閆換新

(浙江科技學(xué)院 經(jīng)濟與管理學(xué)院，杭州 310023)

以人為本是產(chǎn)品創(chuàng)新的內(nèi)在動力，人機工程是講授以人為本理論和實踐的課程。該課程基于對人、機器和技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)并利用人的行為方式、工作能力、作業(yè)限制等特點[1]，合理設(shè)計工具、機器、系統(tǒng)、任務(wù)和環(huán)境，以提高效率、安全性、舒適性和有效性[2]。人機工程是工業(yè)工程等專業(yè)的主干課，也是一門綜合性邊緣學(xué)科[3]，該課程涵蓋生理、心理、色彩、視覺、體力、人體尺寸、反應(yīng)時、作業(yè)空間、人機系統(tǒng)等理論和應(yīng)用[4]。為便于敘述，下文將產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)統(tǒng)稱為產(chǎn)品。

人機工程強調(diào)產(chǎn)品設(shè)計從人、機器和環(huán)境等大處著眼，從安全、適用、實用、效率等細節(jié)入手，因此，實用人機工程設(shè)計能幫助學(xué)生從細節(jié)出發(fā)，分析解決細節(jié)問題，在解決問題過程中熟練掌握技術(shù)工具，提升應(yīng)用能力。目前，企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計已細分為需求、規(guī)劃、原型、三維、仿真、詳細設(shè)計、測試等階段，產(chǎn)品的生產(chǎn)過程更復(fù)雜；無論產(chǎn)品設(shè)計還是制造，每個細分階段都需要不同的技術(shù)軟件，需要專業(yè)團隊長期反復(fù)地討論、比較、驗證和設(shè)計；并且，產(chǎn)品和技術(shù)越先進，對人機工程應(yīng)用的要求越多、越高。人機工程課程設(shè)計是鏈接人機工程理論課和企業(yè)產(chǎn)品實踐的紐帶，因此，人機工程課程設(shè)計只有注重創(chuàng)新和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，學(xué)生才可能適應(yīng)企業(yè)實踐要求。

1 人機工程課程設(shè)計存在的問題

與實踐相比，目前人機工程課程設(shè)計存在以下主要問題：

一是偏于理論驗證，設(shè)計內(nèi)容偏于圍繞教材案例，設(shè)計內(nèi)容單調(diào)[5-6]。二是企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計生命周期的每個階段應(yīng)用系列化技術(shù)軟件，企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)周期一般需要半年以上；但是，目前課程設(shè)計周期一般安排1周左右，課程設(shè)計時間過短。課程設(shè)計多采用Word、AutoCAD等少量工具軟件，設(shè)計內(nèi)容少，技術(shù)軟件應(yīng)用種類少、應(yīng)用水平低，應(yīng)用新媒體表達產(chǎn)品細節(jié)少，學(xué)生解決實際問題的機會少[7-8]，理論與實踐結(jié)合更少[9-10]。三是課程設(shè)計組織以單個學(xué)生為單位，要求單個學(xué)生獨立完成設(shè)計題目[11]，因此，團隊學(xué)習(xí)與合作少；與課程設(shè)計相比，企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計以產(chǎn)品項目組為單位，強調(diào)團隊的深入學(xué)習(xí)與合作。

可見，傳統(tǒng)人機工程課程設(shè)計與企業(yè)實踐脫節(jié)大，難以提升學(xué)生創(chuàng)新意識和應(yīng)用能力。為解決以上問題，本研究對設(shè)計內(nèi)容、技術(shù)手段、組織管理等進行了改進，并應(yīng)用于課程設(shè)計教學(xué)實踐。

2 提升創(chuàng)新和應(yīng)用能力的改革措施

2.1 強調(diào)細節(jié)提升的創(chuàng)新意識

2.1.1 從應(yīng)用流程分析中發(fā)現(xiàn)人機工程細節(jié)問題

相對整機系統(tǒng)，細節(jié)問題更易解決，更易獲得成就感，更易激發(fā)創(chuàng)新動機和興趣，進而提升創(chuàng)新意識，因為創(chuàng)新意識包括創(chuàng)新動機、創(chuàng)新興趣、創(chuàng)新情感和創(chuàng)造意志[12]。在產(chǎn)品實踐中，人、機器、環(huán)境及其關(guān)系考慮得越多越細致，就越可能從司空見慣中發(fā)現(xiàn)細節(jié)問題，而點滴細節(jié)的改進積累到一定程度就可能發(fā)生“質(zhì)變”，就可能創(chuàng)造出更安全、舒適、高效的新產(chǎn)品。為此，筆者從日常生活和學(xué)習(xí)的體驗中凝煉課程設(shè)計內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生挖掘產(chǎn)品的人機工程設(shè)計要素，改進后的課程設(shè)計主要內(nèi)容見表1。

表1 人機工程課程設(shè)計主要類型和內(nèi)容Table 1 Main types and contents of curriculum design of ergonomics

以電飯煲面板優(yōu)化設(shè)計主題為例，首先要求學(xué)生結(jié)合家庭煮飯體驗，從產(chǎn)品說明中分析每個功能的操作流程，繪制清晰流程圖；然后，分析流程中每個節(jié)點操作對安全性、舒適性、實用性和效率的影響，以培養(yǎng)學(xué)生從細節(jié)入手分析和解決問題的習(xí)慣，使其感受細節(jié)對產(chǎn)品創(chuàng)新的推動力。圖1為2017年蘇泊爾在京東銷售的電飯煲預(yù)約功能宣傳圖片，促銷價為499元，屬國產(chǎn)中高檔電飯煲，大多數(shù)國產(chǎn)電飯煲與圖1預(yù)約操作相同。

假設(shè)當晚20：00預(yù)約次日早晨6：30煮熟，根據(jù)圖1蘇泊爾電飯煲預(yù)約說明，繪制預(yù)約操作流程圖2。對多數(shù)工薪家庭而言，一般預(yù)約周一至周五工作日早晨煮飯，估算每年有230個工作日，從圖2發(fā)現(xiàn)當前預(yù)約操作流程存在以下問題：一是每次預(yù)約必須計算當前時刻和煮熟時刻間的時長，日復(fù)一日，需要大量的重復(fù)計算；二是每次預(yù)約必須反復(fù)按動【時】和【分】鍵，日復(fù)一日，需要大量的重復(fù)按鍵。

圖1 預(yù)約說明Fig.1 Reservation function description

圖2 預(yù)約煮米操作流程Fig.2 Reservation process for rice cooking

2.1.2 從人機理論和實踐的結(jié)合中解決細節(jié)問題

根據(jù)教材中人機功能分配和匹配理論，盡量將精確計算、簡單重復(fù)的工作交給機器完成，盡量將分析、總結(jié)、歸納、推理等工作交給人完成，發(fā)揮人和機器各自所長，以達到人機系統(tǒng)整體最佳效能[13]。為此，在適當增加軟件研發(fā)投入，基本上不增加材料、生產(chǎn)等成本的前提下，充分利用觸摸屏等成熟技術(shù)，對電飯煲預(yù)約流程改進如下：1)將輸入?yún)?shù)由時長改為時刻。采用預(yù)約時刻參數(shù)后，預(yù)約操作只考慮煮熟時刻，無需考慮當前時刻，無需計算煮熟時刻和當前時刻間的時長。這就大幅減少了預(yù)約操作信息處理時間，大幅減少了反應(yīng)時間，預(yù)約信息輸入界面可采用圖3或圖4方案。2)用觸摸屏替換液晶屏與實體鍵組合面板，簡化信息輸入操作。采用觸摸屏面板后，或按圖3上下滑動手指，或按圖4選擇指定數(shù)字，就直接輸入預(yù)約時刻06：30，減少了大量反復(fù)按鍵動作。3)增加存儲預(yù)約時刻功能，實現(xiàn)一鍵智能預(yù)約。該功能可存儲早晚2個預(yù)約時刻，能消除圖2流程中時長計算、按動【時】鍵、按動【分】鍵等操作節(jié)點。以每周工作日和休息日為例，第1次按動【定時器】鍵，自動預(yù)約工作日早餐煮熟時刻；第2次按動【定時器】鍵，自動預(yù)約非工作日早餐煮熟時刻；反復(fù)按【定時器】鍵，兩個預(yù)約時刻反復(fù)循環(huán)，實現(xiàn)一鍵預(yù)約。

在教學(xué)時，學(xué)生可以就自己感興趣的內(nèi)容進行分組實驗，分享交流時也是在自己組內(nèi)進行進行，不需要全班學(xué)生一起聽。學(xué)生做實驗的方法各有千秋，如選擇探究面積關(guān)系的小組，學(xué)生有的用覆蓋法，因為透明片可以上下重疊擺放；有的用方格紙作測量工具，把透明片放在方格紙上，用方格測量；有的學(xué)生居然提出要用電子秤來找圖形關(guān)系，理由是這些圖形片雖然顏色不一樣，但是厚度相同（材料也相同），所以圖形面積越大重量也會越重，圖形之間的面積關(guān)系可以用重量關(guān)系來代換。事實上，學(xué)生已經(jīng)在不知不覺地進行類比推理了，這正是創(chuàng)造性思維的重要來源。

△△時分052506300735△△定時器預(yù)約啟動

圖3定時預(yù)約輸入界面1
Fig.3Timing reservation input interface 1

定時器06∶301234567890預(yù)約啟動

圖4定時預(yù)約輸入界面2
Fig.4Timing reservation input interface 2

由此，學(xué)生綜合運用人機系統(tǒng)、反應(yīng)時、人機功能分配、人機界面等理論，大幅簡化了電飯煲預(yù)約流程，還考慮了流程改造的經(jīng)濟性和技術(shù)可行性。繪制產(chǎn)品操作清晰流程圖，從安全性、舒適性、效率等多個維度，分析流程中每節(jié)點人機操作合理性，就可能發(fā)現(xiàn)更多產(chǎn)品細節(jié)問題，然后運用人機理論和技術(shù)改進細節(jié)，將細節(jié)提升作為產(chǎn)品創(chuàng)新的起點，使學(xué)生逐漸積累“大處著眼、小處著手”的創(chuàng)新意識。

2.2 設(shè)計過程專業(yè)化、技術(shù)工具系列化

工欲善其事，必先利其器。產(chǎn)品設(shè)計、制造和銷售的每個細分階段須應(yīng)用各類專業(yè)軟件，理論、經(jīng)驗和專業(yè)軟件等的熟練應(yīng)用就是“器”，而且企業(yè)越來越注重產(chǎn)品開發(fā)過程完整性、技術(shù)融合性[14]，為此，課程設(shè)計內(nèi)容要求應(yīng)用各類軟件，使學(xué)生通過大量地應(yīng)用主流軟件，初步掌握設(shè)計流程、方法、技術(shù)，達到“利器善事”的目的。

以內(nèi)容為無線插卡音箱的課程設(shè)計為例，傳統(tǒng)課程設(shè)計一般分2個階段，先采用AutoCAD設(shè)計產(chǎn)品平面圖，然后采用Word撰寫課程設(shè)計報告。傳統(tǒng)設(shè)計運用技術(shù)工具單一，沒有表達實物的三維模型，難以精確表達產(chǎn)品細節(jié)，難以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品可用性、適用性存在的問題，對設(shè)計缺陷的改進過程繁瑣，設(shè)計原型與產(chǎn)品最終形態(tài)差距過大。為解決以上問題，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)實踐，將設(shè)計過程劃為需求分析、原型設(shè)計、三維建模、圖像處理、視頻處理、網(wǎng)站制作等細分階段，每階段進行大量充分的人機交互，主要工作如下。

1)需求分析：運用Word或Axture制作產(chǎn)品需求文檔，設(shè)計功能操作流程，根據(jù)音箱使用群體，以外觀和操作界面設(shè)計為主，確定設(shè)計目標、適用和約束條件；查閱、收集整理目標人群手掌結(jié)構(gòu)和尺寸，確定人機設(shè)計要素及原則；確定藍牙、AUX音頻輸入、SD卡播放、收音等功能操作流程。

2)原型設(shè)計：運用Axture分析產(chǎn)品原型，清晰表達產(chǎn)品業(yè)務(wù)流程和功能實現(xiàn)。

3)三維建模：運用3Dmax或Pro/E實現(xiàn)音箱三維建模，實體模型包括箱體、界面顯示、操作輸入、喇叭等主要部件。

5)視頻合成編輯：3DMax或Pro/E輸出產(chǎn)品視頻，運用Corel制作視頻片頭、片尾、字幕，合成編輯視頻音頻，完成展示產(chǎn)品外觀、操作、功能等細節(jié)的小電影。

6)網(wǎng)站設(shè)計：運用DreamWaver設(shè)計音箱展示網(wǎng)站，網(wǎng)站集成產(chǎn)品圖文、音視頻等媒體，實現(xiàn)良好人機互動。

在課程設(shè)計過程中，每階段要求學(xué)生制作規(guī)范文檔，初步掌握產(chǎn)品設(shè)計主流技術(shù)工具，在大量反復(fù)應(yīng)用中鍛煉并積累基本的技術(shù)能力，通過三維實體展現(xiàn)獲得設(shè)計成就感。

2.3 設(shè)計周期和組織實用化、設(shè)計評價多樣化

改進課程設(shè)計后，設(shè)計內(nèi)容更多、更具體，飽滿的實踐任務(wù)驅(qū)動學(xué)生進行大量自主學(xué)習(xí)，自主探索技術(shù)和應(yīng)用實踐。傳統(tǒng)課程設(shè)計只安排約1周時間，相對企業(yè)產(chǎn)品實際開發(fā)周期過于倉促，1周左右時間內(nèi)學(xué)生難以熟練應(yīng)用專業(yè)軟件，難以深入產(chǎn)品細節(jié)，很難有實踐能力的收獲。因此，為保證課程設(shè)計實效，對設(shè)計周期、組織及其評價改進如下。

1)分散設(shè)計和集中設(shè)計相結(jié)合。將課程設(shè)計所在的整個學(xué)期安排為分散設(shè)計期，將學(xué)期末1周時間安排為集中設(shè)計期，分散設(shè)計貫穿整個學(xué)期的課余時間，強化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。利用人機工程課程所在學(xué)期的第1次理論課，講解并發(fā)布設(shè)計說明書，明確設(shè)計目標、題目、內(nèi)容、流程、主要技術(shù)軟件等。要求學(xué)生從第1周起就自主分組，從學(xué)習(xí)和應(yīng)用技術(shù)軟件工具開始，進入分散設(shè)計階段。

2)自主搭建設(shè)計小組。要求學(xué)生按2～3人自主搭建小組，每個小組選擇一題目，組內(nèi)自主分工，團隊合作開展設(shè)計，分析產(chǎn)品需求、技術(shù)關(guān)鍵和方案，隨著人機工程理論課程的展開，設(shè)計內(nèi)容逐步深入。

3)集中課程設(shè)計安排在期末，以交流討論為主。通過近一學(xué)期的分散設(shè)計，近三分之一設(shè)計能達到基本目標；利用集中設(shè)計的固定場地，讓學(xué)生能充分深入地討論，切磋設(shè)計思路和技術(shù)，在大量討論中碰撞思維火花，提升實踐和創(chuàng)新能力[15]。

4)設(shè)計效果評價綜合考慮過程表現(xiàn)、技術(shù)軟件先進性、文檔專業(yè)性、產(chǎn)品實用性和適用性，并且結(jié)合個人在組內(nèi)的角色和作用。

表2為改進課程設(shè)計前后的實踐提升部分要素的比較。

表2 改進前后的實踐提升比較Table 2 Comparison of practice improvement before and after improvement

3 結(jié) 語

以內(nèi)容實用化、技術(shù)專業(yè)化為原則，凝煉設(shè)計內(nèi)容，規(guī)范設(shè)計過程，使學(xué)生經(jīng)歷較長期的自主學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐。學(xué)生從人、機器、環(huán)境及其關(guān)系思考，能發(fā)現(xiàn)更實用的產(chǎn)品細節(jié)；大量反復(fù)應(yīng)用技術(shù)軟件，學(xué)生會掌握更多更深入的實用技術(shù)。筆者將課程設(shè)計與理論教學(xué)相結(jié)合，將課程設(shè)計改革延伸至講授的其他專業(yè)課，使部分學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力明顯提升，體現(xiàn)在近3年畢業(yè)生實習(xí)和就業(yè)質(zhì)量的逐漸提升，例如進入海康威視等頂級企業(yè)的畢業(yè)生逐漸增加，入職上市公司和IPO排隊期準上市公司的畢業(yè)生逐漸增加。憑借較強實踐能力和嚴謹作風，近年畢業(yè)的校友成為企業(yè)骨干人數(shù)逐漸增多；近年畢業(yè)的校友為本企業(yè)招聘團代表，返?；乇緦I(yè)招聘實現(xiàn)零突破，并逐年增加。