【摘 要】人性化設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)研究中一個(gè)非常重要的課題，對(duì)人性的關(guān)懷是每個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)師不變的追求。在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)以人機(jī)工程理論為指導(dǎo)，充分考慮如何讓使用者掌握數(shù)控機(jī)床的操作，解決諸如程序設(shè)計(jì)、人機(jī)對(duì)話、心理負(fù)荷、故障診斷和處理、系統(tǒng)安全以及社會(huì)心理等問(wèn)題。這是數(shù)控機(jī)床人性化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也就是如何設(shè)計(jì)出和諧的人機(jī)系統(tǒng)，創(chuàng)造一種良好的人機(jī)互動(dòng)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；人性化設(shè)計(jì)；人機(jī)工程

0.前言

在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中，追求高技術(shù)、高精度、高效率和自動(dòng)化是目的之一，而不是全部。工業(yè)設(shè)計(jì)師必須著力研究其使用者越來(lái)越高的精神需求和越來(lái)越強(qiáng)的個(gè)性表現(xiàn)，基于人的需求去創(chuàng)造數(shù)控機(jī)床的新形象，這也是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)價(jià)值的新拓展。數(shù)控機(jī)床的人性化設(shè)計(jì)就是在人機(jī)工程理論的指導(dǎo)下，探討和應(yīng)用人的行為、能力、本能極限和其他的特性來(lái)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)，創(chuàng)造一種良好的人機(jī)互動(dòng)關(guān)系。如何讓使用者掌握數(shù)控機(jī)床的操作，解決諸如程序設(shè)計(jì)、人機(jī)對(duì)話、心理負(fù)荷、故障診斷和處理、系統(tǒng)安全及社會(huì)心理等問(wèn)題，是數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也就是如何設(shè)計(jì)出和諧的人機(jī)系統(tǒng)。

1.數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的功能分配與人機(jī)匹配

1.1功能分配

在人機(jī)系統(tǒng)中，充分發(fā)揮人、機(jī)各自的特長(zhǎng)，長(zhǎng)短互補(bǔ)，以達(dá)到系統(tǒng)整體的最佳效率與總體功能，這是人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。人機(jī)功能分配建立在對(duì)人、機(jī)特性的分析比較基礎(chǔ)上。在數(shù)控機(jī)床使用中，指令程序編制、系統(tǒng)監(jiān)控、維修排除故障，應(yīng)付突發(fā)事件等工作由人承擔(dān)；而數(shù)控機(jī)床則承擔(dān)速度快、精密度高、規(guī)律性、長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)操作，以及高級(jí)運(yùn)算、危險(xiǎn)、笨重方面的工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在人機(jī)系統(tǒng)中，人的工作將逐漸由機(jī)替代，促使人逐漸從各種不利于發(fā)揮特長(zhǎng)的工作崗位上得到解放，從而更加安全、舒適[1]。

1.2人機(jī)匹配

在復(fù)雜的人機(jī)系統(tǒng)中，為使系統(tǒng)總體效能最優(yōu)，必須在機(jī)械設(shè)備與操作者之間找到最優(yōu)組合，達(dá)到最佳人機(jī)匹配。選擇最有利于發(fā)揮人的能力，提高人的操作可靠性的匹配方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能減輕人的負(fù)擔(dān)，改善工作條件，提高工作效率。如在數(shù)控機(jī)床控制與顯示裝置的設(shè)計(jì)中，必須研究人的生理和心理特點(diǎn)，了解感官功能的極限能力以及使用時(shí)可能出現(xiàn)的疲勞累積，以保證人機(jī)的最佳協(xié)調(diào)。隨著人機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)代化程度的提高，腦力作業(yè)及心理緊張性作業(yè)負(fù)荷加重，留下事故發(fā)生的隱患。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)配合、人機(jī)對(duì)話將進(jìn)入新的階段，使人機(jī)系統(tǒng)形成一種新的組織形式：人與智能機(jī)的結(jié)合，人類(lèi)智能與人工智能的結(jié)合，人與機(jī)械的結(jié)合，從而使人在人機(jī)系統(tǒng)中處于新的地位 J。因此，在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中，必須實(shí)時(shí)考慮人機(jī)匹配。

2.數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面分析

人機(jī)界面是人與機(jī)器之間傳遞和交換信息的媒介，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和人機(jī)工程學(xué)的交叉研究領(lǐng)域。包括硬件界面和軟件界面。數(shù)控機(jī)床的軟件界面是應(yīng)用軟件的界面，具有一定的程式化特征，因此，本文主要研究數(shù)控機(jī)床的硬件界面。

2.1顯示輸入面板的人機(jī)分析

數(shù)控機(jī)床的顯示輸入面板是人與機(jī)床之間信息交流的主要平臺(tái)。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮技術(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）面板的位置面板的空間位置必須適合使用者觀察、認(rèn)讀和進(jìn)行輸入操作。一般情況下，面板應(yīng)固定在床身的某一側(cè)，并能多角度、多位置調(diào)節(jié)，使任何身材的使用者在任何位置都能方便舒適地操作和觀測(cè)，保證較高的觀察精度和輸入效率。

（2）數(shù)顯的方式、字形、時(shí)間這部分屬于軟件界面。顯示的數(shù)字應(yīng)由左向右橫讀，且各個(gè)數(shù)字的間隔不宜太大。顯示位數(shù)應(yīng)按顯示精度的需要確定?，F(xiàn)今數(shù)控機(jī)床的顯示屏大多為液晶屏，顯示數(shù)碼筆劃由點(diǎn)或短橫線組成，視需要而定，數(shù)字用短橫較好，字母或漢字用密集的點(diǎn)較好。每個(gè)數(shù)至少應(yīng)停留0.2s才能被看清，因此，數(shù)字的變換速度不宜超過(guò)0.2s。

（3）輸入方式為整體美觀和清潔的需要，輸入鍵盤(pán)大多采用超薄或感應(yīng)式的，其觸感要好，感應(yīng)靈敏度要適中，這需要在材料和工藝上多做考慮。各功能鍵的排布和尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)也要根據(jù)人的生理特征做好仔細(xì)思量，要符合人們的習(xí)慣，常用的鍵應(yīng)相對(duì)大一些，便于辨認(rèn)。

2.2控制裝置的人機(jī)分析

機(jī)床的操作是通過(guò)控制裝置（如手柄、手輪、按鈕等）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它們負(fù)責(zé)把操作者發(fā)出的即時(shí)指令傳遞給機(jī)床的執(zhí)行環(huán)節(jié)，為此，控制裝置的設(shè)計(jì)和布置必須按人肢體的活動(dòng)范圍、肌力大小及生理特點(diǎn)來(lái)考慮。

（1）手柄和控制桿它們都是單手控制器，由執(zhí)握柄和杠桿組成，不同的只是手柄的杠桿較短，控制桿的杠桿較長(zhǎng)。因此，手柄常用在操縱力較小，位置較近的場(chǎng)合-4J。執(zhí)握柄的形狀主要依據(jù)手部的生理結(jié)構(gòu)和用力大小來(lái)確定，而杠桿部分現(xiàn)在多用長(zhǎng)度可調(diào)的。

（2）手輪和搖把它們都是旋轉(zhuǎn)器，可做多圈連續(xù)旋轉(zhuǎn)，適合做連續(xù)性的操作，如機(jī)床罩的開(kāi)關(guān)。

（3）旋鈕旋鈕分為指示型和調(diào)節(jié)型兩種。指示型旋鈕的轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于360。其偏轉(zhuǎn)的角度位置有重要的信息意義，為避免誤操作應(yīng)標(biāo)示清楚。調(diào)節(jié)型旋鈕一般做多圈轉(zhuǎn)動(dòng)，可用于調(diào)整機(jī)床的工作參數(shù)，其工作阻力較大，周邊常設(shè)計(jì)成凸棱或淺槽，以防操作時(shí)打滑。

2.3觀察方式與工作區(qū)顯示

機(jī)床的工作區(qū)是指刀具對(duì)工件進(jìn)行切削加工的部分。在數(shù)控機(jī)床上，它能直觀顯示刀具的切削、破損、冷卻、潤(rùn)滑、排屑情況以及工件的尺寸和形狀等，n-r狀況信息。在這里視覺(jué)器官起主要作用，這部分的機(jī)床罩要選用透明材料。[2]

3.數(shù)控機(jī)床的色彩宜人性

色彩在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中蘊(yùn)含強(qiáng)烈的人性化藝術(shù)魅力。實(shí)驗(yàn)表明，人在看物體時(shí)，最初20s內(nèi)，色彩的成分占80%；2rain后，色彩占6o%，形體占40%；5min后，色彩和形體各占50%，以后這種狀態(tài)將持續(xù)下去。由此可見(jiàn)，色彩在造型效果中起著重要作用。對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)，其色彩要給人以舒適、高雅、清新的感覺(jué)。不宜過(guò)分灰暗與單調(diào)，也不宜過(guò)分艷麗與凌亂，一般采用大面積低純度的色彩統(tǒng)一全局，再選用小面積的高純度色彩使之活躍變化，采用中性色來(lái)聯(lián)系過(guò)渡，從而達(dá)到調(diào)和統(tǒng)一的目的。數(shù)控機(jī)床是精密設(shè)備，色彩力求單純，一般2～3色為宜，色彩越簡(jiǎn)潔醒目，整體感越強(qiáng)。以沉著、樸素、純度不高的色彩為主，點(diǎn)綴以亮麗的色彩，使色彩單純而不單調(diào)，沉靜而不沉悶，這樣的用色溫馨、含蓄、耐看，既反映數(shù)控機(jī)床精密的功能特征，又可使使用者在操作中感覺(jué)環(huán)境舒適，機(jī)器親切，從而精神愉快、穩(wěn)定而集中。

4.結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床人性化設(shè)計(jì)的優(yōu)劣反映了人一機(jī)之間情感的協(xié)調(diào)程度，也是影響操作者心理情緒及生產(chǎn)效率的重要因素之一。對(duì)于設(shè)計(jì)師而言，通過(guò)設(shè)計(jì)，使其功能、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、色彩、線形、比例、尺度等構(gòu)成優(yōu)良產(chǎn)品造型的種種因素，能與人們的經(jīng)驗(yàn)感觀及精神性需求高度和諧，即與產(chǎn)品形象的傳遞與社會(huì)認(rèn)知、人文崇尚、公德觀念等社會(huì)意識(shí)相聯(lián)系，使操作者在對(duì)產(chǎn)品的視、觸、嗅、聽(tīng)等運(yùn)作的全過(guò)程中，能將具體的物轉(zhuǎn)化為抽象的、機(jī)能的、觀念的、序列化和關(guān)系化的信息，從而得到準(zhǔn)確的感應(yīng)與傳遞。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]季晨，王俊民.人體參數(shù)與機(jī)床操縱裝置設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造工程，2006.

[2]歐靜，趙江洪.基于色彩調(diào)和理論的數(shù)控機(jī)床色彩評(píng)價(jià)研究[J].包裝工程，2007.