（设计艺术学专业论文）坐之有道——基于人因工程原理的工作座椅设计研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 人因工程是一门新兴的边缘学科，起源于欧洲，形成于美国。发展至今已 经有6 0 多年的历史。人因工程研究的是在工作中、家庭生活与闲暇时怎样考虑 人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。人、机和环境和谐统一是其核心指 导思想。1 9 6 8 年，国际人机工程学学会( m a ) 在瑞士召开了以座椅为主题的 第一次国际学术研讨会，这次会议之后，在全世界掀起了座椅设计的高潮。至 今这场运动仍如火如茶。 本文是在人、机、环境这样的一个三维和谐统一的理念下，以人的生理、心 理和审美等因素为主线，研究在工作座椅设计中，与之相关的人体尺寸、国家标 准、人的生理和认知心理、作业动机、用户体验和审美等因素对工作座椅设计的 影响。系统地论述了工作座椅人机系统及对其评价的相关因素，着重探讨了工作 座椅人机工程设计，通过典型的人机工程座椅设计的分析，论证了人的因素始终 是人机工程设计的基础和依据，人机关系的建立必须着眼于人的需求和利益，由 于人的因素是先验的、本能的，但不见得是正确的、合理的，因此人机工程设计 不应仅仅是盲目地、被动地加以适应，而应发挥必要的主动性，有目的地将人的 发展引向积极、正面的方向，此外人机关系的设计不是单纯地谁服从谁、谁决定 谁的问题，而是一个以整体最优为目的的系统工程，因此人机工程设计应权衡并 协调人、机两者之间的关系，调动其各自的优势和作用，互相影响、互相匹配、 互相补充、互相校正，建立由安全、舒适、健康、性能、效益等因素共同构成的 综合评价体系下最佳的人机关系。工作座椅的设计是一个系统工程，其实质是为 坐而设计，进而更好地为工作服务，在设计中，应综合考虑人和工作座椅的匹配 关系，以及其周围的环境，使用户、工作座椅和环境达到和谐统一。工作座椅人 机系统的评价，则为座椅的设计提供了一个保障，使座椅的设计不会偏离人因工 程原理的轨道。此外，人机工程设计是一个不断丰富、进步和突破的过程。人因 工程学的思想和方法是不断发展和完善的，将来也许还会产生更新颖、更先进的 人机关系模式，因此需要我们保持开放的视野，继续探索、创新、汲取和融合， 从而更好地为工作座椅设计和其他产品设计服务。 关键词：人的因素，人机工程，工作座椅设计； a b s t r a c t h u m a i lf a c t o r se n g i n e e r i n g , w h i c hi sae m e r g i n ge d g es u b j e c t ，o r i g i n a t e df r o m e u r o p ea n dd e v e l o p e d i nu s aw i t hah i s t o r yo fm o r et h a n6 0y e a r s h u m a nf a c t o r s e n g i n e e r i n gi st h es u b j e c tt h a ts t u d i e sh u m a nb e i n g sh e a l t h 、s a f e t y 、c o m f o r ta n d w o r ke f f i c i e n c yi nl i f eo rw o r k t h ec o r ev a l u ei su n i f i c a t i o na n dh a r m o n y o fm a n ， m a c h i n ea n de n v i r o n m e n t i n1 9 6 8 ，t h el e a h e l dt h ef i r s ti n t e r n a t i o n a ls y m p o s m m o ne r g o n o m i ci ns w i t z e r l a n d f r o mt h a tt i m eo l l ，i t sr a i s e dh i g ht i d eo f c h a i rd e s i g n a l lo v e rt h ew o r l da sf a ra sn o w b a s e do nt h ep r i n c i p l eo fm a n m a c h i n ea n de n v i r o n m e n t ，a n dh a r m o n ya n d u n i f i c a t i o n ，h u m a n sp h y s i o l o g y , p s y c h o l o g ya n de s t h e t i cf a c t o r sa r et h em a i nl i n e s ， t h i sa n i c l el o o k si n t oa f f e c t sh u m a nb o d yd i m e n s i o n ，n a t i o n a ls t a n d a r d ，h u m a n p h y s i o l o g ya n dh u m a nc o g n i t i v ep s y c h o l o g y , w o r km o t i v a t i o n s ，u s e r e x p e n e n c ea n d e s t h e t i c f a c t o r so fw o r kc h a i rd e s i g n t h ea r t i c l ee x p a t i a t e st h em a n m a c h i n ew o r k c h a i ra n di t se v a l u a t i o n h u m a n m a c h i n ei n t e r f a c ed e s i g ni sa l s od i s c u s s e dh e r e t a k i n ge x a m p l eo f c l a s s i c a lh u m a n m a c h i n ee r g o n o m i cc h a i r , t h i sa r t i c l ed i s c u s s e d t h a th u m a nf a c t o ri s t h eb a s i cf a c t o ro fh u m a n m a c h i n ee n g i n e e r i n gd e s i g n h u m a n 。m a c h i n ec o n n e c t i o n m u s tm e e tt h en e e da n di n t e r e s to fh u m a n h u m a nf a c t o ri st r a n s c e n d e n t a la n di n s t i n c t i v e ，w h i c hm a yb e f a l s ea n d i n c o n s e q u e n t ，s oh u m a n m a c h i n ee n g i n e e r i n gd e s i g ns h o u l d n tb ea d a p t e db l i n d l y a n dp a s s i v e l y i ts h o u l df o c u so nh u m a n sd e m a n da n di n t e r e s t t h ed e s i g ns h o u l d d i s p l a yt h ee s s e n t i a li n i t a t i v ea n dt a k eap o s i t i v ed i r e c t i o no fh u m a nd e v e l o p m e n t b e s i d e s ，d e s i g no fh u m a n m a c h i n ec o n n e c t i o ni s n ta m a t t e rt h a tw h oc a nd o m i n a t e w h om u s to b e yt o i t sae n g i n e e r i n gs y s t e mt h a tw h o l ea c h i e v eo p t i m i z a t i o na si t s g o a l s oh u m a n m a c h i n ee n g i n e e r i n gd e s i g ns h o u l dc o o r d i n a t et h er e l a t i o n b e t 、) l ，c c n h u m a na i l dm a c h i n e ，e x e r t si t sa d v a n t a g ea n dr o l eo ft h eb o t h i n c l u d i n gt h e i n f l u e n e e ，c o m l ；i l e m e n t a r i t y , e m e n d a t i o n b e t w e e n i ts h o u l de s t a b l i s ht h eb e s th u m a n i n a c h i n ec o n n e c t i o n ，t h a tc o m p o s e do fe v a l u a t i o ns y s t e m o ff a c t o r s ，w h i c h 武汉理工大学硕士学位论文 i n c l u d i n gs e c u r i t y , c o m f o r t ，h e a l t h ，c a p a b i l i t y , b e n e f i ta n ds oo i l w o r kc h a i rd e s i g n i sas y s t e mp r o j e c t ，i nn a t u r e ，i t sd e s i g nf o rs i t ，s e q u e n t i a l l yi t ss e r v i c ef o rw o r k b e t t e r i nd e s i g n ，w es h o u l dc o n s i d e rt h em a t c h i n gc o n n e c t i o no fh u m a na n dm a c h i n e a n di t ss u r r o u n d i n g ss y n t h e t i c a l l y u s e r , w o r kc h a i ra n ds u r r o u n d i n g ss h o u l db e h a r m o n i o u sa n du n i f o r m t h ee v a l u a t i o no fh u m a n - m a c h i n es y s t e mo fw o r kc h a i ri s g u a r a n t e e d t h a ti tw o u l d n td e v i a t et h et r a c to fh u m a nf a c t o r s e n g i n e e r i n g h u m a n m a c h i n ee n g i n e e r i n gd e s i g ni sai n c e s s a n te n r i c h m e n t ，a d v a n c e m e n ta n d b r e a k t h r o u g hp r o c e s s t h ei d e o l o g y a n dm e t h o d o b e y o fh u m a n m a c h i n e e n g i n e e r i n gi sd e v e l o p i n ga n da d v a n c i n gd a yb yd a y , i tm a yb r i n gm o r en o v e l t ya n d a d v a n c e dm o d eo fh u m a n - m a c h i n ec o n n e c t i o ni nf u t u r e t h e r e f o r ew en e e dao p e n h o r i z o nt og oo ne x p l o r e ，i n n o v a t ea n da b s o r bn e wk n o w l e d g et os e r v eb e t t e rt h e d e s i g no fw o r kc h a i ra n do t h e rp r o d u c t s k e yw o r d s ：h u m a nf a c t o r s ，h u m a n m a c h i n ee n g i n e e r i n g ，w o r kc h a j fd e s i g n i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：毕导师签名： 日期：2 堂幺：t 了 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 课题背景 第1 章引言 本文对工作座椅设计的研究是在人、机、环境三维和谐统一的理念下展开 进行的。 1 1 1 人因工程学概述 人因工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面 的因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活与闲暇时 怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。 人因工程学研究的内容是关于如何达到人、机、环境的和谐统一。研究的目 的是怎样使人在工作或其他的活动中达到健康、安全、舒适以及提高工作效率。 英国是世界上开展人因工程学研究最早的国家，但人因工程学的奠基性工作 实际上是在美国完成的，所以，人因工程有“起源于欧洲，形成于美国”之说。 人因工程学在经过“经验人因工程学”、“科学人因工程学”和“现代人因工程 学”这几个阶段的发展之后，由于可持续发展的理念成为当代文明的强音，影响 了当代很多学科的思想，人因工程学也不例外，在吸收了可持续发展理念以后， “未来”这个时间因素在人机环境系统中占的比例将会越来越大。 1 1 2 座椅发展历程 1 1 2 1 相关词语解释 ( 1 ) 工作座椅：工作座椅是供坐姿工作人员使用的一种由支架、腰靠、坐 面等构件组成的坐具。本文所涉及的工作座椅主要包括办公室、计算机房、 控制室、收银台、企业前台、服务台等场所，同时涉及到安装在生产设备上的 固定式工作座椅、驾驶员座椅或在狭小作业空间使用的工作座椅等。不但不同 。阮宝湘，邵祥华工业设计人机工程机械工业h ；版社，2 0 0 5 年，p 3 。g b t1 4 7 7 4 9 3 ，国家技术监督局1 9 9 3 一1 2 2 4 批准1 9 9 4 0 7 o l 实施。 武汉理工大学硕士学位论文 时代的工作座椅差别很大，而且人们对于不同类别的工作座椅要求也是不同的。 比如，对于办公室座椅，人们对其健康和舒适要求可能要高些；而安装在生产 设备上的工作座椅或驾驶员座椅，可能安全和效率方面的考虑要多些；在狭小 作业空间使用的工作座椅，心理方面的感受则是重点考虑的；总之，工作座椅 的健康、安全、舒适和高效是人们始终追求的目标，工作座椅的设计也是一个 时代的缩影。 ( 2 ) 人机晃面：“所谓人机界面，一般把机器上实现人与机器相互交流沟 通的显示器、控制器称为人机界面；机器上与人的操作有关的实体部分，也是 机器的人机界面”。 ( 3 ) 人机工程设计：“人机工程设计的对象是人机界面，设计涉及到解剖 学、生理学、心理学等人的因素，要达到的目标是生活工作的舒适、安全、高 效，。 从人机工程设计的内涵中，我们不难发现，人机工程设计的目标与工作座椅设 计的目标具有高度的一致性。 1 1 2 2 座椅发展历程 在中国，椅子的名称最早出现于唐朝，而椅子的形象则要追溯到汉魏时传 入北方的胡床。在汉代以前，古人都是席地而坐，主要坐具有“筵，和“席， 席铺于筵上。此外，稍晚于筵席的还有一种叫做“床 的坐具，此床不单单指卧 具，而是大部分时候作为坐具使用。 阮宝湘，邵祥华工业设计人机工程机械工业出版社，2 0 0 5 年，p 2 0 。 阮宝湘，邵祥华工业设计人机工程机械工业出版社，2 0 0 5 年，p 2 0 国胡床传入中原的具体时间，一部分学者认为是西汉武帝时随着丝绸之路传入的；另一部分人认为赵武灵 王“胡服骑射”时引进的。 ”筵，是用竹子编成的席。 席，用蒲苇编成的席；直接铺在地上，可做可卧。说文：“筵，竹席也。席，籍也。”郑玄注日：“筵铺于 下，席铺于下，所以为位也”。 说文：“古闲居坐于床，隐于几不垂足，夜则寝，晨兴则敛枕簟。” 2 武汉理工大学硕士学位论文 图1 - 1 孔子讲学图图1 2 孔子讲学图 在汉代，胡床的传入对中原传统席地而坐习惯的冲击和影响是深远的，胡 床最早的正史记载出自后汉书五行志：“灵帝好胡服、胡帐、胡床、胡坐、 胡饭、胡箜篌、胡笛、京都贵戚皆竟为之心，在宋朝人的资料记载中，胡床是 一种“交足”、“绷带”、“转缩须臾，重不数斤心的工作座椅，有人考证认为胡床 近似今天的“马扎儿”。正由于其轻型方便，常被贵族们带出郊游旅行。使用胡 床时，人们由原来的屈腿坐改为了垂足而坐。坐的方式的改变，对人的各方面 影响很大。在生理方面，垂足坐更有利于全身的血液循环，有益健康；心理方 面，由于视野的提高，会使人心胸开阔，心情惬意。相传，唐明皇出门游历， 便带着此具。登山劳累了，就地支开暂息，美其名为“遣遥座”。此外，胡床携 带方便，扩大了使用范围。 酮蕊 黼 图1 - 3 胡床图1 - 5 韩熙载夜宴图( 五代) 胡床之后，随之而来的是凳子、椅子的相继出现以及其他的专用工作座椅。 ：嚣；臻；i 端嚣袅”2 武汉理工大学硕士学位论文 凳子出现于晋朝，到了唐代已经风靡全国。后来为了坐起来更加舒服，人们就 在凳子上加了靠背和扶手，于是就出现了椅子。到了宋朝，椅子的型式和种类 已经很齐全，交椅就是其中一种，这种椅子是从胡床演变而来的，在交椅的基础 上又衍生出来在后来名声大震的太师椅。 宋人张端义贵耳集今之校椅，古之胡床也，自来只有栲栳样，宰执 侍从皆用之。”其中一种，有圆形搭脑、竖向靠背并附加荷叶型托首，这就是太 师椅。时人称之为“太师样”。这种太师椅因是奸人奉承卖国贼秦桧而“出意撰制” 的，只盛行了一时，并未流传下来。明代的太师椅是一种圈椅，清代的太师椅 是一种扶手椅。其中不少椅子，特别是宫廷和府第常用的“太师椅”，座面和扶 手都比较宽，这是和封建统治阶级要求的“正襟危坐”以示他们的威严分不开的。 从太师椅的演变来看，我国古人对于人因工程原理的认识是逐渐加深的。 宋代太师椅虽然较之以前的工作座椅舒适、安逸，但因其坚固性不足而逐渐被 改变，到了明代，太师椅不但结构牢固，而且靠背的形状和倾角，已能根据人 体特点而设计，造型精美，很符合现代的人因工程原理，使用起来安全、舒适、 健康。明式家具以用材考究、设计巧妙、制作精良的特色而辉煌一时。到了清 代，为了追求富丽堂皇、华贵气派的效果，座椅设计往往不厌其烦地用多种手 法，如雕镂、镶嵌、彩绘、剔犀以及堆砌等，此外，还用象牙、玉石、陶瓷、 螺钿等多种材料进行一些华丽的装饰，重技巧而轻实用，繁琐堆砌，以至于背 离了家具简练实用的原则，破坏了座椅的整体美。 图1 4 宋、明、清太师椅比较 改革开放以来，国内也有不少学者利用人因工程原理对座椅设计进行了研 究，并取得了一定的成果。如湖南大学赵江洪、唐龙对于乘客座椅靠背曲线静 4 武汉理r 人学硕士学化论文 态舒适性评价研究叫，从乘客舒适性多级估量法、人体曲线测量、肌电测量、 坐姿与行为观察四个角度对座椅舒适性进行了实验研究 经验地揭示了乘客座 椅舒适反应的可能性质。 南京林业大学的陆剑雄和中利民，江南大学的张福吕关于坐姿与座椅设计 的人机工程学探讨罾，利用人体解剖学原理，结合坐姿行为分析，探讨坐姿理 论，认为坐姿变化是人体在稳定和变动之自j 寻求平衡，以取得折衷的过程。 虽然我国工作座椅行业经过近些年的发展在生产方面已经形成了一定的规 模，如浙江吉安的“中国椅业之乡”，但优秀的工作座椅设计却少的可怜，出现 的符合人因工程学设计的座椅也只是偶尔现象。如曾经红极一时的“9 2 1 8 联邦 椅”，首次全面、充分、成熟地运用了人体工程学，坐起来贴身宜人，成为中国 传统家具向现代家具过渡的杰出代表作。但联邦椅成了我们唯的辉煌，已经 成为了历史。 目前在我国，真正符合人因工程原理设计的工作座椅的企业还没有成长起 来，即用人因工程原理来指导座椅研究和设计以及评价的企业。在具有“世界制 造中心”称号的我国，不是缺乏资金和技术，究其原因，而是相关理论的薄弱或 空白以及相关体系采完整建立起来。 在国外，在公元前2 0 0 0 多年前。古埃及就有了相对成熟的座椅，不仅具有 报强的实用功能，其合理的结构和丰富的装饰，无不显示着古埃及人的聪明和 才智。 问嗣穗_ 固1 - 6 古埃及座椅( b c 2 ( 1 n o ) 囤17 克里斯奠斯椅 在公元前5 世纪左右，古希腊出现了种在当时极受欢迎的“克里斯莫斯椅 ( k l i s m o sc h a i r ) ，这类椅子在当时一种妇人用椅。靠背采用了适合人体背部曲 “赵洪，庸龙。7 f 6 1 2 0 乘客座掎靠背曲线静态舒适性件价研究，湖南大学学撒自然科学皈1 9 9 2 年 0 6 期。 。陆剑雌张福吕申利民坐登与座椅设计的 帆i 程学探讨，2 0 0 5 年1 2 月第卷第四精 武汉理j 一人学硕士学位论文 线的设计，四条向外弯曲张开的椅腿，轻巧、优雅的造型与合理的功能结构完 美地结台，体现出古希腊人对于人因工程学知识的自觉运用。 在此后设计中，风格与流派成为椅子设计的主流，椅子成为了寄托设计风 格、标志设计流派的重要载体。但坐具“为唑而设计”的实质反而被忽视和遗忘， 西方主流形式的椅子发展基本上沦为“风格与样式”的演绎。 i 爨翁嚣癸国鹦熏 耳裔圜_ i - ， 图3 各种风格与形式的座椅 l 排从左至占：拜占庭的“马克西米御座”、仿罗马式风格的。镑高伯特榔座”、哥特式的“马丁王银 座”、文艺复兴时期的“但丁椅”、b 洛克风格座椅、洛可可风格座椅、新古典义靡椅t 捧从左至 右：格拉斯哥风格的。高靠背椅4 、荷兰风格的“红蓝椅4 、斯堪迪纳维亚风格的“蛆椅”、“蛋椅”、“天 鹅椅”、波昔风格的“乔的沙齄”和模仿玛丽莲梦露嘴唇形状的沙发、宇宙风格的球形塍椅 直到现代人因工程学建立，座椅的设计才开始回归理性、科学、系统的设 计方法。1 9 4 8 年瑞典整形外科医生阿盖布罗姆( b e n 群a k e r b l o m ) 出版专著站 与坐的姿势，系统地论述了人体不同姿态对肌肉及关节的影响，1 9 5 4 年他完 成了著名的阿盖布罗姆座椅靠背曲线。1 9 6 8 年国际人机工程学会在瑞士召开了 以座椅为主题的国际学术讨论会，在全世界掀起了座椅研究的高潮。许多国家 在上世纪7 0 年代已经将座椅研究的成果制定成标准，指导工业生产，包括：学 校课桌椅、办公用椅、工作椅、飞机座椅、汽车座椅、火车座椅等。 目前，欧美国家对于工作座椅的研究已经达到了一定的高度，特别是与人 因工程学的结合，出现了一些比较有代表性的座椅。已经形成了一定的产业， 其规模正在不断的扩大。如挪威的斯托克公司( s t o k k e ) 的巴兰斯椅( b a i r n s c h a i r ) ，斯托克公司( s t o k k e ) 是挪威目前最大的家具制造和出口公司，也是声 望虽高的一家家具公司。该公司成功之处在于其设计方向明确严格的人体工程 学原则及对原创作品平衡系列( b a l a n s g r o u p ) 的研究和应用。 此外，在上世纪7 0 年代末意大利设计师米利奥昂巴斯兹( e m i l i o a m b a s z ) 、 武汉理工人学硕士学位论文 贾弗朗科- 比莱迪( g i a n c a r l op i r e t t i ) 为c a s t e l l i 公司设计的“脊椎”扶手椅 ( a r m c b a u ”v e r t e b r a 。1 ，代表着人机工程座椅的又一高度。“脊椎扶手椅无需手 工调节就能自动感应并响应用户变化着的需要，因而更适合频繁的、往复的、 特别是无意识的坐姿调整。“脊椎，扶手椅提供了至少三种适合不同坐姿的形态， 每一形态的设计都基于精确的解剖研究和严谨的矫形检查的成果，充分地适应 人的身体尺度和生理特性，更为关键的是，它能够在此基础上又以形态适当地 引导人以正确姿势作业。 翼零 图i - 8 巴兰斯椅( b a l a n sc h a i r )图1 - 9 “脊椎”扶手椅( a m c h a u ”v e r t e b r a ”) 1 2 研究的目的和意义 1 2 1 研究的目的 人因即人的因素。“所谓人的因素，是指在器物和使用者的关系中所表现的 特性，可以从心理、生理、形态、运动等方面考虑。心 器物要和人的各种因素相适宜，是现代人因工程学的基本思想和学术理论的简 洁表述。 本课题研究主要有以下三个方面的目的： ( 1 ) 研究影响工作座椅设计的人的因素：主要包括人的生理、心理、动机、 体验和审美等因素。人的生理结构、心理状态和对座椅产生的情感是工作座椅 。辛华泉 类i 程设计谢北荛术出版社2 0 0 6 年p 1 9 武汉理工人学硕士学位论文 设计的核心因素，设计的工作座椅如何适合人的生理结构，在使用的时候让人 感觉舒适、安全，产生良好的心理状态；此外，外形的美观以及功能的高效也 是工作座椅必不可少的重要参数，美学的因素直接产生了工作座椅给消费者的 第一印象，对使用者的情感有时具有决定性的影响力。工作座椅设计不仅仅只 满足人的生理需求，也更应该满足更高层次的心理需求和情感需求。 ( 2 ) 研究“以人为本”的观念下，工作座椅设计如何适应“人因 人因工程学的全称是人的因素工程学( h u m a nf a c t o r se n g i n e e r i n g ) ，“在美国 称为“h u m a ne n g i n e e r i n g ”( 人类工程学) 或者人因工程学，在西欧国家多称为 “e r g o n o m i c s ”( 人类工效学) ；而其他国家大多引用西欧的名称”。 在我国，“除 普遍采用人机工程学外，常见的名称还有：人机一环境系统工程、人体工程 学、人类工效学、人类工程学、工程学心理学、宜人学、人的因素等。”圆本文 采用人因工程学这个名称，侧重点就是人的因素。“一项优良设计必然是人、环 境、技术、经济、文化等因素巧妙平衡的产物”，而判断最佳平衡点的标准， 就是在设计中坚持以人为核心的主导思想。 1 9 6 8 年，国际人机工程学学会( m a ) z a i 瑞士召开了以座椅为主题的第 一次国际学术研讨会，这次会议之后，在全世界掀起了座椅的高潮。至今仍进 行得如火如荼。工作座椅的设计理念也在不断的发生变化，与时俱进。如目前 所提倡的生态设计，绿色设计、可持续设计等，大多内涵相同或相近。当前社 会变化之快，常令我们措手不及。“在物质文明发展的同时，一场深刻的技术变 革正在悄然进行。以微电子通讯技术为代表的数字信息技术的普及和应用正把 人们从物质社会引入非物质社会。 工作座椅设计的最终目的是服务于人们的日常工作，提高人们的工作效率， 更好的保障用户的健康。实现工作座椅设计的创新，体现时代精神，帮助人们 形成更加健康、更加舒适的工作方式，是本课题研究的直接出发点。在研究的 过程中，将运用统计学对所做的市场调查进行统计分析，找出目前的工作座椅 设计中存在的一些问题；另外，还将要用到人体测量学、生理学和心理学等相 关方面的知识，对实验的人群进行测量并得出相关参数，并进而设计出满足健 康、安全、舒适和高效的工作座椅，同时对人的因素在工作座椅设计中的影响 。丁玉兰机工程学北京理丁大学出版社，2 0 0 0 年，p 1 。丁玉兰人机工程学北京理工大学出版社，2 0 0 0 年，p 1 4 凌继尧艺术设计十五讲北京理工大学出版设，2 0 0 6 年，p 1 8 2 8 武汉理工人学硕士学位论文 进行分析和研究。 、( 3 ) 建立工作座椅人机系统设计评价体系 在现代设计中，非物质社会对设计产生了强烈的冲击，由此引发的设计思 想及其手段也不断涌现。工作座椅设计是否真正符合人的生理、心理以及情感 需求，需要有一个相应的评价体系进行评估和评价。人因工程评价体系的建立， 有利于工作座椅人因工程设计的不断发展和完善，使工作座椅设计真正符合人 的需求，从而不断提升人们的生活质量和品位，体现时代精神，帮助人们形成 良好的生活方式。 科技在进步，世界的发展的日新月异，人们的世界观和价值观也在不断的改 变，因此人的需求也将会不断变化，人因工程评价体系应该是一个开放的体系， 能及时反映人们对于工作座椅设计的真正需求，从而使工作座椅设计的理论保 持不断的更新，与时俱进，形成良性循环。 1 2 2 研究的意义 本课题研究的理论意义在于：( 1 ) 在以人为本的设计观念下，基于人因工 程的工作座椅设计的探索和实测，不仅关注工作座椅设计的“能用性”和“易用 性”，更加关注在工作座椅设计中“人的因素”。( 2 ) 对工业设计和人因工程学学 科的更好的交叉融合，弥补和改进工作座椅设计理论空白或不足，探讨建立科 学合理的工作座椅的人机系统设计评价体系。 美国著名心理学家赫伯特a 西蒙认为，“设计可以作为一门人技科学的心 理学”，“从人类祖先开始第一次将石器打磨成工具，这些磨制精良，造型匀称 的石器表明，我们的祖先已经有意无意地考虑人使用产品的心理感受了固”， 可见自从设计诞生之日起，“心理学就伴随其左右。” 本课题的实践意义在于一下四个方面： ( 1 ) 从人的角度： 有了人的心理、生理和情感的需求，才使设计不断的向前发展。人的需要也 成为设计的原动力。美国心理学家马斯洛( a b r a h a mm a s l o w ) 在其著作中人 类动机理论( a t h e o r yo h u m a nm o t i v a t i o n ) 提出了需要层次论，在书中，马 。赫伯特a 西蒙关于人为事物的科学( 杨砾，译者) 解放军出版社，1 9 8 7 年，p 6 5 。柳沙设计艺术心理学清华大学h j 版社，2 0 0 6 年，p 1 2 。柳沙设计艺术心理学清华大学f i j 版社，2 0 0 6 年，p 1 2 a hm a s l o ws t a t h o e r yo fh u m a nm o t i v a t i o n m a r t i n sp r e s s ，19 4 3 年，p 4 2 9 武汉理工大学硕士学位论文 斯洛把人类需求从低到高分成五个层次即：生理需要、安全需要、归属与爱的 需要、尊重需要和自我实现的需要他认为五个需要的层次是逐步上升的，当下 级的需要获得相对满足以后，上一级需要才会产生，再次得到满足。而设计从 最初的简单实用到后来蕴含着各种精神文化因素，正是这种需要层次的反映。 在人一机一环境这个系统中，人处于中心的位置，工作座椅设计的各种参数和 参考因素，人的因素始终是第一位的。举个简单的例子：现在的人们购买工作 座椅时已“不仅仅关心它的基本功能，对人的健康会有什么样的影响，有什么象 征意义或者代表着什么地位即座椅的认知功能等。这些因素已经成为人们在是 否要购买时的一个重要的参考。“人与环境关系的优化是产品设计的中心”， 在这个中心中，又是以人为中心的。从“生理学、心理学、医学作为人因工程学 科的基础学科蚓中，我们也看出端倪。 ( 2 ) 从产品的角度： 目前市场的工作座椅已经远远不能满足人们的需求，特别是随着生活水平 的提高，人们对工作座椅的要求也越来越高。集安全、舒适、美观、高效和文 化品位及其象征的地位和意义于一身。工业设计与人因工程学的巧妙结合，设 计出令消费者满意的产品是大势所趋。新材料、新技术的出现，大大丰富了设 计师的设计手段，工作座椅的设计、生产和使用也正在快速地向数字化、信息 化方面转变。计算机辅助设计技术的快速发展，各种产品设计新方法的不断涌 现，特别是人因工程学的不断发展，为工作座椅设计提供一种可描述的定量的 参数化的设计方法提供了可能。“产品设计的自主创新可概况为几大方面：以人 为本、求新求美的“需求一美学性”原理；注重价值、经济实用的“经济一价值性” 原理；科技先导、适时转化的“科技一人性化”原理；关注生态发展的“环境社 会性”原理 。而“在工业设计中，继承和变革这两个孪生的主题一直以不同的形 式交替出现，并不时产生激烈的交锋。心在家具的大家族中，工作座椅的设计 则是日新月异，变革强于继承。 ( 3 ) 从设计的角度： 人因工程除了用于工作座椅设计之外，在其他的产品设计上，也会给我们 很好的启迪。人因工程对于设计思路的启发、设计方法的创新以及设计观念的 陈汗青产品设计华中科技大学出版社，2 0 0 5 年，p 6 郭伏钱省三人因1 = 程学机械工业出版社，2 0 0 6 年，p 2 2 陈汗青产品设计华中科技火学出版社，2 0 0 5 年，p 6 。 何人可工业设计史北京理工大学出版社，2 0 0 8 年，p 1 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 影响都将是巨大的。如著名设计师p e t e ro p s v i k ，o d d v i nr y k k e n 设计的各种 k n e e l i n gc h a i r s 就是一个很好的例子。 ( 4 ) 从社会的角度： “椅子是世界上几乎所有民族的最主要的家具( 日本除外) ，日常生活中使 用频率最高的器具也非椅子莫属。心所以，芬兰设计大师塔佩瓦拉( i l m a r i t a p i o v a a r a ) 说：“椅子的设计是任何室内设计的开端”。 在工作座椅中，特别是椅子，具有很强的认知功能。自古以来就有着象征 使用者的身份和地位的功能，虽然人们的生活方式不断的发生变化，工作座椅 的设计也在不断的改变，但象征身份和地位这一功能始终没有变化，同工作座 椅的基本功能如影随形的联系在一起。设计的经济性质和意识形态性质，即设 计的社会特征，使设计学研究必须从传统的单纯对设计师传统研究和设计宣言 的研究中分离出来，给于其研究对象的经济性质、意识形态和特征、技术特质 和社会特征以应有的重视。 在现代设计中j 虽然“以人为本”的宗旨体现在工作座椅设计的过程中不断 得到体现，但现在看来还远远不够。大部分工作座椅设计都是为了满足人们对 新的生活方式的需求而逐渐形成的。”通过历史我们知道，工业时代的社会变化 比农业时代快，今后的社会变化将更快。而工作座椅的设计必须跟上时代的步 伐，否则，就要被时间老人所惩罚。现代设计1 0 0 多年的发展，为我们创造了 一个崭新的物质世界，工作座椅设计作为其中的重点之一，也必将越来越受到 人们的关注。 如何在新的形势下，利用新的理论作指导，设计出满足现代人生活方式的 工作座椅，将是本课题重点探讨的。 1 3 研究的指导思想、方法、研究成果及创新点 1 3 1 指导思想和研究思路 本文将以“人、机、环境”三者和谐统一的思想为主导，以“人的因素”为主 线，首先分析与座椅设计关系比较密切的人的因素，然后进一步探讨座椅的造 型和功能与人的尺寸、生理、心理和感性等因素的相互影响，进而探讨工作座 。李文彬朱守林建筑室内与家具设计人体工程学中国林业出版社，2 0 0 2 年，p 4 5 武汉理工大学硕士学位论文 椅的人机系统设计，提出工作座椅人机系统设计的评价标准，最后达到本文的 主题坐之有道，阐述坐之有道的内涵，在其内涵中，主要阐述人的因素在 工作座椅的人机工程设计中所起的作用或角色，以及座椅设计的指导思想。 i 工作座椅人机系统设计 匹亘 - 二 _ 巨亟圃 jl 至亟困e 巫巫圃 1 3 2 拟采取的研究方法、技术路线 ( 1 ) 文献法( 1 i t e r a t u r e ) ：研究者按照一定的研究目的或课题，通过研究文献 活动，全面、正确地了解、掌握所研究的问题，揭示其规律、属性的一种方法。 ( 2 ) 调查法( r e s e a r c h ) ：具体包括访谈法( i n t e r v i e w ) 和问卷法( q u e s t i o n a r y ) ， 通过调查，获取与工作座椅相关的资料，为工作座椅设计的研究提供直接资料。 ( 3 ) 实践法( p r a c t i c e ) ：进入一个比较正规的家具厂，参与工作座椅的设计与开 发，从而获得与工作座椅相关的第一手资料。 ( 4 ) 分析法( a n a l y s e ) ：分析法是在上述几种方法中获得了一定的资料和数据 后采用的一种研究方法。 1 3 3 预期的研究成果和创新点 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 研究成果： ( 1 ) 运用人因工程学原理及其方法，通过系统的研究和分析目前工作座椅 人机工程设计方面的特征和不足，探讨相关的理论，在理论上解决部分工作座 椅入机工程设计方面存在的问题。 ( 2 ) 建立工作座椅的人机系统设计的评价体系。 ( 3 ) 分析当前工作座椅中存在的问题，找到相应的解决方法，并形成理 论，为以后解决同类问题给出方法和理论指导。 创新点： ( 1 ) 建立工作座椅人机系统设计评价之系统分析评价表法。 ( 2 ) 总结了几种有代表性的工作座椅人机关系模式，探讨人的因素在当前 工作座椅设计中所扮演的角色，提出了在一定的条件下座椅设计中达到最佳人 机关系和最优人机系统的途径。 武汉理工人学硕士学位论文 第2 章与工作座椅相关的人的因素 为了使工作座椅与人的身心之间达到最佳的匹配关系，在设计过程中，人 的因素是必须重点考虑的。人的因素又简称人因，有广义和狭义之分，广义的 人的因素指与工作座椅有关的人的各种活动，如工作座椅的生产者、销售者以 及回收者等。狭义的人的因素主要指人的生理、心理以及感性等。本文侧重于 狭义的人的因素。 狭义的人的因素，主要把系统中的人作为着眼点，通过对人的生理、心理 与感性等方面的特性研究，从而优化人与系统各要素的关系，以达到最佳匹配。 2 1 生理因素 人的生理因素是工作座椅设计的基础，主要包括人体形态、人体动作和人 体尺寸，座椅的良好的实用功能和易认知是人们长期追求的一个目标，而人体 形态、人体动作和人体尺寸则是实现其目标的基础。对于工作座椅而言，最主 要的因素就是人体的坐姿状态，人体身体各部分的尺寸可以通过测量得到，利 用测得的数据，来研究座椅各部件尺寸与人体尺寸之间的关系。 2 1 1 人体形态 就工作座椅而言，考虑较多的是工作时的坐姿状态，因为长时间的保持某 个坐姿状态，会直接影响到作业者的健康。 人体脊柱在自然状态下是“s ”形( 见图2 - 1 ) ，在正常状态下，脊柱中的椎骨 间的压力( 即椎间盘承受的压力) 是比较均匀和比较小的。如图2 - 1 中所示， 脊柱正常弯曲状态特征是：颈椎为略向前凸的弧形，胸椎为略向后凸的弧形： 在坐姿状态下工作，对人体健康的好处也是显而易见的：就血液循环的角度而 言，心脏负担的静压力有所下降；从肌肉活动角度看，肌肉可以承受较小的体 重负担。但在坐姿状态下，会引起脊柱各种形态的变化。如图2 2 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 图2 1 脊柱图2 2 不同姿势腰椎的形态变化 坐姿状态下，人体的臀部、大腿、胭窝和腹部等人体部位都受有压力，直 接影响到人的座椅的舒适性。坐姿状态下，坐骨部位承受坐姿下较大部分的体 压，但如果坐骨下的压力过于集中，就会阻碍此处的血液循环，压迫该局部神 经末梢，时间一长就会引起麻木与疼痛，对人的健康也不好。影响臀部与大腿 体压的主要因素包括椅面的软硬、椅面高度及倾角、坐姿等。坐姿下的臀部、 大腿体压的适宜等压线分布，大体如图2 4 所示：坐骨骨尖下面承压较大，沿 它的四周压力逐渐减小，在臀部外围和大腿前部只有微小压力。而外围压力只 对身体起一些辅助性的弹性支撑作用。 此外，椅面的倾角对椅面体压影响也不小，但这种影响与坐姿有关。在同 样的椅面倾角下，采取前倾坐姿或后仰坐姿，影响就大不一样。( 见图2 3 ) 。 如果座面高度过高，或者是座面进深过深，都会造成胭窝受压，此时小腿 的血液流通就会受到阻碍，不多久小腿就会感到麻木难受，故这种情况应该避 免。 2 1 2 人体动作和人体尺度 人们在工作的时候，其坐姿并不是一个固定不变的形式，而是不同形式的 武汉理工大学硕士学位论文 坐姿交替使用。以办公人员为例，办公人员坐在座面上的时候，其支撑中心分 布范围大概可分为在座面前缘， 聋t r u e r i ，3 ：h 图2 - 3 前倾工作时座面倾角与椅面体压的关系图2 - 4 椅面上适宜的体压分布 座面中间和座面后缘而且使用靠背和桌面支 撑身体的方式也大不相同，这就告诉我们，一些 使用者未必会按照设计师的设计来使用座椅。所 以说，在座椅设计中，使用者的坐姿动作也是我 们不可忽视的一个因素。人体尺寸的因素在后面 会有详细的阐述，在这里就不再详谈。 2 2