工業(yè)產(chǎn)品構(gòu)造人機(jī)工程學(xué)理論范文

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1人機(jī)工程學(xué)的基本概念

人工工程學(xué)(Man-MachineEngineering)是研究并優(yōu)化人機(jī)系統(tǒng)的一門新興的邊緣學(xué)科。人機(jī)系統(tǒng)是指由人、機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng),而影響人機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境條件也屬于此范圍,一般就認(rèn)為人機(jī)系統(tǒng)是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成可以分為三個(gè)子系統(tǒng):人、機(jī)、環(huán)境。這三個(gè)子系統(tǒng)相互兩兩交叉,又構(gòu)成三個(gè)系統(tǒng):人-機(jī)系統(tǒng),人-環(huán)境系統(tǒng),機(jī)-環(huán)境系統(tǒng),這三個(gè)系統(tǒng)又交叉,則構(gòu)成人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)。

2基于人機(jī)工程學(xué)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的主流

提起工業(yè)產(chǎn)品,人們馬上會(huì)聯(lián)想到日常生活中的家電產(chǎn)品。隨著生活水平和審美要求的逐步提高,人們不再滿足于設(shè)計(jì)呆板、顏色單調(diào)、只有使用功能的產(chǎn)品,而是需要色彩鮮艷、設(shè)計(jì)人性化、可以起到裝飾美化環(huán)境的產(chǎn)品。這在手機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)上尤為突出,那流暢的線條、小巧的造型、絢麗的色彩,作為高科技的結(jié)合體,特別是上網(wǎng)及彩信功能的加入,在手機(jī)產(chǎn)品中引發(fā)了一場(chǎng)工業(yè)設(shè)計(jì)浪潮。美國(guó)學(xué)者赫伯特.A.西蒙指出[1]:設(shè)計(jì)是人工物的內(nèi)部環(huán)境(人工物自身的物質(zhì)和組織)和外部環(huán)境(人工物的工作或使用環(huán)境)的結(jié)合。所以設(shè)計(jì)是把握人工物內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境結(jié)合的學(xué)科,這種結(jié)合是圍繞人來(lái)進(jìn)行的。他所指的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境實(shí)際上就是人機(jī)系統(tǒng),現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅僅是性能、功能等技術(shù)設(shè)計(jì),它還融合了外觀造型設(shè)計(jì),并將兩者巧妙地結(jié)合起來(lái),更能體現(xiàn)出綜合性能的優(yōu)勢(shì),朝著時(shí)尚、美觀的方向發(fā)展。把人機(jī)工程學(xué)引入到工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,目的是為了優(yōu)化用戶和產(chǎn)品之間的界面,使人機(jī)系統(tǒng)達(dá)到最佳組合。以日常生活中的洗衣機(jī)為例來(lái)闡述工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)原理。

2.1了解人們的使用性需求設(shè)計(jì)人員在對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前,必須進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研,收集大量的用戶信息,以確保產(chǎn)品的準(zhǔn)確定位,使產(chǎn)品功能貼近用戶。洗衣機(jī)的使用功能就是清洗衣物,因此了解人們的使用性需求后,在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮洗衣機(jī)內(nèi)部零部件的強(qiáng)度、組合運(yùn)動(dòng)及材料的選擇。一個(gè)成功的工業(yè)產(chǎn)品力求達(dá)到人在操作產(chǎn)品的過(guò)程中,產(chǎn)品滿足人的需求,而不能讓人去適應(yīng)產(chǎn)品,更不能造成人身傷害。在北方,曾經(jīng)就生產(chǎn)出滿足農(nóng)民需求的用于清洗地瓜的洗衣機(jī),不同地區(qū)、不同層次的人對(duì)產(chǎn)品的使用需求是不一樣的,農(nóng)民有這樣一個(gè)使用需求,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商就抓住了商機(jī),研發(fā)并生產(chǎn)了滿足農(nóng)民使用功能的產(chǎn)品,并贏得了市場(chǎng)。

2.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)的根本是以人為本在人機(jī)工程學(xué)中,人機(jī)界面是指人機(jī)間相互施加影響的區(qū)域,凡參與人機(jī)信息交流的一切領(lǐng)域都屬于人機(jī)界面。工業(yè)產(chǎn)品的成功與否,與人機(jī)界面的品質(zhì)有著密切的關(guān)系,特別是當(dāng)今世界研發(fā)能力和應(yīng)用技術(shù)的日臻完善,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越劇烈,人機(jī)界面的優(yōu)良是區(qū)分產(chǎn)品層次的一個(gè)重要因素。便利的人機(jī)用戶界面,不但可以增加使用的方便性,還可減少使用的錯(cuò)誤率。由于在洗衣機(jī)人機(jī)界面的操作中,是通過(guò)手來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制和操作的,因此要求手動(dòng)界面具有舒適性和安全性,且使用方便。洗衣機(jī)的機(jī)蓋大部分采用上翻蓋,并可以折疊,這樣就節(jié)省了空間。開(kāi)關(guān)采用按鈕或旋鈕,如水位按鈕、預(yù)約按鈕、選擇按鈕、程序按鈕等,就算手上沾有水時(shí),使用起來(lái)也極其方便。同時(shí)還要保證控制-顯示的相合性,旋鈕的設(shè)計(jì)要滿足人們長(zhǎng)期形成的習(xí)慣模式,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)表示數(shù)值增大,逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)表示數(shù)值減少,操作就會(huì)顯得迅速、方便、準(zhǔn)確,如果把這種關(guān)系顛倒過(guò)來(lái),就容易出錯(cuò)。洗衣機(jī)的顯示和電子控制部分由控制面板來(lái)實(shí)現(xiàn),控制面板是洗衣過(guò)程中人和洗衣機(jī)的接口,人必須通過(guò)控制面板來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的控制,因此洗衣機(jī)控制面板的設(shè)計(jì)必須滿足清洗不同衣物的功能要求和合理控制水位的高低。電子控制部分控制著不同衣物的清洗方式,設(shè)計(jì)時(shí)用程序做成一個(gè)個(gè)功能模塊,可按衣物的種類和污垢程度來(lái)分類,一般標(biāo)準(zhǔn)程序由洗衣機(jī)自動(dòng)設(shè)定,其余程序須手動(dòng)設(shè)定。電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)上有數(shù)碼顯示和液晶顯示,并采用電腦模糊控制,液晶顯示屏外加上裝飾板,以增加顯示效果。顯示面板給用戶最直觀、最形象的信息,因此從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度看,還要考慮顯示的清晰度和邏輯性,各個(gè)按鈕位置的合理安排,圖示及字符的可讀性,另外按鈕的切換和調(diào)整要方便快捷。

2.3綜合環(huán)境因素,考慮設(shè)計(jì)的合理性環(huán)境因素中包括色彩環(huán)境、視覺(jué)環(huán)境、聲環(huán)境等。洗衣機(jī)是家用電器,避免應(yīng)用多色彩。洗衣機(jī)的外形色彩建議采用淡色調(diào),這樣顯得比較和諧,也容易與居家布置融為一體。在人機(jī)用戶界面中(主要是指控制面板),最好不要超過(guò)3~5種顏色,而且大區(qū)域使用淺灰色調(diào),如淡灰、白色等,操作按鈕則以紅、綠、藍(lán)等色彩度較高的顏色來(lái)表達(dá),但顏色不宜過(guò)多,否則看起來(lái)很混亂。洗衣機(jī)的控制面板上有許多操作按鈕,因此顯示界面的視覺(jué)平衡也很重要,不對(duì)稱的顯示界面會(huì)給人一種傾斜的感覺(jué)。洗衣機(jī)上的顯示界面采用對(duì)稱的視覺(jué)平面,界面上的按鈕在人們舒適的視覺(jué)范圍內(nèi),視覺(jué)密度適中,字型清楚大方,使人看起來(lái)識(shí)別性高,符合人們的心理。強(qiáng)烈的噪音會(huì)給環(huán)境造成污染。適當(dāng)提高洗衣機(jī)中一些零部件的運(yùn)行性能以降低在工作時(shí)發(fā)出的噪音。現(xiàn)在許多全自動(dòng)洗衣機(jī)都是靜音設(shè)計(jì),這也是取得市場(chǎng)的一種手段。但在洗滌結(jié)束時(shí),洗衣機(jī)都帶有蜂鳴指示,以提醒用戶洗滌結(jié)束,并自動(dòng)切斷電源。

2.4造型與功能相結(jié)合以前的洗衣機(jī)體積比較龐大(因?yàn)槭请p桶的),經(jīng)過(guò)不斷地開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),既要節(jié)省空間,又要功能齊全,設(shè)計(jì)師在滿足用戶使用功能的基礎(chǔ)上,從手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng),且洗滌、脫水桶合二為一。現(xiàn)在一般都采用長(zhǎng)方體的外形,外帶圓角過(guò)渡,非常柔和自然。

3基于人機(jī)工程學(xué)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

通過(guò)以洗衣機(jī)為例對(duì)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理的分析,可以看出我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過(guò)程,最初是仿制和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),故局限性很大,隨著計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的引入,極大地推動(dòng)了工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì),并使產(chǎn)品設(shè)計(jì)由自動(dòng)化向智能化發(fā)展。依據(jù)目前的科技發(fā)展水平,同時(shí)可以將虛擬設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)和綠色設(shè)計(jì)引入到工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中去。

3.1虛擬設(shè)計(jì)虛擬設(shè)計(jì)(VirtualDeign-VD)是在計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(VRS)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的,設(shè)計(jì)人員突破物理空間和時(shí)間的限制,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬的加工、裝配和評(píng)價(jià),進(jìn)而避免設(shè)計(jì)缺陷,同時(shí)降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和制造成本。在洗衣機(jī)的研發(fā)過(guò)程中,用于制造模型和樣機(jī)的費(fèi)用比較高,通常在一個(gè)完整的模型或零件合格前需要進(jìn)行多次返工,而使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以創(chuàng)建高質(zhì)量的模型,大大節(jié)省了研制費(fèi)用,有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量,縮短開(kāi)發(fā)周期。在查看模型的同時(shí)還可方便地查看各項(xiàng)色彩的效果,使開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品更加符合最終用戶的需求。

3.2并行設(shè)計(jì)并行設(shè)計(jì)將作為一種新的思想被引入到工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中,它強(qiáng)調(diào)功能和過(guò)程上的集成,在優(yōu)化開(kāi)發(fā)過(guò)程的同時(shí),實(shí)現(xiàn)多學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜胰后w協(xié)同工作。通常在洗衣機(jī)的開(kāi)發(fā)中采用串行設(shè)計(jì),即設(shè)計(jì)階段的工作完成后才開(kāi)始制造,等制造好后才進(jìn)行銷售。而運(yùn)用并行設(shè)計(jì)就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)考慮其相關(guān)過(guò)程,如加工工藝、裝配、檢測(cè)、銷售及維護(hù)等,使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各階段工作交叉進(jìn)行,通過(guò)各部門之間不斷探討和交換信息,及早發(fā)現(xiàn)不匹配的地方,協(xié)同作業(yè),以縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.3綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種新理念,它是指減輕環(huán)境污染或減少原材料、自然資源使用的一種面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的設(shè)計(jì)。洗衣機(jī)是一種比較普及的家用電器,所以如何降低洗衣機(jī)的耗電和耗水量就成為在其綠色設(shè)計(jì)過(guò)程中所關(guān)心的問(wèn)題。為了減少對(duì)水資源及其它能源的需求,應(yīng)該設(shè)計(jì)節(jié)水省電型的洗衣機(jī),使其在整個(gè)生命周期中能耗最小。英國(guó)科技人員已發(fā)明了一種太陽(yáng)能冰箱,那么能否同樣利用太陽(yáng)能發(fā)明太陽(yáng)能洗衣機(jī),通過(guò)機(jī)體內(nèi)安裝的光電板,在太陽(yáng)的照射下發(fā)出電流,為洗衣機(jī)工作時(shí)提供能量。同時(shí)綠色設(shè)計(jì)還應(yīng)該考慮到產(chǎn)品淘汰廢棄的回收再生問(wèn)題,由于工業(yè)產(chǎn)品的使用有一定的期限,它要求設(shè)計(jì)者選用可回收利用的綠色環(huán)保材料。洗衣機(jī)報(bào)廢后并不意味著所有的零部件均成為廢品,其中的一部分回收后可用于生產(chǎn)同種零件或降級(jí)用于別的產(chǎn)品中。

4結(jié)語(yǔ)

工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)發(fā)展方向?qū)⑹构I(yè)產(chǎn)品重新定位,產(chǎn)生高附加值,設(shè)計(jì)更加人性化,最大限度地適應(yīng)用戶。這種工業(yè)產(chǎn)品除了能滿足基本功能需求外,還滿足了人們的審美要求,同時(shí)縮短了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,使產(chǎn)品盡快盡早地投入市場(chǎng),用更新穎且功能齊全的綠色工業(yè)產(chǎn)品來(lái)替代原先的產(chǎn)品,不斷滿足用戶需求。