人機工學在船舶通訊產品設計中的應用

周家鑫　王佳春　姚震宇

摘要：傳統的海洋漁業在今天越發依賴高新技術和定制化設計，世界范圍內海洋捕撈船只在先進技術支持下還有成套的船舶通訊設計。本文主要針對海洋漁業船舶通訊設備的優化設計進行研究，通過對用戶調研和痛點的把握，解決設計過程中發現的問題。設計目的旨在將人機工學原理恰當運用在產品優化設計中。

關鍵詞：船舶通訊;優化設計;人機工學

1、緒論

我國擁有廣闊的海岸線，但是漁業資源開發設備卻相對落后。人民對食品的消費需求剛性增長，為加快現代漁業發展提供了廣闊的空間和動力。漁業捕撈的作業對現代化漁業通訊設備的輔助需求巨大，在歐美日等漁業發達的地區，遠海捕撈通訊設備是極其完備可靠的，而在國內對于這種設備的涉足卻很少，使得漁民不得不購買外國高昂的設備來保證遠洋的捕撈順利。

本文的研究主題是針對海洋漁業設備UHF（高頻率的技術）數字模擬雙模對講機的產品造型設計和結構優化設計，圍繞雙模模式船用電話產品的造型創新展開設計，通過調研研究、文獻研究、案例研究、設計論證等研究方法完成海洋漁業船舶產品的設計方案。

2、設計定位

通過已有的海洋通訊產品進行調研及競品分析，發現國內市場受制于海洋捕撈產業的地域局限性，設計師缺乏對用戶需求的了解，無法抓住痛點，缺乏系統規劃的設計。世界上對海洋資源利用成熟的國家對于漁業的管理和相應配套設備往往有較為完備、相對系統的設計。

船舶通訊產品受制于海上風浪強、腐蝕速度快的環境因素影響，對密封性、防水性有很高的要求;其次受到通訊技術原件的限制，設備的電路板和信號裝置及電子元件都需要一定的物理空間，使產品存在一定的物理結構限制;再次需要考慮到材料成本、工藝成本和開模成本，騰出更多的利潤空間;最后是受眾人群的手掌數據略大于一般工種，對數據處理還需要計算。

3、設計方法

設計從用戶體驗出發，首先考慮到使用人群是漁民且多為中年男性，遵循產品尺寸優化的原則，所以手持部分數據會參考成年男性手部數據和特點。通過查閱我國人體手部測量數據，在此基礎上進行握持區域的分析，為后續草模制作提供參考。

3.1握持方式分析。持握方式的選擇參考了3種握持終端的造型，下表列出三種造型的優勢和劣勢（表3.1），海上潮濕的環境，對握持效果、防滑效果、ptt按鍵功能的交互是一種巨大的考驗。市面上的握持產品的握持形態還是更接近造型三，因此選擇造型三。

3.2人機尺寸分析。根據“產品最佳功能尺寸=人體尺寸百分數+心理修正量+功能修正量”的公式進行推算：首先漁民的作業強度大，受眾多為成年男性，選用百分數P50作為尺寸百分位數，即82mm;其次漁民常年在海上作業，手掌較寬大，心理修正量取值稍大;再次手持產品是手指向內的抓力，功能修正量為減法。通過觀察手部握持產品的姿態，得出握持產品的方式為捏握，手掌通過四個點著力來確保握持的穩定性，因此推導得出：設備寬度的最佳功能尺寸=A1A2=手寬/2*√2+心理修正量-功能修正量=P50/2*√2+8-5≈61mm，即設備長度的最佳功能尺寸=B1B2=1.5*A1A2≈90mm。厚度參考市場上的產品尺寸的平均值，同時為適應電路板尺寸限定和接頭空間預留，得出尾部尺寸為30mm左右。

3.3數字模型驗證。基于上述尺寸來繪制數字模型，經過3個版本的修改，確認為方案3.0上方頭下收尾的造型。在方案3.0的基礎上又衍生出2種方案。針對不同的方案，進行了方案的優劣對比分析，得出模型對比分析表（表3.2）。

排除前兩個方案的主要原因是市場上近似造型的產品少，無參考依據，缺乏使用數據和定位參考。方案3.0和3.1在模型兩側增加凸起條紋，即防滑紋理，能夠增加產品在潮濕環境下的的摩擦系數，增強產品握持時的用戶體驗。通過材料研究發現在模型側面制作防滑紋理會使開模時因壁厚不均勻導致產品表面產生凹坑，增加次品率，間接增大生產成本。同時在批量生產中，特殊且不連貫的造型對于模具設計的難度會呈指數型增長，故采用了方案3.2，因此模型外尺寸調整為95mm。

3.4模型結構分析。模型結構分為八部分（圖3.1），整體分為三個模塊，為外殼、電路板和按鍵，外殼部分主要承擔固定ptt按鍵和主板的作用。設計時需充分考量電路板、ptt配件尺寸和造型的適應性。其裝配邏輯是硅膠按鍵裝在觸發電路板上部，ptt按鍵裝在電路板側部，ABS外殼呈現包裹和半半包裹狀態，兩個金屬件裝在底部的外殼上構成掛鉤結構。外殼結構設計集中在底部和頂部上（如圖3.2），將結構分為兩類：一類為防水結構，分為外部防水層、內部防水層和信號線卡槽結構。另一類為固定結構，分為螺絲孔、電路板固定卡口、觸發開關固定結構、金屬掛鉤固定鍵、電路板固定孔、硅膠按鍵開孔和收音孔。

根據人機工學尺度關系設計外觀、根據功能實現原則設計內部結構，能夠更合理的設計內外部空間，使電器元件能夠有更多的排布和散熱空間，為模具生產和結構調整做出預留值。

4結論

通過研究產品與人之間的關系，看出人機之間的和諧是一個產品成功與否的基礎衡量指標之一。細化至手持通訊產品中，不難發現手部各個關節和肌肉的運動范圍對產品的影響巨大，產品的握持尺寸及造型對手掌張弛之間的舒適性有決定性影響。設計師在進行人機交互產品的設計時，需要進行用戶數據的收集和分析，結合數據和體驗將造型與尺寸進行優化，使產品成為人機優化的產物，在成本和工藝的控制上達到平衡。

參考文獻：

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本論文為江蘇省高校哲學社會科學研究基金項目，項目編號為2017SJB0491。

作者簡介：周家鑫（1999-），男，江蘇常州人，金陵科技學院藝術學院2018級產品設計專業學生。

王佳春（1981-），男，江蘇南京人，實驗師，金陵科技學院藝術學院，研究方向：產品設計、雕塑、先進制造技術、設計教育、科技考古與文物修復。

姚震宇（1974-），女，江蘇南京人，教授，金陵科技學院藝術學院，研究方向：產品設計、工業設計、服務設計。