人機工程學(xué)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用研究

莊瑞蓮

（江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校，江蘇 淮安 223003）

引言

人機工程學(xué)本來是一個邊緣性的課程，經(jīng)歷了許多年的發(fā)展，分成了三個階段，分別為經(jīng)驗人機工程學(xué)、科學(xué)人機工程學(xué)、現(xiàn)代人機工程學(xué)。人機工程學(xué)隨著時間的前進也日益發(fā)達和完備，但現(xiàn)代的人機工程學(xué)更偏向于把人-機器-工作環(huán)境系統(tǒng)當(dāng)成統(tǒng)一的整體來加以研究，從而能夠更好地創(chuàng)建出最有利于人工作的作業(yè)環(huán)境，也使得人和機器之間能夠更加地配合互助，從而最大限度上充分發(fā)揮了人和機器之間的合作效率。而隨著人類經(jīng)濟社會的日益發(fā)達以及科技的提高，人類對自己的生存水平需求也越來越提高，對工業(yè)產(chǎn)品的需求也日益復(fù)雜，因此人類對于工業(yè)產(chǎn)品的需求也就不僅僅局限于傳統(tǒng)的關(guān)于工業(yè)產(chǎn)品功能上的需求，而是更加關(guān)注于工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用過程的實用性，以及怎樣使工業(yè)產(chǎn)品能夠更加快捷、舒適的完成生產(chǎn)作業(yè)，從而符合人類的精神需要。將人機工程學(xué)原理融合于工業(yè)產(chǎn)品之中，也正是人們希望通過滿足人類對于舒適性的需求，在最大限度上幫助人和機器獲得最佳的使用狀態(tài)，從而發(fā)揮機械設(shè)備最佳的性能。

1 人機工程學(xué)的起源發(fā)展

雖然人機工程學(xué)是在現(xiàn)代逐漸被人們所重視并研究，但人機工程學(xué)最早的起源發(fā)展要追溯到250年前，當(dāng)時的人們?yōu)榱颂岣吖と嗽诠ぷ鲿r的效率，從而引進了人機工程學(xué)，美國的德雷夫斯首先提出了人機工程學(xué)說，并認(rèn)為了工程設(shè)計必須按照個人對使用機器的舒適度來進行設(shè)計，并由此建立了現(xiàn)代人機工程學(xué)的理論基礎(chǔ)。在1950年，英國人也開始注重于對人機工程學(xué)的研究，創(chuàng)辦了人機工程學(xué)研究會，并于1957年創(chuàng)辦了會刊。同年，美國人也開始注重于對人機工程學(xué)的研究，成立了美國人機工程學(xué)研究院，而聯(lián)邦德國、日本等則緊隨其后，也開始對人機工程學(xué)展開了深入研究和探索。中國關(guān)于人機工程學(xué)的科研起源于50年代，于80年代組建了中國人工作效果學(xué)聯(lián)合會，此后，很多工業(yè)設(shè)計類的研究院校也越來越關(guān)注于對人機工程學(xué)的研究，并開設(shè)了大量與人機工程學(xué)有關(guān)的專業(yè)課程。而隨著中國市場經(jīng)濟的發(fā)展和中國人民生活品質(zhì)的改善，許多工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計開始重視于以人為本，并逐漸將人機工程學(xué)融入到工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中去[1]。

2 人機工程學(xué)的應(yīng)用理念

人機工程學(xué)的基本應(yīng)用理念，是以改善工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計來改善生產(chǎn)，并以此達到對人生產(chǎn)過程的有效控制。隨著對人要求的日益增加，再加上人機工程學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，對實際的企業(yè)設(shè)計也有了進一步的提高。特別針對于把人機工程學(xué)技術(shù)運用于企業(yè)設(shè)計當(dāng)中，目前，中國國內(nèi)掌握有二種人機工程學(xué)的設(shè)計理念，一種是虛擬設(shè)計理念，另一種則是綠色設(shè)計理念。

虛擬設(shè)計是目前我國應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計方法，虛擬設(shè)計不僅能夠精準(zhǔn)地滿足人們對工業(yè)產(chǎn)品舒適度的要求，也可以為工業(yè)企業(yè)節(jié)省大量的產(chǎn)品設(shè)計成本。通過計算機技術(shù)來進行虛擬，模擬出人工作時的運動模型，從而對虛擬空間內(nèi)的工業(yè)產(chǎn)品規(guī)格進行調(diào)整，可以使工業(yè)產(chǎn)品更貼近于人們工作時的行為原理和實際需要。利用計算機技術(shù)來進行虛擬設(shè)計，可以更精準(zhǔn)地設(shè)計出符合人工作舒適度的工業(yè)產(chǎn)品，并節(jié)省大量的設(shè)計成本，幫助企業(yè)達到利益最大化。

隨著我國對于環(huán)境的不斷重視，因此提出了綠色設(shè)計這一理念，綠色設(shè)計理念不僅基于人體的舒適度，同時將保護生態(tài)環(huán)境的理念融入其中。將工業(yè)產(chǎn)品從滿足個人需求進而升級到滿足社會發(fā)展，通過綠色設(shè)計理念而設(shè)計出的工業(yè)產(chǎn)品，不僅可以滿足人們在工作時對舒適度的要求，也將具有更長遠(yuǎn)的實際應(yīng)用價值，為我國可持續(xù)發(fā)展這一理念提供可靠的依據(jù)。綠色設(shè)計理念的核心是在設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品時，滿足人工作舒適度的同時，對生態(tài)環(huán)境與人類之間的關(guān)系進行協(xié)調(diào)，脫離了傳統(tǒng)以人為核心的設(shè)計理念，進一步將工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計理念拓展到一個新的思維高度[2]。

3 人機工程學(xué)融入工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的重要意義

將人機工程學(xué)作為核心融入到工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中去，不僅符合人們在工作時的實際需求，對于環(huán)境生態(tài)的保護同樣具有極為重要的意義。這種設(shè)計理念不僅可以提升工業(yè)產(chǎn)品的實際應(yīng)用價值，更有利于社會的不斷進步，以人機工程學(xué)作為基礎(chǔ)，提高工業(yè)產(chǎn)品的實用性。人機工程學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可以應(yīng)用到大部分人與機械設(shè)備配合的工作場景中，將人機工程學(xué)廣泛應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計中，可以減少高危工作者的疲勞與緊張度。

4 人機工程學(xué)融入工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的實際應(yīng)用

人和機械設(shè)備的協(xié)調(diào)配合，稱為人機系統(tǒng)，為了使整個人機系統(tǒng)達到最佳的工作狀態(tài)，就必須要將人與機械設(shè)備的實際工作場景作為整體研究對象，從而以此為基礎(chǔ)設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品，使人可以達到最佳的工作狀態(tài)。經(jīng)濟工程學(xué)通過分析人體尺寸結(jié)構(gòu)、肢體活動范圍、視野范圍、視覺機能及特征、聽覺技能及特征、人體力學(xué)和人審美需求等，來模仿出人們在工作時的主要活動范圍，運用這些數(shù)據(jù)來設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品，可以使得人們在使用工業(yè)產(chǎn)品時，對外觀、操縱裝置、信息顯示等方面，完美的符合人們的工作需求，為人們創(chuàng)造出，更舒適、安全、高效的工作環(huán)境[3]。

4.1 外觀及色彩設(shè)計

工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計時更需要重視于外觀及色彩設(shè)計，工業(yè)產(chǎn)品外觀的尺度比例、色彩、材質(zhì)、裝飾等都會使得人們在使用這些工業(yè)產(chǎn)品時產(chǎn)生不同的感受，從而影響人的情緒，進而影響人們對于工業(yè)產(chǎn)品的使用積極性影響最終工業(yè)產(chǎn)品性能的發(fā)揮。

工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計時對于外觀部件的尺度比例要求應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品在實際使用過程中是否方便來進行設(shè)計，例如：車床床頭箱的擺放位置都需要根據(jù)人們右手操作的習(xí)慣來進行擺放；為了方便人們工作時更接近工件，一般將磨床的砂輪架放在工件的后面；起重機是為了吊裝起大型的貨物，因此，起重機尺度設(shè)計寬大且對稱，不僅保證了起重機的實際穩(wěn)定性，也給與了人們安全感，使得人們在工作時情緒穩(wěn)定。

色彩對于人們而言有著非常強烈的心理暗示，往往會使人們根據(jù)色彩的不同而產(chǎn)生不同的聯(lián)想，例如：將電視機的外殼換成明亮鮮艷的顏色，會使得人們在觀看電視節(jié)目時產(chǎn)生一種剝離感，使得人們無法沉浸式觀看電影節(jié)目。因此，在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計時，需要合理地運用色彩，根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品的實際應(yīng)用場景來選擇顏色。例如：兒童會因鮮麗的顏色而極度的興奮，無法平靜地去念書、完成作業(yè)，因此，在書本以及書桌等進行設(shè)計時，往往采用較為平緩的顏色，同時，如果書本和桌面的顏色反差太大，也會影響孩子們的視覺，從而產(chǎn)生疲勞，使孩子們無法專心于書本。在工業(yè)上，大型的工作機器要采用低沉的顏色，置于室外的大型工業(yè)設(shè)備，要采用鮮艷的色彩，引起人們的注意，以此來保障人們的工作安全。

此外，由于每個人對色彩的理解不同，所產(chǎn)生的聯(lián)想也不同，因此，要注意色彩使用時針對的人群類型，需要結(jié)合不同國家、不同民族、不同地域?qū)τ陬伾穆?lián)想習(xí)慣來進行設(shè)計，防止因人們對顏色不同的理解而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

4.2 信息顯示裝置設(shè)計

人對工業(yè)產(chǎn)品控制，主要通過視覺、聽覺、觸覺來進行傳遞，其中，視覺是最主要的工作方式。因此，在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計時需要重點重視人體視覺的結(jié)構(gòu)特點，進一步改良通過視覺而完成信息傳遞的裝置。

人們對工業(yè)產(chǎn)品中的信息進行接受和處理的過程，就是信息顯示的過程。因此，提高人們的工作效率，就必須要去提高信息顯示的速度，通過及時準(zhǔn)確地反饋信息，從而幫助人們快速完成操作。因此在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計時要根據(jù)人們的視覺特點進行重點設(shè)計，根據(jù)人們的視野范圍、視野技能及特征來保障人民在工作時，工業(yè)產(chǎn)品始終在人們的最佳視野范圍內(nèi)。

工業(yè)產(chǎn)品的信息顯示，不僅僅局限于人們的視野范圍，也需按照人們的視覺判斷習(xí)慣來進行設(shè)計，人們對于數(shù)字從小到大的判斷大多認(rèn)定為增加，因此，在對工業(yè)產(chǎn)品進行設(shè)計時，產(chǎn)品性能增加，相關(guān)的數(shù)字也需增加，更好地輔助人們完成判斷。例如，在人們使用冰箱時，冰箱內(nèi)部的溫度大多通過一種液晶顯示板來進行顯示，通過不同的數(shù)字來顯示溫度，幫助人們更好地判斷此時冰箱的運行溫度，不需要開門進行體驗，更好地方便了人們的生活體驗。

4.3 操縱裝置設(shè)計

人對工業(yè)生產(chǎn)中的操作，主要借助于操縱設(shè)備來加以完成，不論是通過腳動或者手動的方式操縱設(shè)備，都需要由人來完成操縱。所以，操縱系統(tǒng)的設(shè)計也要遵循人機工程學(xué)，對于操作設(shè)備的造型、尺寸、設(shè)置、操作姿態(tài)，以及受力程度等都必須符合人的生理結(jié)構(gòu)特征，以幫助人能夠用更簡單的機械動作去進行操作。另外，設(shè)備也必須按照人操作時的具體空間尺寸來加以設(shè)置，由此才能保證人的操作舒適性和效率的提升，從而保障了人的健康。

例如設(shè)計腳動操縱裝置，如汽車離合器踏板、制動器踏板、沖床的控制踏板時，要考慮腳的作業(yè)范圍和人在操作過程中其活動用力對操縱裝置所起的反應(yīng)和作用，還必須考慮是勁力踏板還是微力踏板。汽車上的腳踏是勁力踏板，它必須安裝在適合將小腿向外傾伸出的地方，其移動方向也應(yīng)當(dāng)與水平面呈相應(yīng)夾角。汽車上的腳踏的高度也要合適，太高則不夠用力，踩不準(zhǔn)確，太低則所做出的動作余量過小，或動程不夠。在設(shè)置好手動鍵盤使用人員后，其長度宜按手指的長度與指端弧形設(shè)定，方能使用自如，且二個按鍵間有一定間隔，以避免同時按二鍵。

普通臥式車床上一些最常用的操縱器，如縱橫進給手柄、開合螺母手柄、以及車床的啟動和停剎、反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)、變速等，都盡最大可能滿足人體舒適度。

4.4 人-環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計

人機工程學(xué)實際分析了工作環(huán)境中各種物理、化學(xué)因素對人體的影響，分析了種種環(huán)境因素對人心情的影響，以此來設(shè)計出各種工作環(huán)境內(nèi)人們最佳的工作環(huán)境，以此來提高人們的工作效率，保障人們無論處于何種環(huán)境時，始終保持舒適性和安全性，通過創(chuàng)造出良好的工作環(huán)境來確保人們的安全。

噪音會使得人們疲勞且煩躁不安，因此，目前大多數(shù)工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品都采用靜音設(shè)計的特點，致力于為人們營造出一種安靜舒適的工作環(huán)境，這種低噪音的產(chǎn)品也可以幫助企業(yè)占據(jù)更多的市場份額。

溫度、濕度對人們的工作也有著嚴(yán)重的影響，高溫會使得人們煩躁且無法在工作中集中精力，使得人們無法準(zhǔn)確地完成操作，容易造成意外；而過于潮濕的工作環(huán)境也會使得人們操作變形，產(chǎn)生工作失誤，無法保證人們工作時安全性。因此，在產(chǎn)品設(shè)計時要重視于產(chǎn)品的溫度和濕度，符合人們工作習(xí)性。

5 結(jié)語

人機工程學(xué)主要研究人與機械設(shè)備完美的結(jié)合，因此在設(shè)計工業(yè)產(chǎn)品時，需要注重人們使用的舒適度，進而完善人內(nèi)在的心理愉悅感，使人們在使用工業(yè)產(chǎn)品時，可以達到使用舒適度與心理愉悅感的統(tǒng)一，使人們在工作時可以從外到內(nèi)緩解自身的工作壓力，通過人機工程學(xué)設(shè)計生產(chǎn)的機械設(shè)備，具有更人性化、更高效的特點，這也是未來工業(yè)設(shè)計的發(fā)展方向。現(xiàn)今的人機工程學(xué)，越來越重視以人為本，在工業(yè)設(shè)計中充分利用人機工程學(xué)原理，可以為工業(yè)產(chǎn)品帶來更多的商機。