人間工学

身体人間工学は、人間の解剖学、および身体活動に関連する人体計測学的、生理学的、生体力学的特性に関係しています。^{[ 7 ]}身体人間工学の原則は、機械的に誘発される急性および慢性の筋骨格系の損傷/障害のメカニズムを軽減することにより、パフォーマンスを最適化し、作業関連の障害を予防/治療するために、消費者製品と産業製品の両方の設計で広く使用されています。 ^{[ 8 ]} 座りがちなオフィス環境における局所的な機械的圧力、力、姿勢などのリスク要因は、職業環境に起因する怪我につながります。^{[ 9 ]}身体人間工学は、関節炎（慢性および一時的）や手根管症候群などの生理学的疾患または障害と診断された人にとって重要です。これらの障害の影響を受けていない人にとっては重要でないまたは知覚できない圧力は、影響を受けている人にとっては非常に痛みを伴うか、デバイスを使用不能にする可能性があります。人間工学に基づいて設計された多くの製品は、このような障害の治療や予防、および圧迫による慢性疼痛の治療にも使用または推奨されています。^{[ 10 ]}

仕事関連の怪我の中で最も一般的なものの一つが筋骨格系障害です。仕事関連の筋骨格系障害（WRMD）は、持続的な痛み、機能能力の低下、および就労不能を引き起こしますが、その初期診断は、主に痛みやその他の症状の訴えに基づいているため困難です。^{[ 11 ]}毎年、 米国では180万人の労働者がWRMDを経験し、そのうち約60万人の怪我は、労働者が仕事を休まざるを得ないほど深刻です。^{[ 12 ]}特定の仕事や作業環境では、過度の負担、局所的な疲労、不快感、または一晩休んでも治まらない痛みを訴える労働者の割合が高くなります。このような仕事は、反復的で力強い作業、頻繁な重い物や頭上への持ち上げ、不自然な作業姿勢、または振動する機器の使用などの活動を伴うことが多いです。^{[ 13 ]}労働安全衛生局 (OSHA) は、人間工学プログラムが労災補償費用を削減し、生産性を向上させ、従業員の離職率を低下させるという実質的な証拠を発見しました。^{[ 14 ]}緩和策には、短期的な解決策と長期的な解決策の両方が含まれます。短期および長期的な解決策には、意識向上トレーニング、身体、家具、機器の配置、人間工学的エクササイズが含まれます。手のひらを休ませるための柔らかい表面を提供する座り立ち兼用ステーションやコンピューターアクセサリ、分割キーボードが推奨されます。さらに、上記の基準が満たされていることを確認するために、人事部門のリソースを従業員の評価に割り当てて提供することができます。^{[ 15 ]}したがって、負傷および疾病記録、医療記録、職務分析などの情報源を使用して、最も問題のある仕事または作業条件を特定するためのデータを収集することが重要です。^{[ 13 ]}

試験中の革新的なワークステーションには、昇降式デスク、高さ調節可能なデスク、トレッドミルデスク、ペダル装置、サイクルエルゴメーターなどがあります。^{[ 16 ]}複数の研究で、これらの新しいワークステーションはウエスト周囲径の減少と心理的幸福感の向上をもたらしました。しかし、かなりの数の追加研究では、健康結果に顕著な改善は見られませんでした。^{[ 17 ]}

製造環境における協働ロボットやスマートシステムの出現に伴い、人工エージェントは人間の同僚の身体的エルゴノミクスを改善するために使用できる。たとえば、人間とロボットの協働中に、ロボットは人間の同僚の生体力学的モデルを使用して作業構成を調整し、人間の姿勢、関節トルク、腕の操作性、筋肉疲労などのさまざまなエルゴノミクス指標を考慮に入れることができる。^{[ 18 ] [ 19 ]}これらの指標に関する共有ワークスペースのエルゴノミクス適合性は、視覚インターフェースを介してワークスペースマップで人間に表示することもできる。^{[ 20 ]}

認知人間工学は、知覚、感情、記憶、推論、運動反応などの精神プロセスが、人間とシステムの他の要素との相互作用にどのように影響するかに関心を寄せている。^{[ 7 ] [ 21 ]}関連するトピックには、精神的作業負荷、意思決定、熟練したパフォーマンス、人間の信頼性、作業ストレス、トレーニングなどがあり、これらは人間とシステム、人間とコンピュータの相互作用設計に関連する可能性がある。^{[ 17 ]}

組織人間工学は、組織構造、方針、プロセスを含む社会技術システムの最適化に関係しています。^{[ 7 ]}関連するトピックには、他のシステム要素への適応における人間のコミュニケーションの成功または失敗、^{[ 22 ] [ 23 ]}クルーリソース管理、作業設計、作業システム、労働時間の設計、チームワーク、参加型人間工学、コミュニティ人間工学、協働作業、新しい作業プログラム、仮想組織、リモートワーク、品質管理が含まれます。エンジニアと技術者の組織内の安全文化は、権力格差や曖昧さへの耐性などの文化的側面とエンジニアリングの安全性に関連付けられています。権力格差が低いほど、安全文化につながりやすいことが示されています。隠蔽や共感の欠如の文化を持つ組織は、安全文化が低いことが示されています。

これらの幅広いカテゴリーの中には、多くの専門分野があります。身体人間工学の分野における専門分野には、視覚人間工学が含まれる場合があります。認知人間工学の分野における専門分野には、ユーザビリティ、ヒューマンコンピュータインタラクション、ユーザーエクスペリエンスエンジニアリングが含まれる場合があります。^{[ 24 ]}

専門分野によっては、これらの領域をまたいでいるものもあります。環境人間工学は、気候、温度、圧力、振動、光によって特徴付けられる環境と人間の相互作用に関係しています。^{[ 25 ]}急速に発展している高速道路の安全における人間要因の分野では、人間要因の原則を使用して、自動車やトラックの運転手、歩行者、自転車利用者などの道路利用者の行動と能力を理解し、この知識を使用して交通事故を減らすために道路や街路を設計します。運転ミスは、米国における死亡事故の44%で寄与要因として挙げられているため、道路利用者が道路とその環境に関する情報をどのように収集および処理し、適切な決定を下すのをどのように支援するかは、特に関心のあるトピックです。^{[ 26 ]}

新しい用語が常に生み出されています。たとえば、「ユーザー試験エンジニア」は、ユーザー試験を専門とする人間工学の専門家を指す場合があります。^{[ 27 ]}名称は変わりますが、人間工学の専門家は、快適性、健康、安全性、生産性を向上させるために、機器、システム、作業方法の設計に人間工学の理解を適用します。

人間工学は、さまざまな種類の石から手持ちの道具を作り、特定の作業を実行する能力に基づいて道具を明確に区別した霊長類であるアウストラロピテクス・プロメテウス（「小さな足」としても知られる）から始まったと主張する人もいる。 ^{[ 33 ]}人間工学の科学の基礎は、古代ギリシャの文化の文脈の中で築かれたようだ。紀元前5世紀のギリシャ文明が道具、仕事、職場の設計に人間工学の原則を使用していたことを示す証拠が多数ある。その顕著な例の1つは、外科医の職場をどのように設計し、使用する道具をどのように配置すべきかについてヒポクラテスが述べた記述に見られる。 ^{[ 34 ]}また、考古学的記録は、初期のエジプト王朝が人間工学の原則を示す道具や家庭用品を作っていたことを示している。

ベルナルディーノ・ラマッツィーニは、労働に起因する病気を体系的に研究した最初の人物の一人であり、「職業医学の父」というあだ名を得ました。1600年代後半から1700年代初頭にかけて、ラマッツィーニは多くの作業現場を訪れ、労働者の動きを記録し、彼らの病気について話を聞きました。その後、職業、一般的な病気、治療法を詳述した『De Morbis Artificum Diatriba』 （ラテン語で「労働者の病気」）を出版しました。 ^{[ 35 ]} 19世紀には、フレデリック・ウィンズロー・テイラーが「科学的管理法」を開拓し、与えられた作業を実行する最適な方法を見つける方法を提案しました。テイラーは、例えば、石炭シャベルのサイズと重量を段階的に減らして最も速いシャベル速度に達するまで調整することで、労働者がシャベルで掘る石炭の量を3倍にできることを発見しました。^{[ 36 ]}フランクとリリアン・ギルブレスは1900年代初頭にテイラーの手法を拡張し、「時間動作研究」を開発した。彼らは不要な手順や動作を排除することで効率を向上させることを目指した。このアプローチを適用することで、ギルブレス夫妻はレンガ積みの動作数を18から4.5に減らし、レンガ職人の生産性を1時間あたり120個から350個に向上させた。^{[ 36 ]}

しかし、このアプローチは労働者の幸福に焦点を当てたロシアの研究者によって拒否されました。第1回労働の科学的組織に関する会議（1921年）で、ウラジーミル・ベヒテレフとウラジーミル・ニコラエヴィチ・ミャシシチェフはテイラー主義を批判しました。ベヒテレフは、「労働問題の究極の理想はテイラー主義にあるのではなく、労働過程の組織化によって、健康被害を最小限に抑え、疲労をなくし、労働者の健全な健康と全面的な人格発達を保証することで、最大限の効率性を実現することにある」と主張しました。^{[ 37 ]}ミャシシチェフは、人間を機械に変えるというフレデリック・テイラーの提案を拒否しました。単調で退屈な仕事は、対応する機械が開発されるまでの一時的な必要性でした。彼はまた、仕事の再編成の不可欠な部分として仕事を研究する「エルゴロジー」という新しい学問分野を提案しました。この概念は、ミャシシェフの師であるベヒテレフによって会議の最終報告書で取り上げられ、単に名前を「人間工学」に変更しただけであった^{[ 37 ]。}

第一次世界大戦以前は、航空心理学の焦点はパイロット自身に置かれていましたが、戦争によって焦点は航空機、特に操縦装置やディスプレイの設計、高度や環境要因がパイロットに及ぼす影響へと移りました。戦争は航空医学研究の出現と、試験および測定方法の必要性をもたらしました。ヘンリー・フォードが何百万ものアメリカ人に自動車を提供し始めたこの時期に、ドライバーの行動に関する研究が勢いを増し始めました。この時期のもう一つの大きな発展は、航空医学研究の成果でした。第一次世界大戦の終結までに、テキサス州ブルックス空軍基地とオハイオ州デイトン郊外のライト・パターソン空軍基地 にそれぞれ航空研究所が設立されました。成功するパイロットとそうでないパイロットを区別する特性を特定するために、多くの試験が行われました。1930年代初頭、エドウィン・リンクは最初のフライトシミュレーターを開発しました。この傾向は続き、より高度なシミュレーターや試験装置が開発されました。もう一つの重要な進展は民間部門で、照明が労働者の生産性に及ぼす影響が調査された。これによりホーソン効果が特定され、動機付け要因が人間のパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があることが示唆された。^{[ 36 ]}

第二次世界大戦は、新しく複雑な機械や兵器の開発を特徴とし、これらは操作員の認知能力に新たな要求を課した。個人を既存の仕事に適合させるというテイラー主義的な原則はもはや適用できなくなった。今や、機器の設計は人間の限界を考慮し、人間の能力を最大限に活用する必要があった。機械の操作員の意思決定、注意、状況認識、手と目の協調が、作業の成否を左右する鍵となった。達成すべき人間の能力と限界を判断するために、多くの研究が行われた。こうした研究の多くは、戦間期の航空医学研究の成果を引き継いだ。その一例として、航空機のコックピットで使用するコントロールノブの最も効果的な配置を研究したフィッツとジョーンズ（1947）の研究が挙げられる。

この研究の多くは、操縦士が操作や表示をより簡単に使えるようにすることを目的として、他の機器にも応用されました。「ヒューマンファクター」や「エルゴノミクス」といった用語が現代の用語集に加わったのはこの時期です。最も訓練されたパイロットが操縦する完全に機能する航空機でも墜落することが観察されました。1943年、米陸軍中尉のアルフォンス・チャパニスは、飛行機のコックピットの複雑な設計を、より論理的で区別しやすい操縦装置に置き換えることで、このいわゆる「パイロットエラー」を大幅に減らすことができることを示しました。戦後、陸軍航空隊は、戦時中の研究から確立されたことをまとめた19巻の書籍を出版しました。^{[ 36 ]}

第二次世界大戦後の数十年間 、ヒューマンファクターは発展を続け、多様化してきた。第二次世界大戦後、ランド研究所のエリアス・ポーターらが行った研究は、ヒューマンファクターの概念を拡張した。「思考が進むにつれて、防空システムのような人間と機械のシステムを単一の有機体として捉え、そのような有機体の行動を研究できるという新しい概念が生まれた。これはブレークスルーの土壌となった。」^{[ 38 ]}第二次世界大戦後の最初の20年間は、アルフォンス・シャパニス、ポール・フィッツ、スモールといった「創始者」たちがほとんどの活動を行った。 ^{[ 39 ]}

冷戦の始まりは、国防省が支援する研究機関の大幅な拡大につながった。第二次世界大戦中に設立された多くの研究所が拡大を始めた。戦後の研究のほとんどは軍の支援を受けていた。大学には研究を行うための多額の資金が与えられた。研究の範囲も、小型機器からワークステーションやシステム全体へと広がった。同時に、民間産業にも多くの機会が開かれ始めた。焦点は研究から、機器の設計におけるエンジニアへの助言を通じた参加へと移った。1965年以降、この分野は成熟期を迎えた。コンピュータとコンピュータアプリケーションの発展に伴い、この分野は拡大した。^{[ 36 ]}

宇宙時代は、無重力や極度のGフォースといった新たな人間工学上の問題を生み出した。宇宙の過酷な環境への耐性や、それが心身に及ぼす影響は広く研究された。^{[ 40 ]}

情報化時代の到来は、ヒューマン・コンピュータ・インタラクション（HCI）という関連分野の発展をもたらしました。同様に、消費財や電子機器に対する需要の高まりと競争の激化に伴い、製品設計に人間工学を取り入れる企業や業界が増えています。企業は、人体運動学、身体マッピング、動作パターン、熱ゾーンに関する高度な技術を活用することで、全身スーツ、ジャージ、ショーツ、靴、さらには下着など、用途に特化した衣服を製造できるようになりました。

職業医学研究所（IOM）は、1969年に石炭業界によって設立されました。設立当初から、IOMは人間工学の専門家を雇用し、鉱山機械や作業環境の設計に人間工学の原則を適用してきました。今日に至るまで、IOMは特に筋骨格系疾患、熱ストレス、個人用保護具（PPE）の人間工学といった分野で、人間工学に関する活動を続けています。職業人間工学に携わる多くの人々と同様に、高齢化が進む英国の労働力に対する要求やニーズは、IOMの人間工学専門家にとってますます大きな懸念事項となっています。

国際自動車技術者協会（SAE）は、航空宇宙、自動車、商用車業界のモビリティエンジニアリング専門家のための専門組織です。この協会は、自動車、トラック、ボート、航空機など、あらゆる種類の動力付き車両のエンジニアリングに関する標準開発組織です。自動車技術者協会は、自動車業界やその他の分野で使用される多くの標準を確立しています。確立された人間工学の原則に従って車両を設計することを奨励しています。自動車設計における人間工学の取り組みに関して、最も影響力のある組織の1つです。この協会は、人間工学と人間要因のあらゆる側面を網羅するトピックを扱う会議を定期的に開催しています。^{[ 44 ]}

現代のオフィスは1830年代まで存在せず^{[ 45 ]} 、ヴォイチェフ・ヤストシェンボフスキのMSDergonomicsに関する画期的な著書が1857年に出版され^{[ 46 ]}、姿勢に関する最初の研究論文が1955年に発表された^{[ 47 ]。}

アメリカの労働力が座りがちな仕事へと移行し始めると、仕事関連の筋骨格系障害や認知障害などの有病率が上昇し始めました。1900年にはアメリカの労働力の41%が農業に従事していましたが、2000年には1.9%にまで減少しました。^{[ 48 ]}これは、デスクワーク中心の雇用の増加（2000年には全雇用の25%）^{[ 49 ]}と、 1971年にOSHAと労働統計局が非致死的な職場での負傷の監視を開始したことと一致しています。 ^{[ 50 ]}座りがちな行動には、基礎代謝率が1.0～1.5で、座ったり横になったりした姿勢で行われます。50歳以上の成人は座りがちな時間を過ごすことが多く、65歳以上の成人では、起きている時間の80%を占めることがよくあります。複数の研究により、座っている時間と全死因死亡率の間には用量反応関係があり、座っている時間が1日1時間増えるごとに死亡率が3%増加することが示されています。^{[ 51 ]}休憩なしで長時間座っていると、慢性疾患、肥満、心血管疾患、2型糖尿病、がんのリスクが高まります。^{[ 17 ]}

現在、労働力全体のかなりの割合が、身体活動の少ない職業に従事しています。^{[ 52 ]}長時間座ったままでいるなどの座りがちな行動は、怪我やその他の健康リスクの深刻な脅威となります。^{[ 53 ]}残念ながら、一部の職場では座りがちな従業員のために適切に設計された環境を提供しようと努力していますが、長時間座っている従業員は不快感を経験する可能性が高いです。^{[ 53 ]} 社会経済的決定要因、教育レベル、職業、生活環境、年齢（前述のとおり）など、個人と集団の両方が座りがちな生活様式の蔓延に陥りやすい既存の条件があります。^{[ 54 ]}イラン公衆衛生ジャーナルに掲載された研究では、働くコミュニティの個人の社会経済的要因と座りがちな生活様式の影響を調査しました。この研究は、低所得環境で生活していると報告した個人は、社会経済的地位が高いと報告した個人と比較して、座りがちな行動をとる傾向が強いと結論付けました。^{[ 54 ]}教育水準が低い人も座りがちな生活を送るリスクが高いグループと考えられていますが、各コミュニティは異なり、このリスクを左右するさまざまなリソースが利用可能です。^{[ 54 ]} 多くの場合、大規模な職場は仕事中の座位時間の増加と関連しています。ビジネスやオフィスワークに分類される環境で働く人は、職場で座ったり座りがちな行動をとったりする機会が多くなります。さらに、フルタイムで勤務時間が柔軟な職業もこの層に含まれ、勤務時間中に座る機会が多くなります。^{[ 55 ]}

座り仕事の従業員にとって人間工学的に優れた機能を導入する際の障害には、コスト、時間、労力などがあり、これは企業と従業員の両方に当てはまります。上記の証拠は、座り仕事の職場における人間工学の重要性を確立するのに役立ちますが、この問題で欠けている情報は、執行とポリシーの実施です。近代化された職場がテクノロジーベースになるにつれて、より多くの仕事が主に座って行うようになり、慢性的な怪我や痛みを予防する必要が生じています。人間工学ツールに関する研究の量が増え、欠勤日数や労災補償のケースを減らすことで企業が費用を節約できるようになったため、これは容易になっています。^{[ 56 ]}企業が従業員の健康上の成果を優先することを確実にする方法は、ポリシーと実施を通じてです。^{[ 56 ]}

米国では現在、全国的な政策は実施されていませんが、少数の大企業や州が、すべての労働者の安全を確保するための文化的な政策を採用しています。たとえば、ネバダ州リスク管理部門は、機関の責任と従業員の責任の両方に関する一連の基本ルールを確立しました。^{[ 57 ]} 機関の責任には、作業ステーションの評価、必要に応じてリスク管理リソースの使用、OSHA記録の保持が含まれます。^{[ 57 ]}

ユーザビリティの測定に関連する問題としては、インターフェースの使い方に関する学習と保持の測定がほとんど行われていないこと、また、一部の研究では、ユーザーがインターフェースとどのようにやり取りするかの測定を、関係性が不明確であるにもかかわらず、使用品質と同義として扱っていることが挙げられる。^{[ 69 ]}

現地調査法は、利用者の自然な環境で実施されるため非常に有用ですが、考慮すべきいくつかの大きな制約があります。その制約には以下が含まれます。

1. 通常、他の方法よりも時間とリソースを多く必要とする
2. 他の方法と比較して、計画、採用、実行に非常に多くの労力を要する。
3. 研究期間がはるかに長いため、参加者の多大な協力が不可欠となる。
4. 研究は縦断的な性質を持つため、脱落が問題となる可能性がある。^{[ 70 ]}

（括弧内の数字はISIインパクトファクターで、その後に日付が続きます）

• 行動と情報技術（0.915、2008年）
• 人間工学（0.747、2001年～2003年）
• デザインにおける人間工学（－）
• 応用人間工学（1.713、2015年）
• ヒューマンファクター（1.37、2015年）
• 国際産業人間工学ジャーナル（0.395、2001～2003年）
• 製造業における人間工学とヒューマンファクター（0.311、2001～2003年）
• トラバイル ヒューメイン(0.260、2001 ～ 2003)
• 人間工学における理論的問題(-)
• 国際人間工学ジャーナル（-）
• 国際職業安全・人間工学ジャーナル（-）