前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的人體工程學的應用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
人體工程學是運用生理學、心理學和其它有關學科知識,使機器和人相互適應,創(chuàng)造舒適安全的工作與環(huán)境條件,從而提高工效的一門科學。在設計中,我們所設計的產品必須以人為本,從人的需求出發(fā),為人服務的。因此,人機關系也就成為家具設計中必須考慮的核心問題之一,使之達到實用、高效、健康、舒適、安全、環(huán)保、美觀等的目的。
一、家具的分類
根據(jù)家具與人和物的關系,分為三類:與人體直接接觸支承人體活動的坐臥類家具:如椅、凳子、沙發(fā)、床榻等;與人體活動有著密切關系輔助人體活動、承托物體的憑倚家具:如桌臺、幾、案、柜臺等;與人體產生間接關系的貯存類家具:如櫥、柜、架、箱等。
二、人體工程學在家具功能設計中的作用
(一)確定家具的最優(yōu)尺寸。
人體工程學的重要內容是人體測量,包括人體各部分的基本尺寸、人體肢體活動尺寸等,為家具設計提供精確的設計依據(jù),科學地確定家具的最優(yōu)尺寸,更好地滿足家具使用時的舒適、方便、健康、安全等要求。同時,也便于家具的批量化生產。座椅屬于與人體直接接觸的家具,它的功能性尺寸設計顯得尤為重要。
(二)為設計整體家具提供依據(jù)。
設計整體家具要根據(jù)環(huán)境空間的大小、形狀以及人的數(shù)量和活動性質確定家具的數(shù)量和尺寸。家具設計師要通過人體工程學的知識,綜合考慮人與家具及室內環(huán)境的關系并進行整體系統(tǒng)設計,才能充分發(fā)揮家具的總體使用效果。
三、座椅功能設計要素
包括座高、座深、座寬、座面傾角、扶手高度、靠背、椅墊墊性、側面輪廓等。
1.座椅高度:座前沿至地面的垂直距離,即座面前緣高度。
座高設計應考慮兩個因素:一是人體小腿加足高,座高不應大于腳底到大腿彎處的距離。合適的座高等于小腿加足高,加上25-35mm的鞋,再減去10-20mm的活動余量。國標規(guī)定:座高400-440mm。工作椅高度比休息類座椅高,最好設置成可調節(jié)式。休息類座椅,包括沙發(fā)類的座高可取低值360-420mm,使用時可以腿向前伸,靠背后傾,過高舒適度不夠,過低起立有困難。
另一個重要因素是座面到工作面的距離差,一般在250-320mm為宜。在這個距離中,大腿厚度占據(jù)一定高度。考慮到工作面的需要,可能椅子高度造成腳達不到地面,這時可以采用墊腳。
2.座位深度:座椅前沿到后沿的距離。
座深應滿足以下條件:臀部得到充分支撐;腰部得到靠背的支撐;座面前緣與小腿之間有適當距離,保證大腿肌肉不受擠壓,小腿可以自由活動。
座深取決于座位類型,據(jù)研究,座深以略小于坐姿時大腿水平長度為宜,國標規(guī)定,扶手椅座深=400-440mm;靠背椅座深=340-420mm。沙發(fā)類休息用椅靠背傾角大,座深還可以設計的大些,一般座深=480-600mm。
3.座位寬度
座面的橫向寬度。座寬應使臀部得到全部支撐并有一定活動余地,在空間允許的條件下,以寬為好,允許坐者調整姿勢。國標規(guī)定:靠背椅座位前沿寬≥380mm。扶手椅扶手之間距離即座面寬度,座面要寬一些,要留出更多活動空間,否則即使臀部能保持舒適,但雙臂活動依然受到扶手阻擋。如是排成一排的椅,還應考慮肘與肘之間寬度;單人沙發(fā)座前寬不小于480mm,一般為520-560mm。
4.座位傾角:座面與水平面夾角
不同類型的椅凳類家具座面角度不同:如:學習使用椅,要求前傾;餐椅通常水平,就餐時胸腔和腹腔要求保證正常狀態(tài)。為了防止臀部滑出座面;軀干向靠背后移,使得背部有所支撐,減少疲勞度,通常椅子座面稍向后傾,工作椅座面傾角為0-5°;休息椅為5-23°。
5.扶手
扶手使人坐在椅子上時手臂自然放置,減輕兩臂負擔,增加舒適感,在起身或變換姿勢時,利用扶手支撐。一般扶手與座面的距離以200-250mm為宜,同時扶手前端略高,隨著座面傾角與靠背斜度而傾斜。
6.靠背
靠背可以緩解體重對臀部的壓力,減輕腰部、背部和頸部肌肉緊張程度。靠背傾角是靠背椅設計的關鍵因素。一般而言,靠背傾角越大,人體獲得休息程度越高。一般工作用椅靠背傾角為95-105°;休息椅傾角較大。
7.其他
坐墊軟硬度需要一定緩沖性,但不能過軟,否則身體的支撐性降弱,造成身體不平衡。一般坐墊下沉25mm為宜。簡易沙發(fā)坐墊一般下沉70mm為宜,大中型沙發(fā)下沉80-120mm,背部下沉量為30-45mm,腰部下沉量為35mm。側面輪廓一般按照人體背部特點設計成 “s”形曲線,與人的脊椎彎曲基本吻合。
四、 小結
家具功能設計是家具設計的主要要素之一。功能對家具的結構和造型起著主導和決定性的作用,不同功能有其不同的造型,功能決定著家具造型的基礎形式,是設計的基礎。在滿足人類多種多樣的要求下,力求家具能夠舒適方便、堅固耐用、易于清潔,滿足一切使用上的要求。家具設計師必須了解人體與家具的關系,把人體工程學知識應用到家具設計中來。
參考文獻:
[1]唐星.人體工程學在家具設計中的應用[J].家具,1980.4.
關鍵詞:人體工程學;室內設計;人―機―環(huán)境
1 有關人體工程學的含義
人體工程學作為一門綜合性學科是近幾十年來新興起來的。當與室內設計聯(lián)系在一起時人體工程學的含義就為:以人為主體,運用人體測量、生理、心理計測等手段和方法,研究人體結構功能、心理、力學等方面與室內環(huán)境之間的合理協(xié)調關系,以適應人的身心活動要求,取得最佳的使用效能,其目標應是安全、健康、高效能和舒適。因此,室內環(huán)境設計不僅僅是對人們在視覺上對環(huán)境的設計所呈現(xiàn)出的視覺效果的重視,同時對物理條件和心理條件等所反映到環(huán)境上的因素的研究和設計也已予以了高度重視。
2 人體工程學與室內設計的相關內容
2.1 有關人體基礎數(shù)據(jù)
在人體基礎數(shù)據(jù)的來源上,主要從以下三個方面進行獲取:第一,人體尺度。第二,人體構造。第三,人體的動作域。這也是我們人體工程學所要研究并提供的基礎數(shù)據(jù)。
2.2 有關人體生理計測
有關人體的各項指標,測量內容主要包含以下幾點:人體出力測定、人體觸覺反應測定、人體疲勞測定。 包括的生理指標有:皮膚溫度、出汗量、血壓、心率、耗氧量等。
2.3 有關人體心理計測
有關心理計測的方法是多種多樣的,通常情況下所采用的是精神物理學測量法和尺度法等。第一種,精神物理學測量法。第二種,尺度法,是以順序在心理學這個角度中劃分量度。
3 人體工程學對室內設計產生的作用
在現(xiàn)代室內環(huán)境設計這門學科中,人體工程學的應用主要有兩大方面的功能,一是實用,二是精神。從實用方面來說,主要是指室內設計對人們生活所具有的實用性,也就是從人們生活需要的方面力求最大可能的滿足需要的多重性;從精神方面來說,主要指室內環(huán)境在人們生活和工作中對人們心理活動上所產生的影響。所以在進行設計的過程中,要考慮到在供人們居住的室內空間的人所具有思維和精神活動的能力對人的精神感受上所產生的特殊作用。
3.1 為確定空間場所活動所需范圍提供依據(jù)
在設計的過程中,室內設計的基本目的就是要滿足人們生活起居的理想舒適程度的要求。通常情況下,不同的形狀所呈現(xiàn)的空間,會給人的心理和生理帶來不同的感受,比如方形、圓形、八角形等比較嚴謹規(guī)則的幾何形式的空間,會給人的視覺和心理感覺上帶來一種端正、平穩(wěn)、肅穆的環(huán)境氣氛,相反,那些具有不規(guī)則形式的空間形式則給人帶來一種隨意、自然、流動的氣氛。在進行室內設計的同時,人體尺度的具體數(shù)據(jù)及尺寸的選用,應考慮到所有空間與圍護,都是在人們的動作和活動的范圍安全與否,是否是對大多數(shù)人們的適合活動尺寸為宜,并強調一定是在安全第一的前提下進行設計。
3.2 為確定設計家具、設施的形體尺寸及適用范圍提供依據(jù)
在我們生活的室內環(huán)境中,都希望室內的空間和家具的功能能夠得到充分有效的利用,不浪費空間,也不會給室內帶來擁擠感,能夠達到我們預期設計目的并且符合正常人體的生理和心理結構。家具作為室內環(huán)境中的主體物,首要的就是一定要符合人體工程學的原理。家具的使用首先就是為人所用,服務于人,只有在使用的過程中讓人感覺到非常得體、適當,才能給人的精神和身體帶來愉悅和放松的作用。所以,在設計家具的同時,一定要符合人體工程學原理,包括在家具的尺度上、形式上及其布置方式上,也就是說,必須符合人體的尺度以及人體各個身體部位的活動規(guī)律,才能讓使用者感受到安全性、舒適性、便捷性的目的,這也是家具設計的宗旨。
設計家具的目的是使預期的使用者感到安全和舒適,其規(guī)格及形狀的尺寸要求所需的基礎數(shù)據(jù)都是由人體工程學來提供。一般情況,例如立位使用的高櫥柜的高度我們一般會設在1800~2200mm,寬度一般設在400~600mm 。座位使用的家具,比如桌、椅等家具,應按照人坐在座位上從坐骨結節(jié)點的位置進行計算為準。比如一般沙發(fā)的高度以350mm為宜,其靠背的角度一般設為100°。
3.3 為確定適應人體的室內物理環(huán)境提供最佳參數(shù)
室內物理環(huán)境的適應群體主要是作為人體居住的重要場所,那么所包括的設計方面主要有室內熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境、重力環(huán)境、輻射環(huán)境等,比如人在睡眠時,人體正常需要的熱量應該為273kJ/h、站著的時候,人體正常需要的熱量為420kJ/h、在重體力勞動的情況下,人體所需要的熱量為1932kJ/h。又如人們在談話時的距離也會因不同交談方式會有一定的設置區(qū)分,在會議時,人們之間一般談話的正常語音交談的距離在3m,強度應該在45db,生活交談時,人們之間的正常語音距離應該在0.9m,強度應該在55db等。從醫(yī)學衛(wèi)生的角度考慮,在一個良好的居住環(huán)境中,氣候中空氣成分的含量對一個人正常的人體生理功能的保證是非常重要的,對人們體力的恢復和提高工作效率都是很有利的。在室內環(huán)境里,在光環(huán)境的設計中,如房屋的采光和朝向等也很重要。通常情況下,起居室應該有一個良好的朝向,這樣才能起到冬暖夏涼的作用;同時,臥室的采光既要有一定的陽光照射而又要避免過分的烈日暴曬。因此,作為對人體室內物理環(huán)境的設計和確定,通過人體工程學能為設計提供最佳參數(shù),在設計的過程中才有可能作出正確的決策。
3.4 對于視覺要素的計測為室內視覺環(huán)境設計提供依據(jù)
視覺的要素包括人眼的視力、視野、光覺、色覺,在這些條件下,通過色彩與光線的變換便可創(chuàng)造出不同的視覺效果,創(chuàng)造出不同的室內的環(huán)境氣氛。人們想要一個舒適、安寧的環(huán)境,顏色能起到至關重要的視覺作用。馬克思說過:“色彩的感覺是美感中最大眾化的形式?!鄙蕦τ谝粋€人的精神和情緒可起到非常直接的影響,不同的顏色在視覺和心理感覺上都會產生不同的感覺。例如,黃色是一種明亮、柔和的色彩,給人的感覺是活躍、充滿喜悅之情。中國自古以來將黃色多用于奢華的皇宮中,在今天我國室內環(huán)境裝飾中,以黃色為基調作為居室裝飾的色彩仍然特別受到年輕人的喜愛;綠色,首先會使人聯(lián)想到春天和負有生命的事物,也是人們比較喜愛的一種色彩。經科學證明,綠色有促進正常血液循環(huán)的功效,能緩解眼部壓力,消除眼部疲勞的功效。所以需要從事高溫作業(yè)或者用眼過度的一些工作者可以采用綠色或者藍色作為室內環(huán)境的色調為宜。同樣,光線的不同角度或照射強度的大小也會通過視覺給人的精神帶來不同感受。因此,只有了解相關的視覺要素信息,才能夠為創(chuàng)造更舒適宜人的室內視覺環(huán)境設計提供依據(jù)。
4 人體工程學對室內設計形成的影響
眾所周知,在室內設計領域,人體工程學為該學科提供了大量的、科學的、量化的有關設計依據(jù)??梢哉f,當前室內設計所使用的參考資料、執(zhí)行標準,大體都來源于對人體工程學的研究。人體工程學對于室內設計來說是基礎、是平臺,但人體工程學對室內設計的影響卻絕非局限于此,還可以表現(xiàn)在以下這兩個方面。
4.1 人體工程學對室內設計質量的促進與發(fā)展
人體工程學應用于室內設計中,有效地推(下轉第頁)(上接第頁)動了學科專業(yè)的發(fā)展,總體說來,使現(xiàn)代室內設計的發(fā)展產生了三個方面的飛躍:第一、從經驗走向科學;第二,從不自覺走向自覺;第三,從定性走向定量。這些發(fā)展,促進了藝術與科學的有利結合,有效提高了室內設計的生活質量??梢哉f,作為一門應用科學,作為人類文明進步的一個產物,人體工程學對提高生活質量、促進環(huán)保生活可持續(xù)發(fā)展有著深遠的影響。
4.2 人體工程學對室內設計理念的提升
人體工程學應用于室內設計中,使室內設計的理念在以下幾個方面都在發(fā)生著改變。第一,將行為實踐轉變?yōu)榭茖W觀念融入設計理念之中,由此轉變了設計師的設計理念。第二,將個體觀念轉變?yōu)檎w概念帶入設計理念之中。這種思維方式深深地影響了當代設計領域的思想理念,此類課題為“系統(tǒng)設計”理念提供了用主導思想。第三,將主流思潮轉變?yōu)榍把厮枷雽朐O計理念之中。人體工程學所研究的課題內容和服務對象都是同時代的事物,它的研究理念和目的是直接反映了主流思潮和時代追求,因此始終保持與時代脈搏同步。
5 結語
“以人為本、為人服務” 的理念是人體工程學的研究核心,它的研究內容大量地應用在室內環(huán)境設計之中,其中以人的生理內容和心理內容是在應用范圍中最為普及的。室內環(huán)境是人類進行各種生產、生活的最主要的場所,室內環(huán)境設計的好壞不僅反映出人類社會的發(fā)展狀況而且直接關系到人類的生存質量。人體工程學的廣泛應用,不僅能夠有效地提高室內環(huán)境設計的質量更大大改善了人們生產生活的居住條件。深入而全面地理解人體工程學在室內設計中的作用與影響,有利于促進人體工程學在室內設計中更廣泛、更深入更合理的應用,創(chuàng)造更加美好舒適的生(下轉第頁)(上接第頁)活環(huán)境。
參考文獻:
[1] 來增祥,陸震緯.室內設計原理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.
[2] 高軍,俞壽賓.西方現(xiàn)代家具與室內設計[M].天津:天津科學技術出版社,1990.
[3] 霍維國.室內設計[M].西安:西安交通大學出版社,1985.
[4] 張月.室內人體工程學[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.
1.觀賞點與景物的距離:園林中,觀賞點與景物之間的距離,根據(jù)不同的園林類型,不同規(guī)模,而產生不同的視覺效果。一般來說,在大型的自然山水園林中,視距在200m以內,人眼可以看清主景中單體的建筑物;200~600m之間,能看清單體建筑物的輪廓;600~1200m之間,能看清建筑物群;視距大于1200m,則只能約略識別建筑群的外形。在宅園的環(huán)境中,以蘇州宅園為例,廳堂和假山之間的視距多在30~35m;廳前空間較小,一般在15m左右。據(jù)統(tǒng)計,大型景物,合適視距為景物高度的3.5倍;小型景物的合適視距約為景物的3倍。一般情況,廣場的尺度為園林建筑或園林雕塑作品的2~3倍,以滿足園林建筑、園林雕像的藝術形象連同周圍景物能完整地被游人觀賞。
2.視高與景物的設置:(1)欄桿:在園林建筑小品中,欄桿能豐富園林景致,起到分隔園林空間、組織疏導人流及劃分活動范圍的作用。一般來說,高欄桿在1.5m以上,中欄桿0.8~1.2m,低欄桿(示意性護欄)高0.4以下。(2)綠籬:在園林綠地中,常以綠籬作為防范的邊界,不讓人們任意通行;或用其組織游人的游覽路線,起導游作用。有時還用來做花壇、花境、草坪的鑲邊。綠墻:一般在視高(1.6m)以上,阻擋人們視線不能透過,株距為1~1.5m,行距為1.5~2m;高綠籬:高度在1.2~1.6m,人們的視線可以通過,但其高度,一般人不能跳躍而過;綠籬:高度在0.5~1.2m,人們要比較費力才能跨躍而過。株距一般為0.3~0.5m,行距為0.4~0.6m。矮綠籬:高度在0.5m以下,人們可以毫不費力地跨過。
二、人的行為習性與景觀設計的尺度
1.出入口:出入口是游人進入園林綠地的必經之處。出入口廣場一般寬在12~50m之間,深在6~30m之間,單個出入口最小寬度為1.5m。居住區(qū)綠地規(guī)劃設計入口應設在居民的主要來源,數(shù)量2~4個,與周圍道路、建筑結合起來考慮具體的位置。
2.園路:園林規(guī)劃設計中主干道一般寬8~10m,可通行較大型車輛;次級路(各游覽區(qū)內的道路),寬度多在4~6m;小路為游覽區(qū)各游樂點、景點之間的聯(lián)系路,寬度在1.5~3m左右,形式自由,鋪裝多樣,是空間界面的活躍因素。車輛通行范圍內不得有低于4.0m高度的枝條。路面范圍內,喬灌木枝下凈空不低于2.2m,喬木種植點距路線應大于0.5m。居住區(qū)綠地規(guī)劃設計中的園路能聯(lián)系各景點,也是居民散步游憩的地方。園路的寬度與綠地的規(guī)模和所處的地位、功能有關,綠地面積在50000m2以下者,主路2~3m寬;可兼作成人活動場所的次路2m左右寬;綠地面積5000m2以下者,主路2~3m寬,次路1.2m左右,小徑最小寬度為0.9m。
3.園椅、園凳:園椅及圓桌凳的高度宜在0.3m左右,不宜太高,否則無安全感。數(shù)量按游人容量的20%~30%設置。園椅雙人長1.3~1.5m,四人長2.0~2.5m,寬度均為0.6~0.8m。園凳雙人長1.3~1.5m,四人長2.0~2.5m,寬度均為0.3~0.6m。圓桌凳直徑一般為0.4m和0.7m左右。
4.園燈:園燈的設置應與環(huán)境相協(xié)調,考慮燈柱的高度,園燈的照度等因素。在公園入口、開闊的廣場,應選擇發(fā)光效果高的直射光源。燈桿的高度,應根據(jù)廣場的大小而定。一般為5~10m,燈的間距為35~40m。在園路兩旁的燈光,要求照度均勻。燈不宜懸掛過高,一般為4~6m。燈桿間距為30~60m。在道路交叉口或空間的轉折出,應設指示園燈。在某些環(huán)境如踏步、草坪、小溪邊可設置地燈。
5.臺階:臺階是為解決園林地形高差而設置的,它除了具有使用功能外,由于其富有節(jié)奏的外形輪廓,具有一定的美化裝飾作用。設計時應結合具體的地形地貌,尺度要適宜。一般臺階的踏面寬30~38cm,高度為10~17cm,踏步數(shù)不少于兩級,側方高差大于1.0m的臺階應設防護設施。平臺的寬度一般為158cm。
6.汀步:汀步的基礎要堅實、平穩(wěn),面石要堅硬,耐磨。汀步的間距應考慮游人的安全,石墩間距不宜太遠,石塊不宜過小。一般石塊間距可為8~15cm,石塊大小應在40cm×40cm以上。汀步石面應高出水面約6~10cm為佳
三、園林綠化設計
1.分車帶:車行道上縱向分隔行駛車輛的設施,用以限定行車速度和車輛分行。分車綠帶的植物配置應形式簡潔,樹形整齊,排列一致。喬木樹干中心至機動車道路緣石外側距離不小于0.75m。中間分車綠帶應阻擋相向行駛車輛的眩光,在距相鄰機動車道路面高度0.6-1.5m之間的范圍內,配置植物的樹冠應常年枝葉茂密,其株距不得大于冠幅的5倍。兩側分車綠帶寬度大于或等于1.5m的應以種植喬木為主,并宜喬木、灌木、地被植物相結合。其兩側喬木樹冠不宜在機動車道上方搭接。
2.人行道綠化帶:車行道與人行道之間的綠化帶。人行道綠地如果寬2.5m以上可種植一行喬木,寬度大于6m是可種植兩行喬木,寬度在10m以上可采用多種方式種植。常用寬度為1.5~4.5m,長度為40~100m。
3.防護綠化帶:將人行道與建筑分隔開的綠帶,應有5m以上的寬度,可種植喬木、灌木、綠籬等,主要為了減少噪音、煙塵、日曬,以及減少有害氣體對環(huán)境的危害。路幅寬度較小的道路不設防護綠帶。
4.基礎綠化帶:是緊靠建筑的一條較窄的綠帶。它的寬度為2~5m,可栽植綠籬、花灌木,分隔行人與建筑,減少外界對建筑內部的干擾,美化建筑環(huán)境。當基礎綠地的寬度不到4m時,在綠地內不要種植高大喬木,否則會影響建筑物內部的通風和采光,并且影響視線。
5.交通島綠地:為了便于管理交通而設于路面上的一種島狀設施,一般用混凝土或磚石砌成,高處路面10cm以上。交通島可分:中心島(轉盤),設置在交叉路口中心引導行車;方向島,路口上分隔進出行車方向;安全島,設在寬闊街道中供行人避車處。
6.花園林蔭道設計:必須設置游步路,在林蔭道寬8m時有一條,在8m以上時,應設置兩條為宜。林蔭道可在長75~100m處分段設立出入口,各段布置應各有特色。林蔭道寬8m以上時,可考慮采取自然式布置;8m以下時,多按規(guī)則式布置。
四、道路交通設施設計
1.停車場設計
機動車每個停車位的存車量以一天周轉3-7次計算;自行車每個停車位的的存車量以一天周轉5-8次計算。機動車公共停車場用地面積,宜按適當量小汽車停車位數(shù)計算。地面停車場用地面積,每個停車位宜25-30m2;停車樓和地下停車庫的建筑面積,每個停車位宜30-35m2。
2.機動車公共停車場出入口的設置:出入口符合行車視距的要求,并應右轉出入車道;出入口應距離交叉口、橋隧坡道起止線50m以外;少于50個停車位的停車場,可設一個入口,其寬度宜采用雙車道;50~300個停車位的停車場,應設兩個出入口;大于300的出入口應分開設置,之間距離應大于20m。
3.摩托車停車位宜2.5~2.7m2。自行車停車位為1.5~1.8m2。
4.自行車停車場有以下規(guī)定:長條形停車場宜分成15~20m長的段,每段應設一個出入口,其寬度不得小于3m;500個車位以上的停車場出入口不少于兩個;1500個車位以上的停車場,應分組設置,每組500個停車位,并各設一對出入口。
參考文獻:
[1]董瓊.人體工程學的發(fā)展概況.吉林藝術學院學報.2000年04期.
[2]馮陽.人體工程學與室內設計的關系.藝術教育.2008年 第04期.
1引言
實踐教學是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質工程技術人員的重要環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺。在我校全面修訂培養(yǎng)方案的基礎上,物流工程專業(yè)結合CDIO理念建立了一體化的課程體系和實踐教學體系,突出實踐教學,增加實踐教學比重。本文依據(jù)筆者的教學實踐和相關的參考文獻,就物流工程專業(yè)實踐教學體系的構建作一些探討。
2物流工程專業(yè)實踐教學體系的構建
為了更好地進行北京郵電大學(以下簡稱我校)校物流工程專業(yè)實踐教學體系的構建,培養(yǎng)滿足企業(yè)需要的人才,本專業(yè)對我校四屆畢業(yè)學生進行了跟蹤調查。從四屆畢業(yè)生就業(yè)情況來看,就業(yè)崗位主要分布在倉儲、運輸、采購、物流金融、供應鏈、業(yè)務處理及大客戶管理以及信息等多個領域。一方面學生就業(yè)面寬泛,與專業(yè)的相關程度較高,達60%;另一方面學生對教學的反饋主要是要增加企業(yè)實踐。具體如圖1所示。
3支撐條件建設
3.1校企聯(lián)合
在校企合作方面,我校物流工程專業(yè)積累了很多經驗和資源。目前我們已與企業(yè)簽訂了聯(lián)合實驗室協(xié)議,校企共同承擔專業(yè)教材和實驗指導書的項目開發(fā),共同研討軟硬件環(huán)境的搭建,為我校物流工程一體化實踐教學模式的開展提供了有力的技術支撐。
3.2實驗室和實習基地建設
在專業(yè)實驗室建設方面,本專業(yè)已按照四大核心能力的要求搭建了軟硬件環(huán)境,并嘗試開展模塊化實驗教學。通過不斷地摸索和積累,我校物流工程專業(yè)較好地利用了校友平臺,建立了校外實習基地10余家,并簽訂了長期合作協(xié)議,這些條件的建立為我校一體化實踐教學模式的開展提供了強大的資源平臺。
3.3師資隊伍建設
一方面依托校企合作平臺,聘請行業(yè)、企業(yè)精通物流運作管理、掌握崗位核心能力的專業(yè)技術人才來擔任兼職教師,參與教學,發(fā)揮他們懂技術、知工藝、掌握專業(yè)前沿發(fā)展動態(tài)。另一方面采取合作研發(fā)、企業(yè)實踐等多種措施,讓教師到企業(yè)實際工作崗位上鍛煉,將自身的學科知識融入到企業(yè)的實際運作當中,使自己成為具有專業(yè)教師和工程師素質的“雙師型”教師。
4結論
"任務驅動教學法"在實施的過程中,以任務為明線、培養(yǎng)學生的知識與技能為暗線,教師起引領作用,啟發(fā)學生,提出任務,學生完成具體任務的實施,知識點和技能包含在任務當中,學生完成任務也就完成了對知識和技能的掌握。
完成學習任務的過程就是學生知識的自我構建過程,正所謂"教學生十遍不如讓學生動手做一遍",學生在完成任務的過程中,需要靈活運用已有的知識,這樣既復習鞏固了之前學習的知識,又鍛煉了動手能力,而且學生在完成任務的時候,會有很強的滿足感,可以更大地激發(fā)他們的學習興趣和求知欲望,也會進一步激發(fā)學生對課程的學習動力。中職學校培養(yǎng)的是具有理論基礎和實踐能力的應用型人才,因此,在課程結構設計中增加一定量的生產工作情景和實踐環(huán)節(jié),并將相關的知識技能融人到實踐當中,可以讓學生在完成任務的過程中既學習了知識,又鍛煉了實踐能力。
二、任務實施的過程
實施的步驟可以分為以下幾步:
1、創(chuàng)設情境,提出任務。教師針對學校的教學條件,從學生實際出發(fā),充分考慮學生現(xiàn)有的認知能力、興趣等特點,設計出 "任務",讓學生來完成。
2、學生在教師指引下研究完成任務所需要的知識和技能。任務提出后,首先讓學生討論、分析任務,得出完成任務需要做哪些準備以及需要什么知識能力。如果任務涉及到已經學習的舊知識,教師可以簡單地回顧復習,對于新知識則應由教師進行啟發(fā)式講解,再由教師提供資料讓學生進行探究,這樣可以培養(yǎng)學生自我學習能力,提高他們利用已有知識學習新知識的能力。
3、協(xié)作完成任務。在完成具體任務的過程中,最好采用小組合作的形式,分好若干學習小組,明確每個學生在小組中的角色,讓他們?yōu)橥瓿梢粋€共同的目標而努力,同時小組之間可以開展競爭,讓學生在任務中體會到合作與競爭的快樂。
4、總結評價。評價過程很重要,可以把它作為激發(fā)學生學習積極性的手段,在評價時,采取小組自評、組間互評、教師評價相結合的方式;采用自評和互評相結合的方式,來鼓勵學生主動、客觀地評價自己和他人的學習成果,教師最后進行總結性評價,評價應以鼓勵為主,對完成任務不好的學生應促進其對自身學習效果的反思,目的在于通過評價促進學生的發(fā)展。
"任務驅動"教學中應注意的三個重要問題:
1、任務應具有可操作性,要符合學生的特點,通過完成"任務", 有利于培養(yǎng)學生的動手能力和合作精神。任務的目標要明確,任務不宜太大,一個大的任務可以拆分為幾個小的任務。它們之間并不是孤立的.而是相輔相成的。
2、每個小任務所對應的知識點應該是由易到難,因為知識的學習需要有一個逐步深入的過程;而且它們之間的關系是逐步遞進的,這樣才符合學生的認知規(guī)律。
3、學生在完成任務的過程中應能積極討論、互助協(xié)作,學生是完成任務的主體,教師在其中起指導的作用。
三、具體案例
電工類專業(yè)課是實踐性很強的課程,學生不僅是簡單地學習電工理論知識,還要培養(yǎng)實際的電工操作能力。其中不少內容比較適宜開展任務驅動的教學方式,比如:照明電路的安裝、配電柜的接線、電機的點動和連動控制電[dylw.net專業(yè)提供論文寫作,歡迎光臨]路、電機的正反轉控制電路等;讓學生"動"起來,通過動手操作、自主學習、合作交流,激發(fā)學生的學習熱情,做到在"做"中"學"的目的。
案例:"自鎖控制電路的安裝與檢測"
任務應用的背景:
學生已經學習了三相異步電動機的點動知識,手按下啟動按鈕,電動機轉,手一松開,電動機就停了。而現(xiàn)實生產中經常需要電機連動,就是手按下啟動按鈕,電動機運轉,手松開以后,電動機仍然繼續(xù)運轉,直到手按下停止按鈕為止。
任務實施的目的:
1)掌握使電機連動的原理——自鎖原理
2)掌握自鎖線路的安裝
3)掌握控制線路的判斷與排除
1、創(chuàng)設情境,提出任務
任務一:畫出自鎖控制正轉電路的電路圖
任務二:安裝控制電路
控制電路的安裝:為方便檢查,在導線兩端線頭套上標有與電路圖相一致編號的編碼套管
任務三:對控制電路進行檢測
分段電阻測量法查找故障點:根據(jù)被測電路的電阻阻值大小來判斷該電路的通與斷,從而判斷存在的故障點
(其中:R為接觸器KM線圈的電阻;在進行3-4檢測時需先按下按鈕SB1)
分段正常的值不正常的值實測情況存在的故障
1-20∞
2-3R0或∞
3-40∞
4-50∞
2、學生在教師指引下研究任務所需要的知識和技能
自鎖正轉控制線路能控制電機長時間連續(xù)工作,利用交流接觸器自身輔助觸頭閉合的這把"鎖",來維持線圈通電的作用稱"自鎖"。
自鎖觸頭選擇——接觸器的常開輔助觸頭
安裝位置——并接在啟動按鈕兩側
實訓設備:電工考核配電柜、導線、剝線鉗、螺絲刀
3、任務的實施
1)學生小組分配任務
2)畫出電路圖,根據(jù)電路圖在配電柜上接線
3)檢查接線,經教師檢查允許后通電測試
4)教師設置故障點,由學生進行檢測
4、總結評價
評價標準包括:各小組完成任務的時間、接線的工藝要求和走線規(guī)范、安全用電規(guī)范。評選出優(yōu)勝小組,不僅對工藝進行點評,而且對學生解決問題的方法、協(xié)作精神進行點評。通過自評,互評、教師點評,幫助學生總結完成任務過程中的技能和方法,促使學生反思自己的思路和操作,從而鞏固所學的知識與技能。
四、小結
在任務實施的過程中,教師要充分發(fā)揮指導者的作用,加強巡視指導,特別注意關注學習能力差的學生,并對完成任務有困難的學生給予必要的幫助指導,對于他們完成的任務或作品要多給予鼓勵;同時,要利用好總結評價這個手段,對學生在任務過程中的表現(xiàn)進行積極的評價,以激發(fā)學生的學習主動性。
關鍵字:產品設計;人機工程;問題;發(fā)展展望
一 相關概念
所謂產品設計中的人機工程學,也就是應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、 勞動心理學等學科的研究方法,對人體結構特征和機能特征進行研究,提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關系和可及范圍等人體結構特征參數(shù)。在設計和制造時,都必須把“人的因素”作為一個重要條件來考慮。顯然,在設計中研究和運用人機工程學的理論和方法就成為工業(yè)設計師所面臨的新課題。
二 國內外產品設計中人機工程學研究現(xiàn)狀概述
人機工程學是一門新興的邊緣科學,它在產品設計中的應用變的越來越重要。它起源于歐洲,形成和發(fā)展于美國。提起人機工程學首先要介紹德雷夫斯。德雷夫斯是人機工程學的奠基者和創(chuàng)始人。他出版了第一本人機工程學的專著。德雷夫斯堅持產品設計應該考慮人使用的高度舒適,并提出了產品設計應該遵循人機工程學原理。他出版了著作《人體度量》,從而為產品設計領域奠定了人機工程學的基礎。英國是最早開展人機工程學研究的國家之一。目前,人機工程學已應用于英國產品設計的各個部門。1955年德雷夫斯出版了專著《為人的設計》,該書收集了大量的人體工程學資料,從而為工業(yè)設計領域奠定了人機工程學這門學科。在這一階段,德國、美國先后成立了人機工程學會,德國的工業(yè)設計協(xié)會人類工程學研究所、美國的哈弗大學等都展開了不少人機工程學方面的研究工作,人機工程學原理也被許多產品設計師所采用。怎么使這些產品能夠最大可能地適應人的使用要求,變成產品設計中非常迫切的問題。人機工程學與產品設計的聯(lián)系在80年代以來有一個重大的發(fā)展,越來越多的設計師開始把人機工程學研究出來的成果應用到產品設計中。
在中國,人機工程學的研究在20世紀50年代開始即有些零星的開展。中國工業(yè)設計大師柳冠中先生最先在國內提出人機工程學的教育體系。此后在1989年又成立了中國人類工效學學會,再在1995年9月創(chuàng)刊了學會會刊《人類工效學》季刊。20世紀90年代,許多大學的設計院校開設了人機工程學專業(yè)課程,同時作為產品設計師必須修讀的課程。2002年1月,丁玉蘭教授編著了《人機工程學》這本專著,主要討論了產品設計與人機工程學的關系,為今后的產品設計提供了人機工程學的理論基礎。當前,隨著我國科技和經濟的發(fā)展,人們對工作條件、生活品質的要求正逐步提高,對產品的人機工程特性也會日益重視。產品設計師提出了“以人為本”、“人體工學”的設計作為產品的賣點,也正是出于對這種新的需求取向的意識。
三 產品設計中人機工程研究內容
產品設計中人機工程學研究內容包括:人的特性的研究、機器特性的研究、環(huán)境特性的研究、人一機關系的研究、人一產品關系的研究。而在產品設計中,人機工程學研究的內容主要是包括人機界面設計,控制臺和控制室的布局設計,醫(yī)療設備,座椅的設計與舒適性研究,辦公室和辦公設備設計,家用產品舒適性設計等。通過數(shù)據(jù)研究來確定產品的尺寸和比例。這些尺寸和比例主要基于人類的生理尺寸和使用習慣。在產品開發(fā)階段,會把人機工程學研究的數(shù)據(jù)應用到產品設計中,使其符合人們的使用要求。
四 目前產品設計中人機工程學研究存在的問題
由于產品的不斷更新,人的身體需求和心理因素隨著社會的發(fā)展也在不斷變化。那么產品設計中的人機工程學研究還是存在許多問題。若說“人性化產品”是與“人”合為一體的產品設計,“人機工程因素”則是設計工業(yè)產品時的人機界面所必須考慮的因素。由于中國的人身體測量數(shù)據(jù)和國外是不同的,那么一些產品不能直接引用國外的。工業(yè)設計師指出,就電腦的相關部件和設備而言,如鍵盤、鼠標等輸入裝置,不同的使用者有不同的使用習慣。所以目前存在的問題是沒有考慮人之間的差異性。導致了產品設計的統(tǒng)一性。
應該考慮不同地域,不同年齡段,不同職業(yè)背景,不同學歷的人群對產品的不同需求。而目前的人機工程學研究數(shù)據(jù)單一化,這是目前存在的問題。要更加細分人機工程學研究的數(shù)據(jù)。同樣是手機的設計,針對年輕人和老年人兩個不同的消費群體,其人機因素的側重點就大不一樣。對于年輕人而言,小巧、功能多樣就成為設計的重點。而對于老年人,由于受到視力下降、動作減慢、反應不靈敏生理因素的影響,在設計時,就要將按鍵和屏幕設計得適當大一些,按鍵的功能盡富簡化。產品設計者應使自己設計的產品在各種條件下都美觀大方、全耐用、使用方便,保持良好的人機關系。
五 總結
由于人類社會和技術環(huán)境的復雜性的不斷提高,因而產品設計與人機工程學研究的結合成為必然的選擇。人機工程學作為應用性學科,與人的工作生活息息相關,設計生產出更加人性化、高效能的設備、工具和日常生活用品是努力的目標。以發(fā)展的眼光看,基于產品設計的人機工程學的發(fā)展會更好的造福人類。人機工程學作為一門邊緣學科,在其發(fā)展過程中,不可避免地要借鑒人體科學、生物科學和心理學等相關學科的研究方法,并利用本學科的學科特點,結合產品設計的特點,逐步建立和完善一套獨特的研究方法,以探討人,產品,環(huán)境三要素之間的復雜關系。
參考文獻
[1] 丁玉蘭.人機工程學(第三版)[M]. 北京:北京理工大學出版社,2002
[2] 劉春榮.人機工程學應用[M]. 上海:上海人民美術出版社,2004
[3] 袁修干,莊達民.人機工程[M]. 北京:北京航空航天大學出版社,2002
[4] 張峻霞,王新亭.人機工程學與設計應用[M]. 北京:國防工業(yè)出版社,2010
[5] 王繼成.產品設計中的人機工程學[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2004
[6] 高鳳麟.人機工程學[M]. 北京:高等教育出版社,2009
[關鍵詞]人機工程學;設計的實踐性;實踐性教學
[中圖分類號]J022 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-6432(2011)49-0209-02
社會的發(fā)展、技術的進步、人們生活方式的改變……這一切的一切皆賦予了設計“以人為本”的理念,設計從產生到發(fā)展始于人類生活的開始。人類的歷史、文化遺產等都產生于設計,在此,設計所進行的是一種文化活動,借設計把人類社會推向未來。那么,設計學科如何全面適應社會科學技術的發(fā)展、如何最大限度地滿足人類社會的生產方式、生活方式、人類交流及思維方式……這些無疑對設計及設計教育學提出新的更高要求。在探索設計基礎課程――人機工程學的教學模式之時,首先,應明確設計的性質、目的,即設計的兩個方面:一是創(chuàng)造;二是改良。所謂:“創(chuàng)造”是從無到有,根據(jù)人的需要,創(chuàng)造某種具有真正功能、全新方式的“物”。如果只是對“物”的外觀、形態(tài)、材質、性格等方面進行改變,那只是借創(chuàng)造之名,實為“改良”;其次,應全面掌握人機工程學學科的性質、特點及內容,并與設計相融,有針對性地構建人機工程學的知識結構、教學內容、課程設置體系、教學模式等。
1 人機工程學理論知識
1.1 人機工程學基礎理論
人機工程學又叫人體工程學、人間工程學、工效學等,是一門抓住人、物、環(huán)境的聯(lián)系,以人體生理學、心理學為基礎,結合各類相關學科知識,研究“人―機―環(huán)境” 三者之間協(xié)調、一致性關系的學問。其中,以人體科學中的人類學、生物學、心理學、解剖學、人體力學、人體測量學等為其一;以環(huán)境科學中的環(huán)境保護學、環(huán)境心理學、環(huán)境監(jiān)測技術等學科為其二;而以技術科學中的工業(yè)設計、環(huán)境設計、視覺傳達設計、系統(tǒng)工程、交通工程等學科相互整合,構成了本學科的體系,其目的是為設計和科學研究提供理論指導與依據(jù),為人類社會建立一個舒適、安全、良好的工作與生存環(huán)境。其內涵包括:
(1)為設計中考慮“人的因素”提供準確人體尺度參數(shù)
人體工程學應用人體測量學、人體力學、生理學、心理學等學科的研究成果與方法,對人體結構特征和機能特征進行研究,為設計提供準確人體尺度數(shù)據(jù)。如人體感知特征、反應時間、各部分的尺寸、體重、重心以及人體生物學等人機學參數(shù)。
(2)為設計中“物”的功能合理性提供科學依據(jù)
設計中如何解決人與物相關的各種功能的最優(yōu)化,創(chuàng)造出與人的生理和心理機能相協(xié)調的“物”,這將是當今設計中,在功能問題上的新課題。而人體工程學可提供操作簡便、省力而又準確的依據(jù)。
(3)為設計中考慮“環(huán)境因素”提供設計準則
人體工程學研究各種環(huán)境因素對人體的反應和適應能力,分析聲、光、熱、電、振動、塵埃和有毒氣體等環(huán)境因素對人影響程度,確定了人在生產和生活活動中所處的各種環(huán)境的舒適范圍和安全限度,從保證人體的健康、安全、合適和高效出發(fā),為設計提供了設計方法和設計準則。
(4)為設計中提高工作效率作出理論指導
人體工程學的研究成果是將人―機―環(huán)境三要素作為一個系統(tǒng)來指導具體設計,這就為設計中提高工作效率提出理論依據(jù)。
1.2 設計與人體工程學
作為一門新興的邊緣學科,人體工程學發(fā)展至今也不過四五十年的歷史,其基本指導思想與工作內容與設計有很多的相關性。如:人機工程學的基本理論“設計要適合人的生理、心理需求”與設計的基本觀念“創(chuàng)造物,應同時滿足人們的物質與文化需求”具有一定的一致性。二者的相同點,即同樣都是研究人與物之間的協(xié)調關系;反之,由于設計在歷史發(fā)展中更多的融入美的探求等文化因素,包括視覺傳達設計、飾品設計等,而人機工程學則在勞動與管理科學中有廣泛應用,這是二者的區(qū)別。
設計邁入當代之際特別強調“設計的人本主義”,其意義在于提倡設計的人性回歸,而人體工程學更加重視“以人為本”,講求一切為人服務,強調人類的衣、食、住、行,從人的自身出發(fā),在以人為主體的前提下考慮其他因素。誠如日本千葉大學小原教授所言:“人體工程學是探知人體的工作能力及其極限,從而使人們所從事的工作趨向適應人體解剖學、生理學、心理學等學科的各種特征。”人體工程學已廣泛應用于當代設計,通過對人體計測、人體力學與運動測量、人的視覺與顯示系統(tǒng)設計、人的行為與操縱系統(tǒng)設計等人體諸因素的研究,在設計領域,如:工業(yè)設計、環(huán)境設計、視覺傳達設計、系統(tǒng)工程設計、交通工程設計等的應用已日臻成熟。
2 人機工程學教學模式探索
2.1 基礎課程教學實踐性特點
基礎課程教學――人機工程學是專業(yè)設計基礎教學的必修課之一,針對其社會性、實用性及與人的需求相互依存的特性,在教學的主要目的、教學方式、教學手段等方面著重強化學生設計的創(chuàng)造性思維、操作技能和實踐能力的培養(yǎng);作為尋求理論知識與具體的設計課題相互轉換、虛擬與現(xiàn)實共生的教學方式,要求課堂教學與社會實踐緊密結合、傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代化表現(xiàn)手段的統(tǒng)一。在對人―物―環(huán)境感知、認知、理解、分析、重構的基礎上,緊緊圍繞專業(yè)設計的培養(yǎng)目標、特點及教學目的,注重借鑒、消化、融合國內外有關人機工程學教學的方法與經驗,更重視與中國設計教學結合,為設計提供設計的依據(jù),同時,所創(chuàng)造的“物”,能夠使人―物―環(huán)境三者之間相互協(xié)調,其特點是由基礎教學通向專業(yè)設計的橋梁。
總之,人機工程學以基礎課程教學的實踐性為主線,更強調課程設置的針對性。
(1)教學內容與形式結合
在人機工程學教學中,注重理論教學與動手能力的互動性,在傳統(tǒng)工藝的基礎上強化計算機輔助設計在教學中的作用,通過二者的教學整合,從而掌控著當代設計的脈搏。
(2)思維方式的培養(yǎng)
人機工程學以抽象思維為主線,具體的形象思維作為輔助方法;以理論知識為指導,強化工藝技能的培養(yǎng)。在教學過程中,貫徹“在學中做,在做中學”的理念。通過實踐,培養(yǎng)學生視覺反應力,增強視覺接受信息的能力,即感悟能力;開發(fā)想象能動性及對未知領域自覺探索,即創(chuàng)新能力;培養(yǎng)分析能力、思維能力、鍛煉對事物的把握能力、努力使基礎課教學適應專業(yè)課的需要。
(3)基礎課程教學實踐性
一種理論只有用于實踐才有其存在的價值和意義;如果不能指導實踐,那便是毫無意義的空話。人機工程學的實踐性,依專業(yè)教學特點,強調基礎教學理論的實踐性,著眼于培養(yǎng)綜合素質、技術全面設計人才。在“初步實踐―理論與實踐并行―系統(tǒng)實踐”的模式中,通過人機工程學實驗性特征,以實際課題或模擬課題的形式,采用講、做(操作)結合,在做(操作)中,強化對理論知識的理解、實現(xiàn)理論知識和實踐教學的交替滲透。
2.2 人機工程學教學模式
(1)任務引領式課程模式
即按照課題任務的相關性原則進行課程設置,它不同于以學科界限進行課程設置體系,是通過以課題任務為中心引領知識、技能和態(tài)度,讓學生在完成課題任務的過程中,學習相關理論知識,融“教、學、做”為一體,借生產性實訓、實習等教學改革措施,培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力及理論與具體課題相結合的人才培養(yǎng)模式。
(2)人機工程學任務引領式課程模式的形式與特點
在整個藝術設計教學體系中,理所當然地將整個體系劃分為基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課三大類。教條式的劃分使三者嚴重脫節(jié),成為設計教與學最突出的滯后點。任務引領式課程模式是以某一具體的設計任務及設計課題貫穿基礎、理論及技能三者之間的系統(tǒng)框架,加大三者之間課程結構的轉換,形成以服務于社會需求、突出設計的實用性、強調發(fā)揮學生主動探索精神的新型“媒介”式課程模式。如:設計的思維訓練、命題設計的程序與方法、人機工程學與實踐教學等。
3 結 論
設計學科隨著時代的發(fā)展,而不斷改變著其存在的形態(tài)。我們在探討人機工程學教學模式的同時,必須明白人機工程學邊緣學科這一本質,在人類科學與文化不斷進步、創(chuàng)新的時代,對于作為藝術與科學、物質與精神、人―物―環(huán)境三者和諧之紐帶的設計基礎學科“人機工程學”,變是永遠不變的原則,只有如此,才能最大限度地滿足人類社會的需要。
參考文獻:
[1]姜紹華.實踐性教學環(huán)節(jié)的改革初探[J].江蘇高教,1999(6):105-106.
[2]尹定邦,吳寄.實踐就是我的設計哲學[J].美術學報,2005(1):2.
[3]李文彬,朱守林.人體工程學[M].北京:中國林業(yè)出版社,2001.
[4]劉佳,李宏偉.人體工程學今昔研究[J].山東輕工業(yè)學院學報,2000(2):3.
[5]許其春,蘭鳳崇.人體工程學及其在采運系統(tǒng)中的應用[J].東北林業(yè)大學學報,1987(4):94-101.
關鍵詞:工業(yè)設計;人機工程學;理論;技術;應用
1人機工程學發(fā)展概述
1.1人機工程學的概念和發(fā)展歷史
人機工程學是研究人、機、環(huán)境之間相互作用的學科,其研究目的是使機械系統(tǒng)或者人機環(huán)境系統(tǒng)能夠在最大程度上符合人類的形態(tài)以及生理、心理的特點,保證人們可以利用機械設備安全、舒適并且高效地進行各種活動。人機工程學涉及心理學、醫(yī)學等多個領域的知識,著重研究人和機器的相互關系,從而提高人機整體的工作能力。人機工程學從人學會制造工具開始就已經存在,具有悠久的歷史,不過人機工程學作為一項獨立學科出現(xiàn)只是20世紀的事情。人機工程學的發(fā)展歷史主要分為三個階段:第一階段是人適應機器的階段,在這個階段主要是進行人機匹配,通過對人進行各種訓練使人達到使用機器的水平。第二階段,機器適應人的階段,在這個階段英國成立了人機工程學學會,標志著人機工程學成為一門專門的學科。在此階段由于機械越來越復雜,對人進行嚴格訓練也很難使人們達到適應機器的水平,因此研究者將更多的精力放在了機器適應人的研究當中。第三階段,是以人為中心的系統(tǒng)階段,人們將人、機和環(huán)境視為一個整體進行系統(tǒng)研究,并將許多新興的科學理論,如系統(tǒng)論、信息論等應用到了研究之中,著眼于為人類創(chuàng)造更舒適、安全并且高效的工作環(huán)境。進入21世紀,人機工程學快速發(fā)展,人機交互技術更是被各個國家視為重要的研究內容。
1.2人機工程學在我國的發(fā)展
人機工程學在我國的研究歷史并不長,直到20世紀80年代我國才正式對人機工程學進行研究。隨著人機工程學在我國的快速發(fā)展,我國研究人員對于其的研究逐漸側重于人機工程學的實際應用,如人機界面設計、作業(yè)環(huán)境及安全設置問題和操作者的疲勞程度等方面。根據(jù)近些年來我國研究人員在科學刊物上發(fā)表的論文來看,我國的人機工程學研究主要集中在工業(yè)技術、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通運輸以及自動化、計算機技術等領域,這些領域的人機工程學相關論文占到了總量的一半以上。
1.3人機工程學在工業(yè)設計中的作用
人機工程學在工業(yè)設計中起到的主要作用是為工業(yè)設計提供科學依據(jù),人機工程學在人、機和環(huán)境的相互關系上的研究進展,使工業(yè)設計在人機關系的設計上有了可靠的依據(jù)。在工業(yè)設計的策劃和調研階段,研究人員需要對與人相關的人機工程學數(shù)據(jù)做研究,這也是工業(yè)設計中最需要人機工程學理論的階段。在工業(yè)設計中通常利用人機工程學理論對設計的產品進行改良。例如,人機工程學被利用于電腦鍵盤的設計之中,通過人機工程學的理論對鍵盤的布局、主鍵盤、數(shù)字符主鍵盤等的位置進行改進,從而使鍵盤的設計更加人性化,使人們提高了使用鍵盤時的效率。利用人機工程學理論可以完善目前許多多媒體控制臺的缺陷,通過對控制臺的結構、形狀等條件進行理論分析,建立了一種坐、立兩種姿勢都可以使用的多媒體控制臺,方便人們的使用,促進其使用效率的提升。
2工業(yè)設計中人機工程學的應用方法
2.1工業(yè)設計中常用的人機工程學方法
在工業(yè)設計中有許多人機工程學方法被應用,其中常用的方法有人體參數(shù)法、調查方法和模型方法等。人體參數(shù)法,主要是指設計人員根據(jù)人體的身體各方面的數(shù)據(jù),如尺寸數(shù)據(jù)、結構數(shù)據(jù)和身體機能數(shù)據(jù)等對設計的產品進行改進,以提高產品對人的適應程度。調查方法,主要是指設計人員根據(jù)產品設定的銷售人群進行人體的特征以及習慣的調查,從而改良產品的屬性。模型方法,是指設計者通過利用計算機等技術構建三維模型的方式來測試產品是否符合人體工程學的原理,以便對產品的設計進行修正。下面將對人體工程學在工業(yè)設計中的具體應用進行簡單的分析,我們以頭腦側面建立方法為例。首先,設計者對產品所面向的人群進行定位,并分析用戶的群體屬性,如年齡、學歷、文化背景等,然后對用戶處理數(shù)據(jù)的過程進行分析,通過分析結果確定產品信息的表示層次和方式,并由此來確定產品的形狀、大小等參數(shù),并對產品強調的信息、顏色等條件進行設定,最終確定產品的設計對應關系,之后對設計內容進行評價和驗證,對設計內容進行修改和測試,最終確定整個設計體系。
2.2設計心理學理論的應用
設計心理學是工業(yè)設計中人機工程學應用的新理論,它基于心理學,是一門將人的心理狀態(tài)及需求和產品設計聯(lián)系在一起的一門科學,其研究目的是使實際的產品更加符合人們的心理需求。因此,這門學問不僅會研究設計對社會上潛在的消費人群的心理影響,同時也會研究設計者在設計過程中的心理變化,并將這些心理都反饋到設計之中,從而使設計更加符合人們的心理預期。這種理論的調查方式有很多種,如心理描述法、抽樣調查法、訪談法和觀察法等。筆者認為可以將虛擬現(xiàn)實技術應用到人們對設計的心理反應上,這種方式可以讓人們對設計了解得更深入全面,得出的心理反應結果也更為準確。在設計中注重人心理的研究,是人機工程學在工業(yè)設計中應用發(fā)展的新趨勢。
2.3計算機輔助人機工程設計方法
計算機輔助人機工程設計技術涉及計算機技術、人機工程學、生理學、工程技術等多種理論和技術,其中虛擬人體模型的方法是其在工業(yè)設計中主要的應用方法,通過虛擬人體模型技術可以讓人們對設計進行更好的評測,使相關設計取得更好的效果。計算機輔助人機工程設計應用到工業(yè)設計中有許多優(yōu)勢,如可以在設計前期對設計的方案進行評測、縮短制造的周期、降低成本,還可以減少返工的概率。尤其是在一些危險領域,其中的實驗項目具有很大的危險性,如汽車碰撞實驗,此時計算機輔助人工設計就可以發(fā)揮作用。
3人機工程學的研究和發(fā)展趨勢
目前,人機工程學發(fā)展趨勢更加注重其實際應用。隨著社會的不斷發(fā)展,工業(yè)設計的理念也在不斷發(fā)展,設計者從以往注重設計產品的形式,到現(xiàn)在更加注重人對產品的情感體驗,給人機工程學提供了更廣闊的利用空間。在人機工程學的理論研究上,人們開始注重研究感性工學,并基于新時代的背景,提出了“人機工程教育學”以及“參與式人機工程學”等新的理念,同時虛擬現(xiàn)實技術也是人機工程學研究的熱點方向,其在人體工程學和工業(yè)設計中有很大的研究價值。在未來,人機工程學還會呈現(xiàn)出多學科交叉的趨勢,涉及管理學、教育學、心理學和計算機科學等多種科學領域,并在設計師和使用者的心理研究方面繼續(xù)探究,使設計出的產品為人們提供更加豐富的情感體驗。
4結語
人機工程學經過幾十年的發(fā)展,形成了比較成熟的理論體系,也出現(xiàn)了多種應用方法,對工業(yè)設計的發(fā)展起到了重要的輔助作用,促進了工業(yè)設計的不斷發(fā)展。隨著科學技術的不斷發(fā)展,人機工程學理論不斷的完善,工業(yè)設計也逐漸向人性化、情感化方向發(fā)展,使人們擁有越來越好的產品體驗。
參考文獻:
[1]盧兆麟,湯文成.工業(yè)設計中的人機工程學理論、技術與應用研究進展[J].圖學學報,2009,30(6):1-9.
【關鍵詞】人機工程學;生產工藝設計;人機料法環(huán);主觀性驗證和客觀性驗證
人機工程學是以人體結構在生產勞動過程中的習慣性和耐受度為研究對象,結合人體在運動過程中的特質,對勞動力和制造業(yè)進行科學工程分析的一門學科,最早人機工程學由英國人首創(chuàng),并迅速在全世界開展,隨著幾十年的發(fā)展,逐漸成為一門新興科學,并為之賦予了更加廣闊的內涵,我國進入80年代以后,也開始人機工程學(Ergonomics)的研究。對制造業(yè)而言,生產工藝設計是對于制造業(yè)從業(yè)人員在環(huán)境、設備、工藝方法和制造目標之間建立一種平衡,并通過規(guī)范性文件的方式固化起來,作為制造業(yè)的導引文件和作業(yè)指南,這樣生產工藝設計就同人機工程學建立了牢固的、相輔相成的關系,成為生產工藝設計過程的基礎指南,為制造業(yè)從業(yè)人員所重視,逐漸應用于生產工藝設計中與作業(yè)相關的各個環(huán)節(jié)中,成為工藝設計過程中的主要應用方法,在工藝設計過程中起著主導的作用。隨著大機器智能化生產的普及以及更多的工藝設備的應用,人機工程學應用的領域和頻次更加擴大,成為工藝設計過程中必須著重考慮的先決因素。
1人機工程學的主要研究對象
所謂人機工程學,需要考量的對象首先是人在作業(yè)過程中的身體耐受和心理耐受能力,因此人機工程學的主要研究對象是基于人體測量學、人體力學、勞動生理學以及勞動心理學的研究方法,通過對勞動過程中人體各部分的物理性質和配合情況,以及人體各部分在活動時的相互關系和可及范圍等因素進行分析和判斷,主要對一下諸多方面進行研究和計量。計量對象主要包括:視覺、聽覺、觸覺、膚覺。上述計量以耐受度計量尤為關鍵,同時也是人機工程學分析的基本出發(fā)點。計量的目標就是通過對人體直接感受的量化,分析人在各種作業(yè)過程中的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種動作負荷的適應能力,同時野隊人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及對工作效率的影響等進行分析和量化。
2工藝設計過程對人機工程學研究的要求
對于人機工程學以人作為主要考量對象的研究而言,工藝設計過程并不是簡單的數(shù)據(jù)需求,更不是簡單的對人機分析,更重要的是應用成果,其主要目標是為了實現(xiàn)工藝設計的人性化和效益最大化,從而對生產制造過程參與要素建立更為合理的方案。通過工藝對人機料法環(huán)等形成一個更趨完善的綜合體,將生產各個要素進行有機的結合,以達到更加充分有效的發(fā)揮人的作用,最大限度的以達成目標為目的,同時對勞動者進行身體的保護,以更為科學的方式,為制造體系建設安全衛(wèi)生舒適的作業(yè)環(huán)境,這不僅是制造過程持久性的需求,也是不斷提高制造過程效率,從而達到利益最大化的企業(yè)經營終極目標。因此,在工藝設計過程中,對于優(yōu)于人機工程學本身的量化活動,工藝設計過程更加注重的是人機工程學結果的整體優(yōu)勢,其具有代表性的分析方法就是人、機、人機結合面的建立和特性分析。生產工藝的設計是一個系統(tǒng)工程,其中規(guī)范和限定最多的就是制造系統(tǒng)的活動場所,制造系統(tǒng)的活動場所總是以人機料法環(huán)的資源型結構呈現(xiàn)的,按照類別我們也可以簡單的歸納為一個加工整體,這個整體包括人、機、人機結合面。工藝設計的目標就是對人進行動作規(guī)范,能力限制和引導,人是生產要素中最活躍的因素,同時也是有意識有目的的主動主體,因此對于生產要素的各個組成部分而言,人是最主要的,同時人也是可以主動的改變外部因素同時接受外部的反作用。因此生產工藝設計過程必須對上述主體的行為進行限制和引導,但同時也需要充分估計外部環(huán)境因素對人的反作用,并科學評估其反作用對控制過程的影響,并做好充分的安全評估和風險防范。廣義的機(Machine),它包括勞動工具、機器(設備)、勞動手段和環(huán)境條件、原材料、工藝流程等所有與人相關的物質因素。生產工藝的目標就是對上述復雜因素進行特性分析和歸類,充分考慮人機工程學的研究成果,以效果目標為主要考量對象,以過程流暢性和順利達成為評估和審定標準,驗證人機工程學研究成果和工藝設計過程的適應性。
3工藝設計和人機工程學適應性分析驗證的主要方法
對于工程分析而言,所有的驗證方法都具有共通之處,無論研究問題的角度和著眼點有多少不同,工程分析的方法都是具有相似性的,我們不妨重溫一下工程分析驗證的方法。按照驗證方法的獲取渠道和來源我們可以將驗證分為主觀性驗證和客觀性驗證,通常會采用理論計算法和專家意見法對我們的研究和實驗成果進行驗證,對于有些項目還可能采用相關對象的調查問卷法以及測評驗證法,對工藝成果進行意見型的驗證。事實上對于工程分析而言,更多的試圖應用客觀性驗證方法,常用的驗證方法為實踐驗證法也叫生產驗證法,同時在大多數(shù)實踐活動過程中,我們也經常采用實驗法和模擬法。工藝設計過程是實踐性很強的項目,因此出于不斷改進和循環(huán)驗證的需要,我們會安排生產驗證以確定需要改進的不適應面和對資源進行重新平衡和分配,這是在制造系統(tǒng)最慣常使用的方法,對于方案目標,具體資源配置和過程驗證要求都必須遵循科學和穩(wěn)妥的方案認可流程,這也是驗證過程能夠真正代表驗證目標的主要保障。
4工藝設計過程應用的主要內容和重點
對于工藝設計過程的實際應用,人機工程學是工藝過程內部設計各個要素間相互制約和相互影響的體現(xiàn)分析,工藝設計是對上述關系的制約和規(guī)避過程。因此,工藝設計過程應用的主要內容是根據(jù)人機工程學的需要和影響進行平衡設計的,工藝設計過程應用的主要內容和重點包含并不限定于以下各個方面,是工藝設計過程需要著重控制的內容。(1)人力資源的選擇,按照前述分析,對于不同的工藝過程,選擇合適的作業(yè)人員,不僅可以大大的提高工作效率,同時也是工藝過程流暢性的主體要求,對于不同的作業(yè)崗位,選擇不同耐受性的個體以及具有充分技能的人員至關重要,人的個體差異,使操作者對工作的適應程度不同,尤其是人機關系的協(xié)調性顯得更為重要,更何況對于特殊工種,從事特殊工種按人員配備的專用工具或裝備費,也是工藝設計需要考慮的問題。(2)要研究人機關系的協(xié)調性,動作科學合理人適其職,重點是研究人機之間分工及其相互適應問題。人機分工是這一需求的主要要義,只有科學的人機工程目標和理念,才能充分照顧人機各自特性,充分發(fā)揮人機配合應有的協(xié)調一致,從而達到安全生產,建立高效、安全、舒適、健康的生產作業(yè)整體。(3)信息工程學應用體現(xiàn)在人機信息傳遞過程中,信息傳遞的便捷和準確是過程設計的主要目標,其中在信息傳遞的及時程度和信息傳遞的有效性方面尤其要著重考慮。根據(jù)人體工程學設計的機器操作界面以及各種顯示和控制單元就需要配合人機工程,易用防錯,適合人使用。(4)安全人機工程學研究的目標,是要將這些因素控制在規(guī)定的標準范圍之內,使環(huán)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。研究作業(yè)環(huán)境,創(chuàng)造安全的條件。生產場所有各種各樣的環(huán)境條件,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。(5)安全性設置和過程控制,是工藝過程控制的重要環(huán)節(jié),采用安全裝置、屏障、隔板、外殼、將危區(qū)與人體隔開,是創(chuàng)造良好作業(yè)環(huán)境的主要方法,設計可靠的安全裝置,是安全人機工程學的任務,兼顧操作者疲勞的特點以及減輕疲勞和緊張度的措施,也是避免人員傷害的主要方式方法。(6)工藝設計的防錯性措施以及預防事故和危險情況的發(fā)生,也是研究人機工程的可靠性需求,其目的是過程保障能力達到最大化,危險系數(shù)降低到最低水平。
5結語
人機工程學研究是一項涉及多學科,融會多種工具和方法的新興課題,為生產工藝設計提供了強有力的技術支撐,只有充分挖掘人機工程學的基本理論和實踐方法,才是將這一科學充分的融入實踐當中,為制造系統(tǒng)的工藝科學性和實用性打下良好的基礎。
參考文獻