人机工程学在工业产品设计中的应用研究

庄瑞莲

（江苏省淮阴商业学校，江苏 淮安 223003）

引言

人机工程学本来是一个边缘性的课程，经历了许多年的发展，分成了三个阶段，分别为经验人机工程学、科学人机工程学、现代人机工程学。人机工程学随着时间的前进也日益发达和完备，但现代的人机工程学更偏向于把人-机器-工作环境系统当成统一的整体来加以研究，从而能够更好地创建出最有利于人工作的作业环境，也使得人和机器之间能够更加地配合互助，从而最大限度上充分发挥了人和机器之间的合作效率。而随着人类经济社会的日益发达以及科技的提高，人类对自己的生存水平需求也越来越提高，对工业产品的需求也日益复杂，因此人类对于工业产品的需求也就不仅仅局限于传统的关于工业产品功能上的需求，而是更加关注于工业产品应用过程的实用性，以及怎样使工业产品能够更加快捷、舒适的完成生产作业，从而符合人类的精神需要。将人机工程学原理融合于工业产品之中，也正是人们希望通过满足人类对于舒适性的需求，在最大限度上帮助人和机器获得最佳的使用状态，从而发挥机械设备最佳的性能。

1 人机工程学的起源发展

虽然人机工程学是在现代逐渐被人们所重视并研究，但人机工程学最早的起源发展要追溯到250年前，当时的人们为了提高工人在工作时的效率，从而引进了人机工程学，美国的德雷夫斯首先提出了人机工程学说，并认为了工程设计必须按照个人对使用机器的舒适度来进行设计，并由此建立了现代人机工程学的理论基础。在1950年，英国人也开始注重于对人机工程学的研究，创办了人机工程学研究会，并于1957年创办了会刊。同年，美国人也开始注重于对人机工程学的研究，成立了美国人机工程学研究院，而联邦德国、日本等则紧随其后，也开始对人机工程学展开了深入研究和探索。中国关于人机工程学的科研起源于50年代，于80年代组建了中国人工作效果学联合会，此后，很多工业设计类的研究院校也越来越关注于对人机工程学的研究，并开设了大量与人机工程学有关的专业课程。而随着中国市场经济的发展和中国人民生活品质的改善，许多工业产品的设计开始重视于以人为本，并逐渐将人机工程学融入到工业产品设计当中去[1]。

2 人机工程学的应用理念

人机工程学的基本应用理念，是以改善工业产品的设计来改善生产，并以此达到对人生产过程的有效控制。随着对人要求的日益增加，再加上人机工程学技术的进一步发展，对实际的企业设计也有了进一步的提高。特别针对于把人机工程学技术运用于企业设计当中，目前，中国国内掌握有二种人机工程学的设计理念，一种是虚拟设计理念，另一种则是绿色设计理念。

虚拟设计是目前我国应用最为广泛的工业产品设计方法，虚拟设计不仅能够精准地满足人们对工业产品舒适度的要求，也可以为工业企业节省大量的产品设计成本。通过计算机技术来进行虚拟，模拟出人工作时的运动模型，从而对虚拟空间内的工业产品规格进行调整，可以使工业产品更贴近于人们工作时的行为原理和实际需要。利用计算机技术来进行虚拟设计，可以更精准地设计出符合人工作舒适度的工业产品，并节省大量的设计成本，帮助企业达到利益最大化。

随着我国对于环境的不断重视，因此提出了绿色设计这一理念，绿色设计理念不仅基于人体的舒适度，同时将保护生态环境的理念融入其中。将工业产品从满足个人需求进而升级到满足社会发展，通过绿色设计理念而设计出的工业产品，不仅可以满足人们在工作时对舒适度的要求，也将具有更长远的实际应用价值，为我国可持续发展这一理念提供可靠的依据。绿色设计理念的核心是在设计工业产品时，满足人工作舒适度的同时，对生态环境与人类之间的关系进行协调，脱离了传统以人为核心的设计理念，进一步将工业产品设计理念拓展到一个新的思维高度[2]。

3 人机工程学融入工业产品设计的重要意义

将人机工程学作为核心融入到工业产品设计当中去，不仅符合人们在工作时的实际需求，对于环境生态的保护同样具有极为重要的意义。这种设计理念不仅可以提升工业产品的实际应用价值，更有利于社会的不断进步，以人机工程学作为基础，提高工业产品的实用性。人机工程学应用领域广泛，可以应用到大部分人与机械设备配合的工作场景中，将人机工程学广泛应用到工业设计中，可以减少高危工作者的疲劳与紧张度。

4 人机工程学融入工业产品设计的实际应用

人和机械设备的协调配合，称为人机系统，为了使整个人机系统达到最佳的工作状态，就必须要将人与机械设备的实际工作场景作为整体研究对象，从而以此为基础设计工业产品，使人可以达到最佳的工作状态。经济工程学通过分析人体尺寸结构、肢体活动范围、视野范围、视觉机能及特征、听觉技能及特征、人体力学和人审美需求等，来模仿出人们在工作时的主要活动范围，运用这些数据来设计工业产品，可以使得人们在使用工业产品时，对外观、操纵装置、信息显示等方面，完美的符合人们的工作需求，为人们创造出，更舒适、安全、高效的工作环境[3]。

4.1 外观及色彩设计

工业产品设计时更需要重视于外观及色彩设计，工业产品外观的尺度比例、色彩、材质、装饰等都会使得人们在使用这些工业产品时产生不同的感受，从而影响人的情绪，进而影响人们对于工业产品的使用积极性影响最终工业产品性能的发挥。

工业产品设计时对于外观部件的尺度比例要求应根据产品在实际使用过程中是否方便来进行设计，例如：车床床头箱的摆放位置都需要根据人们右手操作的习惯来进行摆放；为了方便人们工作时更接近工件，一般将磨床的砂轮架放在工件的后面；起重机是为了吊装起大型的货物，因此，起重机尺度设计宽大且对称，不仅保证了起重机的实际稳定性，也给与了人们安全感，使得人们在工作时情绪稳定。

色彩对于人们而言有着非常强烈的心理暗示，往往会使人们根据色彩的不同而产生不同的联想，例如：将电视机的外壳换成明亮鲜艳的颜色，会使得人们在观看电视节目时产生一种剥离感，使得人们无法沉浸式观看电影节目。因此，在工业产品设计时，需要合理地运用色彩，根据工业产品的实际应用场景来选择颜色。例如：儿童会因鲜丽的颜色而极度的兴奋，无法平静地去念书、完成作业，因此，在书本以及书桌等进行设计时，往往采用较为平缓的颜色，同时，如果书本和桌面的颜色反差太大，也会影响孩子们的视觉，从而产生疲劳，使孩子们无法专心于书本。在工业上，大型的工作机器要采用低沉的颜色，置于室外的大型工业设备，要采用鲜艳的色彩，引起人们的注意，以此来保障人们的工作安全。

此外，由于每个人对色彩的理解不同，所产生的联想也不同，因此，要注意色彩使用时针对的人群类型，需要结合不同国家、不同民族、不同地域对于颜色的联想习惯来进行设计，防止因人们对颜色不同的理解而产生严重的后果。

4.2 信息显示装置设计

人对工业产品控制，主要通过视觉、听觉、触觉来进行传递，其中，视觉是最主要的工作方式。因此，在工业产品设计时需要重点重视人体视觉的结构特点，进一步改良通过视觉而完成信息传递的装置。

人们对工业产品中的信息进行接受和处理的过程，就是信息显示的过程。因此，提高人们的工作效率，就必须要去提高信息显示的速度，通过及时准确地反馈信息，从而帮助人们快速完成操作。因此在工业产品设计时要根据人们的视觉特点进行重点设计，根据人们的视野范围、视野技能及特征来保障人民在工作时，工业产品始终在人们的最佳视野范围内。

工业产品的信息显示，不仅仅局限于人们的视野范围，也需按照人们的视觉判断习惯来进行设计，人们对于数字从小到大的判断大多认定为增加，因此，在对工业产品进行设计时，产品性能增加，相关的数字也需增加，更好地辅助人们完成判断。例如，在人们使用冰箱时，冰箱内部的温度大多通过一种液晶显示板来进行显示，通过不同的数字来显示温度，帮助人们更好地判断此时冰箱的运行温度，不需要开门进行体验，更好地方便了人们的生活体验。

4.3 操纵装置设计

人对工业生产中的操作，主要借助于操纵设备来加以完成，不论是通过脚动或者手动的方式操纵设备，都需要由人来完成操纵。所以，操纵系统的设计也要遵循人机工程学，对于操作设备的造型、尺寸、设置、操作姿态，以及受力程度等都必须符合人的生理结构特征，以帮助人能够用更简单的机械动作去进行操作。另外，设备也必须按照人操作时的具体空间尺寸来加以设置，由此才能保证人的操作舒适性和效率的提升，从而保障了人的健康。

例如设计脚动操纵装置，如汽车离合器踏板、制动器踏板、冲床的控制踏板时，要考虑脚的作业范围和人在操作过程中其活动用力对操纵装置所起的反应和作用，还必须考虑是劲力踏板还是微力踏板。汽车上的脚踏是劲力踏板，它必须安装在适合将小腿向外倾伸出的地方，其移动方向也应当与水平面呈相应夹角。汽车上的脚踏的高度也要合适，太高则不够用力，踩不准确，太低则所做出的动作余量过小，或动程不够。在设置好手动键盘使用人员后，其长度宜按手指的长度与指端弧形设定，方能使用自如，且二个按键间有一定间隔，以避免同时按二键。

普通卧式车床上一些最常用的操纵器，如纵横进给手柄、开合螺母手柄、以及车床的启动和停刹、反转、正转、变速等，都尽最大可能满足人体舒适度。

4.4 人-环境系统设计

人机工程学实际分析了工作环境中各种物理、化学因素对人体的影响，分析了种种环境因素对人心情的影响，以此来设计出各种工作环境内人们最佳的工作环境，以此来提高人们的工作效率，保障人们无论处于何种环境时，始终保持舒适性和安全性，通过创造出良好的工作环境来确保人们的安全。

噪音会使得人们疲劳且烦躁不安，因此，目前大多数工业设计产品都采用静音设计的特点，致力于为人们营造出一种安静舒适的工作环境，这种低噪音的产品也可以帮助企业占据更多的市场份额。

温度、湿度对人们的工作也有着严重的影响，高温会使得人们烦躁且无法在工作中集中精力，使得人们无法准确地完成操作，容易造成意外；而过于潮湿的工作环境也会使得人们操作变形，产生工作失误，无法保证人们工作时安全性。因此，在产品设计时要重视于产品的温度和湿度，符合人们工作习性。

5 结语

人机工程学主要研究人与机械设备完美的结合，因此在设计工业产品时，需要注重人们使用的舒适度，进而完善人内在的心理愉悦感，使人们在使用工业产品时，可以达到使用舒适度与心理愉悦感的统一，使人们在工作时可以从外到内缓解自身的工作压力，通过人机工程学设计生产的机械设备，具有更人性化、更高效的特点，这也是未来工业设计的发展方向。现今的人机工程学，越来越重视以人为本，在工业设计中充分利用人机工程学原理，可以为工业产品带来更多的商机。