸设计。

有一类设计通常以第50百分位数的值作为设计依据，如门的把手高度，墙壁上电灯开关高度，一般是按照这种方式设计，这种情况多见于要求不高且适合于多数人使用的设计。

根据人体数据使用准则，凡涉及人体尺寸的设计，必须考虑人的可能姿势、运动轨迹、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕度合计为功能修正量。有些工具使用起来感觉不舒服，可能是忽略了人体的功能修正量。例如，宾馆走廊通常一般要求能满足两人正向相遇时正常通过，这个通道不仅是两个人的最大肩宽，还应包括冬天穿着衣服时的最大厚度，人体在走动时手臂的摆动空间，有时还要考虑拿着行李时的空间余量。这些都是设计时必须考虑的尺寸修正量。功能修正量是产品是否能与人体生理相适应的一个重要标准，也是工效学在设计中的重要体现。

作为现代化的人机系统，应该具备三大要素：人、机器和环境。系统中的“人”是指参与系统过程的作业者，如操作人员、决策人员和维护人员等；“机”是指与人处于同一系统中与人交换信息、物质和能量，并为人借以实现系统目标的物，如汽车、航空器、火车和生产过程等；“环境”是指人和机器所处的外部条件，如外部的作业空间、物理环境、生化环境和社会环境等。现代生产管理和工程技术设计中，合理地设计人机环系统，使其可靠、高效地发挥作用是一个十分重要的问题。

人作为人机系统中的主体，应当是其中不可或缺的第一大构成因素，并且应是整个系统的控制者。了解人的特性，可以为系统的合理设计提供重要参考。工作环境中，往往需要根据人眼的各种参数和特性设置任务，达到提高工作效率并保护劳动者健康的目的，包括视觉范围、视觉运动规律、视觉惰性等多个方面特性。听觉是仅次于视觉的重要感知途径，听觉有独特的感知方式，可以弥补视觉通道的不足。利用劳动过程中的听觉特性，可以为劳动设计提供重要的参考。如响度感、辨别阈限和掩蔽效应等。此外，从事同一项工作的人，由于心理因素不同，工作效率有明显差别。人的心理因素大致可分为性格、能力、动机、气质、情感和情绪等五个方面。工作任务需参考人的心理功能进行设置。

在人机系统中，人和机器之间的信息传递是至关重要的，人机之间信息是通过人和机器之间的界面传递的。人机界面主要包括显示器和操纵装置，机器的信息通过显示器向人传递，人的信息（包括指令）通过控制器向机器传递。按照职业工效学的要求，显示器和控制器的设计和选用应当适合于人的解剖、生理和心理特点。

人机系统中，用来向人表达机械性能和状态的部分称为显示器（display）。显示器是机器信息的输出装置，包括各种仪表、指示灯、信号发生器等。按照人体接收信息的器官不同，分为视觉显示器、听觉显示器、触觉显示器等，其中使用最为广泛的是视觉显示器和听觉显示器，触觉显示器除特殊环境外较少使用。

控制器是操作者用以改变机械运动状态的装置或部件，常见的有开关、按钮、旋钮、驾驶盘、操纵杆和闸把等。操纵装置通常是通过人体四肢的活动来操纵，据此分为手动操纵装置、脚动操纵装置、膝动操纵装置等，其中手动操纵装置应用最为广泛。此外，随着科学技术的发展，声（包括语言）操纵装置等更先进的控制装置也得到了广泛使用。

生产劳动中经常需要使用各种工具，如钳子、锤子、刀、钻与斧等，应该说工具是人类四肢的扩展。但传统的工具有许多已经不能满足现代生产及生活的要求，很难使人有效并安全操作。长期使用设计不良的手握式工具和设备，会给使用者造成各种疾患、损伤，降低工作效率。工具的适当设计和选择及评价是职业工效学的重要内容之一。

工作环境中能够对人的身心健康和工作效率产生影响的因素可以概括为社会环境因素和自然环境因素。社会因素主要包括社会分工、劳动报酬、职位升迁、人际关系等，这些因素涉及范围广，对劳动者的影响复杂。对于自然环境中的因素，职业工效学主要根据本学科的特点，研究各种物理性和化学性因素对工作中健康、安全、舒适和效率的影响，以及如何创造良好的工作环境。例如，气温升高或降低不但对人体健康产生影响，还可以影响工作能力和工作效率；噪声会影响谈话、学习和工作，使人的注意力难以集中，严重时可以出现心情烦躁、反应迟钝和精神疲劳等；照明条件的好坏直接影响着视觉功能的发挥；适当的颜色可以帮助工作人员提高人对信号或标志的辨别速度，进行正确的观察和识别，减少操作错误。

职业性肌肉骨骼疾患（work-related musculoskeletal disorders，WMSDs）是指暴露于工作场所的相关危险因素所导致的肌肉、神经、肌腱、关节、软骨和椎间盘等的损伤疾病，包括扭伤、撕裂伤、腰背痛、腕管综合征、其他肌肉骨骼系统或结缔组织疾病，其多由于重复或过度的身体反应或弯曲、攀爬、抓、扭曲引起，是一类慢性累积性疾患。世界劳工组织（International Labour Organization，ILO）已于2010年将桡骨茎突腱鞘炎、手腕部慢性腱鞘炎、鹰嘴滑囊炎、髌前滑囊炎、上髁炎、半月板损伤、腕管综合征以及其他与工作活动相关的肌肉骨骼损伤8种肌肉骨骼系统的疾病列入职业病名单中。在我国，该类疾患属于工作相关疾患。

WMSDs的病因复杂，流行病学调查证实，此类疾病与一系列的个人因素和职业因素有显著相关。个人因素为非职业因素，包括年龄、性别、有急性外伤史、风湿性关节炎、糖尿病、激素紊乱和维生素缺乏等。职业性因素又可细分为身体负荷因素、职业环境（振动、冷暴露）因素和心理（应激、组织管理）因素等。其中的身体负荷因素包括工作中需要反复/持续用力、静态负荷以及不良姿势等。

目前，国际上调查WMSDs及其危险因素的工效学测量工具已经有一定的发展。根据其评价方式的特点，可以分为自评法、观察法和直接测量法。自评法是指将相关问题列入调查表或直接与作业人员交谈，作业人员自主完成回答，如问卷调查法、访谈法等。观察法是指研究人员在调查现场观察劳动过程并进行评价的方法。直接测量法可以借助计算机辅助系统获得更精确的现场信息，是三类方法中最精确的方法，但不适合大样本的测量。

为了预防职业性肌肉骨骼疾患的发生，世界各国陆续颁布了一系列管理规定，包括相关的标准、指南和法律，如《工作系统设计的人类工效学原则》《工作场所工效学检查要点》《NIOSH重量推荐限值》等。我国也从工业设计规范角度建立了许多关于人类工效学设计方面的国家标准。但总体来说，该类疾患还未得到有效控制，有待深入研究致病机制，寻找有效的干预手段，减少WMSDs的发生。