人機工程學在工業產品設計中的應用研究

莊瑞蓮

（江蘇省淮陰商業學校，江蘇 淮安 223003）

引言

人機工程學本來是一個邊緣性的課程，經歷了許多年的發展，分成了三個階段，分別為經驗人機工程學、科學人機工程學、現代人機工程學。人機工程學隨著時間的前進也日益發達和完備，但現代的人機工程學更偏向于把人-機器-工作環境系統當成統一的整體來加以研究，從而能夠更好地創建出最有利于人工作的作業環境，也使得人和機器之間能夠更加地配合互助，從而最大限度上充分發揮了人和機器之間的合作效率。而隨著人類經濟社會的日益發達以及科技的提高，人類對自己的生存水平需求也越來越提高，對工業產品的需求也日益復雜，因此人類對于工業產品的需求也就不僅僅局限于傳統的關于工業產品功能上的需求，而是更加關注于工業產品應用過程的實用性，以及怎樣使工業產品能夠更加快捷、舒適的完成生產作業，從而符合人類的精神需要。將人機工程學原理融合于工業產品之中，也正是人們希望通過滿足人類對于舒適性的需求，在最大限度上幫助人和機器獲得最佳的使用狀態，從而發揮機械設備最佳的性能。

1 人機工程學的起源發展

雖然人機工程學是在現代逐漸被人們所重視并研究，但人機工程學最早的起源發展要追溯到250年前，當時的人們為了提高工人在工作時的效率，從而引進了人機工程學，美國的德雷夫斯首先提出了人機工程學說，并認為了工程設計必須按照個人對使用機器的舒適度來進行設計，并由此建立了現代人機工程學的理論基礎。在1950年，英國人也開始注重于對人機工程學的研究，創辦了人機工程學研究會，并于1957年創辦了會刊。同年，美國人也開始注重于對人機工程學的研究，成立了美國人機工程學研究院，而聯邦德國、日本等則緊隨其后，也開始對人機工程學展開了深入研究和探索。中國關于人機工程學的科研起源于50年代，于80年代組建了中國人工作效果學聯合會，此后，很多工業設計類的研究院校也越來越關注于對人機工程學的研究，并開設了大量與人機工程學有關的專業課程。而隨著中國市場經濟的發展和中國人民生活品質的改善，許多工業產品的設計開始重視于以人為本，并逐漸將人機工程學融入到工業產品設計當中去[1]。

2 人機工程學的應用理念

人機工程學的基本應用理念，是以改善工業產品的設計來改善生產，并以此達到對人生產過程的有效控制。隨著對人要求的日益增加，再加上人機工程學技術的進一步發展，對實際的企業設計也有了進一步的提高。特別針對于把人機工程學技術運用于企業設計當中，目前，中國國內掌握有二種人機工程學的設計理念，一種是虛擬設計理念，另一種則是綠色設計理念。

虛擬設計是目前我國應用最為廣泛的工業產品設計方法，虛擬設計不僅能夠精準地滿足人們對工業產品舒適度的要求，也可以為工業企業節省大量的產品設計成本。通過計算機技術來進行虛擬，模擬出人工作時的運動模型，從而對虛擬空間內的工業產品規格進行調整，可以使工業產品更貼近于人們工作時的行為原理和實際需要。利用計算機技術來進行虛擬設計，可以更精準地設計出符合人工作舒適度的工業產品，并節省大量的設計成本，幫助企業達到利益最大化。

隨著我國對于環境的不斷重視，因此提出了綠色設計這一理念，綠色設計理念不僅基于人體的舒適度，同時將保護生態環境的理念融入其中。將工業產品從滿足個人需求進而升級到滿足社會發展，通過綠色設計理念而設計出的工業產品，不僅可以滿足人們在工作時對舒適度的要求，也將具有更長遠的實際應用價值，為我國可持續發展這一理念提供可靠的依據。綠色設計理念的核心是在設計工業產品時，滿足人工作舒適度的同時，對生態環境與人類之間的關系進行協調，脫離了傳統以人為核心的設計理念，進一步將工業產品設計理念拓展到一個新的思維高度[2]。

3 人機工程學融入工業產品設計的重要意義

將人機工程學作為核心融入到工業產品設計當中去，不僅符合人們在工作時的實際需求，對于環境生態的保護同樣具有極為重要的意義。這種設計理念不僅可以提升工業產品的實際應用價值，更有利于社會的不斷進步，以人機工程學作為基礎，提高工業產品的實用性。人機工程學應用領域廣泛，可以應用到大部分人與機械設備配合的工作場景中，將人機工程學廣泛應用到工業設計中，可以減少高危工作者的疲勞與緊張度。

4 人機工程學融入工業產品設計的實際應用

人和機械設備的協調配合，稱為人機系統，為了使整個人機系統達到最佳的工作狀態，就必須要將人與機械設備的實際工作場景作為整體研究對象，從而以此為基礎設計工業產品，使人可以達到最佳的工作狀態。經濟工程學通過分析人體尺寸結構、肢體活動范圍、視野范圍、視覺機能及特征、聽覺技能及特征、人體力學和人審美需求等，來模仿出人們在工作時的主要活動范圍，運用這些數據來設計工業產品，可以使得人們在使用工業產品時，對外觀、操縱裝置、信息顯示等方面，完美的符合人們的工作需求，為人們創造出，更舒適、安全、高效的工作環境[3]。

4.1 外觀及色彩設計

工業產品設計時更需要重視于外觀及色彩設計，工業產品外觀的尺度比例、色彩、材質、裝飾等都會使得人們在使用這些工業產品時產生不同的感受，從而影響人的情緒，進而影響人們對于工業產品的使用積極性影響最終工業產品性能的發揮。

工業產品設計時對于外觀部件的尺度比例要求應根據產品在實際使用過程中是否方便來進行設計，例如：車床床頭箱的擺放位置都需要根據人們右手操作的習慣來進行擺放；為了方便人們工作時更接近工件，一般將磨床的砂輪架放在工件的后面；起重機是為了吊裝起大型的貨物，因此，起重機尺度設計寬大且對稱，不僅保證了起重機的實際穩定性，也給與了人們安全感，使得人們在工作時情緒穩定。

色彩對于人們而言有著非常強烈的心理暗示，往往會使人們根據色彩的不同而產生不同的聯想，例如：將電視機的外殼換成明亮鮮艷的顏色，會使得人們在觀看電視節目時產生一種剝離感，使得人們無法沉浸式觀看電影節目。因此，在工業產品設計時，需要合理地運用色彩，根據工業產品的實際應用場景來選擇顏色。例如：兒童會因鮮麗的顏色而極度的興奮，無法平靜地去念書、完成作業，因此，在書本以及書桌等進行設計時，往往采用較為平緩的顏色，同時，如果書本和桌面的顏色反差太大，也會影響孩子們的視覺，從而產生疲勞，使孩子們無法專心于書本。在工業上，大型的工作機器要采用低沉的顏色，置于室外的大型工業設備，要采用鮮艷的色彩，引起人們的注意，以此來保障人們的工作安全。

此外，由于每個人對色彩的理解不同，所產生的聯想也不同，因此，要注意色彩使用時針對的人群類型，需要結合不同國家、不同民族、不同地域對于顏色的聯想習慣來進行設計，防止因人們對顏色不同的理解而產生嚴重的后果。

4.2 信息顯示裝置設計

人對工業產品控制，主要通過視覺、聽覺、觸覺來進行傳遞，其中，視覺是最主要的工作方式。因此，在工業產品設計時需要重點重視人體視覺的結構特點，進一步改良通過視覺而完成信息傳遞的裝置。

人們對工業產品中的信息進行接受和處理的過程，就是信息顯示的過程。因此，提高人們的工作效率，就必須要去提高信息顯示的速度，通過及時準確地反饋信息，從而幫助人們快速完成操作。因此在工業產品設計時要根據人們的視覺特點進行重點設計，根據人們的視野范圍、視野技能及特征來保障人民在工作時，工業產品始終在人們的最佳視野范圍內。

工業產品的信息顯示，不僅僅局限于人們的視野范圍，也需按照人們的視覺判斷習慣來進行設計，人們對于數字從小到大的判斷大多認定為增加，因此，在對工業產品進行設計時，產品性能增加，相關的數字也需增加，更好地輔助人們完成判斷。例如，在人們使用冰箱時，冰箱內部的溫度大多通過一種液晶顯示板來進行顯示，通過不同的數字來顯示溫度，幫助人們更好地判斷此時冰箱的運行溫度，不需要開門進行體驗，更好地方便了人們的生活體驗。

4.3 操縱裝置設計

人對工業生產中的操作，主要借助于操縱設備來加以完成，不論是通過腳動或者手動的方式操縱設備，都需要由人來完成操縱。所以，操縱系統的設計也要遵循人機工程學，對于操作設備的造型、尺寸、設置、操作姿態，以及受力程度等都必須符合人的生理結構特征，以幫助人能夠用更簡單的機械動作去進行操作。另外，設備也必須按照人操作時的具體空間尺寸來加以設置，由此才能保證人的操作舒適性和效率的提升，從而保障了人的健康。

例如設計腳動操縱裝置，如汽車離合器踏板、制動器踏板、沖床的控制踏板時，要考慮腳的作業范圍和人在操作過程中其活動用力對操縱裝置所起的反應和作用，還必須考慮是勁力踏板還是微力踏板。汽車上的腳踏是勁力踏板，它必須安裝在適合將小腿向外傾伸出的地方，其移動方向也應當與水平面呈相應夾角。汽車上的腳踏的高度也要合適，太高則不夠用力，踩不準確，太低則所做出的動作余量過小，或動程不夠。在設置好手動鍵盤使用人員后，其長度宜按手指的長度與指端弧形設定，方能使用自如，且二個按鍵間有一定間隔，以避免同時按二鍵。

普通臥式車床上一些最常用的操縱器，如縱橫進給手柄、開合螺母手柄、以及車床的啟動和停剎、反轉、正轉、變速等，都盡最大可能滿足人體舒適度。

4.4 人-環境系統設計

人機工程學實際分析了工作環境中各種物理、化學因素對人體的影響，分析了種種環境因素對人心情的影響，以此來設計出各種工作環境內人們最佳的工作環境，以此來提高人們的工作效率，保障人們無論處于何種環境時，始終保持舒適性和安全性，通過創造出良好的工作環境來確保人們的安全。

噪音會使得人們疲勞且煩躁不安，因此，目前大多數工業設計產品都采用靜音設計的特點，致力于為人們營造出一種安靜舒適的工作環境，這種低噪音的產品也可以幫助企業占據更多的市場份額。

溫度、濕度對人們的工作也有著嚴重的影響，高溫會使得人們煩躁且無法在工作中集中精力，使得人們無法準確地完成操作，容易造成意外；而過于潮濕的工作環境也會使得人們操作變形，產生工作失誤，無法保證人們工作時安全性。因此，在產品設計時要重視于產品的溫度和濕度，符合人們工作習性。

5 結語

人機工程學主要研究人與機械設備完美的結合，因此在設計工業產品時，需要注重人們使用的舒適度，進而完善人內在的心理愉悅感，使人們在使用工業產品時，可以達到使用舒適度與心理愉悅感的統一，使人們在工作時可以從外到內緩解自身的工作壓力，通過人機工程學設計生產的機械設備，具有更人性化、更高效的特點，這也是未來工業設計的發展方向。現今的人機工程學，越來越重視以人為本，在工業設計中充分利用人機工程學原理，可以為工業產品帶來更多的商機。