摘要：

人體尺寸設(shè)計是人機工程學的重點內(nèi)容。在GB10000-88標準中對人體尺寸設(shè)計做了明確規(guī)定，這涉及尺寸區(qū)段選擇和精確度的規(guī)范，此外，實際設(shè)計過程應(yīng)堅持用戶面向原則，注意細節(jié)差異，如考慮到基于地域、時代、習慣、工作性質(zhì)等而存在的產(chǎn)品現(xiàn)實需求。本文將對人機工程學中人體尺寸在高級辦公鍵盤托架設(shè)計的應(yīng)用研究展開具體分析，從而以人為本創(chuàng)建更好的高級辦公設(shè)施，并為其他高級辦公產(chǎn)品提供人機工程學的設(shè)計理念和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：

人體尺寸 人機工程 數(shù)據(jù)修正 產(chǎn)品設(shè)計 鍵盤托架

產(chǎn)品設(shè)計的一個重要內(nèi)容是要選定一個合適的人體尺寸，而這有涉及人機工程學、生理學等多種學科門類。人體尺寸，即所謂人體尺度，簡單來講是指個體正?；顒铀加械目臻g大小，包括身高、體寬、四肢大小等。

為規(guī)范產(chǎn)品設(shè)計及明確本國人體尺寸情況，西方許多國家率先進行了相關(guān)統(tǒng)計工作，建立了本國人體尺寸數(shù)據(jù)庫。我國在上世紀八十年代也制定了GB/T10000-1988標準，對我國成年人人體尺寸做了界定。此外，這一成年人人體尺寸標準還考慮了地域差異，依據(jù)華北、華中、華南、西南、東北、西北5各地域進行了不同的標準制定；在性別上分為男、女：依據(jù)職業(yè)年限劃分情況，在標準制定上也劃分為18～25、26～35、36～60（女55）三個年齡段：標準劃分比較詳細，有人體基本尺寸、坐立姿基本尺寸、手部尺寸、足部尺寸等7各大類數(shù)據(jù)，而在每一大類中有細化為體寬、足長、股間距等47個小項。

這一國家標準較為詳細的統(tǒng)計出我國成人人體尺寸的基本情況，對產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、區(qū)域推廣帶來重要指導(dǎo)作用，也是本文相關(guān)設(shè)計的基礎(chǔ)。客觀來講，產(chǎn)品設(shè)計中有著良好的人體尺寸把握，才能設(shè)計出合理的、適用性廣的產(chǎn)品，對人體舒適、健康及提升工作績效都有深遠影響。

一、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究

人體尺寸數(shù)據(jù)在實際應(yīng)用中，有兩個基本問題首當其沖：

其一，幾乎所有的人體尺寸統(tǒng)計數(shù)據(jù)都是對人體的直接測量，反映的是人體實際情況，而人們在日常生活工作中是不可能“赤身裸體”的，人們總是在著衣狀態(tài)下進行生活的，這顯然與人體尺寸標準是有出入的，尤其當天氣寒冷時，衣物所占的尺寸是不容忽視的。而這種著衣狀態(tài)下的人體尺寸才是產(chǎn)品設(shè)計的實際數(shù)據(jù)；在人體尺寸標準中，給出的一個區(qū)域內(nèi)某個年齡段下男女的評價尺寸，不可能對每一個體做出具體測量，而現(xiàn)實中普遍存在著身高、體重、動作習慣差異，這使得人體尺寸標準不能盲目被采用，而應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品服務(wù)對象進行相應(yīng)調(diào)試。

在上世紀90年代初制定的GB/T12985標準，對人體尺寸標準在實際應(yīng)用中的規(guī)范做了原則性界定。

1.數(shù)據(jù)的選擇

在設(shè)計之初，要首先確定所要使用的人體特征數(shù)據(jù)。人體特征即細化后的各小項數(shù)據(jù)，有時還需是幾個特征數(shù)據(jù)的組合，對各特征數(shù)據(jù)有充分的理解，才能保證設(shè)計的合理性。

2.人體尺寸百分位數(shù)的選擇

依據(jù)實際產(chǎn)品設(shè)計需求，選定各類人體特征數(shù)據(jù)，繼而最終選定所要應(yīng)用的百分位數(shù)。

2.1依產(chǎn)品功能分類選擇人體尺寸數(shù)據(jù)

產(chǎn)品功能是實現(xiàn)良好人機交互的主體，良好的功能實現(xiàn)是產(chǎn)品設(shè)計的基本目標。依據(jù)產(chǎn)品功能劃分，把產(chǎn)品尺寸設(shè)計區(qū)別為三個大類，簡述如下：第一類：I型產(chǎn)品尺寸確定，依據(jù)現(xiàn)實情況，在人體尺寸的某一特征下，往往會出現(xiàn)基于兩個極值間的區(qū)間，這兩個極值在操作上可以通過人體尺寸百分數(shù)來確定。這一產(chǎn)品尺寸設(shè)計的現(xiàn)實應(yīng)用有安全帶的設(shè)計、皮帶長度設(shè)計、背包帶長度設(shè)計等。第二類：II型產(chǎn)品尺寸設(shè)計，在這一設(shè)計中，只需依據(jù)人體尺寸百分數(shù)來給出一個限值就可以。具體來講，這一類產(chǎn)品又可分為：大尺寸設(shè)計方式，即給出上限值；小尺寸設(shè)計方式，即給出下限值。第三類：III型產(chǎn)品尺寸設(shè)計方法，采用平均化手段，找出一個應(yīng)用最為廣泛的尺寸，一般選定50%（P50）人體尺寸。這種設(shè)計方式適用于產(chǎn)品尺寸對產(chǎn)品功能影響不大，或者用戶在實際應(yīng)用中對產(chǎn)品尺寸沒有嚴格要求，此時可基于人體尺寸標準下的50百分位數(shù)對產(chǎn)品尺寸設(shè)計做出統(tǒng)一化處理，即簡化了設(shè)計，也保證了良好的產(chǎn)品功能。這一設(shè)計方法有許多現(xiàn)實應(yīng)用，如樓道斜度、房屋高度等的設(shè)計。

2.2人體尺寸百分位數(shù)的選擇

由上可知，實際產(chǎn)品設(shè)計中，依據(jù)不同的產(chǎn)品功能，會選定不同的設(shè)計尺寸，在操作上一般通過選定不同的百分位數(shù)Px來確定。在確定上限值時需要給出大百分數(shù)，常用的有90、95、99百分數(shù)，而在確定下限值時需要給出小百分數(shù)，常用的有10、5、1百分數(shù)，而最終的選定結(jié)果一般要通過廣泛的社會調(diào)查而確定，即考慮所限定產(chǎn)品尺寸的適用情況。在尺寸選擇上來說，一般追求較高的適用性及用戶滿意度，可是，過分追求尺寸合適，有時會損害到產(chǎn)品附加功能，所以，應(yīng)在二者之間選擇一個權(quán)衡點；有些產(chǎn)品滿足度對尺寸要求較為嚴格，當限定某一限值時，限值外的用戶依然會出現(xiàn)不適的感覺，這就要求繼續(xù)修改限值，最終使得滿足度達到預(yù)期要求?？梢?，在人體尺寸百分位數(shù)選擇時應(yīng)遵循下列三點基本要求：

1）產(chǎn)品設(shè)計中的百分位數(shù)選擇一般選擇P95和P5或P90和P10組合。

2）對人體尺寸較為敏感的產(chǎn)品可適當擴充上下限值，選擇P99和P1或P95和P5組合。

3）一些產(chǎn)品適用于男女用戶，則產(chǎn)品設(shè)計時一般遵循這一操作：上限值依據(jù)男性的P90、P95、P99給出；下限值依據(jù)女性的P10、P5、P1給出；對III型產(chǎn)品設(shè)計的百分數(shù)選擇方法一般是（P50男+P50女）/2。

3.尺寸修正量

基于不同的設(shè)計需求及現(xiàn)實需要，會對各項產(chǎn)品尺寸做出修正，而修正量有正有負，而所謂的總的尺寸修正量是各項數(shù)據(jù)修正的代數(shù)和。用公式表征如下：

尺寸修正量=功能修正量+心理修正量

=（穿著修正量+姿勢修正量+操作修正量）+心理修正量

3.1功能修正量

基于產(chǎn)品功能實現(xiàn)的需要，需要對選定的人體尺寸做出適當修改，甚至會對上下限值進行擴充，有時是以適當犧牲人體舒適度為代價的。

3.1.1穿著修正量

GB/T12985-1991中列舉有一些數(shù)據(jù)示例：

1）穿鞋修正量：對用戶身高、視角、頭部仰角、會陰高等進行修正。一般，男子：+25mm，女子：+20mm。

2）著衣著褲修正量：視角、頭部多項指標、坐姿身高等產(chǎn)生影響，一般，修正量為+6mm；肩寬、臀寬等+13mm；胸厚+18mm；臀膝距+20mm。

基于四季變化和人們著衣習慣的不同，設(shè)計中要做成的修正也有很多。季節(jié)變換引起的衣著變化，手套、帽子、鞋靴的變化、都市女性穿著高跟鞋等情況，在GB/T12985-1911中都沒有列出的數(shù)據(jù)，產(chǎn)品設(shè)計人員也應(yīng)予以考慮，并通過社會調(diào)查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等方法進行產(chǎn)品尺寸數(shù)據(jù)修正。

3.1.2姿勢修正量

國標中的人體尺寸是在人體處于固定狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，而人們在日?；顒又?，不會時刻處于某一種狀態(tài)，這一基于姿勢而產(chǎn)生的差異，也應(yīng)進行數(shù)據(jù)修正。

基于立姿而存在的相關(guān)人體特征尺寸要-10mm；基于坐姿而存在的相關(guān)人體特征尺寸要44mmm。

3.1.3操作修正量

對滑板按鈕的相關(guān)操作要-25mm；手臂前伸進行相關(guān)操作時，數(shù)據(jù)修正為-12mm；去卡片、票證時，-20mm，等。

操作者在實際工作中會有眾多的動作，這是沒有統(tǒng)一標準的，這就要求產(chǎn)品設(shè)計人員進行廣泛的調(diào)查，依據(jù)現(xiàn)實情況做出適當修正。

3.2年代修正量

這一修正往往不被引起重視，但較為久遠的國家標準基于時代變化還是會產(chǎn)生一些差異。隨著時代的變化，人們的人體尺寸均值會發(fā)生一定改變，設(shè)計人員應(yīng)當對有必要做出改變的人體特征尺寸做出修正。

4.產(chǎn)品功能尺寸的設(shè)定

產(chǎn)品功能尺寸是基于產(chǎn)品功能實現(xiàn)而存在的系統(tǒng)尺寸，和基于用戶舒適度而存在的系統(tǒng)尺寸向匹配，它和各項尺寸設(shè)計是有差別的。舉例來講，辦公軟椅的高度設(shè)計，應(yīng)考慮到人坐上去后的高度變化，而變化后的高度才是所謂功能高度。一般來講，在產(chǎn)品設(shè)計過程中要考慮產(chǎn)品的最佳功能尺寸和最小功能尺寸。

最佳功能尺寸=心理修正量+產(chǎn)品最小功能尺寸。

最小功能尺寸=相應(yīng)百分位數(shù)的人體尺寸+功能修正量。

二、人體尺寸應(yīng)用實例

下面將以電腦鍵盤托架設(shè)計中的人體尺寸應(yīng)用進行詳細解析。

在設(shè)計高級辦公鍵盤托架時，主要從以下幾個方面考慮人體在使用電腦操作鍵盤時的人機關(guān)系：

1）人與鍵盤的人機關(guān)系；

2）人與顯示器的人機關(guān)系；

3）人與鼠標的人機關(guān)系；

4）人與鍵盤按鍵的人機關(guān)系。

這里以普通辦公是電腦操作為例，從以上幾方面進行分析：

1.托架尺寸

對于鍵盤托架的設(shè)計主要包括高寬尺寸和開合方式，這里著重分析托架的高寬尺寸

1.1高：

鍵盤托架的高度取決于使用者的高度，因此選擇身高數(shù)據(jù)。考慮到是男女共用，且屬于IIA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計，因此選擇P95男，同時考慮人的穿著修正量、自然放松狀態(tài)的姿勢修正量和心理修正量，即門框距頭頂?shù)木嚯x。

據(jù)此可以得出鍵盤托架的高度為：

H=男性身高的P95（1775mm）+穿著修正量（25mm）+姿勢修正量（-10mm）+心理修正量（150mm）=1940（圖1）

1.2寬：

鍵盤托架的寬度取決于鍵盤長寬尺寸，而鍵盤托架的尺寸設(shè)計需考慮到人與桌面空間的關(guān)系。（圖2）

2.鍵盤托架與視覺位置

2.1視覺位置

鍵盤托架與視覺位置主要包括按鍵高度范圍，和與人的水平距離。由于，人在電腦面前活動空間有一定局限性，因此人與托架的水平距離可視具體環(huán)境條件具體安排，這里主要就人體尺寸對按鍵的高度范圍進行分析。

鍵盤托架應(yīng)處在人的正常視線范圍內(nèi)。操作者處于放松工作狀態(tài)時，頭部上軸線與視角的夾角105～110，相應(yīng)的，視角與水平視線夾角是25-35。（圖3）

而高度范圍也和人與鍵盤托架的距離有關(guān)，這個距離可達致看作：前臂長+手長。這里選用III型產(chǎn)品尺寸，即L=[男性前臂長的P50（237mm）+女性前臂長的P50（213mm）]/2+[男性手長的P50（183mm）+女性手長的P50（171mm）】/2+操作修正量（-100mm）=302mm。

如圖4所示，O點為人眼的位置，則OA=L=302mm，則AC之間即為最佳高度范圍。

AB=OAxtan25。，經(jīng)計算約等于140mm；

AC=OAxtan35。，經(jīng)計算約等于210mm。

這里眼高仍選用III型產(chǎn)品尺寸，即

H眼=【男性眼高的P50（1568mm）+穿著修正量（25mm）+女性眼高的P50（1454mm）+穿著修正量（20mm）】/2+姿勢修正量（-10mm）=1523.5mm。

最佳高度為：（眼高AB）～（眼高-AC），即1383.5mm～1313.5mm。

2.2鍵盤的尺寸

這一尺寸設(shè)計要考慮到指寬，一般要求與鍵盤接觸的前指面積超過75%。又第一指節(jié)通常稍長一些，因此L施力可約等于1/3指長。根據(jù)現(xiàn)實情況，筆者選定男性食指近位指關(guān)節(jié)的P95和男性是指長的P95作為設(shè)計尺寸。

根據(jù)以上分析，按鍵寬和長分別為：

w按鍵=男性食指近位指關(guān)節(jié)款的P95（21mm）+心理修正量（4mm）=25mm；

L按鍵=男性是指長的P95 x 1/3+心理修正量（2mm）。

根據(jù)男子食指長的回歸方程

Y=-0.85+0.38X1

男性手長P95是X1=196mm，帶入上式，可獲得：

Y=-0.85+0.38×196=73.63mm，

則，L按鍵=73.63×1/3+2=26.5433mm，約L按鍵=26.5mm。

綜上，按鍵尺寸為長26.5mm、寬25mm，這作為基本尺寸對不同造型的鍵盤提出了基本要求。

3.托架參數(shù)和外觀

材質(zhì)選用扛被特板合金鋼板，手部托底處采用無毒硅膠，重量為6.5Kg，并采用雙鼠標設(shè)計，適用左右手操作。其特點是可自由調(diào)節(jié)高度如圖5升降幅度120mm，平行360。旋轉(zhuǎn)，如圖6，平行滑行距離300mm，如圖7。

上述設(shè)計流程即為完整的高級辦公鍵盤托架尺寸設(shè)計過程。

結(jié)論

本文采用理論與實踐相結(jié)合的方法，針對高級辦公鍵盤托架設(shè)計進行人機工程學人體尺寸進行分析及應(yīng)用研究得出如下結(jié)論。

（1）最關(guān)鍵的因素。國家人體尺寸標準很好地給出了人體特征尺寸及百分位數(shù)選定的原則，但基于地域、時代、操作、著裝、習慣而存在的差異也應(yīng)當引起設(shè)計者的重視，并做出適當修正，然后才是產(chǎn)品功能尺寸的確定。

（2）概括來講，人體尺寸數(shù)據(jù)的現(xiàn)實應(yīng)用，主要包括人體特征尺寸的選擇、百分位數(shù)選定及功能尺寸設(shè)計三個部分。

目前，對于人體尺寸在高級辦公鍵盤托架設(shè)計的應(yīng)用研究仍有很大的開發(fā)改進空間。希望在未來有更多關(guān)于人機工程人體尺寸在高級辦公產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)中的研究理論得到實踐，在最大程度上減輕人們在日常工作中的疲勞感，為工作績效提升、增加辦公舒適度等方面提供助力。