产品设计中的人机工程学(王继成)

工业设计是现代社会工业产品竞争力的核心要素,是实现高、新技术产业化的重要手段,是科技创新不可或缺的另一翼。它不仅指产品外观的美化,更包括对人的因素、环境生态、技术前景、社会变革等高层次的理解,并因此被著名科学家杨振宁誉为“21世纪最有前途的科学”。
工业设计的主体是产品设计。它的目标是通过增强产品的宜人性和更好的形式对功能的适应,通过对消费者心理的敏锐知识,通过产品外形,色彩和结构上的美学感染力来加强产品对用户的吸引力,使产品成为用户竭力向往得到的东西。事实表明：在市场经济背景下,产品如无工业设计辅助就难以转化为商品；难以形成能被世界市场接受并能与国际著名品牌相抗衡的本地品牌。在不同产品领域内,都有相应的国际著名品牌受到国际市场的青睐,引领着各自产品领域的世界潮流。名牌产品能立足市场而经久不衰的主要原因是重视了工业设计,适应和把握了市场的变化与发展。及时迎合或超前指导了人们需求的变化与发展。成功的品牌产品本身也因此必然能够相对正确地折射出市场与人们需求的变化与发展。优秀的品牌产品还能体现现代工业设计的发展趋势。
工业设计的核心是“以人为中心”。在进入21世纪,面临经济全球化的今天,企业的产品将面临更广泛、更严厉、多层次的消费者审视。在一个高度竞争的市场上,用户的需求与喜好将在产品开发过程中得到更大关注,工业设计的内容、方法和手段也将发生相应的变化。
今天,由于科技的进步使企业间在产品质量上的差距日趋接近,而使设计,使诸如实用外观专利等成为重要的知识产权。产品不仅要满足功能要求、美学要求,更要满足使用者的安全,舒适,有利健康和操作的得心应手,以及与环境保护的一致。因此,如何寻找人—机—环境间的最佳匹配关系,探索工业产品以人为中心的设计理念、设计手段与方法,成为实现产品品质赶超国际水准的关键。成为现代工业设计必须关注的重要课题。
人机工程学是实现以人为中心的设计思想的重要理论基础,是衡量当代产品设计水平的最重要指标。随着科学技术的发展,以人为中心的理念已成为设计产品系统的主要目标,人机工程学也因此成为设计学科领域中的主要研究方向,成为工业设计的主要理论基础和设计理念。正是基于这一认识,作者编写了这本教材。
本书运用人机工程学的基本原理,较全面地分析了产品设计中的人的因素,并将其融入到产品开发的整个过程中。人的因素作为一项可以被用来在人的领域中创造产品而使之为人们更好服务的技术而被添加到产品设计中,它关注产品的使用者(有时称为最终使用者),它主要目标是确保产品易于使用、学习、生产和安全。在产品设计中,通过人的因素的研究可获得基本的设计数据,并具体应用于解决实际的设计问题。这将有助于改善产品的使用性与质量。提高产品成功的几率,并大大减少用户对生产企业可能的法律诉讼。
科学技术的进步给大多数人的生活、工作、学习带来了极大的方便,但对许多老年人和残疾人来说有时却成为一种障碍。许多产品他们无法使用或不能方便地使用。然而老年人和残疾人要求独立生活和平等参与社会的愿望日益强烈。因此能否为尽可能多的人(包括健康的老年人和能够自食其力的残疾人)提供使用性良好的工业产品和设施,为现代人提供平等的使用机会,将成为企业通过产品接近消费者,向社会显示产品品质,获得国际竞争力的重要手段。是现代国家最重视的设计理念和文明程度的重要标志。为此,发达国家提出了共用性设计的理念。
目前仅中国国内,老年人和残疾人的人口已超过了两亿。如何使现代设施和用品满足包括上述群体在内的用户使用,已成为不容忽视的人机工程学与工业设计的课题。
本书以较大篇幅介绍了共用性设计的概念和内容。分析了不同类型功能障碍者的特征与不便,归纳了实现共用性设计及其产品系统的途径与方法。随着世界人口老龄化和残疾人日益增多,共用性设计必将成为产品、环境、通信等领域设计的发展方向。
本书最后具体介绍了ISO 13407的主要内容与要求。随着人机工程学在工业中应用的日益广泛,人机工程学的标准化问题变得越来越重要。国际标准化组织于1975年设立了人机工程学技术委员会,负责制定人机工程学方面的标准。各地区和各国也都根据自己的具体情况制定了相应的标准和规范,如CE标准是目前欧洲、美国、日本已经开始实施的人机工程学方面的标准,它是产品进入这些地区的重要评价指标。正在酝酿推广的以人为中心的设计过程的国际标准：ISO 13407 将在更大范围内执行人机工程学的要求。
ISO 13407为产品设计提供了具体、可操作性的有效方法和原则,具有极高的实用价值。同时对政府建立相关的产品开发政策,设计人员建立正确的产品开发思想,提高产品的档次和在市场上的竞争力,形成社会对工业设计价值和人性化主体价值的认同有重大意义。
在本书的编写过程中,作者得到了东华大学工业设计硕士研究生杨智勇、毕湘军、马婷婷、牛小夺、黄坤、王惠的鼎力相助,谨此表示衷心的感谢！
最后,期待同行、专家和广大读者的批评与指正。

王继成
2004年5月8日

本书着重介绍了人机工程学在产品设计中的应用与最新发展，介绍了在产品设计中具体实现以人为中心设计理念的设计手段与方法。以人为中心是现代设计的基本出发点。本书运用人机工程学的基本原理，全面分析了产品设计中的人的因素，并将人的因素的研究融入到产品开发的全过程中。结合实例，具体介绍了通过人的因素的研究与测试，获得基本设计数据的过程与方法，并具体应用于解决实际的设计问题。本书同时还介绍了无障碍设计、老年人设计和共用性设计等新的设计理念；介绍了最新发展的ISO 13407（以人为中心的设计过程的标准化）的基本内容与要求。全书共分十三章，大部分章节后均附有具体案例分析与研究，内容新颖，有特色。

第1章人机工程学综述1
11人机工程学的概念1
12人机工程学的组成2
13人机工程学的起源3
14人机工程学的发展9
15人机工程学与产品设计11
16人/机系统12第2章人的因素和设计的进展：纵览18
21一件优秀设计产品的特性20
22人机工程学和产品设计的融合20
23人机工程学在设计中应用的益处：商业案例21
24纵览设计和发展过程23
25设计周期中的变动25第3章产品策划及设计前期的其他工作28
31市场调研28
32确立设计目标和市场需求31
33功能分析32
34产品操作需求33
35设计约束因素33
36产品需求文档36
37实例分析与研究：柜式空调器的设计目标37第4章设计活动42
41设计分析和说明42
42人机工程学数据和设计原则在设计问题中的运用48
43测试与设计提炼50
44实例分析与研究：移液管的人机工程设计和性能评估53第5章人的因素的研究与测试62
51人的因素研究和测试的比较62
52相关问题的研究和测试66
53可行性实验室77
54实例分析与研究：钢瓶手推车把手的人的因素研究与测试78第6章心理学、生物力学和人体测量学因素90
61人的体能特点90
62生物力学因素92
63应用人体测量学数据95第7章适合人体姿势的设计104
71作业区域的基本要求104
72作业姿势的记录与评估108
73为手的设计112
74实例分析与研究：计算机显示屏高度对人颈部姿势的影响118第8章显示与显示器124
81人/机相互作用的信息分析124
82信息显示设计125
83视觉显示127
84听觉显示145
85实例分析与研究： LCD的反射和偏光对视距
的影响149第9章可视信息设计156
91文字标记157
92电子显示器的字母与数字158
93显示式样162
94图形符号162
95用户手册168
96编码171
97实例分析与研究：提示正确提举姿势的图形符号174第10章控制与控制器181
101影响控制器选择与设计的因素182
102常用控制器特征183
103常用控制器类型186
104设计要点197第11章产品形态的人机工程学设计207
111手持式产品的设计参数和设计指导207
112便携式产品和可携带式产品的设计参数和设
计指导211
113固定使用的产品的设计数据和设计原则216
114为残疾用户提供方便的设计原则218
115实例分析与研究——手工工具的设计219第12章产品共用性设计理念与方法231
121产品共用性设计理念231
122产品共用性设计内容与方法235
123共用性设计原则和优先次序237
124老年人、儿童和残疾人的基本特性246
125共用性设计的实现259
126实例分析与研究：老年人家中作业面高度的评估261第13章以人为中心设计过程的标准化272
131以人为中心设计过程的意义272
132以人为中心的设计原则273
133确定以人为中心的设计计划275
134以人为中心的设计过程275
135其他相关以人为中心的国际标准283参考文献285