孫一嫻

摘要：通過對人機工程學(xué)概念的簡單論述，進一步對人-機-環(huán)境系統(tǒng)中各因素之間的聯(lián)系和人機工程學(xué)的內(nèi)容對設(shè)計學(xué)科產(chǎn)生的作用以及在設(shè)計中的應(yīng)用體現(xiàn)作了闡釋，同時指出在現(xiàn)代環(huán)境下未來的設(shè)計將如何真正的符合人機工程學(xué)的原理，把設(shè)計學(xué)科的內(nèi)容提升到人性化設(shè)計的高度中去，體現(xiàn)出現(xiàn)代設(shè)計對人的尊重和關(guān)懷。

關(guān)鍵詞：人機工程學(xué);現(xiàn)代設(shè)計;應(yīng)用

中圖分類號：TS664?文獻標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）09-0053-02

1?人機工學(xué)

人體工程學(xué)：也稱人機工程學(xué)，是一門多學(xué)科交叉的工業(yè)設(shè)計學(xué)科?！吨袊髽I(yè)管理百科全書》將人機工程學(xué)定義為：研究人和機器、環(huán)境相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計的機器與環(huán)境系統(tǒng)適應(yīng)人生理、心理等特點，達到生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。通過這個定義可以認(rèn)為：人機工程學(xué)是研究"人一機一環(huán)境"系統(tǒng)中人、機、環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決該系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學(xué)。

2?人機工學(xué)的發(fā)展歷程概述

（1）本能階段。原始人機關(guān)系：有了人類就有了造物，有了造物就有了人機關(guān)系。在遙遠的石器時代人們就開始探尋適用于捕獵使用的器具，人們在不斷的探索過程中逐漸掌握了制作適合于人手部造型以及使用舒適的器物，開始了無意識的人機設(shè)計。

（2）科學(xué)系統(tǒng)階段。①經(jīng)驗人機工程學(xué)：從泰勒的科學(xué)管理方法和理論的形成到第二次世界大戰(zhàn)之前，稱為經(jīng)驗人機工程學(xué)的發(fā)展階段。其特點是以機械中心進行設(shè)計，通過對操作者的選拔和培訓(xùn)，使人適應(yīng)機器。②科學(xué)人機工程學(xué)：二戰(zhàn)期間到20世紀(jì)50年代末，此階段發(fā)展的特征是在工業(yè)與工程設(shè)計中重視人的因素，并努力使機器適應(yīng)人的工作。到20世紀(jì)50年代，人機工程學(xué)原理已經(jīng)被許多工業(yè)設(shè)計師所采用，因此產(chǎn)品的人機關(guān)系得以改善。③現(xiàn)代人機工程學(xué)：20世紀(jì)60年代人機工程學(xué)研究的指導(dǎo)思想，是將人和環(huán)境看作一個整體系統(tǒng)，使系統(tǒng)中的人、機、環(huán)境得到最佳配合，以此來保證系統(tǒng)整體最優(yōu)。20世紀(jì)70年代以后，在指導(dǎo)思想中，有人主張應(yīng)強調(diào)人的基本價值，特別是在系統(tǒng)、工具、環(huán)境設(shè)計中考慮操作者的個體差異，以使科學(xué)技術(shù)不僅在產(chǎn)品上能滿足人的要求，還能夠讓人們在操作機械的過程中獲得滿足。20世紀(jì)80年代，日本設(shè)計學(xué)界出現(xiàn)了以根據(jù)人的感性和想象而進行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的感性工學(xué)，到90年代感性工學(xué)是日本設(shè)計學(xué)界所致力開拓的設(shè)計新方向、新學(xué)科之一。它將過去定為難以量化、只能定性的、非理性無邏輯可言的感性反應(yīng)，運用現(xiàn)代計算機技術(shù)加以量化，籍以發(fā)展新一代的設(shè)計技術(shù)和產(chǎn)品。[1]

（3）多元化、人文階段。當(dāng)代人機工程學(xué)的發(fā)展：設(shè)計中對人的認(rèn)知、感性、情感因素的重視日益加強。

3?人機工學(xué)在現(xiàn)代設(shè)計中的應(yīng)用

在設(shè)計領(lǐng)域中，人機工程學(xué)主要從系統(tǒng)的角度去思考問題，使系統(tǒng)中的人、機、環(huán)境得到最佳配合，人機工程學(xué)的研究內(nèi)容以及其對于設(shè)計學(xué)科的作用可以概括如下

3.1人機工程學(xué)在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。

（1）為工業(yè)設(shè)計中考慮“人的因素”提供人體尺度參考：應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、心理學(xué)和生理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)枃特征和肌能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心變化以及人體各部分在活動時相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)提供人體各部分的發(fā)力范圍、活動范圍、動作速度、頻率、重心變化以及動作時慣性等動態(tài)參數(shù)分析人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及肢體感覺器官的肌能特征，分析人在勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞程度以及對各種勞動負荷的適應(yīng)能力，探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素，及心理因素對工作效率的影響等。人體工程學(xué)的研究，為工業(yè)設(shè)計全面考慮“人的因素”提供了人體結(jié)構(gòu)尺度，人體生理尺度和人的心理尺度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可有效地運用到工業(yè)設(shè)計中去。芬蘭設(shè)計師庫卡波羅致力于研究人體工學(xué)和生態(tài)科學(xué)，力圖把人體工學(xué)和造型美感達到完美和諧的最高境界，他運用人機工學(xué)的原理，深入地研究了人體尺度，他設(shè)計的Fysio Chair費西奧椅被稱作“全世界第一把完全根據(jù)人體形態(tài)設(shè)計的辦公室座椅”，是人機工學(xué)中具有歷史意義的設(shè)計。

基于人機工程學(xué)原理而設(shè)計的鼠標(biāo)具有良好的舒適性，鼠標(biāo)的垂直傾斜角度設(shè)置為57°，這樣的設(shè)計能讓手腕的肌肉活動降低10%。很大程度上消除了長時間使用鼠標(biāo)后所造成的手腕酸痛和僵硬感。

（2）為工業(yè)設(shè)計中“產(chǎn)品”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)：現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計中，如搞純物質(zhì)功能的創(chuàng)作活動，不考慮人機工程學(xué)的需求，那將是創(chuàng)作活動的失敗。因此，如何解決“產(chǎn)品”與人相關(guān)的各種功能的最優(yōu)化，創(chuàng)造出與人的生理和心理肌能相協(xié)調(diào)的“產(chǎn)品”，這將是當(dāng)今工業(yè)設(shè)計中，在功能問題上的新課題。人體工程學(xué)的原理和規(guī)律將設(shè)計師在設(shè)計前考慮的問題。

（3）為工業(yè)設(shè)計中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計準(zhǔn)則：通過研究人體對環(huán)境中各種物理因素的反應(yīng)和適應(yīng)性，分析諸如聲、光、熱、振動、灰塵和有毒氣體等環(huán)境因素對人體的生理、心理和工作效率的影響程度，確定了人在生產(chǎn)和生活活動中所處的各種環(huán)境的舒適范圍和安全極限，從保證人體的健康、安全、舒適和高效出發(fā)，為工業(yè)設(shè)計方法中考慮“環(huán)境因素”提供了設(shè)計方法和設(shè)計準(zhǔn)則。

（4）為進行人-機-環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。人機工程學(xué)最顯著的特點就是在研究人-機-環(huán)境的基礎(chǔ)上，對所設(shè)計的產(chǎn)品與人和周圍的環(huán)境之間的關(guān)系系統(tǒng)進行綜合分析和考量，在這個系統(tǒng)中，人、產(chǎn)品、環(huán)境是相互影響相互依存的關(guān)系，通過對人-機-環(huán)境三者進行系統(tǒng)的研究進而設(shè)計出符合人的生理和心理特征，符合環(huán)境一般規(guī)律的產(chǎn)品，從而提高人們工作和生活的效率。

（5）為堅持以“人”為核心的設(shè)計思想提供工作程序。在人機工程學(xué)中，人機界面是指人機間相互施加影響的區(qū)域，凡是參與人機信息交流的一切領(lǐng)域都屬于人機界面。工業(yè)產(chǎn)品的成功與否，與人機界面的品質(zhì)有著密切的關(guān)系，特別是當(dāng)今世界研發(fā)能力和應(yīng)用技術(shù)的日臻完善，市場競爭越發(fā)激烈，人機界面的優(yōu)良是區(qū)分產(chǎn)品層次的一個重要因素。便利的人機用戶界面，不但可以增加使用的方便性，還可減少使用的錯誤率。[2]

3.2人機工程學(xué)在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的應(yīng)用。人機工程學(xué)在現(xiàn)代建筑設(shè)計中也發(fā)揮了重要作用，根據(jù)人機工程學(xué)原理，幫助設(shè)計師在建筑物的體量設(shè)計中找到人的最佳適應(yīng)范圍，為建筑物與光、水、色彩以及周圍的環(huán)境等的合理搭配提供人體舒適度參考。在室內(nèi)環(huán)境設(shè)計中，設(shè)計師通過借助人機工學(xué)原理確定了適合于人的活動空間范圍，在家具設(shè)計方面人機工學(xué)提供了重要參考數(shù)據(jù)，使設(shè)計師了解人的感覺器官適應(yīng)能力，從而設(shè)計出提高人生活質(zhì)量的作品。

4?人機工程學(xué)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀

目前，人機工程學(xué)發(fā)展方向更加注重其實際應(yīng)用。隨著社會的不斷發(fā)展，工業(yè)設(shè)計的理念也在不斷前進，設(shè)計師從過去注重設(shè)計產(chǎn)品的形式，到現(xiàn)在更加關(guān)注人對產(chǎn)品的情感體驗，給人機工程學(xué)提供了更廣闊的利用空間。在人機工程學(xué)的理論研究中，人們開始注重研究感性工學(xué)，并在新時代的背景下，提出了“人機工程學(xué)教育”以及“參與式人機工程學(xué)”等新概念，并提出了虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是人機工程學(xué)研究的熱點，其在人體工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計中具有重要的研究價值。在未來，人機工程學(xué)還將顯示出跨學(xué)科交叉的趨勢，涉及管理、教育、心理學(xué)和計算機科學(xué)等各個科學(xué)領(lǐng)域，并將繼續(xù)探索設(shè)計師和用戶的心理學(xué)研究，使設(shè)計出來的產(chǎn)品為人們提供更加豐富的情感體驗。

4.1人機工程學(xué)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

（1）虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（ Virtual Reality）是在計算機圖形學(xué)、計算機仿真技術(shù)人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科。對該技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代。直到90年代初，虛擬現(xiàn)實技術(shù)才開始作為一門較完整的體系而受到人們極大的關(guān)注。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)己在科學(xué)可視化、飛行模擬、醫(yī)學(xué)、CAD/CAM、教育娛樂等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的問世，為人機交互等方面開辟了廣闊的天地，同時也帶來了巨大的止會效益和經(jīng)濟效益。

（2）人機工學(xué)的參數(shù)采集與虛擬現(xiàn)實技術(shù)。傳統(tǒng)的人機工程學(xué)在參數(shù)的采集和分析中存在很多問題，例如采樣數(shù)量大，測量和數(shù)據(jù)分析工作任務(wù)重，成本高、效率低，無法進行動態(tài)修訂，缺乏對企業(yè)具體產(chǎn)品的針對性，參數(shù)多為二維模型等缺點。而如果通過動作捕捉技術(shù)獲取動作特征參數(shù)以及三維掃描技術(shù)獲取靜態(tài)三維數(shù)據(jù)，則可以生成虛擬被試三維動態(tài)數(shù)字模型，這些數(shù)字模型在下一次更新之前可以一直保存在虛擬現(xiàn)實技術(shù)平臺上。通過對虛擬被試三維動態(tài)數(shù)字模型的關(guān)鍵點控制，就可以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)更新。

（3）虛擬現(xiàn)實技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，會對產(chǎn)品進行虛擬處理、組裝和評估，以避免設(shè)計缺陷并降低產(chǎn)品的開發(fā)成本和制造成本。在大型家電的研發(fā)過程中，用于制造模型和樣機的費用比較高。通常，一個完整的模型或零件需要進行多次加工才能合格，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引入可以創(chuàng)建高質(zhì)量的模型，從而大大節(jié)省了開發(fā)成本，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，并縮短開發(fā)周期。在查看模型的同時，還可以輕松地查看各種顏色的效果，從而使開發(fā)的產(chǎn)品更符合用戶的最終需求。

4.2人機工程學(xué)與人性化設(shè)計相結(jié)合。隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平也逐漸提高，為滿足人們基本生活需求而設(shè)計的傳統(tǒng)產(chǎn)品，足夠的功能、單一的形狀、乏味的色彩，即不綠色環(huán)保也不符合可持續(xù)發(fā)展原則的產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代人的需求。在度過“功能至上”的時代后，人們更加注重“舒適”、“便捷”、“可靠”以及“效率”等方面的因素，也就是產(chǎn)品中的人性化設(shè)計的理念。

所謂的人性化產(chǎn)品就是包含人機工程學(xué)特點的物質(zhì)設(shè)計，只要是被“人”使用的產(chǎn)品在設(shè)計的過程中都應(yīng)該加以考慮人機工程學(xué)的因素，使產(chǎn)品符合人體結(jié)構(gòu)，關(guān)注人的心理感受，從而給人增添幸福感，維護人的身體健康，提高生活質(zhì)量和工作效率。人性化產(chǎn)品設(shè)計從工業(yè)設(shè)計的范疇來看不僅包括日常使用的家具用品、服裝、文具以及鍋、碗、盆等各種生產(chǎn)與生活所創(chuàng)造的物，還包括像城市規(guī)劃、航空系統(tǒng)、自動化工廠、機械設(shè)備、船舶等大型工業(yè)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在設(shè)計和制造時都緊緊圍繞著人的需求來展開，在設(shè)計的過程中都必須把“人”的因素作為設(shè)計的重點考慮在設(shè)計產(chǎn)品的過程中一般把產(chǎn)品分成專業(yè)用品和生活用品兩種，專業(yè)用品是面向大眾的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，在人的生理因素上要多考慮一點。而生活用品是面向小眾群體的，比較注重人的個性化，更多的是考慮心理方面的因素多一點，如具備更加多元化的造型和豐富的色彩來表現(xiàn)突出個人獨特的性格和品味。要求更多的考慮人的生理和心理學(xué)層面的問題，根據(jù)設(shè)計美學(xué)的原理增添美學(xué)因素和時尚元素的設(shè)計，也就是說以產(chǎn)品的個性化設(shè)計為設(shè)計的主導(dǎo)原則。

5?結(jié)語

在當(dāng)今學(xué)科與學(xué)科之間高度橫跨交叉的時代，設(shè)計學(xué)科同樣面臨與其它學(xué)科領(lǐng)域相互融合、相互促進的契機，由于這種橫跨與交叉打破了過去相對獨立的象牙塔模式，因此不斷涌出新的思維方式以及新的研究方法。這正好符合設(shè)計科學(xué)所倡導(dǎo)的整合各種資源以及持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新的指導(dǎo)理念。像人機工程學(xué)這種包含了生理學(xué)、心理學(xué)和工程學(xué)等多種專業(yè)的學(xué)科，既具有高度的融合性，又具有較強的專業(yè)性的學(xué)科領(lǐng)域，必將會給工業(yè)設(shè)計帶來有利的支持，這種支持不僅體現(xiàn)在以人為本的產(chǎn)品設(shè)計上，還將促進設(shè)計界與產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)結(jié)與合作?？傊?，未來的產(chǎn)品設(shè)計不能只是停留在形式上，更應(yīng)該注重人的感受，以人為本，設(shè)計出更具人性化的產(chǎn)品，使產(chǎn)品不僅滿足功能上的需求，更具有一定的“溫度”。與其它學(xué)科一樣，人機工程學(xué)的理論和方法也在不斷的發(fā)展和完善，因此合理的運用人機工程學(xué)的理論和方法來支撐未來的工業(yè)設(shè)計無疑是一條科學(xué)的發(fā)展之路。

參考文獻：

[1]李硯祖.設(shè)計新理念：感性工學(xué)[J].新美術(shù)，2003（04）：20-25.

[2]蔣敏，李強德.工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的人機工程學(xué)原理[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2003（02）：139-141.