在工业设计中人机工程学的重要性解读

　　近年来, 工业设计核心思想已经逐渐从形式美转变成以人为本思想, 突破了既有的功能主义思想约束, 所以工业设计的切入点也从物转变成了人, 设计的目标也以人为主要目标。由此可见, 工业设计属于综合性规划活动, 有效融合了技术和艺术, 不仅会受到环境与社会形态的影响, 也与文化观念和经济等存在紧密的联系, 所以说, 工业设计统一了功能与形式、技术与艺术。而工业设计以人为中心的思想与人机工程学存在一定的共通性, 特别是在人机工程学发展成独立学科以后, 不管设备先进性如何, 都一定要和操作人员能力保持一致, 只有这样才能够发挥其自身功用。基于此, 文章将人机工程学作为重要研究对象, 阐述其在工业设计中的重要性, 希望有所帮助。

　　《工业设计》杂志是目前国内唯一专业报道工业设计的综合性期刊。《工业设计》杂志为月刊，国内外公开发行，内页128P国内统一刊号：CN23-1516/T，国际标准刊号：ISSN1672-7053，全彩精印。

　　1 人机工程学和工业设计关系阐释

　　在基本思想和工作内容方面, 人机工程学与工业设计之间存在诸多相似之处, 是对人和物之间关系进行研究的学科。人机工程学应用系统工程的观点, 从系统的高度, 将人、机、环境看成是一个相互作用、相互依存的系统。将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。其中, 人机工程学最基本的理论就是保证产品的设计与人生理因素、心理因素相适应。而工业设计则是为人们提供使用服务且创新产品类型的过程, 同样将人作为核心[1]。

　　当前工业设计的核心内容是产品设计, 每一件为人设计的产品都离不开创新, 也离不开人机工程学。工业设计师们, 作为人机工程学的应用者, 在产品设计活动中, 为了使产品达到使用操作更加安全、高效和舒适, 一直在做着大量的努力。由此可见, 所有的工业产品在设计方面都要将人的因素融入其中。而在工业设计中引入人机工程学并应用, 能够对工业领域的可持续发展与产品优质效果产生直接的影响。从而更好地设计出综合考虑人、经济、技术与社会多方面需求的优质产品。

　　目前阶段, 在科学技术进步与发展的背景下, 企业之间的产品质量差异逐渐突显出来, 而工业设计中尤其是实用外观专利也逐渐成为不可替代的知识产权。其中, 产品不仅仅是要与功能以及美学方面的要求相适应, 同样也要与使用者舒适需求以及安全需求相满足, 达到环境保护的基本要求。在这种情况下, 在人、机与环境三者之间寻求最为理想的匹配关系, 在工业产品中深入探索设计理念、手段和方法逐渐发展成为产品品质与国际水平相互比肩的重要路径, 而这同样也是现代工业设计工作关注的重点。

　　2 工业设计中应用人机工程学的重要作用

　　从本质上来讲, 人机工程学学科指的就是人体科学与环境科学向工程科学的有效渗透与交融。其中, 人机工程学的研究内容及其应用于工业设计中的重要作用集中表现在以下三个方面:

　　2.1 工业设计使用对象能够获取必要的人体尺度参数

　　历史上追朔到2000多年以前, 人们开始对人体尺度感兴趣, 从而发现了人体各部分之间的关系。文艺复兴时期, 艺术家达·芬奇绘制出了著名的人体比例图。在人机工程学中, 产品的设计重点一般都在使用者方面。在人机工程学研究的过程中, 使得工业设计可以更好地对人的因素加以考虑, 并且可以获得人体的结构、生理与心理尺度等方面的数据信息, 进而在工业设计中科学合理地运用。例如在产品设计中, 通常运用人体形态特征参数 (静态尺度和动态尺度) 来进行具体设计。一把常用的椅子, 涉及到人类解剖学、生理学、材料学等很多知识, 对设计好的产品进行人机实验研究分析, 进而评价产品应用的好坏与否。设计师要全面考虑, 同时结合人机工程学专著里有价值的图表、数据和设计规范等参考资料, 要有能力在各种制约因素中, 找到最佳的平衡点。

　　在实践方面, 借助人体测量学、心理学、人体力学以及生理学等多元化学科研究方法的灵活使用, 能够系统化地研究人体结构特征与机能特征, 进而有效地提供人体不同部位体重、重心、体表面积以及尺寸等诸多参数[2]。与此同时, 还可以提供人体各个部位发力的范围、动作速度、发生动作时的惯性、频率以及活动范围等诸多动态参数。在此基础上, 能够对人体听觉、嗅觉、视觉以及触觉等诸多机能特征展开深入地分析, 了解人体处于劳动状态下的生理变化、疲劳程度、能量消耗与劳动负荷适应能力等等。最后, 在人处于工作状态下影响其心理状态因素也能够得到必要的探讨。总之, 将工业设计与人有关的诸多因素统一、协调考虑, 在人的正常能力限度之内, 力求人操作使用时的方便、舒适, 让机器和环境宜人, 让人适应机器和环境。

　　2.2 确保工业设计产品功能更为科学合理

　　在现代工业设计的过程中, 特别是纯物质功能创作活动, 如果不对人机工程学需求做出必要的考虑, 将直接影响创作活动开展的效果。在这种情况下, 实现产品和人体各功能的优化发展, 创造能够与人体生理机能、心理机能相互协调的产品也逐渐发展成当前工业设计功能工作关注的重点, 必须要给予高度重视。

　　人机工程学几乎涵括了人类工作和生活的各个领域。基于人机工程学这门学科来源的多样性和应用的广泛性, 研究人和其他因素的相互作用, 人机工程学的研究方法也很多。从应用的目标出发, 运用相关理论、原理、数据和方法, 优化人机系统效能, 目前常用于一般产品设计领域的方法主要有:测量法、观察法、调查方法、模型工作方法、数据的处理方法、计算机数值仿真法等, 力求实现在限定条件下, 产品与操作人员取得最佳的身、心匹配。

　　不同产品的人机工程学要求各不相同。好的产品设计涵盖了形态和人机因素, 产品的造型同样也有助于人机工程的发挥。产品设计人性化, 实现产品的功能安全, 提升产品价值, 体现了设计师们对使用者的最基本的人文关怀, 现已经成为产品设计是否科学、合理的最根本的评论标准。一件好产品的设计, 能够将产品使用者或者产品使用者的利益, 在规范化使用状态下, 很大程度上避免了一些不必要的伤害及其损失。运用人机工程学中的人体尺寸、作业姿势, 研究产品的作业空间设计, 采用计算机虚拟辅助分析手段, 优化人机系统, 进行人机实验, 都将非常有助于人机整合方案的设计处理, 以及产品使用效率的提高, 这也正是设计师所需要考虑的一些主要问题。

　　2.3 工业设计环境因素具备设计准则依据

　　针对人体对于环境中不同物力因素的反应能力以及适应能力的研究, 探讨声音、尘埃以及振动等环境因素对于人体生理、心理与工作效率产生影响的程度, 明确人体处于生产与生活活动环境之下的安全范围, 能够确保人体始终健康与安全, 人机工程学都能够为工业设计过程中的环境因素提供有价值的设计方法与准则依据[3]。

　　从“以人为本”的设计观念看, 由于多样化和多元化的发展, 个体设计观念不断增强, 人机工程学环境因素的具体研究内容, 诸如物理环境、化学环境、生物环境, 都给工业设计带来了合理有效的设计准则, 加强了产品与操作人员的联系, 提高了产品的可靠性和耐久性。

　　根据以上研究与分析可以了解到, 人机工程学应用于工业设计中, 能够使设计思路得以有效地拓展, 并且提供更具独特习惯的设计方法以及参考依据。伴随社会的快速发展以及技术水平的提升, 产品更新的速度明显加快, 生活节奏更快, 使得产品质量观念也随之改变。在这种情况下, 人们在评价产品方面, 也更关注其方便性、可靠性、安全性以及舒适性等。另外, 基于人机工程学等边缘学科的进步与实际应用, 也必然使得工业设计水平提升到全新阶段。

　　3 基于数学角度阐释人机工程学应用于工业设计中的重要性

　　作为设计工作人员, 如果随意对产品用户界面与功能进行决定, 凭借个人的意愿与引导, 很容易导致设计出的产品仅符合某一设计工程师亦或是技术专家的需求, 难以与广大使用者需求相适应。在这种情况下, 设计工作人员会将人机工程学技术引入到设计环节, 在产品设计中融入人的因素。其中, 人机工程学技术集中涵盖了方法与数据, 而试验方法、计算方法以及理论方法则是最常使用的方法。

　　众所周知, 任何东西的测量尺度都是人, 所以产品的设计也一定要充分彰显以人为本的思想。特别是在微型集成电路与其他微电子元件的形成与发展, 被广泛应用在工程项目当中, 而且产品造型突破了原有结构的约束与制约。但需要注意的是, 一旦缺少内在制约因素, 很容易导致产品造型随意发展。所以, 作为设计工作人员, 应在人与机关系当中主动探寻合理地造型, 并获取科学合理的参考依据[4]。如果出现孤立视角思考的情况, 不管是人亦或是机器都难以提供具有参考价值的答案, 直接影响产品造型的形式。由此可见, 人与机之间的关系也就逐渐发展成人机工程学所学考虑的重点。

　　其中, 人机系统内部组织部分之间只有通过特定方式互相联系与发生作用的情况才能够更具有效性。在设计工业产品的过程中, 若忽视后期使用、控制以及监测装置人员的精神以及体力能力作用, 将难以实现设计的目标。长期以来, 在人类使用手工工具生产的发展阶段, 工具需要由人提供直接的能量才会发生动作, 所以只要人停止工作, 工具即可停止运作。但在产业革命以后, 对机械能进行了有效地利用, 形成了不同于人力的极大能量。这样一来, 就有必要重点思考将产品设计转变成可以跟随人意控制的方式。为此, 一定更要在人与机器之间根据能力大小加以合理利用, 以保证相关工作的顺利开展。

　　由此可见, 产品本身有效性不只是受到有效系数与生产率等诸多技术特性影响, 同样与操作人员对机械设备的操作难度以及准确程度存在紧密联系。若将人机系统综合效率设定成, 而机械产品效率是, 将人的效率设定为, 即可将以上三者的关系表示成。根据此等式可以发现, 实际的效率也就是人机综合效率, 并不仅仅只包括了机械设备产品自身效率[5]。所以说, 即便机械设备效率不低, 如果受到人效率偏低的影响, 也会直接影响系统整体的效率。若人效率得以提升, 而机械设备效率始终不改变, 那么系统实际效率也会显著提高。根据以上数学形式同样彰显出人这一因素的重要作用。所以, 人机工程学应用于工业设计中的重要作用是不容小觑的。

　　4 结语

　　综上所述, 人机工程学就是对人处于特定工作环境中的生理学、心理学以及解剖学等多方面因素的系统化研究, 探讨人、机械设备与环境之间的相互作用。所以, 在工业设计的过程中, 应高度重视人机工程学在其中应用的重要性。在上文中, 针对人机工程学与工业设计关系及其在工业设计中应用的重要作用展开了全面探究, 以供参考。

　　参考文献

　　[1]岳涵, 徐靖涵.基于CDIO模式的工业设计人机工程学课程教学改革[J].中国冶金教育, 2018 (1) :27-28+31.

　　[2]毛斌, 孙蕊蕊.人机工程学在工业设计中的应用——以汽座椅的坐姿功效为例[J].工业设计, 2017 (10) :92-93.

　　[3]王璐.工业设计专业人机工程学课程教学方法探索[J].教育界, 2016 (3) :105-105.

　　[4]戚基艳.应用型高校工业设计专业人机工程学课程的改进[J].美术大观, 2014 (11) :167.

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