設(shè)計類專業(yè)人機測試儀器的有效利用研究

金海明 萬 方 姜 霄

（嘉興學(xué)院設(shè)計學(xué)院，浙江 嘉興 314001）

設(shè)計類專業(yè)人機測試儀器的有效利用研究

金海明 萬 方 姜 霄

（嘉興學(xué)院設(shè)計學(xué)院，浙江 嘉興 314001）

在分析人機測試儀器使用概況以及運行管理現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，從儀器采購規(guī)劃、儀器驗收、提高教師水平、構(gòu)建市場化管理模式等角度提出了提升人機測試儀器使用效率的途徑，最后運用模糊數(shù)學(xué)理論，構(gòu)建了人機測試儀器運行效果的評價模型。

設(shè)計類專業(yè)；人機測試儀器；有效利用

隨著我國政府對工業(yè)設(shè)計等設(shè)計類專業(yè)的重視，我國高校的設(shè)計類專業(yè)取得了快速發(fā)展，先進的人機實驗設(shè)備進入日常的教學(xué)科研已逐漸成為常態(tài)。但是，由于設(shè)計類專業(yè)教師通常比較感性，往往缺少定量管理的概念，所以人機測試儀器的運行與管理的難度大，進而導(dǎo)致設(shè)備利用率不高和教學(xué)效果不夠理想。人機測試儀器的有效利用研究是目前儀器管理的重要課題，儀器高效利用途徑和有效評價是人機測試儀器的高效利用機制的重要內(nèi)容。

1 人機測試儀器的運行現(xiàn)狀

1.1 人機測試儀器使用概況

由于工業(yè)設(shè)計等設(shè)計類學(xué)科科學(xué)研究的需要，加上中央財政、省級地方財政和地方政府對高校實驗室建設(shè)支持力度的不斷加大，各高校相繼建立了設(shè)計與藝術(shù)實驗中心，其中人機測試儀器是設(shè)計實驗室的重要儀器，也是人機設(shè)計與研究的重要手段［1］。以嘉興學(xué)院設(shè)計學(xué)院人機實驗室為例，現(xiàn)有主要人機測試儀器有壓力分布儀（如圖1所示）、肌電儀（如圖2所示）和眼動儀（如圖3所示）等。

圖1 壓力分布儀

圖2 肌電儀

圖3 眼動儀

壓力分布儀可以測試被試者在使用坐具或臥具等家具時的體壓分布情況，根據(jù)體壓實驗數(shù)據(jù)，分析人體的體壓分布特點，揭示體壓分布規(guī)律，為坐具或臥具的舒適度設(shè)計提供參考依據(jù)。

肌電儀可以測試被試者在使用手握式工具類產(chǎn)品時手臂和手掌相應(yīng)肌肉部位的微肌電流，通過分析所測的肌電信號，評價手握式工具時肌肉疲勞狀況，揭示肌肉疲勞的基本規(guī)律，為手握式工具人機優(yōu)化設(shè)計提供定量評價依據(jù)。肌電儀還可測試被試者在坐姿、臥姿和站姿等不同狀態(tài)時人體不同肌肉的肌電流，通過分析其肌電信號，揭示坐姿、臥姿和站姿等不同狀態(tài)下相應(yīng)肌肉的疲勞規(guī)律，為坐臥類家具和憑依類家具的人體工學(xué)設(shè)計提供科學(xué)參考［2］。

眼動儀可以記錄被試者在處理視覺信息時的眼動軌跡，通過分析實驗數(shù)據(jù)，揭示被試者的注視點軌跡圖、眼動時間和眼跳方向的距離等指標(biāo)的基本規(guī)律，為定量評價視覺傳達(dá)設(shè)計、景觀設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和用戶研究等方面的實際效果提供科學(xué)依據(jù)［3］。

1.2 人機測試儀器的運行與管理

人機測試儀器的運用對提升設(shè)計類專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量和科學(xué)研究起到了十分重要的作用，人機測試儀器的高效運行與管理是發(fā)揮最大效能的關(guān)鍵?，F(xiàn)有人機測試儀器運行與管理概況，可以總結(jié)為以下四個方面。

（1）儀器的采購

人機測試儀器的采購的一般流程為人機測試儀器項目立項后，先由相關(guān)負(fù)責(zé)人再調(diào)研論證并提供設(shè)備清單；然后進行統(tǒng)一招標(biāo)；最后由中標(biāo)企業(yè)供貨。在項目立項前和準(zhǔn)備采購前，調(diào)研需充分詳實，全面了解儀器的性能和價格，但是在實際的操作中，有時會追求過高的性能，造成不必要的浪費。在統(tǒng)一招標(biāo)時，評標(biāo)的專家是保證儀器質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，專家需熟悉儀器的基本性能指標(biāo)，最好應(yīng)增加本領(lǐng)域的專家數(shù)量。中標(biāo)企業(yè)供貨，由于很多儀器是進口設(shè)備，所以從招標(biāo)到供貨需要花費很長的周期。

（2）儀器的使用

高校實驗儀器設(shè)備的有效使用一直是實驗室管理的一大難題，現(xiàn)有人機測試儀器的使用主要包括 3種模式。第一種模式，課程教學(xué)活動中相應(yīng)教學(xué)環(huán)節(jié)需要做人機測試實驗，比如椅子舒適度設(shè)計時需測試椅面的壓力分布和腰背部的肌肉疲勞度，這種模式下人機測試設(shè)備的利用率與課程安排實驗的頻率有關(guān)。第二種模式，教師從事科學(xué)研究時進行的人機試驗，包括指導(dǎo)研究生的課題研究，這種模式下人機人機測試設(shè)備的利用率與相關(guān)教師的科研課題緊密相關(guān)。第三種模式，與企業(yè)合作共享人機測試設(shè)備，這種模式與高校產(chǎn)學(xué)研合作模式密切相關(guān)。

（3）儀器的更新與維護

隨著科技的發(fā)展，儀器設(shè)備的性能在不斷的提升，人機測試儀器到了一定的年限，也需要更新。人機測試設(shè)備的更新，應(yīng)從人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的實際需要出發(fā)，分類逐步更新。在實際操作時，有時會忽略實際需求，跟風(fēng)更新儀器，可能會出現(xiàn)新儀器的實際利用率很低。

人機測試儀器正常使用，肯定會產(chǎn)生磨損或損壞，需要專業(yè)的實驗室管理人員進行維修與管理。在實際維護時，由于實驗室管理人員的水平與能力，往往缺少正常的維護，導(dǎo)致人機測試儀器過早的報廢或縮短其壽命。

（4）實驗室的管理制度

完善的實驗室管理制度是實驗室正常運轉(zhuǎn)與實驗儀器正常使用的保證。在人機測試實驗室，人機測試儀器的操作流程規(guī)范是人機測試儀器正常運行的前提。壓力分布儀、肌電儀和眼動儀等人機測試儀器都是高精設(shè)備，規(guī)范的實驗流程是實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的關(guān)鍵，也是降低儀器設(shè)備維護費的重要途徑。在實際的實驗室管理中，往往會出現(xiàn)管理制度在墻上掛著，實驗操作人員并沒有依章執(zhí)行，導(dǎo)致儀器設(shè)備過早損壞甚至報廢。

2 提升人機測試儀器使用效率的途徑

2.1 科學(xué)規(guī)劃儀器種類

在建立人機測試實驗室時需要到國內(nèi)外高校充分調(diào)研，結(jié)合本校的學(xué)科與專業(yè)特色，進行科學(xué)規(guī)劃。在發(fā)展過程中，根據(jù)實際需要，進行不斷調(diào)整與完善。

人機測試儀器的配備，應(yīng)充分征求相關(guān)專家和教師的建議，合理購置，以服務(wù)人才培養(yǎng)和進行科學(xué)研究為最終目標(biāo)，切記追求大而全。以嘉興學(xué)院設(shè)計學(xué)院人機測試實驗室為例，用眼動儀來評價產(chǎn)品和家具等設(shè)計的外觀質(zhì)量，用肌電儀來判斷產(chǎn)品和家具等設(shè)計時的肌肉疲勞度，用壓力分布儀來評判坐臥類家具的人機舒適度，這三種人機測試設(shè)備可以從不同角度驗證并優(yōu)化產(chǎn)品和家具的人機設(shè)計與研究。

2.2 規(guī)范驗收流程

人機測試設(shè)備招標(biāo)完成后，中標(biāo)企業(yè)把相關(guān)儀器送到實驗室時，根據(jù)驗收制度，組織相關(guān)專家進行認(rèn)真細(xì)致的檢查與驗收，還可增加本專業(yè)教師共同參與驗收。

在實際的儀器驗收過程中，有的中標(biāo)企業(yè)暗中降低儀器指標(biāo)，獲取不正當(dāng)利潤。在驗收檢查后，認(rèn)真填寫人機設(shè)備儀器名稱、規(guī)格型號和基本技術(shù)指標(biāo)等信息。

2.3 提高實驗教師水平

任何儀器設(shè)備的使用都需要人來操作與指導(dǎo)，實驗教師水平的高低直接關(guān)系到人機測試儀器使用效率的高低。人機測試實驗室應(yīng)配備專職實驗教師，專門負(fù)責(zé)人機測試實驗室的實驗教學(xué)。專職實驗教師必須通過專業(yè)培訓(xùn)、外出考察交流等途徑提高自身的專業(yè)水平，以滿足實驗教學(xué)要求。相關(guān)課程教師，也應(yīng)提前進入實驗室進行學(xué)習(xí)、預(yù)實驗，掌握基本的實驗技能與操作規(guī)范。

2.4 構(gòu)建市場化管理模式

從課堂實驗教學(xué)、教師的科學(xué)研究和產(chǎn)學(xué)研合作等多角度構(gòu)建新型實驗室管理模式。傳統(tǒng)的課程實驗教學(xué)管理已不能滿足現(xiàn)在實驗室管理的要求，先進的人機測試設(shè)備可以為沒有該設(shè)備的其他研究機構(gòu)的科研人員提供相關(guān)服務(wù)，并建立相關(guān)的績效管理制度。同時，可以為產(chǎn)學(xué)研合作的相關(guān)企業(yè)實行先進的人機測試儀器共享，構(gòu)建市場化的管理模式。從市場經(jīng)濟的視角，提升人機測試儀器的利用率。

3 人機測試儀器運行效果的評價模型

高校人機測試儀器運行效果的評價是一項復(fù)雜的工作，涉及到多項評價指標(biāo)，各評價指標(biāo)的重要程度也是不一樣的。而且，運行效果評價往往是定性的，無法量化，本文從模糊數(shù)學(xué)角度，嘗試構(gòu)建運行效果的定量化評價模型。其主要包括評價指標(biāo)、權(quán)重和評價標(biāo)準(zhǔn)確定。

人機測試儀器運行效果的評價指標(biāo)（記為 U）可以初步分為儀器的可行性論證（u1）、儀器的采購（u2）、儀器的使用（u3）、儀器的更新與維護（u4）、實驗教師水平（u5）、儀器的運行成本（u6）和實驗室收益（u7）等指標(biāo)，評價指標(biāo)的有限集合為：U =｛ u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7｝。每個指標(biāo)的評價結(jié)果（記為V）分為5個等級，用“很好（v1）”、“較好（v2）”、“一般（v3）”、“較差（v4）”、“很差（v5）”、評語表述，等級評語的有限集合為：V=｛ v1，v2，v3，v4，v5｝。

每個指標(biāo)與任何一個評語都有一定的數(shù)量關(guān)系，這種數(shù)量關(guān)系可用矩陣R表示，R就是由U和V合成的模糊關(guān)系，是一個（7*5）的模糊矩陣［4］。

根據(jù)各個指標(biāo)重要程度，運用層次分析法，來確定各個評價指標(biāo)的權(quán)重，可分別記為w1，w2，w3，w4，w5，w6，w7，權(quán)重指標(biāo)的有限集合為：W =｛w1，w2，w3，w4，w5，w6，w7｝。

因此，人機測試儀器的綜合評價模型為：

B=W*R=｛w1，w2，w3，w4，w5，w6，w7｝

評價結(jié)果B是V上的一個模糊子集，也是一模糊向量，或稱l*5的模糊矩陣。最后，根據(jù)最大隸屬度法，來評價人機測試儀器運行效果。

4 結(jié)束語

高校人機測試儀器的有效利用研究是人機測試實驗室管理的重要內(nèi)容，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前的實際現(xiàn)狀，分析其中的原因，完善儀器采購、驗收的制度，加大專職實驗教師的培養(yǎng)力度，修訂與市場經(jīng)濟相適應(yīng)的一系列管理制度，從而提高人機測試儀器的利用率。人機測試儀器運行效果評價是一項復(fù)雜工作，文中僅提出了初步的評價模型，后續(xù)研究還需結(jié)合實際進行驗證與完善。

［1］ 林曉蔚.產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用人機工程學(xué)的教學(xué)探討［J］.設(shè)計，2014（7）:29-31.

［2］ 申黎明.人體工程學(xué)［M］.北京:中國林業(yè)出版社，2010.

［3］ 胡偉峰，張坤，張忠亞.基于眼動追蹤技術(shù)的壓裂車外觀設(shè)計評估研究［J］.機械設(shè)計，2015，32（6）:109-112.

［4］ 金海明，王以華，許錦泓，等.工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計評價的探討［J］.包裝工程，2007，28（7）:151-152.

Study on the effective use of ergonomics test instrument in design specialty

Based on the analysis of usage profile of ergonomics test instrument and the present situation of operation management，the way to improve the efficiency in the use of ergonomics test instrument is put forward from equipment procurement planning，acceptance of the instrument， improvement the level of teachers， and the construction of market management mode perspective. Finally，using fuzzy mathematics theory， the evaluation model of the running effect of the ergonomics test instrument is established.

Design specialty； ergonomics test instrument； effective use

TP29

Α

1008-1151（2016）06-0046-03

2016-05-11

嘉興學(xué)院校級一般教學(xué)改革項目（70115023）。

金海明（1979-），男，浙江東陽人，嘉興學(xué)院設(shè)計學(xué)院副教授，博士，研究方向為工業(yè)設(shè)計、家具設(shè)計和人體工程學(xué)。