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  • 您的位置:互助文档网 > 散文合集 > 心情散文 > 人机工程学的应用 基于人机... 正文 2019-11-24 10:13:18

    人机工程学的应用 基于人机工程学知识的设计认知与应用方法研究

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    基于人机工程学知识的设计认知与应用方法研究

    基于人机工程学知识的设计认知与应用方法研究 针对人机工程的研究是产品造型设计中的重要内容,在 分析产品造型中人机工程学知识内容体系的基础上探讨了 设计的认知问题,对人机工程学知识的设计认知在产品造型 设计中的应用方法与评价体系进行了创新性的思考与探索。

    随着时代的进步、科技的发展,人机工程学的理论研究 日益成熟,但如今人机工程学理论在实际设计生产过程中的 应用还是以个案的改进为主。此外,产品造型一直是设计中 一个十分棘手的向题,造型设计实践中常常走入为了变化而 变化的设计误区,造成形态苍白而缺乏内涵的设计局面,这 些状况体现了设计者缺乏对产品设计本质的认识与思考;
    对 于产品而言,究其根本,产品是工具,它是为人服务,产品 的价值体现在产品与人的结合关系以及所带来的效用上,因 此人与产品的关系及针对两者之间关系的认知研究才是产 品造型设计中人机工程知识应用研究的核心。

    1人机工程学知识 1.1人机工程学 1.2造型设计中人机工程学知识研究的内容 在当今的产品造型设计与开发中,产品的宜人性、创新 性、适用性等因素越来越受到设计方与使用者的重视,因此, 人机工程学知识在产品设计过程中的应用地位也得到提高。

    其一,人机工程知识的研究是使产品功能得到最佳发挥的基 础条件,如果没有人、机之间的科学配套,产品的合理使用无从谈起,产品的造型语言也不能体现产品所具备的使用细 节;
    其二,人机工程知识的研究探索实践了关于人的科学, 其中对人的活动、生产、生活的研究已经成为新产品开发的 重要推动力。在产品造型设计过程中的人机系统设计主要研 究内容有4个方面。

    1)人与产品造型的关系因素研究。人作为设计的主体对 象是产品设计中人机研究的重点,也是人机研究的基础;
    人 的自然属性(如人体形态特征参数、人的感知特性、人的反 应特性以及人在操作产品过程中的心理特征等)与人的社会 属性(如人的社会行为、价值观念、人文环境、社会背景文 化等)都是影响人与产品造型的重要关系因素。

    2)人机的系统关系因素研究。人机的系统关系优化是为 了创造最优的人机配合,优化的尺度关系、舒适的环境关系、 可辨识的界面关系都是充分发挥人、机各自的特点,相互配 合、协调工作的重要因素,两者之间的系统设计问题也是人 和产品有机交流的重要前提。

    3)产品的人机环境因素研究。产品的造型设计要符合产 品的使用环境,产品的内部环境也要对人的健康与效率负责, 重视细节的微观内部环境与重视系统关系的宏观外部环境 构成了产品人机环境因素的主体。

    2设计的认知 2.1产品信息的交流系统 产品的最终造型是产品设计过程中各类信息的载体,使用者正是直接的通过造型符号来阅读产品设计中的各种信 息。因此,从设计的表达上看造型设计的符号是对设计对象 的描述,从含义上看造型设计中的符号也承载了设计对象的 相关属性信息。基于人机知识的产品信息交流系统模型见图 2,人机工程学知识的信息符号与设计对象的对应关系组成 了产品信息交流系统模型;
    设计对象的造型符号在所承载信 息的支持下,代表设计对象在各个设计阶段进行产品信息建 模,是符号模型的基本构成元素。产品设计过程中,设计对 象在实例对象的支持下从设计概念转化为实体结构,设计对 象符号根据其所携带信息的完备程度描述了设计对象的概 念状态、实体状态以及其他中间状态;
    其中,对应于概念状 态的是定性信息描述,对应于实体状态的是定量信息描述;

    这些状态的综合构成了产品信息的交流系统。在设计过程结 束后,设计对象转化为新的实例对象,而相应的信息完备设 计对象符号也转化为常量符号[2]。

    图2基于人机知识的产品信息交流系统模型 Fig.2Productinformationexchangesystemmodelbasedoner gonomicsknowledge 图2基于人机知识的产品信息交流系统模型 Fig.2Productinformationexchangesystemmodelbasedoner gonomicsknowledge下载原图 2.2产品设计知识的隐性扩展 通过产品设计,设计师将产品的信息赋予产品,通过造型符号与具体的产品使用将相应的价值传达给使用者。因此, 产品造型设计中的设计认知过程模型可以描述为设计师— 知识信息—设计符号—产品媒介—认知符号—产品的使用 过程;
    在此过程中设计师将各种设计知识通过设计编码成为 设计符号,这些符号体现了企业、品牌以及产品等多个角度 信息并以产品造型为媒介传达给使用者,然后使用者在对产 品信息解码的过程中得到其本身对产品各种信息的理解。

    产品设计知识的扩展可以分为隐性和显性2种,在此, 设计认知——产品设计知识的隐性扩展与产品设计过程(产 品设计知识的显性扩展)是相对应的,设计认知即设计符号 的演变过程是产品设计的基础与前提。

    产品设计的宗旨就在于将所期望的以实用功能为主的 文化价值如实地传达给最广大的消费者群体,所以不仅应利 用工业工程系统在信文的大批量复制中抑制噪声,并且能使 收信人通过感官感知正确的信息重建[3]。这正是对设计认 知过程的明确描述,这要求设计师的造型符号构成必须是一 种有目的构成,其中符号构成的规则必须以该产品的使用群 体为基础。

    3人机工程学知识的设计认知在产品造型设计中的应用 方法 从设计的认知过程,可以看出设计人员通过认知活动来 进行产品设计时,是在受到外界设计环境和内部认知行为的 交互影响下进行的,因此需要通过相应的设计方法、设计流程控制和评价等一系列的认知操作使认知活动高效、合理的 服务产品设计,从而解决设计的问题。

    3.1设计认知效率提高的方法 从设计认知的工效角度来看,产品使用过程中的人机系 统是使用者的认知过程,这就要求在设计中针对人的认知特 性来改善人机界面的信息,从而加强信息交互效率和可用性。

    设计认知的效率是衡量认知系统信息处理的质量和速度的 综合性指标[4]。为了通过设计者的合理编码从而提高使用 者的认知效率,是设计认知需要解决的主要问题,具体来讲 认知系统认知效率的提高可以通过3个方面进行。

    1)提高设计认知和客观对象的匹配程度。

    设计者在对人机数据的整理后会对设计对象有一定的 主观意识,因此设计认知具有一定的主观环境性,这种主观 环境性是认知主体对认知客体及所处客观环境的信息以及 组织方式的认识;
    但是,产品开发设计中的科学性与合理性 要求设计者必须客观理性的思考设计问题,因此设计认知中 理性的规则是必不可少的,设计者必须对主观环境进行理性 的过滤和约束。通过设计认知和客观实际的匹配及对应信息 的准确度来防止使用者信息获取的失误。

    2)改善设计者的信息处理能力水平。

    信息处理过程是整个设计信息加工中的重要过程,设计 者的信息处理能力对整个设计信息的加工过程的信息速度 有很大影响,在具体的产品设计中设计模板、设计推理以及设计反馈和协作能力的提高将有助于减少和抑制设计失误。

    3)采用适当的设计认知策略。

    针对人机工程学知识的设计认知策略是设计者在人机 信息与数据的处理过程中所采取的设计模版与推理,设计者 应针对不同类别的产品建立企业资源为基础的设计模版。企 业设计模版的确立决定了信息处理过程中人机知识认知资 源的分配,避免了因为设计师的个人因素在相同的环境和任 务条件下而采用不同的认知策略。

    3.2基于人机工程设计认知的造型设计方法 产品造型设计就是对产品的造型要素如符号、信息、语 义信息和表现信息等进行编码的过程[5]。

    1)设计者首先需要通过测量、访谈、观察、语义差异分 析等方法来研究使用者的人机数据信息与喜好、思维、情感 等特点,并将这些内隐设计信息根据企业模版和对用户的研 究外显化为相应的造型符号,并寻找到该类别产品的人机设 计规律;
    在产品造型设计之前,对用户所隐藏的人机知识研 究与探索并找出其共性特征会有利于提高设计方案的成功 率。

    2)在完成相应的设计信息与数据分析后,根据用户需求 及使用者信息,针对设计对象进行造型样本测试,在对反馈 的造型要素提炼分析后通过计算机辅助工具建立人机设计 知识表示的模型,从而使设计结果形式化和规范化。此步骤 中对人机知识进行模型化、规律化为下一步的完善设计奠定基础。

    3)在完成以上工作以后,设计师凭借对人机信息与数据 掌握,根据企业的设计模版和自己的设计知识,通过其情感 理解、文化内涵融入以及与实用功能、技术的结合,借助视 觉符号的组合来表述设计的实质内涵,从而使产品具有美感、 识别性与可操作性;
    并且运用“明喻”、“暗喻”、“联想”、 “类比”、“综合”等手法帮助用户认识、学习、操作不熟 悉的产品,包括产品的外形、色彩、质感、声音、气味以及 所处的环境等[6]。

    3.3人机知识应用的设计评价体系 是人机优化设计的关键,也是设计是否达到预定设想的 检验。因为人机各因素之间的关系很难把握,所以凭借设计 者的设计经验来对人机系统作全面的评价是模糊的,这种模 糊性的研究结果难以综合运用到产品的评价过程。人机研究 的核心在于人机的匹配优化,因此,人机的匹配优度应作为 人机知识应用设计的评价指标,需要综合运用人机工程学中 的人机设计原则与产品造型设计研究中的造型法则对人机 工程学试验的研究方法,人机匹配进行量化的评价,以获取 匹配的优度。“匹配”指的是人与机器的相互关系,“度” 是合理的程度,表示这种关系是否符合人机工程学设计的基 本原则,如安全性、有效性、合理性、舒适性等。该指标定 义如下:人机界面的匹配优度指的是系统的显示、操作界面 与操作人员之间匹配的合理程度,它是0~1之间的一个数值,越接近于1就表示人与机器的几何界面匹配得越好[7]。

    人机的匹配评价体系由主观评价和客观评价2部分构成, 具体包括了人机工程学中尺度、数据、频率等客观因素,也 将人的主观评价引入到人机的评价体系之中。在具体评价实 施中,以人机工程学中的尺度等客观数值为核心评价点,任 何人机客观数值的不合理可以采用一票否决的评价方式;
    在 所有客观数值评价均符合使用者的要求时,针对不同的匹配 关系采用分层次的评判方法较为合适,在得到分层次的主观 分析数值以后按照不同匹配关系的重要程度换算出总体匹 配优度数值。这种主观与客观相结合的评价方法,可以定量 地对人机匹配进行评价,克服了以往凭经验的不确定性缺点。

    4结语 目前,在对技术系统和设计理论的研究方面已比较广泛 和成熟,其中功能论的观点和方法依然存在广泛而深刻的影 响,在此未能全面而系统的考虑人、环境及产品的相互作用 和影响,但是,对人机系统的优化设计是产品造型设计不可 回避的问题,人机工程学知识的设计应用也是产品人性化设 计的主流。

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