信息检索与利用实习报告

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工业设计08-2

0807210219

孙明明

工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究

孙明明 sunmingming522@

摘要：

人机工程学是工业设计中重要的辅助手段。通过对近年来在国内外发表的人机工程学研究论文的分析与归纳，较为系统地总结了工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究的进展状况，探讨了人机工程学在工业设计领域内的应用方法、研究理论与技术，并针对信息化条件下工业设计的发展，提出了人机工程学的发展趋势与研究热点。

关键词：

工业设计；人机工程学；综述；研究进展；趋势

1 人机工程学的学科内容与发展历史

1．1 人机工程学的学科内容

人机工程学是研究人、机、环境之间相互作用的学科，通常指在研究如何使设计的机械设备系统、人机系统或人机环境系统最大限度地适合人类的形态、生理和心理特征，以求达到安全、舒适、高效生产和工作的目的。它系统地运用生理学、心理学和医学等有关科学知识，研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统的功效。人机工程学研究设计人机系统时，侧重于考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练、人机系统设计和开发，以及同人机系统有关的生物学或医学问题。该学科在发展过程中，融合了各个学科理论，打破了学科间界限，从而成为了一门应用和研究范围都很广泛的综合性学科。

在我国，人机工程学还有一些别的称呼，常见的有：人体工程学、人类工效学、人体测量学、人因学、宜人学等。在北美，本学科一般称为人因工程学或人机工程学，前苏联称为工程心理学，欧洲、日本和其他国家称为工效学。【1】

1．2 人机工程学的学科渊源

人机工程学的发展历史并不长，其正式成为一门学科是从二次大战以来。当时，人们在使用各种高效能的新式武器时，出现了很多人为的事故和错误，为了解决这些问题，人们开始对人机系统进行研究，以保证人员和机器的有效配合，降低事故率，从而催生出了这门崭新的交叉性学科。

近年来，有学者将人机工程学的学科内涵加以扩大和延伸，从“人一器物”或“人一用具” 的视觉进行研究，重新认识和理解人机工程学的历史发展和渊源。例如，文献【2】认为：人机工程学作为一门学科是新兴的，但在人类造物实践和造物历史中，人们就不断在研究如何使用工具以及工具如何适应人。尽管古代没有人机工程学这一名词，但从人机工程学研究的最基础问题——人与工具或用具的关系而言，人机工程学的存在如同人类制造工具一样古老。文献【3】提出，尽管人机工程学这门科学直至20世纪才出现，但早在25个世纪以前的古希腊，人们已经有意或无意运用相关的规律进行设计活动。通过对一系列古文献和设计实物如日用品、雕塑及建筑材料加工的研究，表明朴素的人机工程学思想与原则，在很早以前就已经被提出。

1．3 工业设计中的人机工程学

工业设计的一般定义是：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计。”传统工业设计的核心是产品设计。伴随着历史的发展，设计内涵的发展也趋于更加广泛和深入。现在，人类社会的发展己进入了现代工业社会，设计所带来的物质成就及其对人类生存状态和生活方式的影响是过去任何时代所无法比拟的，现代工业设计的概念也由此应

运而生。工业设计同样是一门综合性的学科，其根本目的是为了创造人造物，核心是人造物对使用者的身、心具有良好的亲和性与匹配，这种匹配，不仅要满足人的使用需求，还要是人的生理、心理等各方面需求取得恰到好处的匹配，这体现了以人为本的设计思想。因此，工业设计与人机工程学关系密不可分，人机工程学的原则、方法和技术是实现这种匹配的重要保证。下文将从国内外两方面对工业设计中人机工程学研究状况和发展趋势做出综述。

2 我国人机工程学研究的现状、热点与发展趋势

我国自上世纪80年代以来，正式开展了对人机工程学的研究，近年来发展尤为迅速。研究主要侧重于人机工程学的实际应用，与此同时有关学者也提出了新的相关理论方法。2．1 我国人机工程学应用研究的进展

2．1．1 人机工程学应用研究论文统计

在我国，人机工程学主要应用于：人机之间分工及相互适应问题、信息传递过程、人机界面设计、作业环境及安全装置问题、操作者疲劳的特点以及减轻疲劳和紧张度的措施等。文献【4】借助维普《中文科技期刊数据库》，按照不同的学科门类、发表的年限以及人机工程学的研究内容，对1994~2003年国内近4000种主要刊物上发表的有关人机工程学应用研究方面的论文进行全面检索和统计，共找到相关论文892篇，具体结果如表1，表2，图1所示。

2．1．2 人机工程学在工业设计中的应用领域与案例

从上文统计结果中可以看到，人机工程学应用最多的领域是“人与机器的关系”，即运用人机工程学原理对产品进行改良性设计，使之更符合人体特性。例如，文献[5]通过对锅柄操作方式的解析，根据人操持锅柄的方式、姿势及舒适度，辅以模型制作与实验的方法，对锅柄进行了改良性设计。文献【6】指出现有汽车设计方法，尤其是应用在公交车设计时存在的缺点和弊端，特别是驾驶员座椅设计SAE 方法的不足，结合中国城市公交车的现状，对公交车内、外环境设计进行了基于人机工程学的研究，提出了科学、合理、人性化的公交车设计新方法。文献【7】运用人机工程学原理展开对台式电脑键盘的设计，从键盘的平面布局、主键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区的按键搭配、定位键、色彩以及整体设计等角度，对键盘进行了改进和完善体现了键盘的人性化设计，提高了键盘作业的效率。由于环境条件（热、照明、噪声、湿度、振动、色彩及其他影响舒适的因素)与人的生活和工作紧密相关，人机工程学应用研究还较多地集中于工作空间设计。如文献认为环境无障碍设计和人机工程的聚焦点在于“协调人与环境的关系”，特别是老年人、残疾人、行动不便者对居住环境有更多的依赖性，因此针对上述群体，运用人机工程学的方法对居住环境中的过道、门、楼梯、卧室、起居室、厨房、洗手问及日用家具等进行尺寸分析和研究，在此基础上提出人机参数，使之符合人的行为、生理、心理需求。文献【9】指出作业空间色彩会直接影响操作者的情绪、情感及认知，进而影响到工人的身心健康和工作效率，并分析了环境色彩对人的生理、心理影响、作业者心理感觉等级的评价尺度以及客观环境因素(如光源、材料表面和肌理、设备形状与色彩等)对作业空间色彩的影响等。此外，随着电子产品和设备的广泛使用，显示、控制、信息流动和自动化过程中的人机界面设计也成为人机工程学应用的重点之一。例如，文献【10】从人机工程学、多状态界面以及视觉传达3个方面阐述了当前界面设计的先进技术与原则，提出并介绍了多层次多状态界面和各种图标的概念，并运用人机工程学的方法原则从整体布局、合理使用界面的最佳视区和有效视区、界面布局顺序3个方面对一款国产CAD 软件界面进行了改进设计。文献[1 1]分析了当前多媒体控制台的不足，根据人机工程学原理，设计了一款坐、立姿两用多媒体控制台，分析了控制台的结构、形式，主要尺寸的确定方法和依据，改善了教师使用多媒体控制台的条件和环境，在提高授课效果的同时保证健康。