浅谈人机工程学在工业设计中的重要作用

浅谈人机工程学在工业设计中的重要作用

毕海龙

(郑州航空工业管理学院艺术设计系,河南郑州450015)

摘要人机工程学和工业设计的主导思想都是以人为核心，研究人与物之间的协调关系，工业设计与人机工程学有着密不可分的关系，在工业设计的过程中，人机

工程学起到了至关重要的作用。

关键词人机工程学; 工业设计;人性化设计

人机工程学是由多门不同领域的学科互相渗透、汇聚而成的边缘学科，是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素;研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。通常人机工程学把人—机—环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造出最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人—机—环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。从中我们可以看出人机工程学要求任何产品和环境的设计都要以人为中心，满足人的生理和心理的需求。

工业设计是一项综合性的规划活动，是一个为了满足人们使用而创造新型产品和改进产品的过程，是一门技术与艺术相结合的学科，它同时受到环境和社会形态、文化观念以及经济等方面的制约和影响，即工业设计是功能与形式，技术与艺术的统一。工业设计，其核心是以“人”为中心，也就是说，任何工业产品的设计都必须充分考虑人的因素，满足人的需要，着重研究“物”与“人”之间的协调关系，在产品的设计中要充分考虑物的宜人性。

人机工程学和工业设计的主导思想都是以人为核心，研究人与物之间的协调关系，这说明了人机工程学的理论“产品设计要适合人的生理和心理因素”与工业设计的观念“创造的产品应同时满足人们的物质与文化需求”表达的意义和研究的内容是一致的。工业设计与人机工程学有着密不可分的关系，在工业设计的过程中，人机工程学起到了至关重要的作用：

1、为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数

为了使各种与人体尺度有关的设计对象能符合人的生理和心理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度。在工业设计的过程中需要大量的人体测量数据，人机工程学的研究，为工业设计全面考虑“人的因素”提供了人体结构尺度、人体生理尺度和人的心理尺度等数据。这些数据可有效地运用到工业设计中。具体来说，应用人体测量学、人体力学、生理学、心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时相互关系和可及范围等人体结构特征参数；提供人体各部分的发力范围、活动范围、动作速度、频率、重心变化以及动作时惯性等动态参数；分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及肢体感觉器官的机能特征；分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素及心理因素对工作效率的影响等。

例如工作座椅的设计。工作座椅一般是指在计算机房、打字室、控制室、交换台等工作场所使用的座椅，在这些场所工作的工人一般要长时间采用坐姿工作，如果座椅设计不当，不仅影响工作效率，长期操作还会对操作者的身体健康带来不利影响。工作座椅的设计要符合人的生理和心理特点，这样才能提高工作效率，保护工作者的身体健康，在工作座椅的设计过程中需要一些与之相关的人体测量数据。例如：（1）座椅的高度，正确的座高应使坐者大腿保持水平,小腿垂直,双腿平放在地面上，一般高度设置为36—48cm之间。（2）座椅的宽度，座宽的设定必须适合于身材高大者,其相对应的人体测量值是臀宽。这种人体尺寸值受性别的差异影响较大,座宽宜采用较高百分位的女性测量值为设计依据，一般宽度设置

为37—42cm之间。（3）腰靠的高度，座椅的设计必须提供正确的腰部曲度,使脊柱处于自然均衡状态，这就要求座椅要提供腰部的支撑，一般腰靠的高度设置在16—21cm之间。

除了上面提到的尺寸外，座椅的其它尺寸也都要进行设计，这些尺寸的设计依据都是人机工程学提供的人体测量数据。凡是与人体有关的产品的设计都要根据人的生理和心理尺寸进行设计，人机工程学为此类产品的设计提供了人体尺度参数。

2.为工业设计中的产品本身的功能合理性提供科学依据。

现代工业设计中，如搞纯物质功能的创作活动，不考虑人机工程学的需求，那将是创作活动的失败。在第二次世界大战期间，由于战争的需要，很多国家大力发展效能高威力大的武器和装备，但只是注重新式武器和装备的功能研究，而忽视了其中“人的因素”，因而由于操作失误而导致失败的教训屡见不鲜。失败的教训告诉我们如何解决“产品”与人相关的各种功能的最优化，创造出与人的生理和心理机能相协调的“产品”，这才是产品设计的最终目的之所在。

在人机工程学中，人机工程学专家通过实验发现，当人们在观察一个物体时，被视物在矢状面内与眼睛所处的角度不同时，观察效果是不同的，其中奥妙在于有一个最佳观察角的问题，随着观察角的增大，视角也跟着增大，被视物在视网膜上的视像变大，人眼分辨目标细节的能力变强，观察精度相应提高，当观察角达到90°时，被视物在视网膜上所成的像是最清晰的。人们将这一人机工程学研究成果很好的运用到了视觉显示装置的布置，显示信息的表面应该尽可能与观察者的视线垂直，以保证获得最高的观察精度。例如，现代汽车驾驶室中各种显示仪表的布置，其仪表面的观察角均在最佳观察范围内，以提高驾驶员瞬间认读的精度和效率。

从上面的例子我们可以看出人机工程学中的相关理论为工业设计中产品本身的功能合理性提供了足够的科学依据，使工业设计师设计出来的产品更加合理，更加趋向于完美。

3.为工业设计中的环境因素提供设计准则。

在人们的生产和生活过程中，人—机—环境是一个密不可分的整体，人不可能独立于环境而存在，所以人除了要和产品机器对话之外，还要和环境对话，环境的好坏对人们的工作和生活会产生极大的影响。在人机工程学中会研究人体对环境中各种物理、化学因素的反应和适应能力，分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程度，从而确定人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度，以保证人体的健康、安全、合适和高效。人机工程学为工业设计中考虑环境因素提供了设计方法和设计准则。

以上几点充分体现了人机工程学在工业设计中所占有的重要作用，人机工程学为工业设计提供了大量的理论依据和科学数据，使工业设计师在产品的设计过程中节省了大量的用于原始资料积累的时间，提高了设计的效率，同时也使自己的设计更加人性化，能够更好的被人们所使用。人机工程学为工业设计的发展开拓了新的设计思路，并提供了独特的设计方法。人机工程学等边缘学科的发展和应用，必会将工业设计的水准提到人们所追求的崭新高度。