工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)理論、技術(shù)與應(yīng)用研究進(jìn)展

劉澤恒+羅錦宏

摘 要：人機(jī)工程學(xué)作為工業(yè)設(shè)計(jì)的一種輔助手段，對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)具有重要的作用。人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展能夠?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)提供人機(jī)關(guān)系方面的原則理論，完善工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)依據(jù)。同時(shí)，由于在工業(yè)設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，也促進(jìn)了人機(jī)工程學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，二者相輔相成。本文簡(jiǎn)述了人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展歷程，并對(duì)工程設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用方法進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；人機(jī)工程學(xué)；理論；技術(shù)；應(yīng)用

1 人機(jī)工程學(xué)發(fā)展概述

1.1 人機(jī)工程學(xué)的概念和發(fā)展歷史

人機(jī)工程學(xué)是研究人、機(jī)、環(huán)境之間相互作用的學(xué)科，其研究目的是使機(jī)械系統(tǒng)或者人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)能夠在最大程度上符合人類的形態(tài)以及生理、心理的特點(diǎn)，保證人們可以利用機(jī)械設(shè)備安全、舒適并且高效地進(jìn)行各種活動(dòng)。人機(jī)工程學(xué)涉及心理學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，著重研究人和機(jī)器的相互關(guān)系，從而提高人機(jī)整體的工作能力。

人機(jī)工程學(xué)從人學(xué)會(huì)制造工具開始就已經(jīng)存在，具有悠久的歷史，不過人機(jī)工程學(xué)作為一項(xiàng)獨(dú)立學(xué)科出現(xiàn)只是20世紀(jì)的事情。人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展歷史主要分為三個(gè)階段：第一階段是人適應(yīng)機(jī)器的階段，在這個(gè)階段主要是進(jìn)行人機(jī)匹配，通過對(duì)人進(jìn)行各種訓(xùn)練使人達(dá)到使用機(jī)器的水平。第二階段，機(jī)器適應(yīng)人的階段，在這個(gè)階段英國(guó)成立了人機(jī)工程學(xué)學(xué)會(huì)，標(biāo)志著人機(jī)工程學(xué)成為一門專門的學(xué)科。在此階段由于機(jī)械越來越復(fù)雜，對(duì)人進(jìn)行嚴(yán)格訓(xùn)練也很難使人們達(dá)到適應(yīng)機(jī)器的水平，因此研究者將更多的精力放在了機(jī)器適應(yīng)人的研究當(dāng)中。第三階段，是以人為中心的系統(tǒng)階段，人們將人、機(jī)和環(huán)境視為一個(gè)整體進(jìn)行系統(tǒng)研究，并將許多新興的科學(xué)理論，如系統(tǒng)論、信息論等應(yīng)用到了研究之中，著眼于為人類創(chuàng)造更舒適、安全并且高效的工作環(huán)境。進(jìn)入21世紀(jì)，人機(jī)工程學(xué)快速發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)更是被各個(gè)國(guó)家視為重要的研究?jī)?nèi)容。

1.2 人機(jī)工程學(xué)在我國(guó)的發(fā)展

人機(jī)工程學(xué)在我國(guó)的研究歷史并不長(zhǎng)，直到20世紀(jì)80年代我國(guó)才正式對(duì)人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行研究。隨著人機(jī)工程學(xué)在我國(guó)的快速發(fā)展，我國(guó)研究人員對(duì)于其的研究逐漸側(cè)重于人機(jī)工程學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，如人機(jī)界面設(shè)計(jì)、作業(yè)環(huán)境及安全設(shè)置問題和操作者的疲勞程度等方面。根據(jù)近些年來我國(guó)研究人員在科學(xué)刊物上發(fā)表的論文來看，我國(guó)的人機(jī)工程學(xué)研究主要集中在工業(yè)技術(shù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通運(yùn)輸以及自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的人機(jī)工程學(xué)相關(guān)論文占到了總量的一半以上。

1.3 人機(jī)工程學(xué)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的作用

人機(jī)工程學(xué)在工業(yè)設(shè)計(jì)中起到的主要作用是為工業(yè)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，人機(jī)工程學(xué)在人、機(jī)和環(huán)境的相互關(guān)系上的研究進(jìn)展，使工業(yè)設(shè)計(jì)在人機(jī)關(guān)系的設(shè)計(jì)上有了可靠的依據(jù)。在工業(yè)設(shè)計(jì)的策劃和調(diào)研階段，研究人員需要對(duì)與人相關(guān)的人機(jī)工程學(xué)數(shù)據(jù)做研究，這也是工業(yè)設(shè)計(jì)中最需要人機(jī)工程學(xué)理論的階段。在工業(yè)設(shè)計(jì)中通常利用人機(jī)工程學(xué)理論對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行改良。例如，人機(jī)工程學(xué)被利用于電腦鍵盤的設(shè)計(jì)之中，通過人機(jī)工程學(xué)的理論對(duì)鍵盤的布局、主鍵盤、數(shù)字符主鍵盤等的位置進(jìn)行改進(jìn)，從而使鍵盤的設(shè)計(jì)更加人性化，使人們提高了使用鍵盤時(shí)的效率。利用人機(jī)工程學(xué)理論可以完善目前許多多媒體控制臺(tái)的缺陷，通過對(duì)控制臺(tái)的結(jié)構(gòu)、形狀等條件進(jìn)行理論分析，建立了一種坐、立兩種姿勢(shì)都可以使用的多媒體控制臺(tái)，方便人們的使用，促進(jìn)其使用效率的提升。

2 工業(yè)設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用方法

2.1 工業(yè)設(shè)計(jì)中常用的人機(jī)工程學(xué)方法

在工業(yè)設(shè)計(jì)中有許多人機(jī)工程學(xué)方法被應(yīng)用，其中常用的方法有人體參數(shù)法、調(diào)查方法和模型方法等。人體參數(shù)法，主要是指設(shè)計(jì)人員根據(jù)人體的身體各方面的數(shù)據(jù)，如尺寸數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和身體機(jī)能數(shù)據(jù)等對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，以提高產(chǎn)品對(duì)人的適應(yīng)程度。調(diào)查方法，主要是指設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品設(shè)定的銷售人群進(jìn)行人體的特征以及習(xí)慣的調(diào)查，從而改良產(chǎn)品的屬性。模型方法，是指設(shè)計(jì)者通過利用計(jì)算機(jī)等技術(shù)構(gòu)建三維模型的方式來測(cè)試產(chǎn)品是否符合人體工程學(xué)的原理，以便對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行修正。下面將對(duì)人體工程學(xué)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，我們以頭腦側(cè)面建立方法為例。首先，設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品所面向的人群進(jìn)行定位，并分析用戶的群體屬性，如年齡、學(xué)歷、文化背景等，然后對(duì)用戶處理數(shù)據(jù)的過程進(jìn)行分析，通過分析結(jié)果確定產(chǎn)品信息的表示層次和方式，并由此來確定產(chǎn)品的形狀、大小等參數(shù)，并對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)調(diào)的信息、顏色等條件進(jìn)行設(shè)定，最終確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，之后對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)和驗(yàn)證，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行修改和測(cè)試，最終確定整個(gè)設(shè)計(jì)體系。

2.2 設(shè)計(jì)心理學(xué)理論的應(yīng)用

設(shè)計(jì)心理學(xué)是工業(yè)設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的新理論，它基于心理學(xué)，是一門將人的心理狀態(tài)及需求和產(chǎn)品設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起的一門科學(xué)，其研究目的是使實(shí)際的產(chǎn)品更加符合人們的心理需求。因此，這門學(xué)問不僅會(huì)研究設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)上潛在的消費(fèi)人群的心理影響，同時(shí)也會(huì)研究設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中的心理變化，并將這些心理都反饋到設(shè)計(jì)之中，從而使設(shè)計(jì)更加符合人們的心理預(yù)期。這種理論的調(diào)查方式有很多種，如心理描述法、抽樣調(diào)查法、訪談法和觀察法等。筆者認(rèn)為可以將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到人們對(duì)設(shè)計(jì)的心理反應(yīng)上，這種方式可以讓人們對(duì)設(shè)計(jì)了解得更深入全面，得出的心理反應(yīng)結(jié)果也更為準(zhǔn)確。在設(shè)計(jì)中注重人心理的研究，是人機(jī)工程學(xué)在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用發(fā)展的新趨勢(shì)。

2.3 計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程設(shè)計(jì)方法

計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程設(shè)計(jì)技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、人機(jī)工程學(xué)、生理學(xué)、工程技術(shù)等多種理論和技術(shù)，其中虛擬人體模型的方法是其在工業(yè)設(shè)計(jì)中主要的應(yīng)用方法，通過虛擬人體模型技術(shù)可以讓人們對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更好的評(píng)測(cè)，使相關(guān)設(shè)計(jì)取得更好的效果。計(jì)算機(jī)輔助人機(jī)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計(jì)中有許多優(yōu)勢(shì)，如可以在設(shè)計(jì)前期對(duì)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行評(píng)測(cè)、縮短制造的周期、降低成本，還可以減少返工的概率。尤其是在一些危險(xiǎn)領(lǐng)域，其中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有很大的危險(xiǎn)性，如汽車碰撞實(shí)驗(yàn)，此時(shí)計(jì)算機(jī)輔助人工設(shè)計(jì)就可以發(fā)揮作用。

3 人機(jī)工程學(xué)的研究和發(fā)展趨勢(shì)

目前，人機(jī)工程學(xué)發(fā)展趨勢(shì)更加注重其實(shí)際應(yīng)用。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)的理念也在不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)者從以往注重設(shè)計(jì)產(chǎn)品的形式，到現(xiàn)在更加注重人對(duì)產(chǎn)品的情感體驗(yàn)，給人機(jī)工程學(xué)提供了更廣闊的利用空間。在人機(jī)工程學(xué)的理論研究上，人們開始注重研究感性工學(xué)，并基于新時(shí)代的背景，提出了“人機(jī)工程教育學(xué)”以及“參與式人機(jī)工程學(xué)”等新的理念，同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是人機(jī)工程學(xué)研究的熱點(diǎn)方向，其在人體工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計(jì)中有很大的研究?jī)r(jià)值。在未來，人機(jī)工程學(xué)還會(huì)呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉的趨勢(shì)，涉及管理學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種科學(xué)領(lǐng)域，并在設(shè)計(jì)師和使用者的心理研究方面繼續(xù)探究，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品為人們提供更加豐富的情感體驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

人機(jī)工程學(xué)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，形成了比較成熟的理論體系，也出現(xiàn)了多種應(yīng)用方法，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展起到了重要的輔助作用，促進(jìn)了工業(yè)設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)理論不斷的完善，工業(yè)設(shè)計(jì)也逐漸向人性化、情感化方向發(fā)展，使人們擁有越來越好的產(chǎn)品體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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