工業(yè)設(shè)計中的人機工程學理論技術(shù)研究

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摘要：人機工程學作為工業(yè)設(shè)計的一種輔助手段，對于工業(yè)設(shè)計具有重要的作用。人機工程學的發(fā)展能夠為工業(yè)設(shè)計提供人機關(guān)系方面的原則理論，完善工業(yè)設(shè)計的設(shè)計依據(jù)。同時，由于在工業(yè)設(shè)計中得到應用，也促進了人機工程學的進一步發(fā)展，二者相輔相成。本文簡述了人機工程學的發(fā)展歷程，并對工程設(shè)計中人機工程學的應用方法進行了介紹。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計；人機工程學；理論；技術(shù)；應用

1人機工程學發(fā)展概述

1.1人機工程學的概念和發(fā)展歷史

人機工程學是研究人、機、環(huán)境之間相互作用的學科，其研究目的是使機械系統(tǒng)或者人機環(huán)境系統(tǒng)能夠在最大程度上符合人類的形態(tài)以及生理、心理的特點，保證人們可以利用機械設(shè)備安全、舒適并且高效地進行各種活動。人機工程學涉及心理學、醫(yī)學等多個領(lǐng)域的知識，著重研究人和機器的相互關(guān)系，從而提高人機整體的工作能力。人機工程學從人學會制造工具開始就已經(jīng)存在，具有悠久的歷史，不過人機工程學作為一項獨立學科出現(xiàn)只是20世紀的事情。人機工程學的發(fā)展歷史主要分為三個階段：第一階段是人適應機器的階段，在這個階段主要是進行人機匹配，通過對人進行各種訓練使人達到使用機器的水平。第二階段，機器適應人的階段，在這個階段英國成立了人機工程學學會，標志著人機工程學成為一門專門的學科。在此階段由于機械越來越復雜，對人進行嚴格訓練也很難使人們達到適應機器的水平，因此研究者將更多的精力放在了機器適應人的研究當中。第三階段，是以人為中心的系統(tǒng)階段，人們將人、機和環(huán)境視為一個整體進行系統(tǒng)研究，并將許多新興的科學理論，如系統(tǒng)論、信息論等應用到了研究之中，著眼于為人類創(chuàng)造更舒適、安全并且高效的工作環(huán)境。進入21世紀，人機工程學快速發(fā)展，人機交互技術(shù)更是被各個國家視為重要的研究內(nèi)容。

1.2人機工程學在我國的發(fā)展

人機工程學在我國的研究歷史并不長，直到20世紀80年代我國才正式對人機工程學進行研究。隨著人機工程學在我國的快速發(fā)展，我國研究人員對于其的研究逐漸側(cè)重于人機工程學的實際應用，如人機界面設(shè)計、作業(yè)環(huán)境及安全設(shè)置問題和操作者的疲勞程度等方面。根據(jù)近些年來我國研究人員在科學刊物上發(fā)表的論文來看，我國的人機工程學研究主要集中在工業(yè)技術(shù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通運輸以及自動化、計算機技術(shù)等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的人機工程學相關(guān)論文占到了總量的一半以上。

1.3人機工程學在工業(yè)設(shè)計中的作用

人機工程學在工業(yè)設(shè)計中起到的主要作用是為工業(yè)設(shè)計提供科學依據(jù)，人機工程學在人、機和環(huán)境的相互關(guān)系上的研究進展，使工業(yè)設(shè)計在人機關(guān)系的設(shè)計上有了可靠的依據(jù)。在工業(yè)設(shè)計的策劃和調(diào)研階段，研究人員需要對與人相關(guān)的人機工程學數(shù)據(jù)做研究，這也是工業(yè)設(shè)計中最需要人機工程學理論的階段。在工業(yè)設(shè)計中通常利用人機工程學理論對設(shè)計的產(chǎn)品進行改良。例如，人機工程學被利用于電腦鍵盤的設(shè)計之中，通過人機工程學的理論對鍵盤的布局、主鍵盤、數(shù)字符主鍵盤等的位置進行改進，從而使鍵盤的設(shè)計更加人性化，使人們提高了使用鍵盤時的效率。利用人機工程學理論可以完善目前許多多媒體控制臺的缺陷，通過對控制臺的結(jié)構(gòu)、形狀等條件進行理論分析，建立了一種坐、立兩種姿勢都可以使用的多媒體控制臺，方便人們的使用，促進其使用效率的提升。

2工業(yè)設(shè)計中人機工程學的應用方法

2.1工業(yè)設(shè)計中常用的人機工程學方法

在工業(yè)設(shè)計中有許多人機工程學方法被應用，其中常用的方法有人體參數(shù)法、調(diào)查方法和模型方法等。人體參數(shù)法，主要是指設(shè)計人員根據(jù)人體的身體各方面的數(shù)據(jù)，如尺寸數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和身體機能數(shù)據(jù)等對設(shè)計的產(chǎn)品進行改進，以提高產(chǎn)品對人的適應程度。調(diào)查方法，主要是指設(shè)計人員根據(jù)產(chǎn)品設(shè)定的銷售人群進行人體的特征以及習慣的調(diào)查，從而改良產(chǎn)品的屬性。模型方法，是指設(shè)計者通過利用計算機等技術(shù)構(gòu)建三維模型的方式來測試產(chǎn)品是否符合人體工程學的原理，以便對產(chǎn)品的設(shè)計進行修正。下面將對人體工程學在工業(yè)設(shè)計中的具體應用進行簡單的分析，我們以頭腦側(cè)面建立方法為例。首先，設(shè)計者對產(chǎn)品所面向的人群進行定位，并分析用戶的群體屬性，如年齡、學歷、文化背景等，然后對用戶處理數(shù)據(jù)的過程進行分析，通過分析結(jié)果確定產(chǎn)品信息的表示層次和方式，并由此來確定產(chǎn)品的形狀、大小等參數(shù)，并對產(chǎn)品強調(diào)的信息、顏色等條件進行設(shè)定，最終確定產(chǎn)品的設(shè)計對應關(guān)系，之后對設(shè)計內(nèi)容進行評價和驗證，對設(shè)計內(nèi)容進行修改和測試，最終確定整個設(shè)計體系。

2.2設(shè)計心理學理論的應用

設(shè)計心理學是工業(yè)設(shè)計中人機工程學應用的新理論，它基于心理學，是一門將人的心理狀態(tài)及需求和產(chǎn)品設(shè)計聯(lián)系在一起的一門科學，其研究目的是使實際的產(chǎn)品更加符合人們的心理需求。因此，這門學問不僅會研究設(shè)計對社會上潛在的消費人群的心理影響，同時也會研究設(shè)計者在設(shè)計過程中的心理變化，并將這些心理都反饋到設(shè)計之中，從而使設(shè)計更加符合人們的心理預期。這種理論的調(diào)查方式有很多種，如心理描述法、抽樣調(diào)查法、訪談法和觀察法等。筆者認為可以將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用到人們對設(shè)計的心理反應上，這種方式可以讓人們對設(shè)計了解得更深入全面，得出的心理反應結(jié)果也更為準確。在設(shè)計中注重人心理的研究，是人機工程學在工業(yè)設(shè)計中應用發(fā)展的新趨勢。

2.3計算機輔助人機工程設(shè)計方法

計算機輔助人機工程設(shè)計技術(shù)涉及計算機技術(shù)、人機工程學、生理學、工程技術(shù)等多種理論和技術(shù)，其中虛擬人體模型的方法是其在工業(yè)設(shè)計中主要的應用方法，通過虛擬人體模型技術(shù)可以讓人們對設(shè)計進行更好的評測，使相關(guān)設(shè)計取得更好的效果。計算機輔助人機工程設(shè)計應用到工業(yè)設(shè)計中有許多優(yōu)勢，如可以在設(shè)計前期對設(shè)計的方案進行評測、縮短制造的周期、降低成本，還可以減少返工的概率。尤其是在一些危險領(lǐng)域，其中的實驗項目具有很大的危險性，如汽車碰撞實驗，此時計算機輔助人工設(shè)計就可以發(fā)揮作用。

3人機工程學的研究和發(fā)展趨勢

目前，人機工程學發(fā)展趨勢更加注重其實際應用。隨著社會的不斷發(fā)展，工業(yè)設(shè)計的理念也在不斷發(fā)展，設(shè)計者從以往注重設(shè)計產(chǎn)品的形式，到現(xiàn)在更加注重人對產(chǎn)品的情感體驗，給人機工程學提供了更廣闊的利用空間。在人機工程學的理論研究上，人們開始注重研究感性工學，并基于新時代的背景，提出了“人機工程教育學”以及“參與式人機工程學”等新的理念，同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是人機工程學研究的熱點方向，其在人體工程學和工業(yè)設(shè)計中有很大的研究價值。在未來，人機工程學還會呈現(xiàn)出多學科交叉的趨勢，涉及管理學、教育學、心理學和計算機科學等多種科學領(lǐng)域，并在設(shè)計師和使用者的心理研究方面繼續(xù)探究，使設(shè)計出的產(chǎn)品為人們提供更加豐富的情感體驗。

4結(jié)語

人機工程學經(jīng)過幾十年的發(fā)展，形成了比較成熟的理論體系，也出現(xiàn)了多種應用方法，對工業(yè)設(shè)計的發(fā)展起到了重要的輔助作用，促進了工業(yè)設(shè)計的不斷發(fā)展。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人機工程學理論不斷的完善，工業(yè)設(shè)計也逐漸向人性化、情感化方向發(fā)展，使人們擁有越來越好的產(chǎn)品體驗。

參考文獻：

［1］盧兆麟，湯文成.工業(yè)設(shè)計中的人機工程學理論、技術(shù)與應用研究進展［J］.圖學學報，2009，30（6）：1-9.

［2］楊明朗，袁桃.基于人機工程學的鍵盤設(shè)計［J］.包裝工程，2005，26（5）：168-170.

作者:劉澤恒 羅錦宏 單位:河北科技大學