淺談人體工學(xué)在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的意義

孫一嫻

摘要：通過對(duì)人機(jī)工程學(xué)概念的簡(jiǎn)單論述，進(jìn)一步對(duì)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)中各因素之間的聯(lián)系和人機(jī)工程學(xué)的內(nèi)容對(duì)設(shè)計(jì)學(xué)科產(chǎn)生的作用以及在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用體現(xiàn)作了闡釋，同時(shí)指出在現(xiàn)代環(huán)境下未來的設(shè)計(jì)將如何真正的符合人機(jī)工程學(xué)的原理，把設(shè)計(jì)學(xué)科的內(nèi)容提升到人性化設(shè)計(jì)的高度中去，體現(xiàn)出現(xiàn)代設(shè)計(jì)對(duì)人的尊重和關(guān)懷。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué);現(xiàn)代設(shè)計(jì);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TS664?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-9129（2020）09-0053-02

1?人機(jī)工學(xué)

人體工程學(xué)：也稱人機(jī)工程學(xué)，是一門多學(xué)科交叉的工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科。《中國(guó)企業(yè)管理百科全書》將人機(jī)工程學(xué)定義為：研究人和機(jī)器、環(huán)境相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計(jì)的機(jī)器與環(huán)境系統(tǒng)適應(yīng)人生理、心理等特點(diǎn)，達(dá)到生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。通過這個(gè)定義可以認(rèn)為：人機(jī)工程學(xué)是研究"人一機(jī)一環(huán)境"系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決該系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學(xué)。

2?人機(jī)工學(xué)的發(fā)展歷程概述

（1）本能階段。原始人機(jī)關(guān)系：有了人類就有了造物，有了造物就有了人機(jī)關(guān)系。在遙遠(yuǎn)的石器時(shí)代人們就開始探尋適用于捕獵使用的器具，人們?cè)诓粩嗟奶剿鬟^程中逐漸掌握了制作適合于人手部造型以及使用舒適的器物，開始了無意識(shí)的人機(jī)設(shè)計(jì)。

（2）科學(xué)系統(tǒng)階段。①經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)：從泰勒的科學(xué)管理方法和理論的形成到第二次世界大戰(zhàn)之前，稱為經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展階段。其特點(diǎn)是以機(jī)械中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)操作者的選拔和培訓(xùn)，使人適應(yīng)機(jī)器。②科學(xué)人機(jī)工程學(xué)：二戰(zhàn)期間到20世紀(jì)50年代末，此階段發(fā)展的特征是在工業(yè)與工程設(shè)計(jì)中重視人的因素，并努力使機(jī)器適應(yīng)人的工作。到20世紀(jì)50年代，人機(jī)工程學(xué)原理已經(jīng)被許多工業(yè)設(shè)計(jì)師所采用，因此產(chǎn)品的人機(jī)關(guān)系得以改善。③現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)：20世紀(jì)60年代人機(jī)工程學(xué)研究的指導(dǎo)思想，是將人和環(huán)境看作一個(gè)整體系統(tǒng)，使系統(tǒng)中的人、機(jī)、環(huán)境得到最佳配合，以此來保證系統(tǒng)整體最優(yōu)。20世紀(jì)70年代以后，在指導(dǎo)思想中，有人主張應(yīng)強(qiáng)調(diào)人的基本價(jià)值，特別是在系統(tǒng)、工具、環(huán)境設(shè)計(jì)中考慮操作者的個(gè)體差異，以使科學(xué)技術(shù)不僅在產(chǎn)品上能滿足人的要求，還能夠讓人們?cè)诓僮鳈C(jī)械的過程中獲得滿足。20世紀(jì)80年代，日本設(shè)計(jì)學(xué)界出現(xiàn)了以根據(jù)人的感性和想象而進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的感性工學(xué)，到90年代感性工學(xué)是日本設(shè)計(jì)學(xué)界所致力開拓的設(shè)計(jì)新方向、新學(xué)科之一。它將過去定為難以量化、只能定性的、非理性無邏輯可言的感性反應(yīng)，運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)加以量化，籍以發(fā)展新一代的設(shè)計(jì)技術(shù)和產(chǎn)品。[1]

（3）多元化、人文階段。當(dāng)代人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展：設(shè)計(jì)中對(duì)人的認(rèn)知、感性、情感因素的重視日益加強(qiáng)。

3?人機(jī)工學(xué)在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，人機(jī)工程學(xué)主要從系統(tǒng)的角度去思考問題，使系統(tǒng)中的人、機(jī)、環(huán)境得到最佳配合，人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容以及其對(duì)于設(shè)計(jì)學(xué)科的作用可以概括如下

3.1人機(jī)工程學(xué)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

（1）為工業(yè)設(shè)計(jì)中考慮“人的因素”提供人體尺度參考：應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、心理學(xué)和生理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)枃特征和肌能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心變化以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)提供人體各部分的發(fā)力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)慣性等動(dòng)態(tài)參數(shù)分析人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及肢體感覺器官的肌能特征，分析人在勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞程度以及對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力，探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素，及心理因素對(duì)工作效率的影響等。人體工程學(xué)的研究，為工業(yè)設(shè)計(jì)全面考慮“人的因素”提供了人體結(jié)構(gòu)尺度，人體生理尺度和人的心理尺度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可有效地運(yùn)用到工業(yè)設(shè)計(jì)中去。芬蘭設(shè)計(jì)師庫卡波羅致力于研究人體工學(xué)和生態(tài)科學(xué)，力圖把人體工學(xué)和造型美感達(dá)到完美和諧的最高境界，他運(yùn)用人機(jī)工學(xué)的原理，深入地研究了人體尺度，他設(shè)計(jì)的Fysio Chair費(fèi)西奧椅被稱作“全世界第一把完全根據(jù)人體形態(tài)設(shè)計(jì)的辦公室座椅”，是人機(jī)工學(xué)中具有歷史意義的設(shè)計(jì)。

基于人機(jī)工程學(xué)原理而設(shè)計(jì)的鼠標(biāo)具有良好的舒適性，鼠標(biāo)的垂直傾斜角度設(shè)置為57°，這樣的設(shè)計(jì)能讓手腕的肌肉活動(dòng)降低10%。很大程度上消除了長(zhǎng)時(shí)間使用鼠標(biāo)后所造成的手腕酸痛和僵硬感。

（2）為工業(yè)設(shè)計(jì)中“產(chǎn)品”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)：現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中，如搞純物質(zhì)功能的創(chuàng)作活動(dòng)，不考慮人機(jī)工程學(xué)的需求，那將是創(chuàng)作活動(dòng)的失敗。因此，如何解決“產(chǎn)品”與人相關(guān)的各種功能的最優(yōu)化，創(chuàng)造出與人的生理和心理肌能相協(xié)調(diào)的“產(chǎn)品”，這將是當(dāng)今工業(yè)設(shè)計(jì)中，在功能問題上的新課題。人體工程學(xué)的原理和規(guī)律將設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)前考慮的問題。

（3）為工業(yè)設(shè)計(jì)中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：通過研究人體對(duì)環(huán)境中各種物理因素的反應(yīng)和適應(yīng)性，分析諸如聲、光、熱、振動(dòng)、灰塵和有毒氣體等環(huán)境因素對(duì)人體的生理、心理和工作效率的影響程度，確定了人在生產(chǎn)和生活活動(dòng)中所處的各種環(huán)境的舒適范圍和安全極限，從保證人體的健康、安全、舒適和高效出發(fā)，為工業(yè)設(shè)計(jì)方法中考慮“環(huán)境因素”提供了設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

（4）為進(jìn)行人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。人機(jī)工程學(xué)最顯著的特點(diǎn)就是在研究人-機(jī)-環(huán)境的基礎(chǔ)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與人和周圍的環(huán)境之間的關(guān)系系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析和考量，在這個(gè)系統(tǒng)中，人、產(chǎn)品、環(huán)境是相互影響相互依存的關(guān)系，通過對(duì)人-機(jī)-環(huán)境三者進(jìn)行系統(tǒng)的研究進(jìn)而設(shè)計(jì)出符合人的生理和心理特征，符合環(huán)境一般規(guī)律的產(chǎn)品，從而提高人們工作和生活的效率。

（5）為堅(jiān)持以“人”為核心的設(shè)計(jì)思想提供工作程序。在人機(jī)工程學(xué)中，人機(jī)界面是指人機(jī)間相互施加影響的區(qū)域，凡是參與人機(jī)信息交流的一切領(lǐng)域都屬于人機(jī)界面。工業(yè)產(chǎn)品的成功與否，與人機(jī)界面的品質(zhì)有著密切的關(guān)系，特別是當(dāng)今世界研發(fā)能力和應(yīng)用技術(shù)的日臻完善，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈，人機(jī)界面的優(yōu)良是區(qū)分產(chǎn)品層次的一個(gè)重要因素。便利的人機(jī)用戶界面，不但可以增加使用的方便性，還可減少使用的錯(cuò)誤率。[2]

3.2人機(jī)工程學(xué)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。人機(jī)工程學(xué)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中也發(fā)揮了重要作用，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，幫助設(shè)計(jì)師在建筑物的體量設(shè)計(jì)中找到人的最佳適應(yīng)范圍，為建筑物與光、水、色彩以及周圍的環(huán)境等的合理搭配提供人體舒適度參考。在室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師通過借助人機(jī)工學(xué)原理確定了適合于人的活動(dòng)空間范圍，在家具設(shè)計(jì)方面人機(jī)工學(xué)提供了重要參考數(shù)據(jù)，使設(shè)計(jì)師了解人的感覺器官適應(yīng)能力，從而設(shè)計(jì)出提高人生活質(zhì)量的作品。

4?人機(jī)工程學(xué)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀

目前，人機(jī)工程學(xué)發(fā)展方向更加注重其實(shí)際應(yīng)用。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)的理念也在不斷前進(jìn)，設(shè)計(jì)師從過去注重設(shè)計(jì)產(chǎn)品的形式，到現(xiàn)在更加關(guān)注人對(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)的理論研究中，人們開始注重研究感性工學(xué)，并在新時(shí)代的背景下，提出了“人機(jī)工程學(xué)教育”以及“參與式人機(jī)工程學(xué)”等新概念，并提出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是人機(jī)工程學(xué)研究的熱點(diǎn)，其在人體工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計(jì)中具有重要的研究?jī)r(jià)值。在未來，人機(jī)工程學(xué)還將顯示出跨學(xué)科交叉的趨勢(shì)，涉及管理、教育、心理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，并將繼續(xù)探索設(shè)計(jì)師和用戶的心理學(xué)研究，使設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品為人們提供更加豐富的情感體驗(yàn)。

4.1人機(jī)工程學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

（1）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（ Virtual Reality）是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科。對(duì)該技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代。直到90年代初，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)才開始作為一門較完整的體系而受到人們極大的關(guān)注。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)己在科學(xué)可視化、飛行模擬、醫(yī)學(xué)、CAD/CAM、教育娛樂等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的問世，為人機(jī)交互等方面開辟了廣闊的天地，同時(shí)也帶來了巨大的止會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（2）人機(jī)工學(xué)的參數(shù)采集與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。傳統(tǒng)的人機(jī)工程學(xué)在參數(shù)的采集和分析中存在很多問題，例如采樣數(shù)量大，測(cè)量和數(shù)據(jù)分析工作任務(wù)重，成本高、效率低，無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)修訂，缺乏對(duì)企業(yè)具體產(chǎn)品的針對(duì)性，參數(shù)多為二維模型等缺點(diǎn)。而如果通過動(dòng)作捕捉技術(shù)獲取動(dòng)作特征參數(shù)以及三維掃描技術(shù)獲取靜態(tài)三維數(shù)據(jù)，則可以生成虛擬被試三維動(dòng)態(tài)數(shù)字模型，這些數(shù)字模型在下一次更新之前可以一直保存在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)平臺(tái)上。通過對(duì)虛擬被試三維動(dòng)態(tài)數(shù)字模型的關(guān)鍵點(diǎn)控制，就可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新。

（3）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬處理、組裝和評(píng)估，以避免設(shè)計(jì)缺陷并降低產(chǎn)品的開發(fā)成本和制造成本。在大型家電的研發(fā)過程中，用于制造模型和樣機(jī)的費(fèi)用比較高。通常，一個(gè)完整的模型或零件需要進(jìn)行多次加工才能合格，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入可以創(chuàng)建高質(zhì)量的模型，從而大大節(jié)省了開發(fā)成本，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并縮短開發(fā)周期。在查看模型的同時(shí)，還可以輕松地查看各種顏色的效果，從而使開發(fā)的產(chǎn)品更符合用戶的最終需求。

4.2人機(jī)工程學(xué)與人性化設(shè)計(jì)相結(jié)合。隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平也逐漸提高，為滿足人們基本生活需求而設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)產(chǎn)品，足夠的功能、單一的形狀、乏味的色彩，即不綠色環(huán)保也不符合可持續(xù)發(fā)展原則的產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人的需求。在度過“功能至上”的時(shí)代后，人們更加注重“舒適”、“便捷”、“可靠”以及“效率”等方面的因素，也就是產(chǎn)品中的人性化設(shè)計(jì)的理念。

所謂的人性化產(chǎn)品就是包含人機(jī)工程學(xué)特點(diǎn)的物質(zhì)設(shè)計(jì)，只要是被“人”使用的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的過程中都應(yīng)該加以考慮人機(jī)工程學(xué)的因素，使產(chǎn)品符合人體結(jié)構(gòu)，關(guān)注人的心理感受，從而給人增添幸福感，維護(hù)人的身體健康，提高生活質(zhì)量和工作效率。人性化產(chǎn)品設(shè)計(jì)從工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇來看不僅包括日常使用的家具用品、服裝、文具以及鍋、碗、盆等各種生產(chǎn)與生活所創(chuàng)造的物，還包括像城市規(guī)劃、航空系統(tǒng)、自動(dòng)化工廠、機(jī)械設(shè)備、船舶等大型工業(yè)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和制造時(shí)都緊緊圍繞著人的需求來展開，在設(shè)計(jì)的過程中都必須把“人”的因素作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考慮在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中一般把產(chǎn)品分成專業(yè)用品和生活用品兩種，專業(yè)用品是面向大眾的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，在人的生理因素上要多考慮一點(diǎn)。而生活用品是面向小眾群體的，比較注重人的個(gè)性化，更多的是考慮心理方面的因素多一點(diǎn)，如具備更加多元化的造型和豐富的色彩來表現(xiàn)突出個(gè)人獨(dú)特的性格和品味。要求更多的考慮人的生理和心理學(xué)層面的問題，根據(jù)設(shè)計(jì)美學(xué)的原理增添美學(xué)因素和時(shí)尚元素的設(shè)計(jì)，也就是說以產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)的主導(dǎo)原則。

5?結(jié)語

在當(dāng)今學(xué)科與學(xué)科之間高度橫跨交叉的時(shí)代，設(shè)計(jì)學(xué)科同樣面臨與其它學(xué)科領(lǐng)域相互融合、相互促進(jìn)的契機(jī)，由于這種橫跨與交叉打破了過去相對(duì)獨(dú)立的象牙塔模式，因此不斷涌出新的思維方式以及新的研究方法。這正好符合設(shè)計(jì)科學(xué)所倡導(dǎo)的整合各種資源以及持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新的指導(dǎo)理念。像人機(jī)工程學(xué)這種包含了生理學(xué)、心理學(xué)和工程學(xué)等多種專業(yè)的學(xué)科，既具有高度的融合性，又具有較強(qiáng)的專業(yè)性的學(xué)科領(lǐng)域，必將會(huì)給工業(yè)設(shè)計(jì)帶來有利的支持，這種支持不僅體現(xiàn)在以人為本的產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，還將促進(jìn)設(shè)計(jì)界與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)結(jié)與合作。總之，未來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不能只是停留在形式上，更應(yīng)該注重人的感受，以人為本，設(shè)計(jì)出更具人性化的產(chǎn)品，使產(chǎn)品不僅滿足功能上的需求，更具有一定的“溫度”。與其它學(xué)科一樣，人機(jī)工程學(xué)的理論和方法也在不斷的發(fā)展和完善，因此合理的運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的理論和方法來支撐未來的工業(yè)設(shè)計(jì)無疑是一條科學(xué)的發(fā)展之路。

參考文獻(xiàn)：

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