沈陽理工大學 韓新元 楊 猛

人體工程學由六門分支學科組成，即人體測量學、生物力學、勞動生理學、環境生物學、工程心理學、時間和工作研究。作為一門融雜多學科的交叉型學科，它以研究“人-機-環境”在不同環境中的相互配合為中心，通過對人體測量學、心理學、生理學、文化習俗、地域歷史、生物學、技術科學等知識的綜合應用，引導人的行為方式實現對人機工程學尺度的把控，指導設計出工業產品、工作環境。在產品設計過程中，設計師不僅要考慮使用者和產品之間的互動，還要考慮生產者和產品之間的互動，以及為生產者提供舒適的工作環境，使我們的生活更加舒適、安全、健康。

一、人機工程學尺度

人機工程學的尺度指人在不同環境時的行為張力是有限的，在適當的限度上使“機”的操作限度適應于人。通過對人機工程學尺度問題的考量，使產品在設計更趨向于人性化，產品的使用更加規范、合理、方便和實用。

（一）人體尺度

人體測量尺度在產品設計中，生理尺度是最重要的參數之一，它決定產品的造型與尺度，達到人們在使用與操作產品過程中“舒適、有效、安全”的要求。如電梯內部空間、公共汽車的座椅、公共扶手、自動售貨機的設計都是以人體尺寸的參照作為依據。在設計飛行員的座椅時，考慮到無論人在站姿還是坐姿情況下，脊柱均在腰椎處發生變形，為了使坐姿情況下脊柱呈現正常的形態，軀干與大腿的角度應保持在135°，在這種良好的坐姿下，軀干的壓力相對均勻分布在脊柱和椎間盤上，這種適當的限度就是人機工程學的尺度。而由于人體的尺寸差異，在設計一些公用產品或批量產品時，應以人群的百分位比進行參照，滿足人們的整體需求。

（二）心理尺度

心理尺度是以人為中心，通過人的生理、心理計算測量等方式研究人體結構在環境和設施下心理與行為之間的關系，給人創造更加安全、舒適、健康的生活。通過研究分析人的心理產生和發生變化的規律，找到應對不同狀況的方法，有效避免或解決給人體帶來的不適，在設計上也有意將人們引導至更佳的行為方式。

（三）感覺閾限

能夠引起人體感覺最小的刺激量，被稱為絕對感覺閾限的下限；當人體感受的刺激量過大超出了正常限度，感覺會消失并引發痛覺，使人脫離舒適感，甚至引發身心損害，這時能夠引起人體感覺最大的刺激量，稱之為絕對感覺閾限的上限。在設計上要把控好最小閾限和最大閾限之間的范圍，如人在休息時，靠背角增大時腰椎間盤壓力降低，背肌放松；但靠背角增大到110°以后，再增大時兩者并不會明顯改善，所以高鐵旅客座椅靠背調節范圍要覆蓋95°～110°，這樣不同身材的乘客都能在此范圍內找到保持自己脊柱正常生理彎曲的角度。

二、人體運動與動作系統

在設計時，有意識動作是考慮到人機協調的重要方面。動作可以分為定位動作、逐次動作、重復動作、調整動作等。定位動作的研究對操縱裝置的設計很有意義，它是處理好人機關系的一個重要方面。逐次動作需要完成一系列不同目標的定位動作，對于判斷和行為的準確性有一定要求，在設計上為了避免使用者的操作失誤造成機器或人身傷害，可進行預防矯正的行為約束手段。長期重復特定動作容易讓人產生疲勞，因而在一些高速公路設計中，在適當的直線路段后要故意設計一些改變方向的處理，以緩解司機的疲勞。調整動作是通過動作的調整改變肌體的受力方式，形成一種自我保護的狀態，有利于長時間作業減緩疲勞。

三、產品設計中人機工程學尺度的標準和依據

人機工程學尺度評價標準主要以安全性、適用性角度出發判定。內容大體包括：（1）研究人機之間分工及其相互適應問題。根據兩者各自特征，發揮各自的優勢。（2）研究信息傳遞過程。人與機器在操作過程中要不斷傳遞信息，因此，機器上各種顯示器、控制器要設計得適合于人使用。（3）研究作業環境，創造安全的條件，例如高溫、高濕、振動、噪聲、空氣中的有害物質、工作地的狀況等。這些因素都會影響人的健康。而將這些因素控制在規定的標準范圍之內，使環境條件符合人的生理和心理要求，從而使操作者感到舒適和安全。聚焦到產品本身，針對人的局部使用的產品設計時，需依據使用者的作業姿勢分析，在尺寸上考慮產品的直徑、長度、形狀、角度等，同時要注意避免靜態肌肉施力、不協調的局部方位、避免局部組織受壓、避免重復動作等問題導致短期或長期的受傷以提高產品的安全性與適用性。在人的整體與產品設計上，首先應判定使用人群的人體機能的特征參數，如動作行為習慣；其次是人體結構的特征參數，如人各部分的尺寸、表面積、重心等，在特定環境下的各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理及對勞動負荷的適應能力，依據這些得到適當的尺度范圍，然后進行合理設計。

四、人機工程學尺度在產品設計中的應用

（一）性別差異上的應用

由于生理結構的不同，導致男女的人體尺度有一定差別。大多數通用設計中，都以男性作為測驗原型，而對女性的測驗時可能只是按男性人體比例縮小了模型。隨著人們對世界的認知越發寬廣，為女性追求平等而發聲的現象也越來越多，性別差異化導致的不平等問題在設計中逐漸被解決。

（二）群體差異上的應用

人在滿足基本需求后，產品設計對使用者的個性考慮必須更為全面，會根據職業不同、生理需要、情感需求的不同定制化產品。我們將特殊需求人群分為三大類：殘疾人群、特殊職業人群及特殊需求人群。根據這些人群的不同需求，考慮的人機特點也不同，具體有以下幾個方面：更精確的尺寸范圍、更符合作業環境的要求、更適用特殊人群生理需求、更高的調節性。

（三）室內外環境差異上的應用

在室內外場景下的產品設計考慮到的設計因素略有不同，比如由丹麥設計師保爾·漢寧森設計的在室內應用的PH 燈，該設計使光線通過層累的燈罩形成了柔和均勻的效果（所有的光線必須經過一次以上的反射才能達到工作面），且燈罩的阻隔在客觀上避免了光源眩光對眼睛的刺激。經過分散的光源緩解與黑暗背景的過度反差，有利于視覺的舒適。在室外的照明產品，如室外體育場、觀眾和運動員之間距離較大，需要較高的照明度。此外，選用的燈光設備不可產生分散注意力的頻閃效應。四周設有看臺的體育場普遍采用四個高塔上安裝照明設備的方法，可避免眩光，但成本較高；規模較小的體育場普遍采用成本較低的側照燈，可沿場地兩側安裝8 個高12～20 米的燈塔，從而科學地詮釋了“以人為本”設計思想。

（四）公私環境差異上的應用

公有性產品與私有性產品是基于環境的差異及適用人群的差異來進行界定的，在產品的尺寸、功能和安全性設計中，公有性產品需犧牲產品的人機舒適度，為滿足大部分人的尺寸而設計，而私有性產品是為用戶私人訂制，給人帶來的舒適性和定制性相應更高。

（五）交互軟件上的應用

隨著網絡和計算機的飛速發展，人機工程學尺度的應用不僅體現在實體產品上，還體現在虛擬的交互平臺，如電視、電腦、手機等，給人們提供視覺、聽覺、觸覺上的信息傳遞。如在布局設計上，一般考慮到用戶從左至右、從上至下的閱讀習慣，在郵箱、瀏覽器等頁面的布局上，一致將工具欄分布在左側偏上以及左側頂部的位置，既方便用戶閱讀，又容易操作。隨著智能化技術的提升，一些軟件和平臺也會通過逼真的畫面顯示來替代實體，實現虛擬操控上的人機互動。

綜上所述，人機工程學的尺度在產品設計中“以人為本”的核心起著至關重要的作用。在設計應用上考慮到不同性別、人群、環境等影響因素，趨于適應性和合理性，加快產品的設計與優化，讓人們更好地享受美好生活。