人机工学在船舶通讯产品设计中的应用

周家鑫　王佳春　姚震宇

摘要：传统的海洋渔业在今天越发依赖高新技术和定制化设计，世界范围内海洋捕捞船只在先进技术支持下还有成套的船舶通讯设计。本文主要针对海洋渔业船舶通讯设备的优化设计进行研究，通过对用户调研和痛点的把握，解决设计过程中发现的问题。设计目的旨在将人机工学原理恰当运用在产品优化设计中。

关键词：船舶通讯;优化设计;人机工学

1、绪论

我国拥有广阔的海岸线，但是渔业资源开发设备却相对落后。人民对食品的消费需求刚性增长，为加快现代渔业发展提供了广阔的空间和动力。渔业捕捞的作业对现代化渔业通讯设备的辅助需求巨大，在欧美日等渔业发达的地区，远海捕捞通讯设备是极其完备可靠的，而在国内对于这种设备的涉足却很少，使得渔民不得不购买外国高昂的设备来保证远洋的捕捞顺利。

本文的研究主题是针对海洋渔业设备UHF（高频率的技术）数字模拟双模对讲机的产品造型设计和结构优化设计，围绕双模模式船用电话产品的造型创新展开设计，通过调研研究、文献研究、案例研究、设计论证等研究方法完成海洋渔业船舶产品的设计方案。

2、设计定位

通过已有的海洋通讯产品进行调研及竞品分析，发现国内市场受制于海洋捕捞产业的地域局限性，设计师缺乏对用户需求的了解，无法抓住痛点，缺乏系统规划的设计。世界上对海洋资源利用成熟的国家对于渔业的管理和相应配套设备往往有较为完备、相对系统的设计。

船舶通讯产品受制于海上风浪强、腐蚀速度快的环境因素影响，对密封性、防水性有很高的要求;其次受到通讯技术原件的限制，设备的电路板和信号装置及电子元件都需要一定的物理空间，使产品存在一定的物理结构限制;再次需要考虑到材料成本、工艺成本和开模成本，腾出更多的利润空间;最后是受众人群的手掌数据略大于一般工种，对数据处理还需要计算。

3、设计方法

设计从用户体验出发，首先考虑到使用人群是渔民且多为中年男性，遵循产品尺寸优化的原则，所以手持部分数据会参考成年男性手部数据和特点。通过查阅我国人体手部测量数据，在此基础上进行握持区域的分析，为后续草模制作提供参考。

3.1握持方式分析。持握方式的选择参考了3种握持终端的造型，下表列出三种造型的优势和劣势（表3.1），海上潮湿的环境，对握持效果、防滑效果、ptt按键功能的交互是一种巨大的考验。市面上的握持产品的握持形态还是更接近造型三，因此选择造型三。

3.2人机尺寸分析。根据“产品最佳功能尺寸=人体尺寸百分数+心理修正量+功能修正量”的公式进行推算：首先渔民的作业强度大，受众多为成年男性，选用百分数P50作为尺寸百分位数，即82mm;其次渔民常年在海上作业，手掌较宽大，心理修正量取值稍大;再次手持产品是手指向内的抓力，功能修正量为减法。通过观察手部握持产品的姿态，得出握持产品的方式為捏握，手掌通过四个点着力来确保握持的稳定性，因此推导得出：设备宽度的最佳功能尺寸=A1A2=手宽/2*√2+心理修正量-功能修正量=P50/2*√2+8-5≈61mm，即设备长度的最佳功能尺寸=B1B2=1.5*A1A2≈90mm。厚度参考市场上的产品尺寸的平均值，同时为适应电路板尺寸限定和接头空间预留，得出尾部尺寸为30mm左右。

3.3数字模型验证。基于上述尺寸来绘制数字模型，经过3个版本的修改，确认为方案3.0上方头下收尾的造型。在方案3.0的基础上又衍生出2种方案。针对不同的方案，进行了方案的优劣对比分析，得出模型对比分析表（表3.2）。

排除前两个方案的主要原因是市场上近似造型的产品少，无参考依据，缺乏使用数据和定位参考。方案3.0和3.1在模型两侧增加凸起条纹，即防滑纹理，能够增加产品在潮湿环境下的的摩擦系数，增强产品握持时的用户体验。通过材料研究发现在模型侧面制作防滑纹理会使开模时因壁厚不均匀导致产品表面产生凹坑，增加次品率，间接增大生产成本。同时在批量生产中，特殊且不连贯的造型对于模具设计的难度会呈指数型增长，故采用了方案3.2，因此模型外尺寸调整为95mm。

3.4模型结构分析。模型结构分为八部分（图3.1），整体分为三个模块，为外壳、电路板和按键，外壳部分主要承担固定ptt按键和主板的作用。设计时需充分考量电路板、ptt配件尺寸和造型的适应性。其装配逻辑是硅胶按键装在触发电路板上部，ptt按键装在电路板侧部，ABS外壳呈现包裹和半半包裹状态，两个金属件装在底部的外壳上构成挂钩结构。外壳结构设计集中在底部和顶部上（如图3.2），将结构分为两类：一类为防水结构，分为外部防水层、内部防水层和信号线卡槽结构。另一类为固定结构，分为螺丝孔、电路板固定卡口、触发开关固定结构、金属挂钩固定键、电路板固定孔、硅胶按键开孔和收音孔。

根据人机工学尺度关系设计外观、根据功能实现原则设计内部结构，能够更合理的设计内外部空间，使电器元件能够有更多的排布和散热空间，为模具生产和结构调整做出预留值。

4结论

通过研究产品与人之间的关系，看出人机之间的和谐是一个产品成功与否的基础衡量指标之一。细化至手持通讯产品中，不难发现手部各个关节和肌肉的运动范围对产品的影响巨大，产品的握持尺寸及造型对手掌张弛之间的舒适性有决定性影响。设计师在进行人机交互产品的设计时，需要进行用户数据的收集和分析，结合数据和体验将造型与尺寸进行优化，使产品成为人机优化的产物，在成本和工艺的控制上达到平衡。

参考文献：

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[4]杨智勇.手柄的人的因素分析与研究[D].上海：东华大学，2006.

本论文为江苏省高校哲学社会科学研究基金项目，项目编号为2017SJB0491。

作者简介：周家鑫（1999-），男，江苏常州人，金陵科技学院艺术学院2018级产品设计专业学生。

王佳春（1981-），男，江苏南京人，实验师，金陵科技学院艺术学院，研究方向：产品设计、雕塑、先进制造技术、设计教育、科技考古与文物修复。

姚震宇（1974-），女，江苏南京人，教授，金陵科技学院艺术学院，研究方向：产品设计、工业设计、服务设计。