家具設(shè)計(jì)中的人體工效學(xué)參數(shù)分析*

袁利國 薛 勇 曹 鎖

（河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石家莊 050091)

秉承科學(xué)的態(tài)度升級(jí)家具設(shè)計(jì)工藝，在整體的設(shè)計(jì)方案中有效增加人體工效學(xué)的相關(guān)理論，不僅能夠讓家具在有效利用空間環(huán)境資源上發(fā)揮重要作用，而且還能夠直接提升使用者的舒適感，這相比起以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和制作工藝而制造出來的家具，在富有現(xiàn)代性和藝術(shù)美感的基礎(chǔ)上，也迎合了消費(fèi)者對(duì)生活品質(zhì)提升的需求[1-2]。

1 人體工效學(xué)構(gòu)成元素

人體工學(xué)(Ergonomics)，又稱人因工程學(xué)、人類工效學(xué)、人因?qū)W，它是一門重要的工程技術(shù)學(xué)科，是研究人和機(jī)器、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計(jì)的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)，適合人的生理及心理等特點(diǎn)，達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適目的的一門科學(xué)[3-6]。

圖1 居家環(huán)境中各家具尺寸的理想比例Fig.1 The ideal proportion of each furniture size in the home environment

基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的家具，不僅需要充分考慮單個(gè)家具所帶來的舒適感，還需要充分結(jié)合空間環(huán)境內(nèi)的其它家具擺放比例（圖1）。在此基礎(chǔ)上所應(yīng)運(yùn)而生的定制家具，尤其是全屋定制家具就愈發(fā)受到消費(fèi)者的高度關(guān)注，這樣也就直接帶動(dòng)了成套系的人體工效學(xué)家具設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷售的快速崛起，使其成為引領(lǐng)家具行業(yè)潮流的“風(fēng)向標(biāo)”[7-12]。

2 家具設(shè)計(jì)與人體工效學(xué)關(guān)系

在家具材質(zhì)改良方面，碳纖維、高密度網(wǎng)布等新材料逐步取代了傳統(tǒng)木質(zhì)材料，成為新式家具的主要材料。設(shè)計(jì)師也開始借助人體工效學(xué)設(shè)計(jì)新式家具[13]。

2.1 色彩

在傳統(tǒng)家具設(shè)計(jì)與制造中，色彩元素能夠在一定程度上提升使用者舒適感[14-18]。然而，通過一段時(shí)間的實(shí)踐反饋來看，基于人體工效學(xué)所完成的家具設(shè)計(jì)，尤其是桌椅等常用家具，同色彩之間的關(guān)聯(lián)性并不大，甚至有些色彩較為鮮艷或者是明顯帶有藝術(shù)風(fēng)格的混搭色彩效果，不僅得不到消費(fèi)者的積極反饋，反而會(huì)無人問津。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)者對(duì)于基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的家具產(chǎn)品，其重點(diǎn)完全放在了造型以及造型所營(yíng)造出來的舒適感上[19-20]。由此可見，現(xiàn)代基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的家居產(chǎn)品中，色彩所產(chǎn)生的影響效果是有限的。

2.2 造型

圖2 基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的電腦桌椅Fig.2 Computer desk and chair based on ergonomics

簡(jiǎn)單從外觀上來看，基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的家具，基本造型與普通家具之間并沒有太大的差別（圖1），然而如果仔細(xì)分辨其不同的家具部件就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其在尺寸、比例的規(guī)劃上，同以傳統(tǒng)工藝方式所設(shè)計(jì)的家具形成了強(qiáng)烈的反差。

例如，基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的電腦桌椅，如果按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝，其椅子的尺寸只是簡(jiǎn)單地分為大與小，然而基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的座椅，不僅考慮到了人體不同身材所需要的椅子的接觸面大小，同時(shí)也考慮到了人體落座之后，下肢的活動(dòng)空間大小，從而讓椅子的高度有一個(gè)40～46 cm的高度落差區(qū)間值（圖2）。這6 cm的高度落差看似簡(jiǎn)單，或許有些具有升降功能的座椅也能夠?qū)崿F(xiàn)，不過，要想讓座墊與人體接觸面的角度一直保持在2°～4°的這個(gè)避震范圍內(nèi)，就必須經(jīng)過精巧設(shè)計(jì)（圖2）。具備任何彈性的木質(zhì)材料無法實(shí)現(xiàn)這種效果，必須要采用較為輕巧且韌性較強(qiáng)的碳纖維材料[21-24]。

3 家具設(shè)計(jì)中人體工效學(xué)原則

3.1 因地制宜

例如某知名家具品牌在進(jìn)行家具設(shè)計(jì)之前，與亞洲、歐洲等不同的體育運(yùn)動(dòng)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，借助大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，詳細(xì)測(cè)算了不同區(qū)塊國家人口的體貌特征，從而對(duì)家具基礎(chǔ)樣本進(jìn)行微調(diào)[25-29]。仍以電腦桌椅為例，某品牌的設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中不僅要考慮其整體美觀度，同時(shí)也綜合分析了亞洲人平均身高比歐洲人約矮2～3.5cm的實(shí)際情況，在椅字靠背之前18 cm的基礎(chǔ)上縮小2.5 cm，這樣就能夠讓下肢活動(dòng)空間繼續(xù)保持50 cm左右（圖2）。

3.2 安全可靠

在家具設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于那些與人體接觸面較多的家具，設(shè)計(jì)師極為注重其安全性的優(yōu)化，考慮得極為縝密[30-31]。按照常態(tài)化下的設(shè)計(jì)原則，完全與人體產(chǎn)生接觸的家具，其接觸面會(huì)保持在40%以上，其腰部和扶手位置都會(huì)增加起到避震作用的關(guān)鍵部件，從而確保人體在與家具產(chǎn)生接觸的過程中即便出現(xiàn)顫抖效應(yīng)，其顫抖幅度也會(huì)控制在6°～8°的安全范圍空間，不會(huì)使其產(chǎn)生不適感[32]。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化

由于對(duì)人體工學(xué)家具的認(rèn)定仍然存在爭(zhēng)議，因此對(duì)于相關(guān)產(chǎn)品并沒有一個(gè)國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，目前企業(yè)所執(zhí)行的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)完全是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這制約了人體工學(xué)家具的大規(guī)模生產(chǎn)[33-36]。尤其是在國內(nèi)家具企業(yè)完成質(zhì)量提升，啟動(dòng)對(duì)外出口貿(mào)易之后，這種統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需要盡快加以完善。

3.4 方便性

由于其材質(zhì)較輕，比起傳統(tǒng)家具來說具有較強(qiáng)的靈活性，所以設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中也充分考慮到了其方便性可能對(duì)成套系家具不同組合方式所產(chǎn)生的影響效果，在充分保障其實(shí)用性價(jià)值的基礎(chǔ)上，以靈活便捷的組合方式按照消費(fèi)者自身的意愿進(jìn)行排列與組合，可以全面提升其靈活機(jī)動(dòng)性。另外，為防止椅腳劃傷地板，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)方案上都注明加裝軟PU滾輪，從而提高家具的方便性[37]。

4 家具設(shè)計(jì)中人體工效學(xué)參數(shù)分析

當(dāng)消費(fèi)者接受基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的單一家具之后，設(shè)計(jì)師就著手開始對(duì)成套系家具或者是組合家具進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，在這種家具的設(shè)計(jì)過程中，除了保留最基本的設(shè)計(jì)理念之外，對(duì)其中一些參數(shù)需要微調(diào)。

4.1 椅子類

相對(duì)獨(dú)立的辦公椅，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)有效避震，就基本上能夠符合人體工效學(xué)的相關(guān)要求。而在成套系的設(shè)計(jì)方案中，還需要分析人體與椅子的接觸面大小，并規(guī)劃椅子和桌子之間的活動(dòng)空間，以確保人體在這種環(huán)境中久坐3 h左右不會(huì)產(chǎn)生疲勞感，而這3 h的時(shí)間限定，基本上是半個(gè)工作日的基礎(chǔ)時(shí)間。

為達(dá)到這種效果，就必須對(duì)其高度進(jìn)行調(diào)整，即辦公椅的座面高度，加上桌面與座面之間的高度差。一般桌面高為700～760 mm，那么椅子的高度就需要在830～850 mm左右，讓椅子、桌面、人體手肘部位基本保持180°的水平直線之后，頸部與椅子靠背接觸面實(shí)現(xiàn)最大化，盡量減輕人體疲勞感。

4.2 桌子類

圖3 基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的辦公桌Fig.3 Office desk based on ergonomics

由于辦公環(huán)境和居家環(huán)境對(duì)于桌子的基本需求不同，所以設(shè)計(jì)師在進(jìn)行桌子的設(shè)計(jì)過程中，需要針對(duì)消費(fèi)者不同的基本需求來對(duì)桌子進(jìn)行定型。一般來講，辦公桌面積需要充分考慮使用者坐姿和上肢標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)范圍為基準(zhǔn)，面積過大，會(huì)導(dǎo)致上肢活動(dòng)受限，面積過小，會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的壓抑感，同時(shí)也不便于擺放辦公用品。結(jié)合目前市場(chǎng)最熱銷的產(chǎn)品來看，其尺寸較為適宜的長(zhǎng)度為1 200～2 000mm，寬為600～800 mm(圖3)。

4.3 柜子類

日本專家在對(duì)人體工效學(xué)相關(guān)產(chǎn)品，尤其是家具產(chǎn)品進(jìn)行深入研究之后發(fā)現(xiàn)，其尺度、運(yùn)動(dòng)區(qū)間范圍甚至是人際交往的過程中大件靜態(tài)家具對(duì)于人體感知能力的確會(huì)產(chǎn)生一定的影響，一些較為明顯的壓抑感很大程度上來自于這些家具。

為有效舒緩這種負(fù)面情緒，家具設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，將環(huán)境因素視為有效改變家具尺寸、規(guī)格的一個(gè)重要參照指標(biāo)，尤其是在一些相對(duì)封閉的辦公場(chǎng)所，譬如飛機(jī)機(jī)艙、火車臥鋪車廂中，對(duì)于柜子這種既必須存在，同時(shí)又需要最大程度淡化其可能對(duì)環(huán)境因素產(chǎn)生影響的雙重制約因素影響下，單純地壓縮其尺寸顯然不夠，必須要綜合室內(nèi)熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境、重力環(huán)境、輻射環(huán)境等定量或者變量因素，對(duì)柜子的基本規(guī)格進(jìn)行優(yōu)化。

需要強(qiáng)調(diào)的是，在這種特殊環(huán)境中，色彩因素的影響比較明顯，經(jīng)驗(yàn)較為豐富的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)這類家具的過程中，往往會(huì)將色彩元素作為人體工效學(xué)設(shè)計(jì)風(fēng)格的一個(gè)重要指標(biāo)，從而獲得較好的設(shè)計(jì)效果。

4.4 沙發(fā)

沙發(fā)類家具其綜合性用途較多，這給設(shè)計(jì)師的自由發(fā)揮空間也相對(duì)較大。在定制類家具，尤其是全屋定制類家具的設(shè)計(jì)中，針對(duì)沙發(fā)的設(shè)計(jì)較多。在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，有一部分設(shè)計(jì)師另辟蹊徑，從沙發(fā)材質(zhì)上入手基于人體工效學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到了意想不到的效果。高密度網(wǎng)布和碳纖維支架的組合，成為這種設(shè)計(jì)的理想選材。高密度網(wǎng)布可有效解決排汗問題，碳纖維支架可起到緩沖作用，同時(shí)人體在負(fù)重狀態(tài)下對(duì)沙發(fā)進(jìn)行擠壓之后確保沙發(fā)不會(huì)變形，而且還能夠在減輕擠壓之后迅速恢復(fù)原狀。這種特點(diǎn)完全適用于充滿活力且性格奔放的年輕群體，再加上這部分人又極度追崇時(shí)尚與潮流，很容易接受基于人體工學(xué)所設(shè)計(jì)的家具產(chǎn)品，因此就很容易直接引領(lǐng)家具消費(fèi)的時(shí)尚與潮流走向。

4.5 床具類

與小件家具不同的是，床具類家具與人體的接觸面并非是以家具尺寸所決定，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行規(guī)劃時(shí)需讓床具符合人體工學(xué)的支撐設(shè)計(jì)，使得在不同的位置都能夠產(chǎn)生足夠的舒適感?？紤]到人體在臥姿時(shí)候的骨骼伸展特殊性，其中脊背和大腿后部的受重，有可能會(huì)以一種完全不均衡的比例分配在床面上。為最大限度減少受壓點(diǎn)的不舒適感，很多設(shè)計(jì)師都采用了繼續(xù)沿用碳纖維材料作為床具類家具主要材質(zhì)，同時(shí)將床的高度比傳統(tǒng)家具降低5～8 cm，這樣可以最大限度地減少床因人體壓迫所產(chǎn)生的擺幅，保持其舒適感。

5 結(jié)語

基于人體工效學(xué)所設(shè)計(jì)的家具，不僅需要充分考慮單個(gè)家具所帶來的舒適感，還需要充分結(jié)合空間環(huán)境內(nèi)的其它家具擺放比例?；谌梭w工效學(xué)對(duì)家具設(shè)計(jì)進(jìn)行全新的定位，能夠進(jìn)一步促進(jìn)家具產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，對(duì)于改善一段時(shí)間以來家具行業(yè)低迷的現(xiàn)狀有較強(qiáng)的推動(dòng)效應(yīng)。不過，也應(yīng)當(dāng)充分考慮到，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，其設(shè)計(jì)方案是基于單一家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還是面向成套系家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)，畢竟這其中的一些差別看似細(xì)微，實(shí)則會(huì)直接影響使用者的體感。