人機(jī)功效原理在日用陶瓷產(chǎn)品把手設(shè)計中的應(yīng)用研究

文雪

摘要：通過探討人機(jī)工效原理對日用陶瓷產(chǎn)品重要的部件——把手的設(shè)計方法與原則，提升日用陶瓷產(chǎn)品的適用性。運(yùn)用案例分析法和對比法對各種結(jié)合或體現(xiàn)人機(jī)功效原理的優(yōu)秀陶瓷產(chǎn)品案列進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其設(shè)計規(guī)律或原理并進(jìn)行歸納總結(jié)。在人機(jī)工效原理的科學(xué)指導(dǎo)下凸顯了產(chǎn)品的功能在產(chǎn)品設(shè)計中的重要性，同時也體現(xiàn)了造型美感和用戶心理體驗。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué);日用陶瓷設(shè)計;把手;功能;設(shè)計原則

中國分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）02-0157-02

著名的芝加哥學(xué)派建筑大師路易斯沙利文曾說：“Form followthe function，this is a law”，以“形式追隨功能”為核心理念的功能主義的提出對設(shè)計發(fā)展具有重要的影響。但在當(dāng)今以享受型消費(fèi)模式為主導(dǎo)的時代背景下，日用陶瓷產(chǎn)品的形式感和美觀程度已在評價一件產(chǎn)品的過程中日漸占具主導(dǎo)地位。站在設(shè)計的角度而言，脫離功能性和適用性討論形式感是片面的。把手的功能性作為日用陶瓷這類產(chǎn)品的基本使用性，是設(shè)計師開展一切設(shè)計工作之初的重要關(guān)注點，通過分析人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)應(yīng)用原則可對日用陶瓷產(chǎn)品設(shè)計提出建設(shè)性意見，加深設(shè)計師在設(shè)計過程中對日用陶瓷產(chǎn)品的適用性的思考。

1 人機(jī)工程學(xué)與當(dāng)代日用陶瓷產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)系

人機(jī)工程學(xué)（Man-Machine engineering），又稱為人類工效學(xué)（Ergonomics）、人類工程學(xué)（Human Engineering）等，“是一門研究人類和系統(tǒng)內(nèi)的ITA因素相互關(guān)系的學(xué)科，旨在將研究所得的理論、原則、數(shù)據(jù)額和方法應(yīng)用到設(shè)計中區(qū)，以期優(yōu)化人類行為以及提高系統(tǒng)的總體表現(xiàn)”[1]。這一學(xué)科由于著重研究人體尺度、人的能力限度、人機(jī)功能的合理分配等問題，為當(dāng)代設(shè)計提供了較多的科學(xué)依據(jù)，逐漸在產(chǎn)品設(shè)計活動中占據(jù)重要的技術(shù)性指導(dǎo)地位。

當(dāng)代日用陶瓷產(chǎn)品是以陶瓷為基礎(chǔ)材料進(jìn)行設(shè)計，通過現(xiàn)代化生產(chǎn)并最終投入市場的工業(yè)制成品。針對這類產(chǎn)品進(jìn)行的以工業(yè)化大生產(chǎn)為基礎(chǔ)、以功能性為主旨的設(shè)計活動便是日用陶瓷設(shè)計。其領(lǐng)域包括茶具以及咖啡具等等在人們?nèi)粘Ｉ钪袧B透度極高的日用陶瓷產(chǎn)品。人機(jī)工程學(xué)作為一門核心理念是以人為本的新興學(xué)科，在針對把手的設(shè)計活動中極具科學(xué)指導(dǎo)價值。清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院教授李正安曾在《陶瓷設(shè)計》中指出：“陶瓷產(chǎn)品的使用功能，是基于人的生理需要，隨人的視覺、觸覺和應(yīng)用而產(chǎn)生的功效。與何種生理和心理功效相輔相成、與現(xiàn)代設(shè)計考慮密不可分的，是20世紀(jì)中期適時出現(xiàn)的‘人體工程學(xué)”。日用陶瓷產(chǎn)品與人們接觸緊密，設(shè)計師只有在把握人機(jī)工程學(xué)的前提下進(jìn)行吻合人體結(jié)構(gòu)和使用需求的設(shè)計工作，才能更有效地推動日用陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展甚至進(jìn)化。

2 日用陶瓷產(chǎn)品的把手介紹

把手是器具與人體接觸最為緊密的一個配件，功能性和使用性是其存在的主要意義。器物的適用程度與把手的設(shè)計有直接的關(guān)聯(lián)，因此陶瓷產(chǎn)品設(shè)計師需重視對把手的了解。

1）材料。制作把手的原材料可分為陶器、瓷器以及紫砂三種：陶器表面粗糙，細(xì)孔較大，易吸水，多做炊具;瓷器表面光滑，細(xì)孔較小，不易吸水，多做水具;紫砂則介于陶器與瓷器之間，結(jié)構(gòu)緊密且接近瓷化，器表光滑但表現(xiàn)出顆粒質(zhì)感。把手的原材料可跟隨器物主體，也可采用其他隔熱效果和摩擦力較好的材料。

2）功能。作為一個飲用器具的配件，功能性是其存在的主要意義，“把手和提梁則是為了移動和實用時端與提的方便，這是把握器具的主要部分”[3]。除此之外它還起到隔熱、美觀的作用。

3）分類。按照把握方式可分為三大類：端握把、橫握把以及提梁把。（1）端握把。即最普遍的圈式把手，是基礎(chǔ)的主流把手造型，位于壺肩處與壺嘴位置在一條直線和水平線上。造型多樣，變化豐富，有英式茶杯中普遍的類似耳朵造型的把手、中式紫砂茶壺上帶圈環(huán)的把手等等;（2）橫握把。即直柄把手，在砂鍋上較常見，與壺嘴成折線置于壺肩或壺腹位置。它與端握把的共同點是都在端起時施力，但在做傾斜運(yùn)動時省力。其造型不如端把多變，以圓柱為主，但現(xiàn)在也發(fā)展出飄逸的、非直筒的諸多造型;（3）提梁把。即把手跨越了壺口，在壺肩的兩端各有一銜接點，拎提的部分與中心在一條垂直線上。陶瓷器具上的非陶瓷材料提梁比較常見。它與前兩者不同的是提起來比較省力，但在做傾斜運(yùn)動向外倒水則稍顯費(fèi)力。一般大而重的壺使用端把或橫握把都不便于使用者施力，提梁把變?yōu)樽詈玫脑O(shè)計選擇。

這三大典型的把手類別經(jīng)過時間和歷史的淘洗，在陶瓷設(shè)計的發(fā)展中最終形成了把手的基礎(chǔ)造型，但當(dāng)代的設(shè)計還發(fā)展出不同的把手位置，有的與杯口相接，有的彎曲把手只與器物本體有一個粘接點，另一頭保持懸空狀態(tài);造型上也發(fā)展出三角形、方形等純幾何形態(tài)、動植物等具象形態(tài)、以曲線韻律為主的抽象形態(tài)等等多樣的造型。這些新式的把手造型有的尚還沿襲典型的持握方式，有的甚至已經(jīng)顛覆原有的形式，發(fā)展出新的持握角度，但把手并不是一個單獨(dú)存在的個體，而是壺和杯體在空間上的有機(jī)延伸，為人使用器具起到及其重要的輔助作用，不合理的把手設(shè)計會影響到器物的使用令人產(chǎn)生強(qiáng)烈的不適感。所以對這一部件進(jìn)行更優(yōu)化的設(shè)計探討有助于提升人對日用陶瓷產(chǎn)品的整體使用感受。

3 人機(jī)工效原理在把手設(shè)計中的運(yùn)用

在把手設(shè)計過程中，人體工程學(xué)的科學(xué)數(shù)據(jù)及功效原理對其尺寸與空間、造型與位置以及隔熱與摩擦等問題都具有可靠的指導(dǎo)作用。現(xiàn)就這三個問題進(jìn)行分析。

1）尺寸與空間。“把手內(nèi)的限定空間，上下之間的距離大小，是決定能夠容進(jìn)幾個手指的關(guān)鍵”[3]。所以它的尺寸大小、與器物的空間距離范圍應(yīng)參照人機(jī)工程學(xué)中人體手掌尺寸表格進(jìn)行設(shè)計。我國重要的人機(jī)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/10000-1988《中國成年人人體尺寸》為工業(yè)設(shè)計提供了我國成年人（男18-60歲，女18-55歲）人體手掌尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如把手應(yīng)符合成人食指近位指關(guān)節(jié)寬15mm-21mm及遠(yuǎn)位指關(guān)節(jié)寬13mm-19mm。不符合人體尺寸的產(chǎn)品其使用性會大大減小。中的水杯把手就屬于尺寸過小，盛上熱水以后增加了水杯的重量，過小的把手使得手指需要用力捏住，并且把手空間與杯體距離過近，手指容易與杯體接觸，無法起到隔熱作用。

2）造型與位置。把手的何種造型與位置設(shè)計關(guān)系到到使用者的持握方式和角度。從人機(jī)工程學(xué)的角度來看人手的施力，根據(jù)力的作用線不同可分為力與小臂平行和與小臂成夾角等動作。在設(shè)計中需避免產(chǎn)生小臂成夾角的把手，如果手掌發(fā)生的尺偏或手腕外轉(zhuǎn)動作，人的施力點則會主要放在腕關(guān)節(jié)，亦引起不適。因此把手設(shè)計需避免非順直的手腕狀態(tài)。錯誤的把手位置和造型將直接影響器物的使用功能。如圖6中把手與壺體構(gòu)成了一個夾角，使用者持握時腕關(guān)節(jié)是處于彎曲狀態(tài)，使用者在拿起器物傾倒時難以掌握壺體的重心，使倒水過程不夠平滑順暢，這是錯誤的把手造型設(shè)計。另外也有壺使用時壺蓋極易滑落，看似是壺口與壺蓋的問題，但實則也有將把手的位置配備在過高位置的因素，這是錯誤的把手位置設(shè)計。

3）隔熱與摩擦。把手的隔熱與摩擦是與人機(jī)工程學(xué)中人的觸感分不開的。如經(jīng)過3S，觸壓覺就可以下降到元水平的四分之一。適應(yīng)時間與刺激強(qiáng)度成正比，與刺激作用的面積成反比。觸覺的敏感性可以用皮膚能感受到兩刺激點的最小距離值準(zhǔn)確的測定出來，例如舌尖約為1.1mm，指尖約為2mm，唇約為4mm，手掌約為9mm。把手的隔熱與摩擦都關(guān)系到陶瓷材料的使用。當(dāng)代的把手設(shè)計在原材料的使用上也發(fā)展出多樣性和多元化，但應(yīng)避免使用導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料。比如瓷器（25攝氏度）的導(dǎo)熱系數(shù)約為1.5 VV/（m·K），大多數(shù)木材導(dǎo)熱系數(shù)在0.1～0.2 W/（m·K）之間，而塑料的導(dǎo)熱系數(shù)在2.58～2.79 W/（m·K）之間。

4 人機(jī)工效原理對把手設(shè)計的優(yōu)化原則

除了運(yùn)用人體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計保障基本使用功能以外，還需針對把手在日常使用中的細(xì)節(jié)問題提出更優(yōu)化的設(shè)計理論原則。這牽扯到人在使用日用陶瓷產(chǎn)品時的肌肉施力問題、設(shè)計引導(dǎo)問題、觸覺感受問題。

1）動態(tài)肌肉施力原則。“肌肉施力有兩種方式：一種是動態(tài)肌肉施力，另一種是靜態(tài)肌肉施力。動態(tài)肌肉施力是肌肉運(yùn)動時收縮和舒張交替改變的肌肉運(yùn)動形式。靜態(tài)肌肉施力則是持續(xù)保持收縮狀態(tài)的肌肉運(yùn)動形式”[2]。由于靜態(tài)施力在人體活動中相對動態(tài)肌肉造成的耗能更大，因此在考慮把手所處器物的何處位置以及彎曲角度等設(shè)計問題上，應(yīng)選擇最適宜人手臂彎曲和施力的角度。當(dāng)人手與把手從指間、指節(jié)到整個手掌的接觸面的不斷增大，人在施力過程中也會隨之增加小臂到大臂的持力，壺體的容積在可適應(yīng)范圍內(nèi)也可以進(jìn)行增加。“由此看來，壺體容量大小與把手空間相關(guān);而把手空間安排卻要視手指的承受能力和活動方式而定”[4]。

2）排除合并原則。王愛紅教授曾指出：“排出合并原則即設(shè)計較少的使用步驟獲取最大的實際效用”。不必要的動作會浪費(fèi)操作的時間。把手作為僅僅具有持握功能的產(chǎn)品部件，對整體器物的使用效果也具有“牽一發(fā)而動全身”的影響作用，即使是把手也可以通過排除合并原則優(yōu)化產(chǎn)品使用體驗。著名的包豪斯創(chuàng)始人、格羅皮烏斯設(shè)計的作品“格羅斯1號”日用陶瓷茶具便是以沖破傳統(tǒng)造型習(xí)慣、優(yōu)化產(chǎn)品功能性的壺把與壺鈕之間協(xié)調(diào)搭配聞名，蓋鈕偏離壺體的同心圓中心，向把手上端靠攏并與之重合，使用戶無意識地將大拇指壓住蓋鈕，達(dá)到單手操作便可控制壺蓋在傾倒時不會落下的效果，

3）優(yōu)化觸覺原則。溫度覺是冷覺和熱覺的統(tǒng)稱，溫度刺激強(qiáng)度是指與生理零度存在溫差（t=36.5）的大小，身體各部位溫度不同，所接收到的溫差信息自然也有所差異。在日用陶瓷產(chǎn)品設(shè)計活動中，把手部件通常跟隨主體物的生產(chǎn)材料，具有觸覺上的統(tǒng)一性，但隨著市場需求的多元化和設(shè)計材料與手段的普及化，綜合材料的日用陶瓷產(chǎn)品近年來日益豐富，玻璃、皮革、不銹鋼等材質(zhì)的把手與陶瓷茶咖具的結(jié)合也為大眾所接受。日本陶瓷設(shè)計師森正洋便偏愛使用木頭作為陶瓷茶具的把手材料進(jìn)行設(shè)計使用木頭材料制作把手不僅減少了把手的導(dǎo)熱性能，降低了人手的溫度覺體驗，陶瓷與木頭材質(zhì)的結(jié)合也帶給使用者一種觸覺及視覺上的質(zhì)樸感。

5 結(jié)語

通過討論人機(jī)功效原理在日用陶瓷產(chǎn)品中把手部件的設(shè)計原則，加深日用陶瓷設(shè)計師在設(shè)計活動中對功能的理解和思考，為日用陶瓷的細(xì)節(jié)設(shè)計提供不同視角。本文僅僅利用人機(jī)工程學(xué)中的部分原理對日用陶瓷設(shè)計的把手進(jìn)行設(shè)計角度上的具體討論，尚有知識資料不全面之處，應(yīng)當(dāng)在之后的研究中不斷學(xué)習(xí)補(bǔ)全。

參考文獻(xiàn)

[1]王受之，世界現(xiàn)代設(shè)計史[M].2002.

[2]王愛紅，人機(jī)工程學(xué)[M].兵器工業(yè)出版社，2012.

[3]楊永善，陶瓷造型藝術(shù)[M].高等教育出版社，2004.

[4]李正安.陶瓷設(shè)計[M].中國美術(shù)學(xué)院出版社，2003.