产品设计的适用性.ppt
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1、第6章 产品设计的适用性,第6章 产品设计的适用性,教学提示运用人性化的设计理念关注产品设计的适用性,是现代产品设计不断发展成熟过程中出现的新的设计思潮。它强调设计不仅要注重产品的功能与造型,更要注重产品对人和环境所产生的积极影响。“适用性”设计不是具体的技术问题,而是一种理念,它强调设计应该以人为中心,以人的需求为根本出发点,以满足人的需求为最终归宿。,第6章 产品设计的适用性,教学要求要求学生熟练掌握人机工程学、产品设计适用性的基本概念和基本理论,掌握适用性的产品设计要点和设计方法。,本章目录,6.1 概述6.2 人机工程学与适用性设计6.3 产品设计的适用性需求6.4 适用性设计的发展要
2、素6.5 产品设计适用性的表现形式,6.1 概 述,社会与物质因素使人们在享受物质生活的同时,更加注重物质在“方便”、“舒适”、“可靠”、“安全”和“效率”等方面的评价,也就是追求产品设计有良好“适用性”,而满足这种“适用性”需求的设计即是在现今设计中常提到的人性化设计问题。适用性设计观念的形成可以追溯到很久以前,既可以在中国古代的儒家学说里找到人本主义思想的萌芽,又可以在西方资本主义哲学思想里发现对“人性”和“人本”的论述。“人”始终是产品设计必须参考的重要因素,而每个历史时期的设计都推动了“适于人的需求”这一目标向更高层次发展。,6.1 概 述,人性化设计主要表现在生理和心理两个方面。在生
3、理方面,就是在研究人的行为方式以后注重设计的产品的舒适性和适用性;在心理方面,强调产品应具有生命活力的设计语言,使产品对消费者产生难以抗拒的情感亲和力。产品设计的适用性的内涵,就是在现实的物质和技术水平条件下,使产品的物质功能最优化,使产品符合并充分适应人的生理结构和行为方式的习惯,为人提供良好的界面,适应人的生活方式,在满足人的物质需求的同时,关注人的自然情怀和人文需求,使人的内在需求得到最大、最有效的尊重。,6.1 概 述,产品的适用性需求是一个变化的因素,必须在相关的生产力水平条件下才可能有具体明确的指标,产品人性化的内容不是一成不变的,对于不同时期、不同的产品类别有不同的人性化要求和表
4、现,要具体情况具体分析。任何产品都不可能完全满足所有人性化的需求,只能实现与现实的物质技术水平符合的相对人性化,符合时代需求标准的设计才是人性化设计。设计师必须把“为人而设计”的理念全面地贯穿在产品设计的每个细节之中。设计时必须充分运用生理学、心理学和其他相关学科的知识系统地研究产品与消费者需求的关系,以期使人与产品有最默契的配合,创造一种更新的、更为合理的产品或使用方式。,6.2 人机工程学与适用性设计,人机工程学的概念6.2.2 人机工程学的发展 1.经验人机工程学 2.科学人机工程学 3.现代人机工程学6.2.3 适用性设计的人机因素 1.人体特性;2.人机协调;3.人机信息的传递 4.
5、作业空间;5.作业环境;6.作业效率 7.可靠性和安全人机工程学发展对设计的影响 1.为产品设计提供更加系统的人体参数 2.为产品功能的合理性提供更加全面的判断依据 3.为产品的“环境因素”提供更加科学的设计准则 4.为人机关系的系统化设计提供更加完整的理论依据,6.2.1 人机工程学的概念,人机工程学(Ergonomics 或 Human Factor Engineering)是由人体科学、工程技术、劳动科学和企业管理科学相互交叉的一门综合性的新兴边缘学科。人机工程学广泛地应用在工业、农业、商业、卫生、建筑业、交通业、服务业和军工业等领域。人机工程学以人的生理、心理特征为依据,以提高人的工作
6、、生活质量为目的,运用系统工程和信息加工心理学的观点和方法,研究生产领域内人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用,通过揭示人、机、环境三要素之间相互关系的规律,对人机系统的设计、使用提供更全面的依据,从而确保人机系统总体性能的最优化,为设计操作简便省力、准确安全、高效舒适的“人-机-环境”系统提供理论依据和方法。,6.2.2 人机工程学的发展,1.经验人机工程学从19世纪末开始,为了提高生产效率,以美国的泰勒为代表的一批先驱学者开始了人与工具的关系及操作方法和工作效率的研究。当时人机工程学者大多都是心理学家,研究也偏重于心理,在生产实践中倡导运用心理学方法选拔、训练工人,改善劳动条件,
7、提高生产效率,研究的重点是“人如何适应机器”。,6.2.2 人机工程学的发展,2.科学人机工程学二战期间,军事领域中对“人的因素”的研究和应用,对汽车、飞机、电子设备、家用电器、公路标志、宇航医学等学科和产业都产生了巨大影响,使人机工程学在20世纪50年代获得了迅速发展,科学人机工程学产生了。1949年,英国首先成立了人机工程学研究会,该协会1957年发行了会刊Ergonomics,此刊现已成为国际性刊物。学术机构和交流会议对人机学的研究和发展起到了有力的推动作用,使国际人机学的研究达到了一个新的水平。在这个阶段,“人”和“机”这两个要素同时成为人机工程学研究的重点和主要内容。,6.2.2 人
8、机工程学的发展,3.现代人机工程学 20世纪60年代末,科学技术的进步促使人机工程学进入现代人机工程学发展阶段。人们通过人体科学、行为科学、技术科学、环境科学和社会科学的各方面研究,对人机工程学中的人、机、环境3个要素进行了新的研究和诠释,强调几个要素间的整体协调和相互作用以发挥最大的综合效能。近年来,国际人机工程学的研究方向集中在工作负荷研究、工作环境研究(工作环境中人的生理、心理效应)、信息显示特别是计算机终端显示中人的因素研究、计算机设计和使用的人机工程研究、安全管理和人的可靠性研究、工作成效的测量和评定、机器人设计的智能模拟等方面。,6.2.3 适用性设计的人机因素,人机工程学研究的主
9、要内容是“人-机-环境”系统,简称人机系统。可以将构成人机系统的三大要素看成人机系统中3个相对独立的子系统,分别属于行为科学、技术科学和环境科学的研究范畴。这3个子系统相互交叉,又构成3个系统,即“人-机”系统、“人-环境”系统、“机-环境”系统。这3个系统的综合作用则构成“人-机-环境”系统。人机学既研究人、机、环境每个子系统的属性,又研究人机系统的整体结构及其属性,最终目的是使“人-机-环境”系统的总体性能达到最佳状态,即满足舒适、宜人、安全、高效、经济等指标。,6.2.3 适用性设计的人机因素,1.人体特性对人特性的研究是人机工程学的基础。适用性设计必须从人机工程的角度出发,研究人的生理
10、、心理特性及能力限度,其中主要包括:(1)人体尺寸参数。主要包括静态和动态情况下人的作业姿势和空间范围等。(2)人体力学参数。主要包括人的操作力、操作速度和操作频率,动作的准确性和耐力极限等。(3)人的信息处理能力。主要包括人对信息的接受、存储、记忆、传递、输出等能力,以及各种感觉通道的生理极限能力等。(4)人的可靠性及作业适应能力。主要包括人在劳动过程中的心理调节能力、心理反射机制以及人在正常情况下失误的可能性和起因等。,6.2.3 适用性设计的人机因素,2.人机协调 人机系统中的“人”与“机”两大组成部分都有自己的能力和限度。人与机器在创造性、信息处理、可靠性、控制能力、工作效能、感受能力
11、、学习能力、归纳性、耐久性等方面的特质和能力是有本质区别的。两方面如果协调得好,就能达到好的效果,反之就会出现问题。人机协调因素关系到如何根据人、机各自的机能特征和限度去合理分配人、机功能,协调的人机系统中,人与机可以充分发挥各自的特长,相互补充、取长补短、有机配合,保证系统的功能最优。,6.2.3 适用性设计的人机因素,3.人机信息的传递人与机、环境之间的信息交流是通过人机界面上的显示器和控制器来共同完成的。为了使人与机之间的信息交换迅速、准确且不易使人疲劳,设计师必须研究显示器,使其和人的感觉器官的特性相匹配;研究控制器,使其和人的效应器官相匹配,以及研究它们之间互相配合问题。,6.2.3
12、 适用性设计的人机因素,1)显示 在“人-机-环境”系统中,人通过感觉器官接收来自外界的信息,了解其意义并予以解释,再将结果与过去的经验和习惯进行比较,最后做出决定。在产品设计中,人的视觉感受信息和听觉感受信息,都要保证传递正确迅速,适于人的生理习惯,并考虑到操作者的最大视野(或视听距离)和反应敏锐的视野区(听觉区)等因素。视觉显示装置设计的人机工程学问题可概括为3个方面:确定操作者与显示装置间的观察距离。根据操作者所处的位置,确定显示装置相对于操作者的最优布置区域。选择有利于传递和显示信息、易于准确快速认读的显示形式以及与其相关的匹配条,6.2.3 适用性设计的人机因素,2)控制操作者在做出
13、决策后,就要通过控制器官去操作产品的操控机构来改变产品的工作情况和工作状态,操纵装置的适应性设计应使操作简便、连贯、协调和省力。对于操作机构的布置,除必须考虑到操作者站立和坐下时的基本尺寸外,还要兼顾到四肢活动范围,尽量使操作控制系统处于最佳工作区域。操纵装置应该存在摩擦、弹性、黏性和惯性等必要的阻力,这样可产生操纵直接感觉”,使人的操作连贯,减少振动和过载造成的干扰,保证操作控制的准确性。当需要做出快速、精确的控制时,应当选择用手控操纵装置;需要大的或持续向前用力而精度要求不高的控制时,应选用脚控装置。,6.2.3 适用性设计的人机因素,3)运动协调性根据人的生理和心理特性,人对显示界面与操
14、纵界面的运动方向有一定的习惯定式,例如,顺时针旋转或自下而上,人自然认为是增加的方向;顺时针旋转旋钮,表明量的增加,反之则减少。操纵装置的运动方向应与被控制对象的运动方向及仪表显示方向保持一致,这样不仅操作准确及时,还可简化适应和熟练的过程,改善调节的速度和精度,减少事故的发生。显示指示部分的运动、所控制变量的增减方向是决定运动关系协调性的主要因素。,6.2.3 适用性设计的人机因素,4.作业空间人操纵机器时所需的活动空间,加上产品、设备和工具等对象所占有空间的总和,称为作业空间。作业空间设计,就大范围而言,是把所需用的机器、设备和工具,按照人的操作要求进行合理的空间布置。对由人操纵的产品而言
15、,就是从人的需要出发,对产品的操纵装置、显示装置相对于操作者的位置进行合理的安排,为操作者创造舒适而方便的工作条件。研究作业空间,是为了最大限度地适应人的定向动作和习惯动作,使设计物所占空间与人的行为方式更有效的配合,发挥好的工作效率。优良的作业空间可以使操作者在使用中感觉安全、方便,有利于提高操作效率,保障工作安全。,6.2.3 适用性设计的人机因素,5.作业环境 适用性设计对环境也有具体要求。为保持系统的高效率、可靠性和持久性,必须考虑到操作者工作的舒适性,如:(1)物理环境。主要有温度、湿度、照明、噪声、振动、辐射、气压、重力、磁场等。(2)化学环境。主要指有毒气体和蒸气、工业粉尘和烟雾
16、以及水质污染等。(3)心理环境。主要指被使用“产品”的美感因素(产品的形态、色彩、肌理、装饰以及功能音乐等)、作业空间(厂房的大小、高矮、机器的布局、道路交通等)等。,6.2.3 适用性设计的人机因素,6.作业效率 人在工作中会出现“精力充沛疲劳恢复精力充沛”这样的循环过程,这些人体的生理特点要求产品要尽量减少劳动者的劳动强度,减少精力消耗,减少疲劳,缩短恢复期。适用性设计必须考虑产品的作业效率因素,研究人从事重体力作业、技能作业和脑力作业时的心理、生理变化,并据此确定作业时的合理负荷及耗能量、合理的作业和休息制度、合理的操作方法,以减轻疲劳,保证健康,提高作业效率。设计师还需要研究作业分析和
17、动作经济原则,寻求最经济、最省力、最有效的工作方法和作业时间,以消除无效劳动,合理利用人力和设备,提高工作效率。,6.2.3 适用性设计的人机因素,7.可靠性和安全随着产品系统的日益复杂和精密,操作人员往往要面对大量的显示器和控制器,容易出现人为差错而导致事故的发生。因此,研究人的可靠性因素,寻求减少人为差错和防止误操作的途径和方法,对于提高系统的可靠性和适用性具有十分重要的意义。,6.2.4 人机工程学发展对设计的影响,适用性设计研究的核心是为人服务,它是运用艺术性的创造与现代先进的科学技术手段,为满足现代社会人的生理与心理需求的造物活动。由于研究的主体是人,表现的客体是物,通过人对物在时间
18、和空间中的运用与变化,体现了人在社会的一种生存方式。因此,适用性设计的本质就是创造满足人类不断发展与变化需求的更合理的生存方式。产品设计对于“人”的研究,不仅研究人体的构造与表象,更为重要的是探索人的思想、精神、情感和人性上的差异和诉求,这是人的社会属性所具有的深层次问题。尽管人机工程学也研究人的问题,但它研究的重点是人与物配合的效能问题,侧重人的生理属性研究。,6.2.4 人机工程学发展对设计的影响,1.为产品设计提供更加系统的人体参数人机工程学应用人体测量学、人力学、生理学、心理学等学科的研究方法,对人体的结构特征和肌能特征进行研究,提供人体各部分的尺寸、体重、体表面积、比重、重心以及人体
19、各部分在活动时的相互关系和可及范围等。人机工程学提供人体各部分的发力范围、活动范围、动作速度、频率、重心变化以及动作时惯性等动态参数;分析人的视觉、听觉、触觉、嗅觉以及肢体感觉器官的肌能特征;分析人在劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳程度以及对各种劳动负荷的适应能力;探讨人在工作中影响心理状态的因素,及心理因素对工作效率的影响等。,6.2.4 人机工程学发展对设计的影响,2.为产品功能的合理性提供更加全面的判断依据 在现代产品设计中,产品的功能特点只有通过人的使用才能体现出来,而产品的结构设计形式则是体现其功能的具体手段。所以设计时,既要能充分体现产品的功能特点,又要相有关信息显示装置、操纵控制
20、装置等部件的形状、大小、色彩及其布置方面的设计数据与基准。作为设计结果的产品,其功能的科学性、使用合理性,是否舒适、安全、省力和高效方面等都反映出该产品结构是否合理、造型是否适宜。因此,如何解决产品与人相关的各种功能的最优化,创造出与人的生理和心理机能相协调的产品,将是当今产品设计中功能问题研究的新课题。,6.2.4 人机工程学发展对设计的影响,3.为产品的“环境因素”提供更加科学的设计准则我们每个人都必须在一定的环境中生存和工作,同样,任何机器也必须在一定的环境中运转。环境影响人的生活、健康,特别影响工作能力的发挥,影响机器正常运作的性能。人机工程学通过研究人体对环境中各种物理因素的反应和适
21、应能力,分析声、光、热、振动、尘埃和有毒气体等环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程序,确定了人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度。,6.2.4 人机工程学发展对设计的影响,4.为人机关系的系统化设计提供更加完整的理论依据人机工程设计的显著特点,就是不孤立地研究人、机、环境三大要素本身的特性,而是从系统的总体高度,将“人-机”关系、“人-环境”关系、“机-环境”关系看成相互作用、相互依存并决定系统的总体性能的环节,并运用工程技术和系统工程等方法,利用三大要素之间的相关联系来寻求系统的最佳设计参数。系统设计就是在明确系统总体要求的前提下,着重分析和研究人、机、环境三大要
22、素对系统总体性能影响和所应具备的各自功能及相互关系,经过不断修改和完善“人-机-环境”系统的结构方式,将最终确保系统最优组合方案的实现。,6.3.2 消费者的人机沟通需求,(3)作业空间需求要求作业空间适合人体活动并有良好的视觉感受,特别是头、臂、手、腿、脚应有足够的活动空间,如驾驶室的空间大小要适宜,各种操作要方便舒适。(4)视觉需求要求产品上的显示装置、控制仪表等与人观察有关的设计应满足人的视觉特性,与视野、视距有关的布局设计等都应有利人能清晰、可靠地获得各种信息,与视觉有关的产品的形态、色彩设计均要给人以美感。(5)听觉需求要求产品上有发声装置的设计应与人的听觉特性相吻合应声音清晰,音质
23、柔美,传递信息准确。,6.3.2 消费者的人机沟通需求,(6)触觉需求要求产品上的各种操纵把手、按键、旋钮等的形状和质感不会使人接触后产生不良心理感受,要使人触觉舒适。(7)信息处理需求要求产品充分考虑人对信息的接受、存储、记忆、传递、输出能力,以及各种感觉通道的生理极限能力,使人与机器的信息传递达到最佳,使人机系统的综合效能达到最高。(8)心理需求要求产品在使用中可靠、稳定,满足人的心理调节能力和心理反射机制,给人安全感,减少操作失误的可能性。,6.3.3 消费者的个性化心理需求,每个人都是独特的个体,都有着不同的个性。但人们不再满足于产品的功能需求,他们更加注重个人情趣和爱好,追求时尚和展
24、现个性的心理常常左右着他们对产品的选择。人们越来越强调产品的个性化和个人风格,对那些具有创新设计思想,并与他们的想法有关的产品表现出强烈的兴趣。产品设计由以“人的共性为本”向以“人的个性为本”转化。,6.3.5 消费者与设计师的交流需求,消费者渴望符合自己需求的产品,也渴望有机会能够与设计师进行交流。设计师和普通用户对一新产品认知方面的差距,会使设计师低估产品在使用过程中可能出现的失误,所以也就不会尽可能采取一切有效手段来减少这种失误,再加上委托设计的时间往往并不充裕,使得设计程序常常被简化。这一系列因素造成一些不符合人性化需求的产品依然堂而皇之走向市场。因此,消费者希望在设计之初设计师就应与
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