時間：2023-01-11 09:50:44
引言：易發表網憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇人機工程學論文范例。如需獲取更多原創內容，可隨時聯系我們的客服老師。
社會的發展、技術的進步、產品的更新、生活節奏的加快……等等一系列的社會與物質的因素，使人們在享受物質生活的同時，更加注重產品在"方便"、"舒適"、"可靠"、"價值"、"安全"和"效率"等方面的評價，也就是在產品設計中常提到的人性化設計問題。
所謂人性化產品，就是包含人機工程的產品，只要是"人"所使用的產品，都應在人機工程上加以考慮，產品的造型與人機工程無疑是結合在一起的。我們可以將它們描述為：以心理為圓心，生理為半徑，用以建立人與物(產品)之間和諧關系的方式，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡地使用人的肌能，保護人體健康，從而提高生產率。僅從工業設計這一范疇來看，大至宇航系統、城市規劃、建筑設施、自動化工廠、機械設備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產與生活所創造的"物"，在設計和制造時都必須把"人的因素"作為一個重要的條件來考慮。若將產品類別區分為專業用品和一般用品的話，專業用品在人機工程上則會有更多的考慮，它比較偏重于生理學的層面；而一般性產品則必須兼顧心理層面的問題，需要更多的符合美學及潮流的設計，也就是應以產品人性化的需求為主。
那么，對于一件產品是如何來評價它在人機工程學方面是否符合規范呢?以德國Sturlgart設計中心為例，在評選每年優良產品時，人機工程上所設定的標準為：
1)產品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合；
2)產品是否順手和好使用；
3)是否防止了使用人操作時意外傷害和錯用時產生的危險；
4)各操作單元是否實用；各元件在安置上能否使其意義毫無疑問的被辨認；
5)產品是否便于清洗、保養及修理。
一般情況下，在設計教育中常以上述第三項較為強調，而消費者在購買商品時，則是以產品的視覺效果、商場氣氛及價值來決定購買行為的成立與否，但作為一名好的設計師應為產品長期使用的效果及舒適性負責，尤其是避免傷害與危險的防止更是不可忽視的考慮因素。如，在操作計算機的上機姿勢中，在現行的上機條件下，操作員常常是手臂向前懸空著來操作鍵盤和鼠標的。手臂的懸空形成了肩頸部的靜態疲勞，使得操作員不得不將背部靠在椅子靠背上作業(后靠姿勢會加大懸空的手臂的前伸程度，從而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩頸部的疲勞)，而當操作員脫離靠背又手臂懸空時，體重就全部需要由脊柱來承擔，其結果或者是腰背的疲勞酸痛，或者是腰肌放棄維持直坐姿勢而塌腰駝背，或者是把手腕抵在桌沿而引發腕管綜合癥。那么，要解決諸如此類的問題，設計師就必須充分考慮人機工程學的因素。
所謂人機工程學，亦即是應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結構特征和機能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關系和可及范圍等人體結構特征參數；還提供人體各部分的出力范圍、活動范圍、動作速度、動作頻率、重心變化以及動作時的習慣等人體機能特征參數，分
析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應能力；探討人在工作中影響心理狀態的因素以及心理因素對工作效率的影響等。
人機工程學因素往往是企業提高其競爭力的手法之一。若說"人性化產品"是與"人"合為一體的產品設計，"人機工程因素"則是設計工業產品時的人機界面所必須考慮的因素。在我國即將加入WTO所面臨的沖擊下，中國的制造業無不是嚴陣以待，企圖在競爭中保持優勢。管理大師麥克·波特(MICHAELPORTER)曾說過，企業具備競爭優勢的兩個方式，一是擴大生產規模，走向規模經濟，才能占有成本上的優勢；另一個便是創造企業或產品的附加值，制造消費者趨之若鶩的心理。在現今產品和質量逐步提高，且消費者對商品品質要求越來越高的情況下，各產品制造商們無不力求突破，希望能出奇制勝，打動消費者的心。拿當今世界上提出的"健康"人機工程學的新要求為例，即是用某些考慮人機因素的輔產品，如：電動腰靠、紫外線阻隔(UV、CUT)等來提高產品人性化的層次，籍此創造其他品牌無法模仿的優勢，而贏得消費者青睬的。
究竟什么樣的產品需要人機工程呢？在設計上又如何表現，才能成為符合人機工程學的產品呢?
工業設計師指出，就電腦的相關部件和設備而言，如鍵盤、鼠標等輸入裝置，因使用者可能長時間利用其從事工作或娛樂，接觸的時間較長，在使用時也可能十分投入。因此，人機工程學就成了設計上最主要的條件之一。
人機工程學的顯著特點是，在認真研究人、機、環境三個要素本身特性的基礎上，不單純著眼于個別要素的優良與否，而是將使用"物"的人和所設計的"物"以及人與"物"所共處的環境作為一個系統來研究。在人機工程學中將這個系統稱為"人——機——環境"系統。這個系統中，人、機、環境三個要素之間相互作用、相互依存的關系決定著系統總體的性能。本學科的人機系統設計理論，就是科學地利用三個要素間的有機聯系來尋求系統的最佳參數。
系統設計的一般方法，通常是在明確系統總體要求的前提下，著重分析和研究人、機、環境三個要素對系統總體性能的影響，如系統中人和機的職能如何分工；如何配合；環境如何適應人；機對環境又有何影響等問題，經過不斷修正和完善三要素的結構方式，最終確保系統最優組合方案的實現。這是人機工程學為工業設計開拓了新的思路，并提供了獨特的設計方法和有關理論依據。
作為一個全息系統的局部，一個產品中包括了我們這個商品社會中的全部信息。一件設計優良的產品，必然是人、環境、經濟、技術、文化等因素巧妙融合、平衡的產物。開始一項產品設計的動機可能來自各個方面，有的是為了改進功能，有的是為了降低成本，有的是為了改變外觀，強化"柜臺效應"，以吸引購買者，更多的情況是上述幾方面兼而有之。于是，對設計師的要求就可能來自功能、技術、成本、使用者的愛好等各種角度。不同的產品設計的重點也大不相同，暖水瓶的設計顯然就要比香水瓶的設計考慮更多的人機問題；再以肇及設計所設計的電腦游戲遙感器為例，乍見此產品時，看似不符合人機工程學，但實際使用時卻很合手，操控性良好，而且遙感器外型頗酷，用此搖桿玩空戰游戲，有操控戰斗機的味道。相比于市場上其他同類型的產品，即使售價比一般產品高出許多，也一樣大受歡迎，足見其魅力所在。但也有這樣一種產品，在市場上受到歡迎，是因其外型討好且成本不高所致，但缺點是產品輕，因此，在使用時本來一只手操作很方便，卻不得不雙手并用才行，這就是該產品在人機工學上的不足之處；但在成本、售價及市場因素的考慮下，廠商還是推出此種產品。而對于專業用品就不同了，例如美發師每天所使用的吹風機，除草機工人所使用的修剪機就絕對不能輕視人機工程學在生理層面上的考慮。
然而，一個好的產品設計是可以涵蓋形態和人機因素的，產品的外形一樣也可以有機會作人機工程的發揮。以TEAGE為微軟所設計的易用鼠標球而言，該鼠標是特別為兒童體驗電腦而設計的，在方案決定之前對兒童的抓握方式進行了研究，黃白兩色相間的鼠標球使兒童們在學習電腦時，增加了趣味性和功能性。該產品已經超脫了產品造型上的束縛，除讓其更好用之外，也同時賦予了產品新的意義與想象空間。
除了一般的大眾消費品之外，專為特殊族群所設計的產品在人機工程學上也有更多的考慮。如，殘疾人用的瓷器套具，此套設計是專為殘疾人做的餐具，又不讓人直接看出它們是專為殘疾人做的。故而，設計師在充分考慮了人機工程學的基礎上，特別處理手把的凹凸，使患者拿在手里有一種心態上的平衡感，既能看到，又能摸到，但又不那么顯眼。
再以醫療設備來說，病床、醫療椅等產品，在設汁上不只是考慮操作要符合人機工程學，在材料上也應力求人性化，增加產品的親和力，以提高產品的"EQ"。
由于學科來源的多樣性和應用的廣泛性，人機工程學中采用的各種研究方法種類很多，有些是從人體測量學、工程心理學等學科中沿用下來的，有些是從其他有關學科借鑒過來的，更多的是從應用的目標出發創造出來的。其中常用于一般產品設計領域的方法有如下幾類：
1，測量方法
測量方法是人機工程學中研究人形體特征的主要方法，它包括尺度測量、動態測量、力量測量、體積測量、肌肉疲勞測量和其他生理變化的測量等幾個方面。
2．模型工作方法
這是設計師必不可少的工作方法。設計師可通過模型構思方案，規劃尺度，檢查效果，發現問題，有效地提高設計成功率。
3．調查方法
人機工程學中許多感覺和心理指標很難用測量的辦法獲得。有些即使有可能，但從設計師工作范圍來看也無此必要，因此，設計師常以調查的方法獲得這方面的信息。如每年持續對1000人的生活形態進行宏觀研究，收集分析人格特征、消費心理、使用性格、擴散角色、媒體接觸、日常用品使用、設計偏好、活動時間分配、家庭空間運用以及人口計測等，并建立起相應的資料庫。調查的結果盡管較難量化，但卻能給人以直觀的感受，有時反而更有效。
4．數據的處理方法
當設計人員測量或調查的是一個群體時，其結果就會有一定的離散度，必須運用數學方法進行分析處理，才能轉化成具有應用價值的數據庫，對設計產生指導意義。
當今的工業設計師面臨著多種活動和課題，例如：電視資訊、互動電視、通用遙控器等，與企業合作的范圍也很廣，在實施產品的人性化設計過程中，通常采用如下的設計程序：
1)建立并運用資料庫(這在前面已有論述)；
2)決定研究主題；
3)觀察階段：
*目標輪廓*訪識/觀察*使用模式/議題
4)發展階段：
*關鍵議題*產品概念*測試與評估
在整個研究過程中，人機工程師和工業設計師都必須全程參與，但在各個階段為主為輔的角色會有不同。例如：產品概念由工業設計師主導，測試則由人機工程師主導，每個步驟以劇本的形式來串連溝通。每件產品都有各自的在人機工程學上的特色，特別是消費性產品。以汽車內部設計來說，就有三個表達人機工程需求的方式：一是操控界面，如方向盤的設計；二是座椅及內裝設計，如一些大客車座椅，或者老板椅的靠背上部，都有一道鼓起來的凸包。對于大多數的中國人來說，這個凸包常常是頂在后腦勺，使得身體后靠在椅背時，不得不稍稍低頭。從設計上來說，這道凸包本來是用來墊靠頸部凹處，使人的頭頸更舒服的。問題的出現是由于這些座椅的設計和生產直接從國外引進，而生產者又沒有重新考慮中西方人在身材方面的不同，尺寸上完全照搬。結果西方人墊頸的凸包就頂住了我們的后腦勺；三是情報溝通系統，如導航系統設計及安全警報功能。
1設計思路
人機工程學是指應用人體測量學、勞動心理學等學科的研究方法［1］，起源于歐洲，形成和發展于美國，20世紀50年代開始迅速發展的一門新興邊緣科學。它從人的生理和心里特性出發，研究人、機、環境的相互關系和相互作用的規律，該學科在其自身的發展過程中，逐步打破了各學科之間的界限，以優化人－機－環境的一門科學［2］。國外對垃圾桶設計研究較早，一些發達國家如德國、美國、荷蘭等，其垃圾桶的設計大多考慮人機關系［3］，國內的垃圾桶設計與國外相比還存在差距，且對垃圾桶的設計很少考慮人機關系。該設計從垃圾桶的結構和功能出發，主要從垃圾桶外觀、結構尺寸、自動打包收緊功能、自動推袋功能等方面進行垃圾桶的設計，力求使用的避免用手接觸垃圾，有效防止細菌通過手傳播，保持室內空氣清新。并且垃圾桶的高度及其他尺寸符合人機工程學原理，色彩能與周圍環境相和諧，成為環境的重要組成部分。其總體設計原理如圖1所示。
2環保垃圾桶的創新設計
2．1垃圾桶的外形設計(1)外形尺寸設計要使垃圾桶與人之間達到最優化配合，使人不需大幅度改變自己的姿勢就可順利地將垃圾放到垃圾桶里。經研究與垃圾桶有關的人體尺寸有:立姿時的肘高、立姿時手的功能高度、立姿時雙手功能上舉高，手的長、寬等，見表1［4］。據人機工程數據圖2、3，當人投垃圾時，保持身體正直，手腕處于順直操作，腰部和腕關節處于相對放松的狀態。當身體彎曲和腕關節處于一系列別扭狀態時，會產生腰部及腕部酸痛、手的力量減小等，如長時間保持這個狀態會引起一些腰部及腕部的綜合癥。根據對多款垃圾桶的調查及垃圾桶的尺寸人機分析表1，一般的家用便捷垃圾桶的高度應為400～550mm。考慮到自動打包套袋垃圾桶的功能實現機構主要安裝在垃圾桶底部，將會占用一部分空間，占用的高度定位為100mm。所以垃圾桶的高度應取大一些，將垃圾桶的高度定位為500mm。垃圾桶的桶口直徑不應過大，在實際生活中一般生活垃圾偏多，考慮到飲料瓶的投放，垃圾桶投入口的桶口直徑應大于垃圾的投放尺寸，垃圾中廢棄飲料瓶的高度一般小于300mm，考慮到自動打包套袋垃圾桶要實現自動打包，在垃圾桶投入口處將會有鋼圈等打包機構，將會占用一小部分空間，所以垃圾桶的桶口直徑也應取大一些，所以將垃圾桶垃圾投入口的直徑定位為350mm。(2)外觀設計垃圾桶桶身設計要求外觀美觀大方，有一定藝術性和觀賞性，適合現代綠色環保的理念。在三維設計時，選用主流CAD軟件Pro/E5.0，其三維外形圖如圖4所示。圖4(a)垃圾桶的桶身正面設計有一個米老鼠圖案。在米老鼠頭像的下面，設計為一個內部齒輪傳動的保護罩，而上部分就是用來裝垃圾的。圖4(b)桶身背面設計的圖案是一動漫《喜羊羊與灰太狼》中灰太狼一家，卡通形象深受小朋友甚至是80，90后的喜愛，給人以溫馨幸福的感覺，整個桶身的設計看起來比較新穎，頗有中西結合的感覺。滿足現代年輕人的審美需求和有小孩家庭的氛圍營造。垃圾桶的桶蓋設計為帽子形狀，易清潔，很有觀賞性，桶蓋上有個透視孔，可清楚地看到垃圾是否裝滿;蓋上延伸部分，專門為開蓋設計，另外，桶蓋上有綠色環保標志，適合現代綠色環保理念。桶身的背面有兩個踏板，左邊是踏板一，主要控制打包機構，右邊是踏板二，主要控制推袋機構。踏板的顏色與灰太狼一家的皮膚的顏色相近，顏色協調。
2．2垃圾桶的功能實現(1)打包收緊機構設計如圖5所示，該傳動機構由踏板一、連桿、棘輪、錐齒輪，直齒輪等部分組成，當打包踩踏踏板一時，人踩踏踏板的力量通過連桿變為動能，帶動棘輪向左運動，從而帶動與之相連的錐齒輪向內轉動，進而帶動后面的直齒輪作對應的方向的轉動，最終將運動傳遞至垃圾桶上部的鋼圈收緊部分，其主要零件如圖6所示。(2)收緊扎口機構設計運動由上述踏板一傳遞至垃圾桶上部的鋼圈收緊部分后，通過轉動將鋼圈慢慢收緊，最終收緊好的垃圾口部被擠壓到V型卡槽中，對壓縮好的垃圾進行扎扣處理，如圖7所示。3)推袋機構的設計推袋機構如圖8，通過踩踏踏板二，運動由踏板經過各個連桿機構傳遞至推板上，推板與連桿連接處為間隙配合，由銷釘連接，在推出垃圾袋時不會翹起，整個過程保持版面豎直，垃圾也在水平方向被推出，效果圖如圖9。
3結語
（一）課程
《家具設計與人體工程學》是我校把家具設計與人體工程學結合在一起所開設的一門專業基礎必修課。課程共學時112學時，16學時每周，共7周課。課程旨在以項目實訓的方式讓學生在符合人體工程學的實驗數據下進行家具設計，為“人、家具、環境”系統設計提供整體思路，為“以人為本”的設計思想提供可行方法。筆者長期從事家具與室內設計教學與設計實踐工作先后收集并整理了十幾套相應教材，基本可以歸納出課程包含四大部分內容：第一部分概述（介紹家具設計、人機工程學等概念）、第二部分人體工程學基礎（主要介紹人體工程學的研究角度、方法和范疇等）、第三部分人體測量與數據的應用（側重講解在家具設計中常用的一些人體測量數據）、第四部分人體工程學與家具設計（人體工程學與家具設計的綜合運用，結合案例，比如座椅設計、辦公家具設計等）。顯然第三、第四部分的內容為重點和難點。通過對本課程教與學師生調查問卷，我們總結了三大印象：第一印象——雜。課程涉及統計學、設計學、人體測量學、生物力學、勞動生理學、環境生理學、工程心理學、時間與工作研究等十多個學科。第二印象——困。課程中需要理解大量的新概念、專業術語，再加上幾十組需要學生識記的常用人體尺寸統計數據表，很容易造成“困境”。第三印象——難。人體工程學（Ergonomics）又叫人體工學或人類工程學，人體工程學是探討人與環境尺度之間關系的一門學科。人體工程學通過對人類自身生理和心理的認識，并將有關的知識應用在有關的設計中，從而使環境適合人類的行為和需求。人體尺度問題是課程的核心和難點。學生不僅要掌握人體自身的尺寸，還要掌握人體尺寸在設計學上衍生的人機尺寸，以及靜態尺寸和動態尺寸等等。由于存在學科的跨越和知識點側重的問題，很多研究方法和過程都沒有反應在教材上，導致教與學中出現知其然不知所以然的現象。
（二）教師
1.教師過于重視理論講授，教學手段單一，教學中與學生嚴重脫節，無法激發學生學習興趣和主動性。究其原因教師與學生課前、課下溝通較少、教師引導激發學生自主研究學習不足等原因。
2.教師過于強調教材，注重理論的全面性，側重點擴展明顯不足，主次內容把握不夠準確。究其原因是教師在本課程及其前后開設課程了解不足，導致了課堂上內容重復、或者涉獵不足等問題。
3.教師教學中實踐教學與理論教學處理不當。常常出現理論與實踐環節課時分配不合理、理論與實踐環節不能同步或者錯位、實踐教學手段單一、案例剖析不到位等問題。
4.教師教學之余提升自身專業素養不夠。凡事淺嘗輒止，學術專研缺乏耐心和恒心。
（三）學生
1.積極主動性不夠，被動學習情緒明顯。究其原因是由于學生階段性學習專業深入度不夠，設計體驗不足，影響其對人體工程學在專業領域重要性的正確認識。
2.無法從理論中聯系到實踐運用。究其原因是許多學校對人體工程學重視不夠，然后錯誤地反應在教師的教學中，直接影響了學生對待課程的態度。許多教師把人體工程學作為一門理論課來講授，最終以理論考試的方式作為結課考核。導致的結果是學生一開始就把精力用在備考上，對相關概念和知識只停留在記憶階段而不是理解和掌握。
3.基礎不足，價值觀有余。我國大部分藝術類考生的理科基礎、邏輯思維能力普遍較差，思維方式較感性，然而《家具設計與人體工程學》這門課程理科屬性傾向較重，讓很多學生望而卻步。加上大部分藝術類考生自入學前價值觀就出現了偏頗，他們認為上大學就是為了混文憑、考證書，至于專業好不好無所謂。這樣一來《家具設計與人體工程學》這種課程很容易被學生忽略掉，表現為測試作弊、設計作業馬虎應付。
（四）課程環境
課程環境對于一個專業、一門課、一位老師、一個學生來講都是相當重要的。以家具設計與人體工程學為例，在學校專業成立初始，課程環境幾乎為零。那時候如果老師上課連多媒體教室都無法實現，那么當量的優秀案例圖片改如何向學生展示并講解。家具設計與人體工程學這門課程重點在培養學生的家具設計造型能力，培養學生適應在“適合人的尺度”的思維模式下進行家具設計創作，所以教學的重點應該是突出體驗教學。這種體驗教學，不能局限在學生的想象階段，不能僅僅依靠手繪或者電腦模擬效果圖的制作來完成的。理想的體驗教學應該是學生能在學習課程的時候能超越識記，掌握人體工程學的研究方法，明確設計是為人的設計的真正含義，能夠通過圖紙把自己的設計很好的表達出來并完成家具1：1模型，然后能充分的調動各感官機能，完成對模型的修改，完善設計。我校地處河南信陽市，2006年藝術系開設了家具設計方向，到今天已經有了8年的光陰。發展八年學校基本建立了美術基礎實訓室、模型制作實訓室、計算機CAD設計實訓室、手木工制作實訓室等，應該可以說小有所成、初具規模了。但從我校家具設計方向歷屆畢業生就業調查反饋表來看，凸出問題表現在畢業生崗位概念模糊、崗前緊張、專業能力局限在方案設計和手工模型中、對于家具設計到家具生產過渡斷裂等問題。所以學校離培養高度市場適應性應用型人才成功轉型還需要走很長一段距離，這需要全校師生以及“多方來助”的情況下才能逐步實現。完整的家具設計課程環境處了學校自身軟硬件環境以外，還應該包含校企合作環境、校政扶持和監督環境、校與校來往學習合作共榮環境等。
二、家具設計與人體工程學教學有感
（一）緣起藤和竹
我校西鄰“長淮明珠”南灣湖，南望“云中公園”雞公山，校園內山清水秀，花木交蔭，綠圍翠繞，景色宜人。山上有豐富的自然資源，其中最多的就是滿上的竹林和成片的老樹古藤。2012年學校土建動土，建設一些新校施，原本山上的野生的滿山竹林和老藤，被一車車的拉往垃圾站焚燒殆盡，在筆者的眼里這是暴殄天物的行徑。在家具史上，能工巧匠用老藤和竹子編制出了多少會計人口、流傳古今的家具，多少作品在今天的世界非物質文化的收藏典籍中成為經典。回想多年前，大學時期到教師階段，學生階段最痛苦的是每次家具設計課都要花好多錢購買各種各樣的模型制作材料，但制作出來的模型效果多少會讓人聯想到水晶宮時期的矯揉造作、粗制濫造的感覺。原因是我們制作模型購買的大部分是模型卡、ABS板、KT板、噴漆、石膏等工業模型材料，它們除了能粗糙的表達出家具設計的造型形態之外，別說結構，就是簡單的接縫收口都很難到位的。當然這些材料制作完模型之后，本身材料的固有色是很難看的，沒有任何保留的價值，所以還得用噴漆給制作好的家具模型賦予“五顏六色”的外衣。一個個原本制作還算精致的模型，披上噴漆外衣之后，儼然成了一個七彩家具王國。最讓師生感覺頭大的事，噴漆對環境的污染——刺鼻的氣味加上斑駁的漆影到處可見。現在教師階段強烈的責任感在一次次的逼近，告誡自己不能“重蹈覆轍”。回看我們的祖輩，他們用無數的驚世之作一次次的想我們呈現自然材料的無窮魅力和價值。竹子特有的質地、中空的結構、快速的生長率（竹子2-3年可以成才）、竹黃和竹青的特殊性、竹結之美等等，竹子有太多太多的研究價值。老藤的最大的特點是它的韌度好、質感美、自然古樸形態美。竹子和老藤都不需要噴漆和上色，這也是它們作為家具模型制作最佳材料的優勢之一。于是藤和竹的研究首次在家具設計與人體工程學的模型制作上全面展開。
（二）果成竹與藤
家具設計與人體工程學在教學上筆者一改傳統教學常態，主張以“理論講解為輔，團隊研究為主”的課程教學方案，事實證明效果很好。以其中“人機工程學與座椅設計”環節為例：
1.全班分位若干小組，每個小組控制在3-5人，落實名單；
2.每個小組至少收集2個較具典型代表的座椅作品，可以市場購買或者家中鄰里收集，方式不限；
3.學生陳述作品來源，教師點評，每小組確定2個最典型作品；
4.解構作品，通過對作品的拆解、使用體驗，弄清其結構、尺寸、材料、工藝以及作品的優缺點分析，并在A3圖紙上表達清楚；
5.完成原始圖紙，教師點評，針對優缺點分析，根據人體工程學所學知識，完成設計改良；
6.教師點評，完善改良方案，制作1：1家具模型，材料竹子、古藤。
三、結語
【關鍵詞】人機工程 GUI 設計
一、人機工程學的學科內容
人機工程學是一門研究人類、機器和環境之間相互作用的學科，它主要目的是為了使設計的機械設備或者人機系統能夠滿足人的生理和心理特征，使其能夠更好的為人類服務。在工業設計中，我們通常將其定義為：對于成批量生產的產品，憑借專業知識、經驗以及視覺感受等賦予其材料、結構、色彩等新的品質和資格。人機界面是人和機器在交互過程中非常重要的一個層面，也可以稱之為用戶界面。它是人和機器之間進行通信的媒介，負責信息的輸入和輸出，其設計的好壞直接影響用戶的使用效果，是現代設計中非常重要的一個方面。
二、GUI的設計及色彩的特征
（一）GUI設計的流程
對于一個完整的用戶界面設計包括其啟動界面的設計、軟件架構設計、相應按鈕的設計、面板的設計、菜單的設計以及圖標和滾動條的設計等等。跟其他產品一樣其設計的過程非常復雜，包括前期的調研、總體設計、具體設計和實施[1] [2]，是一個需要循環測試和評估的設計過程。
（二）色彩在GUI設計中的作用
在人機界面使用過程中，色彩對人類的影響最為重要，會受到人們的首先關注，其次才是形狀或者其他。所以對于人類來說色彩直接影響著其精神感受，在設計的過程中就要考慮到用戶的審美觀，使用戶在使用的過程中產生舒適感和美感。
GUI的設計可以分為網頁和軟件兩種不同的類型，其設計時對色彩的選擇也不盡相同。在網頁的色彩設計過程中有很大面積的色塊區域，其像素空間也較大，設計師在設計色彩時有較大的發揮空間。但是在對軟件的GUI設計時要考慮到工程類的嚴謹性和專業性，目前大多數采用了灰色作為其背景色，那么對于其圖標的色彩設計就會受到很大的限制，且其色彩不宜超過64色。在整個GUI設計中首先要做到簡單明了，對用戶起到引導的作用，引導用戶得到正確的聯想和操作。其次還要保證色彩的柔和性，降低不同區域間的對比度，使用戶在使用的過程中不會感覺眼睛疲勞。
（三）人機交互界面色彩的選擇
在進行人機界面的色彩選擇時首先要明確主色調，以體現界面的主題。在工業設計中一般選擇淺灰色、淺黃色、淺藍色以及淺綠色等淺顏色的背景，再配以深色系的字，這樣既能夠突出重點，又能夠得到大多數人的認可。對于人機界面中其他的一些內容不宜選用搶眼的顏色，否則就會喧賓奪主，當然并不是完全不能應用，為了突出強調某些因素可以采用明亮的色彩，但是不能使用太多，否則就會適得其反，達不到強調的效果[3]。
在進行色調選擇時一般要考慮一下三點：
1.暖色調一般會給人一種溫暖的效果，冷色調則相反，使人感到冷清。
2.高彩度的暖色調給人刺激和興奮，低彩度的冷色調能夠使人平靜思索。
3.高明色調使人感覺清爽、明快，低明色調則使人感覺深沉和莊重。
在選擇顏色進行背景色搭配時一樣不能使用對比強烈的色彩；使用大面積顏色時要選用低對比度的背景，否則會影響其圖片和文字的辨別，嚴重時會發生互溶現象，使圖片和文字不容易被辨識。例如在進行標題背景色設計時可以采用較深的顏色，配以鮮明的字體，這樣一方面可以吸引用戶的注意力，另一方面起到了突出界面主題的作用[4]。
三、人機工程學在GUI設計中的重要作用
設計的目的是為了更好的為人類服務，所以人是設計中首先要考慮的因素。人機工程學也是把人作為第一要素來考慮，它在GUI設計中的作用可以簡單的概括為以下三個方面：
（一）提供人體尺度參數。人體工程學是人際工程學中研究中一個重要的方向，為GUI的設計提供人體結構尺度、生理尺度以及心理尺度等相關數據，從而為設計者設計人機界面提供可靠地參考依據。
（二）提供功能合理性設計參數。在設計過程中為設計者提供界面中各個要素的形狀、大小以及色彩和布局等的參數，使其能夠實現人和機器之間通信功能的最優化，進而最大限度的適應人類心理和生理需求。
（三）提供系統設計的理論依據。人機工程學是研究人和機以及機所處的環境一門科學，人機工程學的原理存在于用戶界面設計的每一個過程中。在這個完整的人機系統中系統要能夠為用戶提供繼續、后退和退出等命令的說明[5]。
四、設計實例
在這次設計中我們以一款兒童英語學習軟件為例進行，設計了其登陸界面和一系列圖標，其界面色彩豐富、圖標的可指示性強。
上述圖標和界面的設計主要采用了黃色調作為主色調，能夠給人一種活潑、燦爛和可愛的感覺。對于兒童英語課程的學習來說其用戶主要是兒童，這種色調的選擇可以使其在使用過程中感到喜歡，增加了其愉快度，從而能夠更好的幫助兒童學習英語。
五、結論
論文以人機工程學為基礎，對其在GUI設計中的相關內容進行了闡述，介紹了基于人機工程學的GUI界面設計的方法，并且介紹了色彩在界面設計中的重要作用和如何選擇合適的色彩以達到更好的效果。在文章的最后做著還給出了一個設計實例，驗證了人機工程軟件界面設計方法的指導性。
參考文獻：
[1]何曉佑.產品設計程序與方法.北京：中國輕工業出版社，2000.
[2]Jeffrey L.Whitten，Lonnie D.Bentley，Victor M.Barlow.System Analysis and Design Methods. Von Hoffmann Press，1994.
[3]姜葳，用戶界面設計研究，浙江大學碩士學位論文[M].2006年3月。
關鍵詞 駕駛艙設計;人機工程
中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）21-0072-01
1 緒論
人機工程駕駛艙設計中的重要性：
科技的發展促使著各行各業都逐漸向自動化、智能化方向發展。在以前需要人為完成的工作在當今時代很大部分都能夠由計算機來自動完成，而且比人工完成的速度更快、精確度更好，這就使得人機之間的關系發生了轉變。在現今人工智能技術、自動化技術已經被人們熟練的應用機的操作中，但是不管技術如何先進，人依舊是操作的主體，在整個過程中依舊起著決定性的作用。因此，為了更好的將飛機的作用發揮出來，必須要對人的體力、心理、生理等對人們產生影響的因素做到充分的考慮，使飛機駕駛艙設計適合人的要求，構成以人為中心的統一的人-機-環境系統。
2 人機工程在駕駛艙設計中的應用
人機工程學是按照人的特性來設計和優化人-機-環境系統的科學。其主要目的是使人能安全、健康、舒適和有效地進行工作。
人機工程學與航空技術的結合，是人機工程學研究和應用的一個極其重要的方面。在航空技術（如飛機駕駛艙）的人機系統設計中，無論是人機分工、人機界面設計，引入人機工程學的原理和方法，并滲入到航空技術設計之中，進行分析、評價和設計，會進一步提高人機系統整體優化水平。
2.1 人機工程學發展概況
人機工程學作為一門科學，其建立和發展僅50余年。
第一次世界大戰至第二次世界大戰期間，由于軍事的需要，使用了飛機、潛艇等現代化設備，開始重視兵員的選拔和訓練，人機關系有所改善，主要是使人去適應已定型的機器裝備。
第二次世界大戰至20世紀60年代，由于新設計的武器裝備不符合人的生理心理特點，即使經過嚴格訓練的人也難以適應，并經常發生事故，從而促使人們把人機匹配的研究方向從過去的由人適應機器轉向使機器適合于人。1959年，國際人類工效學學會（IEA）正式成立，標志著人機工程學已發展成為一門成熟的學科。
20世紀70年代后，人機工程已滲透至各個行業，且在高新技術領域中予以應用。1975年，國際標準化組織（ISO）成立了人類工效學標準化技術委員會（TC 159），標志著人機工程學的應用進入了一個新階段。
人機工程學在我國起步較晚，20世紀70年代末才確立起來并獲得蓬勃發展，1989年，中國人類工效學學會（CES）成立，并于1992年被國際人類工效學學會（IEA）接納為正式成員，標志著我國的人機工程學已進入一個新的發展階段。
2.2 人機工程設計
人機工程在飛機駕駛艙設計中應用的目的是提高駕駛員操作效率、減輕駕駛員工作負荷，以確保系統的安全可靠。飛機駕駛艙設計對人機性能有兩方面的要求：1）客觀的人機工程學設計原則;2）對這些設計原則的正確履行，使之在設計中轉化為駕駛艙的布局、尺寸、形態等各項指標中合理的人機數據。
2.2.1 人機工程設計原則
人機工程設計中應遵循的原則是安全、高效、舒適，這三個要求是相輔相成的。
安全是人機界面設計的第一原則，評估人機界面的安全性主要從以下幾個方面來進行：是否對飛行員有直接的生理傷害;是否易于造成飛行員的錯誤;提供一個友好的顯示界面;飛行員要能夠迅速有效地控制各個系統。
駕駛艙人機界面的舒適程度不僅僅關乎于駕駛人員的感覺，同時能夠影響到他們的心理及生理。這對于駕駛人員能力的發揮有很大的影響，甚至間接的影響到飛行的安全問題，因此，對此我們必須加以重視。
在設計駕駛艙人機界面的過程中，設計人員通常首先考慮的都是高效原則，將設計的功能和性能作為首要問題進行考慮，而對安全以及舒適度放在了次位，或者沒有做到足夠重視。其實在整個設計的過程中，這三者之間是緊密相關、互相影響的。因此在設計時應該對三方面通盤考慮，突出重點。同時應該加大科研投入，設計出飛行員喜歡的人機界面。
2.2.2 人機工程在飛機駕駛艙設計中的應用
1）人體尺寸數據庫及人體建模。
隨著CAD、CATIA等計算機輔助繪圖軟件的飛速發展，在飛機駕駛艙設計中，越來越多的用到人體模型。人體模型的建立，需要廣泛搜集人體尺寸數據，并建立人體尺寸數據庫及相關標準。我國在2003年了飛行員專用標準《中國男性飛行員人體尺寸》GJB4856-2003。
利用飛行員的人體尺寸數據，可以在CATIA等軟件中構建人體模型，來優化駕駛艙設計，使整個人機系統中的人和機器合理匹配。
2）操縱臺、儀表板和座椅等設計。
駕駛員眼位確定后，在進行操縱臺、儀表板和座椅等設計時需考慮駕駛員視野要求、駕駛員對操縱器件的可達性要求等。
在駕駛員眼位確定的前提下，應根據駕駛員坐姿身體尺寸設計操縱臺、儀表板的位置及傾斜角度，將安全操作所需要進行觀察辨認的所有顯示器和控制器提供給駕駛員。使他們在需要觀察一個控制器或顯示器時不需要移去一個障礙物或重新調節座椅，滿足第5百分位到第95百分位的駕駛員可視性、可達性要求。
飛機座椅屬于工作用座椅，在座椅設計時，通過以往的飛機各元件人機工程設計原理和相關試驗，按照駕駛員坐姿身體尺寸設計座高、座寬、座深、座面傾角、靠背、靠背傾角、扶手高度和坐墊，滿足第5百分位到第95百分位的駕駛員可達性要求。
3）可達性、可視性評估驗證。
采用電子模型與實體模型相結合的方法，供飛行員體驗新飛機駕駛艙，對可視性和可達性進行評估驗證，提高設計效率和質量。
利用CATIA等軟件設計1：1的飛機駕駛艙模型，并用CATIA軟件中的人機工程模塊進行駕駛姿勢評價、視域分析和可達性仿真驗證，對駕駛艙的設計進行評估和完善，能夠有效的縮短研制的周期并降低研制成本，給飛行員建立一個舒適、安全的飛行環境。
3 未來人機工程在駕駛艙設計中應用展望
盡管目前我們已經將CITTA等軟件的人機工程設計與仿真驗證應用于設計駕駛艙的過程中，但是就現實情況而言還不能夠完全的滿足駕駛員體驗駕駛艙的要求，而且因為軟件中生成的人體模型沒有穿著衣物，這樣對衣物尺寸的設計會有很大的影響。虛擬座艙的適時出現能很好的解決這一問題。
虛擬座艙是虛擬現實技術在航空領域的重要應用。虛擬座艙有臨境性、交互性和想象力的特點，能使人進入一種封閉的虛擬環境，通過人機接口輸出3維視覺、聽覺和觸覺信息，多通道刺激人的感官，從而使人在頭腦中形成身臨現實環境的感覺;同時，又能接受人的手指動作、話音、頭眼指向等多通道控制信息，實現人機交互。
參考文獻
論文摘要：論述了基于虛擬產品設計模式和虛擬環境的產品創新設計、人機工程分析、形態組構、設計管理等產品造型設計方法的應用，認為在 現代 工業設計中運用虛擬現實技術，將極大地加快產品設計周期，降低產品開發的成本，對工業設計方法的創新有著巨大影響。
0 引言
虛擬現實 vr (virtual reality)是一種高度逼真的模擬人在 自然 環境 中的視 、聽、動等行為 的人機界面。 簡單地說，是一種可 以創建和體驗虛擬世界的 計算 機系統。虛擬現實技術是 20世紀末興起的一 門新的綜合性信息技術 ，它融合了計算機圖形學、多媒體技術 、人工智能、人機接口技術 、數字圖像處理 、 網絡 技術 、傳感器技術及高度并行的實時計算等技術，它不僅指那些戴著頭盔和手套的技術，而且還包括一切與之有關的具有 自然模擬、逼真體驗的技術和方法 ，它的根本目標就是達到真實體驗和基于 自然技能的人機交互。
工業設計是建立在 科學 技術基礎之上 ，以賦予工業產品 藝術 性為目的的一項感性思維和理性思維相互融合的工作。工業設計的程序有具體的方法和整體的戰略進行指導和支持，不同國家、不同時期面對不同的設計對象時，工業設計的程序與方法也是各不相同，大體上有以下幾種：創新設計法 、人機工程學法 、形態組構法 、系統設計方法 、caid方法 、價值工程與價值創新法、設計管理法等 。將虛擬現實技術引入工業設計中，在設計的各個階段利用虛擬數字模型方便快速地進行各種調查和試驗，可以取得適用面更廣、更接近真實狀態的試驗數據。同時，建立在實驗基礎上的產品設計工作將更具科學性和客觀性，給工業設計的方法論 以新的理念。
1 虛擬現實技術在國內外研究的現狀
1．1 國外的研究情況
隨著虛擬技術的不斷成熟與 發展 ，一些發達國家已經在很多領域 中應用了虛擬設計 ，也成立了許多與虛擬技術相關的實驗室、課題組，其中著名的有美 國貝卡羅來那大學(unc)的計算機系 ，其主要的研究課題是物理建模與仿真項目和建筑漫游項 目，此外還有美 國的密歇根大學虛擬現實實驗室，主要研究 vr在轎車車身設計中的應用以及虛擬現實技術在產品開發中的應用。瑞士蘇黎士理工大學計算機圖形實驗室主要的研究課題包括動畫與虛擬平臺、協同虛擬環境 (collaborative virturalenvironment)等。美國宇航局(nasa)的ames研究中心利用流行的液晶現實技術和其它零部件研制出了虛擬飛行器，彌補了飛行模擬器成本過高的不足。美國麥道飛機公司采用沉浸式的虛擬現實系統進行新型號發動機的輔助設計。
1．2 國內的研究現狀
相對于國外虛擬設計的發展。國內虛擬技術的研究和應用還比較落后。自20世紀 80年代 vr技術開始起步以來，至今我國在 vr的基礎圖形技術領域 已經具備了堅實的基礎。據不完全統計，目前全國已有 34家科研機構、高等院校和 企業 正在開展虛擬制造技術的研究、開發及初步的示范應用工作 ，有 4家企業參與了這種新的探索，其主要的研究內容包括：① 產品的虛擬設計；② 熱加工工藝模擬；③加工過程、裝配過程的仿真；④ 虛擬軸機床和虛擬量儀的研制和開發；⑤虛擬企業。總體來看，我國虛擬制造技術的研究多數 是在原先的cad／cam 及仿真技術的基礎上進行，而系統 、全面的虛擬制造技術的研究尚未開展，還很少能將成熟的虛擬技術應用到實際開發中，尤其在產品的創新設計中，虛擬技術還未發揮出它應有的作用，應用水平遠落后于發達國家。由此來看，我國重視產品設計水平的提升，將虛擬技術應用到設計領域已成為當前國內產品開發的重要環節。
2 基于虛擬現實技術的工業設計方法
2．1 創新設計法
創新是工業設計 的靈魂所在。當代社會 經濟 條件下 ，市場產品沒有創新就猶如失去了靈魂，很難在競爭對手如林的市場上取得優勝。在當今全新 的經濟背景下，設計創新將引導消費、把握機遇，成為決定產品生命力的重要條件之一，以思維創新、行為創新、方式創新為核心的工業設計將在企業產品開發過程中扮演著舉足輕重的角色。如圖 1、2所示 ，在傳統 的工業設計中，人們一直沿用著平面 圖來表達設計思想。即使應用計算 機三維 軟件，最終也只能得到某個視角的立體效果圖，難以真實完整地表達 出設計者的意圖。而基于虛擬現實技術的工業設計方法將 以數字化的三維模型作為設計思想的載體，全面表達設計者的意圖。人們可以根據自己的需要任意放大、旋轉模型 ，主動索取信息，從而實現工業設 計由 面表達 向體表達 的突破 ，使設計師有更充裕 的時間來考慮設計的細節 問題這無疑對工業設計的方法創新帶來了革命性的沖擊如圖 3所示。
此外 ，虛擬現實技術與網絡技術的結合，將可以構建一個全新的開放式設計平臺，以三維數字化模型作為設計思想的載體 ，全面表達設計者的意圖。打破地域限制，實現用戶與設計 、開發人員的良好溝通和互動。
2．2 基于虛擬現實技術的產品人機工程分析
(1)人機工程學參數的采集與分析。傳統的人機工程學在參數的采集和分析中存在諸多問題：①采樣數量 、測量和數據分析的工作量均很大，且成本高 、周期長；②無法進行動態修訂；③缺乏對于企業具體產品的針對性；④參數多為二維模型。若在具體的采集和分析中使用三維掃描技術 (獲取靜態三維數據 )、 動作捕捉技術 (獲取動作特征數據)，即可生成虛擬被試三維動態數字模型 。這些數字模型在被更新前一直可以 “活在”虛擬現實技術平臺上，通過對虛擬被試三維動態數字模型的關鍵點控制 ，實現實時數據的不斷更新。 (2)虛擬人機工程設計與評價 。虛擬人機工程設計借助于虛擬樣機 (virtual prototype)系統進行設計 ，故也稱其為虛擬人機工程學環境。設計人員和不同技術背景的人可以直觀地觀察到各種虛擬人體三維數字模型的實時情況，精確研究產品的人機工程學參數 ，直接與設計的產品進行交互，并評價產品的性能。
在傳統產品設計的人機系統中，人是操作者 ，機器只是被動的反應 ，而在虛擬產 品設計的人機系統中，人成為主動參與者 ，復雜系統中可能有許多參與者共同在以計算機網絡系統為基礎的虛擬環境中協同工作。在基于人機工程的傳統產品設計中，人機分析和評價必須是在產品設計完成后的樣機模型中或者在試制的產品中進行．而在基于人機工程的虛擬產品設計中，人機設計分析評價又是在產品設計的過程中可以同時進行，也可與產品使用者進行各種實時的交互。
如圖 4所示．基于人機工程的傳統產品設計的人機評價是在樣品試制后才進行，若人機評價結果達不到要求 ，就需要進行重新設計 和樣 品試 制 ，再進行人機評價，這樣反復循環指導方能達到要求，這種評價方式既浪費時間又耗費資源。而圖 5基于人機工程的虛擬產品設計全過程采用協 同并行式，人機設計 、人機仿真和人機評價實現交互式。不需要樣品試制的過程 ，而且和虛擬加工 、虛擬制造形成并行 ，大大 的節省 了時 間和資原，也加快 企業 新產品的開發進程。
2.3形態組構法
有研究表明，“看”是人類五種感覺中最為重要的感覺，因此，形態與色彩在設計中占據著尤為關鍵的地位。嶄新符號的合理創造，依賴于深入觀察理解生活與 自然 形態，及隨后進行的創造性抽象思維活動。這里需要強調的是，通過對自然的學習、研究、分析，進一步升華創造出富有生命力的形態這一過程，必須遵循 科學 的研究方法與程序[5]。圖2所示的電錘，其頭部造型形成了電錘強勁的沖擊力，而整體的外形設計不僅有傳統電錘的風格，更有本款造型個性設計的明顯特征；錘前端典型的電錘圓鼓造型構成了錘的共有特征，但也被賦予了更明確的時尚個性，線條形式隨錘體輕微向外彎曲，以至前端產生運動感，海魚般的外形與原有造型相比更是有著大膽的突破，但那正體現了電錘靈活的運動特征。在采用虛擬現實技術進行本產品的造型設計時，設計師借助于freeform系統，依照科學的方法從虛擬立體的觀察和人機交互中不斷進行深入分析研究，見圖6，找出形態變化的一般 規律 ，使其在固有的限定條件下自如地進行聯想、抽象與創造，把思維與創造力帶入一個“美的自由王國”。
2.4設計管理法
設計管理常以并行工程為模式[7]，設計過程引入虛擬現實，將使參與產品開發的所有專業人員可采用并行工作模式系統地將市場需求、工藝制造水平、裝配、維修、產品推廣等來實現協同工作。圖6所示的freeform建模系統即可以在設計過程中滿足直觀交流這一要求，設計師利用力反饋輸入設備進行模型的塑造，也可在原來產品的基礎上進行不斷地修改，并在短時間內完成新的概念模型。為了讓更多的專業人員參與到設計中，還可利用增強式虛擬現實系統，在真實的環境中增加虛擬物體、裝飾、結構部件，改變樣式，將信息與生產準備階段的反饋信息相結合,選出最后方案。基于虛擬現實技術的設計管理能很好地遵循“賦予工作的喜悅”的理念,設計中注重理性因素的表達，使設計更加大膽地運用前衛個性的動物外觀形態的處理手法，將產品的目標市場牢牢抓住，本文電錘產品便是作者為無錫銳克電動工具有限公司進行設計的典型范例。目前電錘產品包括八個系列，在虛擬設計中能感悟到該品牌的每一款產品，設計集個性、高性能、完美美學和實用樂趣于一身，在虛擬使用電錘中感悟到高科技，感悟到電錘凸形腰線的形態美，及至高境界的精神美。
關鍵字 人體測量學 駕駛室 人機工程學 數字人體模型
中圖分類號：U46 文獻標識碼：A
1論文研究背景
汽車發展的潮流是行駛安全性越來越好，技術含量越來越高，駕駛越來越舒適和人性化。在人們生活水平大幅提高的我國，隨著汽車工業技術水平的不斷提升和消費者的不斷成熟，會對汽車的舒適性和安全性有著越來越高的要求，使得進一步研究和改善汽車的人機性能十分必要。從某種意義上講，人機工程設計的好壞直接決定了汽車設計水平的高低。
2人體模型
駕駛室設計需要利用人體模型來盡可能的模擬現實中的人，從而縮短與人體有關的零部件的設計與評價周期。以人體參數為基礎建立的人體模型是描述人體形態特征和力學特征的有效工具，是研究、分析、評價、試驗人機系統不可缺少的重要輔助手段。科學、合理的建立人體模型是人機工程設計的基礎。對于像裝載機這樣比較復雜的設計對象，應用人體模型是一種重要的輔助手段，它既可以表現設計結果，也可以用來調整設計，以確定最終設計尺寸。
3商用車人機設計工作原理
人機工程設計通常始于概念設計初期。了解目標駕駛員群體特點和人體尺寸，作為人機工程設計的依據，商用貨車具有底盤高，駕駛室為平頭，駕駛室內部高度方向空間大、長度方向空間緊湊等特點。此外，商用貨車的駕駛員群體多數為男性。對于全新開發車型，商用貨車人機工程設計主要內容和流程。
3.1踏板布置
加速踏板的安裝位置和駕駛員座椅高度決定了駕駛員的基本乘坐姿態，對駕駛員坐姿舒適性和各項功能操作具有重要影響。此外，加速踏板位置還決定了駕駛室其它部件的布置位置，是車內布置的重要參考元素。加速踏板布置分析主要關注以下問題：
（1）踏板中心高度。會影響駕駛員踩關節舒適性。由于加速踏板踩踏頻繁，其布置必須考慮長時間操作的舒適性。加速踏板未踩下時，應保證跺關節角度合適，以保證駕駛員踩關節舒適；
（2）踏板表面傾斜角度要合適，否則會影響踏板表面和腳底面的貼合；
（3）要保證駕駛員腳底施力位置始終處于踏板中心附近。
3.2轉向盤布置
轉向盤布置，包括確定中心位置、傾角和輪緣直徑。合理地布置轉向盤，對于改善駕駛員操縱姿勢、減小操舵力，從而降低駕駛疲勞程度具有重要意義。確定轉向盤的位置要考慮與儀表板和駕駛員之間的距離合適。轉向盤輪緣到駕駛員軀干的距離不宜小于250mm，這個間隙是安全的重要保證。最終所確定的轉向盤中心位置、傾角和轉向盤直徑，是通過反復進行駕駛員人體、座椅、轉向盤布置和位置校核后得到的。現代轉向盤上還集成了許多操縱鈕鍵，如雨刮器開關，風擋玻璃洗滌器噴水開關，大燈、轉向燈、小燈開關，喇叭按鈕，巡航按鈕等。布置這些的時候要考慮手指操作的伸及性。適當選擇這些鈕件的形式和操作順序，保證操作方便性。
3.3儀表布置
儀表盤和儀表在寬度方向的位置應布置在可視區域內。為此，應該作出不受方向盤阻擋的可視區域。在可視區中心附近應該布置最常用、最主要的儀表，如：
車速里程表。在最重要的儀表周圍布置一般性儀表，如：發動機轉速表、燃油表、發動機水溫表等。有些汽車儀表盤上還集成了發電機狀態、燈光、變速檔位、環境溫度、路面傾斜度等儀表。
儀表罩要有足夠的深度，以遮住射向儀表玻璃的光線。設計時應進行眩目檢查。如果入射光經過儀表面反射后不會與眼橢圓相交，就不會產生眩目現象。儀表罩的布置不能影響前方下視野，其斷面應該布置在前方下視野線Ld以下、公切線Ll的上方。儀表罩最前端與轉向盤要保持一定的距離，免發生干涉。
4總結
本文是對商務汽車駕駛室設計方法構架及其相關參數評價方法的有益探索，以人機工程學為基本原理，對駕駛室進行人機工程設計，能夠提供給駕駛員舒適的駕駛姿勢，良好的視野和合理的操縱裝置布局，以實現安全、舒適、健康、高效的人機系統設計目標。本課題的主要研究工作和成果如下：
（1）在駕駛室人機工程設計方法研究中，根據商用車和駕駛員群體的特點，研究了人機設計的前期條件、設計要求、設計流程、具體設計原理和基于統計學的設計工具，建立了適用于商用車任意目標駕駛員群體的通用人機工程設計方法。
（2）深入研究了駕駛員駕駛和乘坐姿勢的舒適性。提出了采用人體肌肉負荷作為姿勢舒適性的客觀量度，而肌肉負荷從宏觀上根據關節載荷計算來評價舒適度的方法。
（3）某商用車樣車的人機性能進行了客觀評價，分析了該車型踏板舒適性、儀表視野、駕駛室進出方便性和乘坐空間等方面的人機工程性能。
參考文獻
關鍵詞： 人類工效學；設計；SolidWorks；CATIA
中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）06-0119-01
0 引言
隨著計算機技術的發展，在概念設計階段使用三維數字化人機工程設計是現代工業設計的必然要求。以人體參數為基礎建立的數字人體模型是描述人體形態和力學特征的有效手段，是研究、分析、設計和評價人機系統不可缺少的測量和模擬工具。目前可進行人機工學分析的軟件較多，本文嘗試以SolidWorks和CATIA這兩種三維軟件為例來探討計算機輔助技術在人類工效學方面的應用。
1 建立模型的思路
由于SolidWorks軟件基于具體的尺寸繪制草圖完成建模，然后通過在裝配體文件中添加幾何關系組成完整的人體模型。所以在創建之前需要計算出各個人體百分位所針對的主要部位尺寸。筆者首先進行了油田作業工人的人體測量工作，由于人體測量中所得到的測量值，都是離散的值隨機變量，大多數都符合正態分布(高斯分布)規律，因而可根據概率論與數理統計理論對測量數據進行統計分析，從而獲得所需群體尺寸的統計規律和特征參數[1]。
通過實際測量，利用上述方法可以計算出對應人體尺寸百分位5%、10%、50%、90%、95%共5組模型尺寸。由于所有部位零件都使用了SolidWorks的配置功能，所得到的最終模型通過選擇不同配置就可以改變各部位的尺寸比例。
CATIA與SolidWorks不同，它具有專門的人機分析模塊，還提供了美國、加拿大、韓國、日本和法國的人體模型數據庫，遺憾的是沒有中國的人體模型。這里筆者依據韓國人人體模型的各部位比例和測量參數，通過修改模型庫中韓國人的相關參數[2]，還可以建立針對目標人群的文件來實現，如圖1所示，當定義完人體模型相關數據后導入CATIA的人體模型庫，然后再確定要建立的人體模型的父系產品、人體模型名、性別、百分數，就能生成中國地區的虛擬人體模型[3]。
2 人機優化方法的不同
使用SolidWorks筆者建立了一個操作平臺,這里對于操控域設置為站姿操作方式來進行設計。以空間分析為例，根據人機工學對站姿操作評估的需求，作業面高度同作業姿勢有關。一般在站姿作業時，身體向前或向后傾斜以不超過10°～15°為宜，工作臺高度一般為操作者身高的60％左右。當臺面高度為900mm～1100mm時，臺面處于最佳作業區內[4]。以此為依據，可以參考導入的人體模型對平臺進行優化，將作業人員所處的作業空間尺寸設定為1100mm*900mm的空間，滿足作業崗位中橫向活動間距大于1000mm的要求，參考建立的人體模型還可以近一步設定操控臺面的最低線距離操作站立面的距離為1135mm，由于操控臺平面為坡面，最高處與最低處的高度差為111mm，則可以算得操控平面中線距離作業站立面的高度為1191mm，在身高60%的比例高度稍微偏高處，在軟件中完全適合我們所測得的平均身高為1753mm的華北地區作業人員使用。操控臺寬度為540mm，與虛擬人體模型肩寬接近，兩側各多出83mm。這樣作業者作業時手臂減少橫向的施力，可以降低肌肉疲勞。依據以上人機工學評價標準，我們最終完成的操控域的優化設計工作。
這里我們將修井機的操控域設計為室內坐姿作業方式。CATIA也具有獨立建模的能力，首先對操控域進行建模，然后導入建立好的人體模型。在對現場作業姿勢有了充分了解后，可以利用約束工具進行身體部位與其它虛擬物體的定位，利用干涉檢查和終止干涉來避免虛擬人體模型的身體和虛擬物體的重合，使人體模型姿勢符合作業姿勢。
由于CATIA具有人體模型姿態分析（HPA）模塊，所以我們可以直接針對這一坐姿，利用CATIA的姿態評估大腿與小腿夾角的舒適度為92.6%。同理對其他模型部位進行評估。以這一坐姿為依據，我們可以調整操控域的座椅以及作業臺的具體尺寸，使得操控域滿足作業人機舒適性的要求。
3 結論
在對操作平臺操控域兩種不同方案的人機優化過程當中我們可以得到以下結論：SolidWorks和CATIA雖然都能進行三維建模，但是在建模方面SolidWorks采用參數化驅動模型，用數值參數和幾何約束來控制三維幾何體建模過程要更加簡便易行，當發現不符合人機工學要求的尺寸時可以及時修改。其不足之處是當人體模型建立完成之后沒有一個專門的人機分析模塊對方案進行智能化分析，需要借助工程圖和零件圖依據人機工程學的人機評價標準來人工調整。而CATIA雖然在所建立模型的編輯和調整上不如SolidWorks便捷，但是它擁有專門的人體模型構造（HBR）模塊和人體模型姿態分析（HPA）模塊，可以很快地對所需作業姿勢進行優化評價。評價結果以分數來顯示清晰明了。
通過以上比較我們可以總結出這樣的一個設計思路，如果結合兩個軟件各自的優勢，利用SolidWorks對操作平臺進行建模工作，然后使用CATIA軟件確定最佳的作業姿勢，最終以這一姿勢所需要的具體人機尺寸來修改SolidWorks中建立的操控域模型，這樣整個設計過程會更加便捷有效。
參考文獻：
[1]載敏．基于人機工程的動態人體模型研究和應用．四川大學研究生學位論文．2004（5）：12-13.
[2]郝增濤．80型輪式裝載機駕駛室人機工程學設計.吉林大學，2008：62-63．
關鍵詞:人性；人性化設計；人機工程學
0引言
現代社會高科技的迅猛發展，正逐步改變著人類生產生活的方方面面，在展示人類偉大的征服力量和無與倫比的聰明才智的同時，也帶給人類新的苦惱和憂慮，那便是人情的孤獨、疏遠和感情的失衡。在高科技的社會里，人們必然去追求一種平衡——一種高科技與高情感的平衡，一種高理性和高人性的平衡。技術越進步，這種平衡愿望就越強烈。所以約翰·奈斯比特認為：“無論何處都需要有補償性的高情感。我們的社會里高技術越多，我們就越希望創造高情感的環境，用技術的軟件一面來平衡硬性的一面”，而這種情感和人性平衡的實現，作為與人類生活息息相關的設計是責無旁貸的。
現代工業化社會中的人們在享受物質生活的同時，更加注重消費品在“方便”、“舒適”、“可靠”、“價值”、“安全”和“效率”等方面的評價，也就是在產品設計中常提到的人性化設計問題。
1何謂人性化設計
人性化設計是指在符合人們的物質需求的基礎上,強調精神與情感需求的設計。它綜合了產品設計的安全性與社會性，就是要在設計中注重產品內環境的擴展和深化。“人性化設計”作為當今設計界與消費者孜孜追求的目標,帶有明顯的后工業時代特色,是工業文明發展的必然產物。僅從工業設計這一范疇來看，大至宇航系統、城市規劃、建筑設施、自動化工廠、機械設備、交通工具，小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產與生活所聯系的物,在設計和制造時都必須把“人的因素”作為一個首要的條件來考慮。隨著產品的結構和功能越來越復雜，提高操作的效率和使用的宜人性的要求成為設計的任務之一。
1.1產品的形式應適合于人的特性。
使產品適合人，而不是讓人去適應產品，人本身是一切產品形式存在的依據，例如一款新概念自行車的設計，航天專家依據人體力學原理及人機工程學設計了全新車體，更適合人體生理特點，構思獨特，科學地調整了自行車決定于人體騎姿的三大關鍵部位，克服了現有自行車及山地車的不足。是一種更安全、更舒適、更省力、更適于人類騎行的自行車。"新概念自行車"座位低而且合理，遇有危險情況，收閘的同時，雙腳可著地，有效地提高了行路安全。人還能在較寬大的座位上靠著騎行，實現了全身放松的舒適行路，利于健康，免患自行車病。"新概念自行車"不同于一般自行車只能靠腿力騎行，而是具備運用腿力和腰力雙重力量的能力及后背的反作用力，同時增大了蹬踏角度，延長了作功時間，因此速度明顯快于普通自行車。新概念自行車使人與車達到一種和諧的結合，也體現了設計的人性化。還有一款口腔綜合治療臺的設計，其特征設計簡潔、流暢、緊湊，充分滿足人機工程學的最適當的操作要求,背板上窄、下寬，便于醫生最大限度的與患者接近，患者肘部支撐舒適。基座占地面積小，座椅下腿部活動空間大，方便操作及地面衛生清潔。整個治療臺的設計從形式和功能上處處為人著想，是一款成功的人性化設計作品。
再如，牙刷是我們日常生活中最普通不過的產品，但其實它更需要特別設計，尤其是在人機工學上要考慮得盡量周到。牙刷從最早的大頭、直把到現在對手把、刷頭等部位的細節設計，正反映了人們意識的更新和對人性化設計認識的不斷深化。
1.2人性化設計是以人機工程學的發展為前提和基礎的。
從根本上說，人性化設計應該是功能主義的，它是在保障產品功能的前提下改進產品的外形設計以達到符合人機工程的一般原理的設計理念。人機工程學是一門多學科的交叉學科，研究的核心問題是不同的作業中人、機器及環境三者間的協調。研究方法和評價手段涉及心理學、生理學、醫學、人體測量學、美學和工程技術的多個領域，研究的目的則是通過各學科知識的應用，來指導工作器具、工作方式和工作環境的設計和改造，使得作業在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性得以提高。例如美國設計師亨利·德雷夫斯就堅持工業產品的設計首先應該考慮的是高度舒適的功能性，設計必須符合人體的基本要求即人機工程學。他在研究和應用的基礎上發表了著名的《人體測量》，為設計界在人機工程學方面提供了主要的數據資料。社會發展，技術進步，產品更新，生活節奏緊張，這一切必然導致產品質量觀的變化。人們必將會更加重視產品人性化方面的評價，人機工程學等邊緣學科的發展和應用，也必會將工業設計的水準提到人們所追求的那個嶄新高度。
2如何評定“人性化設計”
設計的核心是人，所有的設計其實都是圍繞著人的需要展開的。以人為核心進行外延，有什么樣的需求，就會產生什么樣的設計。人類最初的設計，正是針對人們最普通最基本的需要展開的。所謂人性,是指人的秉性或本質特性,是所有人都具有的共性,盡管這種共性在不同的人身上反映的程度會有所不同。人性的共性一般有:求真、向善、愛美；追求新奇刺激，但又戀舊；有惰性；有情感需求；有自我約束與環境適應力；欲望無止境；自我表現和自我實現需求等。人對情感的追求不是憑空的,是要借助于物質手段來表達或實現的。中國古代詩詞講究“比、興、賦”,常常是先引入物或景,以此為依托來抒懷。“簾卷西風”,“大江東去”，或婉約或豪放,將各自的心境盡致表達。設計承載了對人類精神和心靈慰藉的重任：年輕的消費者購買商品是為了張揚個性和煥發蓬勃的青春；年壯的消費者購買商品是為了填補青春已逝的失落和展示成熟；年老的消費者則懷著一股濃濃的懷舊感和飽經滄桑的平靜感購買消費品。也就是說產品不僅要滿足人的功能需求更要為人們提供情感的、心理的等多方面的享受，設計越來越重視對產品文化附加值的開發，努力把使用價值、文化價值和審美價值融為一體，突出產品中的人性化的含量。人性有著追求新奇的秉性,這就要求設計不斷創新，我們的設計追求的是完美，但卻不是100%。曾有一位日本學者提出過“80%的設計是最完美的設計”的主張,認為設計不要一次做得太滿、太到位,而應留有20%的空間以便今后去填補與完善。現實就是這樣的,我們的生活日新月異,我們對生活質量的要求也會不斷變化。
在現實生活中我們有時很難從正面評定某一設計是具否是人性化的設計,但我們往往可以從其反面即非人性化方面來評定它的不足。如一快餐店家具的設計。店主根據經驗得出：紅色桌椅可以加快人的就餐速度并使人因受不了長時間的強色彩沖擊而不愿久留，具有可以加快桌椅的周轉速度和顧客流量的功效。于是，他就將設計付諸實施。這種完全是一種商人為了單純的追求功利的行為。就生理來說，用餐過快會影響胃腸的功能，對就餐者的健康是有害的；就心理與情感來說，過于搶眼的色彩易引起人的情緒激動和緊張，不僅使人感到不安定、不舒適，甚至會引發爭吵乃至暴力。所以這種設計是失敗的，甚至是反人性的。
歸根結底，人性化設計應該而且最終要由服務對象來做評定。雖然人性是具共性的東西,但這種共性在不同的人身上的表現和需求的程度是不同的。有人向往新奇，有人追求平淡；有人渴望轟轟烈烈，有人希望平平安安；有人積極向上，有人悲觀消沉……例如對家具這種消費品的人性化設計的評定,往往不能完全不考慮功利因素,因為情感、生理、心理等諸多因素往往是綜合起作用的。設計者必須對服務對象的情況多作調查研究,了解他們各自的職業、興趣、經濟狀況及文化環境等具體情況,有針對性地給予他們人文的關懷
3設計人性化的表達
設計的目的在于滿足人自身的生理和心理需要，需要成為人類設計的原動力。美國行為科學家馬斯洛提出的需要層次論，提示了設計人性化的實質。他將人類需要從低到高分成五個層次即生理需要、安全需要、社會需要(歸屬與愛情)、尊敬需要和自我實現需要。馬斯洛認為上述需要的五個層次是逐級上升的，當下級的需要獲得相對滿足以后，上一級需要才會產生，再要求得到滿足。人類設計由簡單實用到除實用之外蘊含有各種精神文化因素的人性化走向正是這種需要層次逐級上升的反映。我國古代著名思想家墨子所說的“衣必常暖，而后求麗，居必常安，而后求樂。”即多少闡述了人類需要滿足的這種先后層次關系。作為人類生產方式的主要載體——設計物，它在滿足人類高級的精神需要、協調、平衡情感方面的作用卻是無庸置疑的。設計師通過對設計形式和功能等方面的“人性化”因素的注入，賦予設計物以“人性化”的品格，使其具有情感、個性、情趣和生命。當然這種品格是不可測量和量化的，而是靠人的心靈去感受和體驗的。設計人性化的表達方式就在于以有形的“物質態”去反映和承載無形的“精神態”。一般而言，設計人性化的表達方式有如下幾種：
3.1通過設計的形式要素(如造型、色彩、裝飾、材料等)的變化，引發人積極的情感體驗和心理感受，是設計中的“以情動人”。
設計中的造型要素是人們對設計關注點中最重要的一方面，設計的本質和特性必須通過一定的造型而得以明確化、具體化、實體化。在過去很長一段時間里人們稱工業設計為“工業造型”，雖然不很科學和規范，但多少說明造型在設計中的重要性和引人注目之處。在“產品語意學”中，造型成了重要的象征符號。意大利設計師扎維·沃根于80年代設計的Bra椅子，采用了傳統椅子的結構，但椅背卻運用了設計柔軟而富有曲線美的女性形體造型，人坐上去柔軟舒適而浮想聯翩，極富趣味性。
在設計中色彩必須借助和依附于造型才能存在，必須通過形狀的體現才具有具體的意義。但色彩一經與具體的形相結合，便具有極強的感彩和表現特征，具有強大的精神影響。當代美國視覺藝術心理學家布魯墨說：“色彩喚起各種情緒，表達感情，甚至影響我們正常的生理感受”。因而色彩是一般審美中最普遍的形式，色彩成為設計人性化表達的重要因素。現代設計秉承包豪斯的現代主義設計傳統，多以黑、白、灰等中性色彩為表達語言，體現出冷靜、理性的產品特性。現代設計極力反對虛飾，以少裝飾、反裝飾著稱。但在適應機械化大生產技術條件的前提下，適當的裝飾確可以增加設計的情趣和個性，使設計物燦然生色。現代設計師常在工業設計中采用或加進自然材料，通過材料的調整和改變以增加自然情趣或溫情脈脈的情調，使人產生強烈的情感共鳴。
20世紀80年代由西德人為發育遲緩兒童設計的學步車，曾獲國際工業設計大獎。該設計沒有選用傷殘人器械上常使用的那種閃著寒光和鋁合金，而采用打磨柔滑的木材制作，再涂上鮮亮美麗的紅漆，配上一部玩具的積木車，產品工藝簡單，卻受到國際工業設計界的好評，其根本原因在于設計者通過對材料的用心選擇、色彩的精心搭配和功能的合理配置表現了一種正直的思想和對人性的關懷：讓孩子不感到它是醫療器械，而是令人親近和叫人喜愛的玩具，從而打消自卑感，增加生活的勇氣，也有利于孩子健康人格的形成。
造型設計與人機工程帶來的藝術文化氣息和人機相宜的使用界面使產品更具人性化，人類的自我在逐漸回歸中改造著物質世界，創造著逐漸屬于人類自己的生活空間。
3.2通過對設計物功能的開發和挖掘，在日臻完善的功能中滲透人類倫理道德的優秀思想如平等、正直、關愛等，使人感到親切溫馨，讓人感受到人道主義的款款真情，可謂是設計中的“以義感人”。
設計師只有用心去關注人，關注人性，才能以飽含人道主義精神的設計去打動人。如一個會鳴叫的水壺，把哨子改成吹出一個和聲的汽笛，使人在水開時不致因尖銳的哨聲而驚惶，當然也最大限度地減少了噪聲對人的傷害。超級市場的手推車架上加一個翻板，老年人購物時累了可以當靠椅休息，尊老愛老的美德便體現在細微的設計細節中。與常規方向相反裝配的剪刀，給習慣于使用左手的人帶來方便。這些設計的著眼點在于讓社會上更多的人感到世界的溫暖、人類的愛心和人與物的和諧親近。在這方面，日本設計師可堪稱楷模。凡去過日本的人，無不對日本設計的無微不至留下深刻印象，大到大型機械產品，小到一把裁紙刀，他們都有獨到的設計匠心，充分發揮了為人設計這一宗旨。日本設計界稱工業設計為“生活的學者”，認為設計可溝通廠商與消費者，彌補生活的缺陷。1989年索尼公司設計生產了一種用于淋浴室的收音機Showerradio，表達了一種在任何地方都可以創造個人產品的設計思想。其周到、細膩的設計理念令使用者感動不已。
現在，設計師對人性的關注已擴展到為殘疾人設計的領域，成為人類工業設計最具人道主義和人情味的一面。德國設計師設計的盲人閱讀儀，小巧輕便，可隨手拿著在報紙上進行掃描圖、閱圖和貯存，避免了殘疾人的心理障礙，盲人也能與正常人一樣讀報。他們還為殘疾人設計了可利用空氣升高的輪椅。這一設計使殘疾人在與正常人談話時，可隨意提高輪椅達到與正常人同樣的高度，還可像正常人一樣使用酒吧臺，享受與正常人同樣的待遇和權力。這一充分考慮殘疾人自卑心理的設計受到了他們的歡迎，也真正的做到了“以人為本。”設計師已在逐步轉換自己的設計思維，消費者已成為設計師的“上帝”。“為人而設計”不再只是泛泛而談的口號，而是深深扎根于設計師心中。
4結束語
設計是一種把人們的思想賦予形態的工作，設計就是將所有的人造物賦予美好的目的并加以實現，優秀的設計是真善美的體現。設計從過去對功能的滿足進一步上升到了對人的精神關懷，這是在設計中融入文化，增加產品的文化附加值的根本所在，這也是設計師的責任。隨著人類認識水平的逐漸提高、深化和上升，人類認識將由“必然王國”走向“自由王國”，這是認識發展的必然規律。而人類的設計也必將隨著自身認識的提高走向更高的境界，即人類社會所孜孜以求的理想化、藝術化的造物方式和生活方式，由不自覺走向自覺，由追求物質需要為主到兩者兼顧并以追求精神享受為主。由設計的“必然王國”通向設計的“自由王國”，“隨心所欲而不逾矩”，這是設計師及消費者的共同夢想。設計的層次越高，其精神性的因素就越多、越圓滿，物質性和精神性、理性化和人性化的結合就越完美、越融洽。從某種意義上說，設計的不斷發展和提升的過程即是人的認識、思想和情感的不斷完善的過程，人類設計是人類情感、文化精神及倫理道德的映照。設計是無“情”的，又是有“情”的。“情”即映射于人類普普通通的設計中；設計是無生命的。又是有生命的，“生命”即蘊含于人類對物的設計和使用過程中。人類社會的一切都已打上了人類精神意識的烙印，設計也不例外。設計師的工作即是：使人們從物的擠壓和奴役中解放出來，使人的生存環境和物品更適合人性，使人的心理更加健康發展，使人類感情更加豐富，人性更加完美，真正達到人物和諧，“物我相忘”的境界。對于今天的設計師而言，設計人性化永遠是常念常新的課題，也是設計師永恒追求的目標。可以預言，設計人性化將是未來設計的必然趨勢和最終歸宿。讓我引用一位美國設計師普羅斯說過的話來結束本文：“人們總以為設計有三維：美學、技術和經濟，然而更重要是第四維：人性。”
參考文獻
1、《人機工程學》，丁玉蘭．主編．北京理工大學出版社．
