人機工程學 -人體特征研究學科

人機工程學

所謂人機工程學,亦即是套用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法,對人體結構特征和機能特征進行研究,提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關系和可及範圍等人體結構特征參數;還提供人體各部分的出力範圍、以及動作時的習慣等人體機能特征參數,分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特徵;分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應能力;探討人在工作中影響心理狀態的因素以及心理因素對工作效率的影響等。

  • 中文名稱
    人機工程學
  • 外文名稱
    Ergonomics
  • 意思
    人體特征研究學科
  • 拼音
    renjigongchengxue

簡介

社會的發展、技術的進步、產品的更新、生活節奏的加快等等一系列的社會與物質的因素,使人們在享受物質生活的同時,更加註重產品在"方便"、"舒適"、"可靠"、"價值"、"安全"和"效率"等方面的評價,也就是在產品設計中常提到的人性化設計問題。

人機工程學人機工程學

所謂人性化產品,就是包含人機工程的的產品,隻要是"人"所使用的產品,都應在人機工程上加以考慮,產品的造型與人機工程無疑是結合在一起的。我們可以將它們描述為:以心理為圓心,生理為半徑,用以建立人與物(產品)之間和諧關系的方式,最大限度地挖掘人的潛能,綜合平衡地使用人的肌能,保護人體健康,從而提高生產率。僅從工業設計這一範疇來看,大至宇航系統、城市規劃、建築設施、自動化工廠、機械設備、交通工具,小至家具、服裝、文具以及盆、杯、碗筷之類各種生產與生活所創造的"物",在設計和製造時都必須把"人的因素"作為一個重要的條件來考慮。若將產品類別區分為專業用品和一般用品的話,專業用品在人機工程上則會有更多的考慮,它比較偏重于生理學的層面;而一般性產品則必須兼顧心理層面的問題,需要更多的符合美學及潮流的設計,也就是應以產品人性化的需求為主。

人機工程學是一門新興的邊緣科學。它起源于歐洲,形成和發展于美國。人機工程學在歐洲稱為Ergonomics,這名稱最早是由波蘭學者雅斯特萊鮑夫斯基提出來的,它是由兩個希臘詞根組成的。"ergo"的意思是"出力、工作","nomics"表示"規律、法則"的意思,因此,Ergonomics的含義也就是"人出力的規律"或"人工作的規律",也就是說,這門學科是研究人在生產或操作過程中合理地、適度地勞動和用力的規律問題。人機工程學在美國稱為"Human Engineering"(人類工程學)或"Human Factor Engineering"(人類因素工程學)。日本稱為"人間工學",或採用歐洲的名稱,音譯為"Ergonomics",俄文音譯名"Эргнотика"在我國,所用名稱也各不相, ,有"人類工程學"、"人體工程學"、"工效學"、"機器設備利用學"和"人機工程學"等。為便于學科發展,統一名稱很有必要,現在大部分人稱其為"人機工程學",簡稱"人機學"。"人機工程學"的確切定義是,把人-機-環境系統作為研究的基本對象,運用生理學、心理學和其它有關學科知識,根據人和機器的條件和特點,合理分配人和機器承擔的操作職能,並使之相互適應,從而為人創造出舒適和安全的工作環境,使工效達到最優的一門綜合性學科。

設計標準

那麽,對于一件產品是如何來評價它在人機工程學方面是否符合規範呢? 以德國Sturlgart設計中心為例,在評選每年優良產品時,人機工程上所設定的標準為:

1)產品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合;

2)產品是否順手和方便使用;3)是否能防止使用者操作時意外的傷害和錯用時產生的危險;

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4)各操作單元是否實用;各元件在安置上能否使其意義毫無疑問的被辨認;

5)產品是否便于清洗、保養及修理。

一般情況下,在設計教育中常以上述第三項較為強調,而消費者在購買商品時,則是以產品的視覺效果、商場氣氛及價值來決定購買行為的成立與否,但作為一名好的設計師應為產品長期使用的效果及舒適性負責,尤其是避免傷害與危險的防止更是不可忽視的考慮因素。如,在操作電腦的上機姿勢中,在現行的上機條件下,操作員常常是手臂向前懸空著來操作鍵盤和滑鼠的。手臂的懸空形成了肩頸部的靜態疲勞,使得操作員不得不將背部靠在椅子靠背上作業(後靠姿勢會加大懸空的手臂的前伸程度,從而增大肩部所需要的平衡力矩,加快肩頸部的疲勞),而當操作員脫離靠背又手臂懸空時,體重就全部需要由脊柱來承擔,其結果或者是腰背的疲勞酸痛,或者是腰肌放棄維持直坐姿勢而塌腰駝背,或者是把手腕抵在桌沿而引發腕管綜合症。那麽,要解決諸如此類的問題,設計師就必須充分考慮人機工程學的因素。

國際功效學會給人機工程學下的定義是研究人在工作環境中的解剖學、生理學、心理學等諸方面因素,研究人-機器-環境系統中的互動作用著各個組成部分(效率、安全、健康、舒適等)在工作條件下、在家庭中、在閒暇時間內如何達到最最佳化的一門學科。

重要意義

人機工程學因素往往是企業提高其競爭力的手法之一。若說"人性化產品"是與"人"合為一體的產品設計,"人機工程因素"則是設計工業產品時的人機介面所必須考慮的因素。在我國即將加入WTO所面臨的沖擊下,中國的製造業無不是嚴陣以待,企圖在競爭中保持優勢。管理大師麥克·波特(MICHAEL PORTER)曾說過,企業具備競爭優勢的兩個方式,一是擴大生產規模,走向規模經濟,才能佔有成本上的優勢;另一個便是創造企業或產品的附加值,製造消費者趨之若鶩的心理。在現今產品和質量逐步提高,且消費者對商品品質要求越來越高的情況下,各產品製造商們無不力求突破,希望能出奇製勝,打動消費者的心。拿當今世界上提出的"健康"人機工程學的新要求為例,即是用某些考慮人機因素的輔助性產品,如:電動腰靠、紫外線阻隔(UV、CUT)等來提高產品人性化的層次,籍此創造其他品牌無法模仿的優勢,而贏得消費者青睞的。究竟什麽樣的產品需要人機工程呢?在設計上又如何表現,才能成為符合人機工程學的產品呢?

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工業設計師指出,就電腦的相關部件和設備而言,如鍵盤、滑鼠等輸入裝置,因使用者可能長時間利用其從事工作或娛樂,接觸的時間較長,在使用時也可能十分投入。因此,人機工程學就成了設計上最主要的條件之一。

顯著特點

人機工程學的顯著特點是,在認真研究人、機、環境三個要素本身特徵的基礎上,不單純著眼于個別要素的優良與否,而是將使用"物"的人和所設計的"物"以及人與"物"所共處的環境作為一個系統來研究。在人機工程學中將這個系統稱為"人--機--環境"系統。這個系統中,人、機、環境三個要素之間相互作用、相互依存的關系決定著系統整體的性能。本學科的人機系統設計理論,就是科學地利用三個要素間的有機聯系來尋求系統的最佳參數。

系統設計的一般方法,通常是在明確系統整體要求的前提下,著重分析和研究人、機、環境三個要素對系統整體性能的影響,如系統中人和機的職能如何分工、如何配合、環境如何適應人、機對環境又有何影響等問題,經過不斷修正和完善三要素的結構方式,最終確保系統最優組合方案的實現。這是人機工程學為工業設計開拓了新的思路,並提供了獨特的設計方法和有關理論依據。

設計優良的產品作為一個全息系統的局部,一個產品中包括了我們這個商品社會中的全部信息。一件設計優良的產品,必然是人、環境、經濟、技術、文化等因素巧妙融合與平衡的產物。開始一項產品設計的動機可能來自各個方面,有的是為了改進功能,有的是為了降低成本,有的是為了改變面板,強化"櫃台效應",以吸引購買者,更多的情況是上述幾方面兼而有之。于是,對設計師的要求就可能來自功能、技術、成本、使用者的愛好等各種角度。不同的產品設計的重點也大不相同,暖水瓶的設計顯然就要比香水瓶的設計考慮更多的人機問題;再以肇及設計所設計的電腦遊戲遙感器為例,乍見此產品時,看似不符合人機工程學,但實際使用時卻很合手,操控性良好,而且遙感器外型頗酷,用此搖桿玩空戰遊戲,有操控戰鬥機的味道。相比于市場上其他同類型的產品,即使售價比一般產品高出許多,也一樣大受歡迎,足見其魅力所在。但也有這樣一種產品,在市場上受到歡迎,是因其外型討好且成本不高所致,但缺點是產品輕,因此,在使用時本來一隻手操作很方便,卻不得不雙手並用才行,這就是該產品在人機工學上的不足之處;但在成本、售價及市場因素的考慮下,廠商還是推出此種產品。而對于專業用品就不同了,例如美發師每天所使用的吹風機,除草機工人所使用的修剪機就絕對不能輕視人機工程學在生理層面上的考慮。

然而,一個好的產品設計是可以涵蓋形態和人機因素的,產品的外形一樣也可以有機會作人機工程的發揮。以TEAGE為微軟所設計的易用滑鼠球而言,該滑鼠是特別為兒童體驗電腦而設計的,在方案決定之前對兒童的抓握方式進行了研究,黃白兩色相間的滑鼠球使兒童們在學習電腦時,增加了趣味性和功能性。該產品已經超脫了產品造型上的束縛,除讓其更好用之外,也同時賦予了產品新的意義與想象空間。

除了一般的大眾消費品之外,專為特殊族群所設計的產品在人機工程學上也有更多的考慮。如,殘疾人用的瓷器套具,此套設計是專為殘疾人做的餐具,又不讓人直接看出它們是專為殘疾人做的。故而,設計師在充分考慮了人機工程學的基礎上,特別處理手把的凹凸,使患者拿在手裏有一種心態上的平衡感,既能看到,又能摸到,但又不那麽顯眼。

再以醫療設備來說,病床、醫療椅等產品,在設計上不隻是考慮操作要符合人機工程學,在材料上也應力求人性化,增加產品的親和力,以提高產品的"EQ"( 它是Emotional Quotient的英文縮寫。漢意涵思是:"情緒智慧"或"情緒智商",簡稱情商。它代表的是一個人的情緒智力(Emotional Intelligence)之能力。簡單的來說,EQ是一個人自我情緒管理以及管理他人情緒的能力指數。)。

研究方法

由于學科來源的多樣性和套用的廣泛性,人機工程學中採用的各種研究方法種類很多,有些是從人體測量學、工程心理學等學科中沿用下來的,有些是從其他有關學科借鏡過來的,更多的是從套用的目標出發創造出來的。其中常用于一般產品設計領域的方法有如下幾類:

測量方法 測量方法是人機工程學中研究人形體特征的主要方法,它包括尺度測量、動態測量、力量測量、體積測量、肌肉疲勞測量和其他生理變化的測量等幾個方面。

模型工作方法 這是設計師必不可少的工作方法。設計師可通過模型構思方案,規劃尺度,檢查效果,發現問題,有效地提高設計成功率。

調查方法 人機工程學中許多感覺和心理指標很難用測量的辦法獲得。有些即使有可能,但從設計師工作範圍來看也無此必要,因此,設計師常以調查的方法獲得這方面的信息。如每年持續對1000人的生活形態進行巨觀研究,收集分析人格特征、消費心理、使用性格、擴散角色、媒體接觸、日常用品使用、設計偏好、活動時間分配、家庭空間運用以及人口計測等,並建立起相應的資料庫。調查的結果盡管較難量化,但卻能給人以直觀的感受,有時反而更有效。

資料的處理方法 當設計人員測量或調查的是一個群體時,其結果就會有一定的離散度,必須運用數學方法進行分析處理,才能轉化成具有套用價值的資料庫,對設計產生指導意義。

當今的工業設計師面臨著多種活動和課題,例如:電視資訊、互動電視、通用遙控器等,與企業合作的範圍也很廣,在實施產品的人性化設計過程中,通常採用如下的設計程式:

1)建立並運用資料庫(這在前面已有論述);

2)決定研究主題;

3)觀察階段:

*目標輪廓 *訪識/觀察 *使用模式/議題

4)發展階段:

*關鍵議題 *產品概念 *測試與評估

人員分配

在整個研究過程中,人機工程師和工業設計師都必須全程參與,但在各個階段為主為輔的角色會有不同。例如:產品概念由工業設計師主導,測試則由人機工程師主導,每個步驟以劇本的形式來串連溝通。每件產品都有各自的在人機工程學上的特色,特別是消費性產品。以汽車內部設計來說,就有三個表達人機工程需求的方式:一是操控介面,如方向盤的設計;二是座椅及內裝設計,如一些大客車座椅,或者老板椅的靠背上部,都有一道鼓起來的凸包。對于大多數的中國人來說,這個凸包常常是頂在後腦勺,使得身體後靠在椅背時,不得不稍稍低頭。從設計上來說,這道凸包本來是用來墊靠頸部凹處,使人的頭頸更舒服的。問題的出現是由于這些座椅的設計和生產直接從國外引進,而生產者又沒有重新考慮中西方人在身材方面的不同,尺寸上完全照搬。結果西方人墊頸的凸包就頂住了我們的後腦勺;三是情報溝通系統,如導航系統設計及安全警報功能。

學科前景

在新的世紀裏,我們以新的方式來感知世界,人們越來越多的在追求一種新的生存環境和生存空間,毫無疑義,未來的人性化設計具有更加全面立體的內涵,它將超越我們過去所局限的人與物的關系的認識,向時間、空間、生理感官和心理方向發展,同時,通過現代高科技技術如虛擬現實、網際網路絡等多種數位化的形式而擴延。IDEO設計公司的數位化收音機正是基于這一觀念上的最新數位廣播概念設計,通過對使用者狀況的設計構想,研究收音機的可能面板和操作方式。無論在造型上還是在介面設計上,都使人機互動關系達到物我兩忘的狀態。該收音機上的顯示螢幕以圖形介面來說明音頻節目的內容。設計範圍包括個人化家用收音機、個人可攜式收音機和演藝工作者的專業收音機。 中國未來的產品設計必須以創意與革新為首要條件,唯有真正好用且務實的商品才能在市場上脫穎而出,讓消費者感到貼心且實惠的產品方是企業製勝的絕佳利器。符合人機工程,人性化的設計是最實在,同時也是最前沿的潮流與趨勢,是一種人文精神的體現,是人與產品完美和諧的結合。使人性化的設計真正體現出對人的尊重和關心。

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