（设计艺术学专业论文）安全帽的舒适性设计研究.pdf

船 t h ec o m f o r ta n df i td e s i g nr e s e a r c h f o rs a f e t yh e l m e t t h e s i s s u b m i t t e di np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o r t h e d e g r e eo f m a s t e ro fa r t s t ot h eg r a d u a t es c h o o lo fc e n t r a ls o u t hu n i v e r s i t y s p e c i a l t y ： ： 旦曼墨i g n 醴s 堡i 星n 堡星 m a s t e rd e g r e ec a n d i d a t e ： 圣b 垒n gz b 星望型星i s u p e r v i s o r ：h 堕垒n gz b i y 丛 c o l l e g eo f a r t c e n t r a ls o u t h u n i v e r s i t y c h a n g s h ah u n a np r c 原创性声明 本人声明，所呈交的学位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，除了论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 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：邀酶日期：土碑年止月丑日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名 师签名颦嗍碑年卫月上日 j囊l 摘要 为了减少施工过程和意外事故对作业者的伤害，作业者必须根据施工环境佩 戴个人防护设备( p p e ) ，但是由于p p e 的舒适性问题，作业者往往不佩戴或j 下确 佩戴p p e ，以至于造成防护作用的丧失和伤害性事故的发生。同时研究表明长期 使用不舒适的p p e 也会对作业者造成生理和心理的伤害。为了保护作业者的生命 安全和减少p p e 本身对作业者伤害，我们有必要对p p e 进行舒适性研究。而为了 能进行更深入细致地深入的研究，我选择了p p e 中非常重要的部分安全帽， 来展开整个论文的研究。 本文的研究从舒适性相关因素分析开始，首先对特性下，交互过程中，以及 环境中所有的相关因素进行整理和分析，归纳出安全帽舒适性相关因素列表。接 着本文构建了安全帽舒适性的评价体系和设计策略，并将舒适性相关因素引入到 评价体系中，通过评价体系对安全帽进行评价，以得出用户的需求。最后根据需 求列表构建产品特征列表并遵循设计策略进行设计实践。 本文的研究重点是分析安全帽舒适性的相关因素和构建评价体系，以及通过 实地研究的方法对安全帽进行舒适性评价和提出用户需求。 论文最后的结论是： ( 1 ) 通过特性、交互过程、环境的舒适性相关因素分析可以得出较为全面 的舒适性相关因素体系表。 ( 2 ) 本文所构建的舒适性评价体系，结合实地研究的方法，可以对安全帽 舒适性进行较为全面的研究。 ( 3 ) 舒适性的需求分析和产品特征列表有利于指导设计实践。 关键词：安全帽，舒适性，评价体系，设计策略 a b s t r a c t w o r k e r sm u s tw e a rp e r s o n a lp r o t e c t i o ne q u i p m e n t s ( p p e ) i no r d e rt oa v o i d a c c i d e n ta n dh u r t h o w e v e r , w o r k e r sf r e q u e n t l yd i d n tw e a rp p eo rw e a ri tb ye r rw a y f o ru n c o m f o r t a b l ep p e ，w h i c hm a d et h ep r o t e c t i o no fp p ed i s a b l ea n dw o r k e re a s i l y h u r t a tt h es a m et i m e ，s o m er e s e a r c h e si n d i c a t e dt h a ti tw o u l dp r o d u c eas i d e - e f f e c t f o rw o r k e r s p h y s i c a la n dm e t a li fw o r k e ru s e du n c o m f o r t a b l ep p ed u r i n gl o n gp e r i o d w en e e d e dt od os o m er e s e a r c h e sa b o u tp p ec o m f o r ta n df i tf o rt h ep u r p o s eo f w o o e r s s e c u r i t y a n di no r d e rt od e e p l ym a k et h er e s e a r c h ，ic h o s et h es a f e t yh e l m e t w h i c hi st h em o s ti m p o r t a n c ep a r t so fp p et od om yr e s e a r c h t l l i st h e s i sb e g a nt od oa n a l y s i sf r o mr e l a t i v ec o m f o r ta n df i te l e m e n t s ，w h i c h e l e m e n t sw e r eo r i g i n a l l yf r o mc h a r a c t e r i s t i c ，i n t e r a c t i o na n de n v i r o n m e n t t h r o u g h t h a ta n a l y s i sic o n c l u d e daw h o l el i s to fr e l a t i v e l yc o m f o r ta n df i te l e m e n t s a n dt h e n im a d ea ne v a l u a t i o ns y s t e mo fs a f e t ya n dd e s i g ns t r a t e g y , a n di n v o l v e de l e m e n t si n e v a l u a t i o ns y s t e m ，a n dg o tt h eu s e rr e q u i r e m e n t sf r o mr e s u l t so fe v a l u a t i o n f i n a l l y , i b u i l tt h ef e a t u r e sl i s tf r o mr e q u i r e m e n t s ，a n dd i dd e s i g na c c o r d i n gt od e s i g ns t r a t e g y t h er e s e a r c hf o c u so ft h e s i sw a st oa n a l y z er e l a t i v ee l e m e n t so fs a f e t yh e l m e t c o m f o r ta n df i t a n dm a d ee v a l u a t i o no fs a f e t yh e l m e tc o m f o r ta n df i ta n dg o tu s e r r e q u i r e m e n t sb yf i e l ds t u d y c o n c l u s i o n s ： ( 1 ) w ec o u l d g e tm o r ec o m p r e h e n s i v es y s t e mo fr e l a t i v ec o m f o r ta n df i t e l e m e n t sb a s e do ne l e m e n t sa n a l y s i sf o rc h a r a c t e r i s t i c ，i n t e r a c t i o np r o c e s sa n d e n v i r o n m e n t ( 2 ) t h ee v a l u a t i o ns y s t e mw i t hf i e l ds t u d ym e t h o dc o u l df u l l ye v a l u a t ec o m f o r t a n df i tf o rs a f e t yh e l m e t ( 3 ) d e s i g nc o u l db eb e n e f i tf r o mr e q u i r e m e n ta n a l y s i so fc o m f o r ta n df i ta n d f e a t u r e sl i s t k e yw o r d s ： s a f e t yh e l m e t ，c o m f o r ta n df i t ，e v a l u a t i o ns y s t e m ，d e s i g ns t r a t e g y 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 研究背景1 1 2 国内外研究现状和水平1 1 3 论文的研究方法及框架2 1 3 1 研究方法2 1 3 2 研究框架3 1 4 论文的研究目的及意义4 1 4 1 研究目的4 1 4 2 研究意义4 第二章安全帽舒适性的研究理论和方法5 2 1 基本概念界定5 2 1 1 安全帽一5 2 1 2 舒适性6 2 1 3 安全帽的舒适性特征7 2 2 舒适性研究中的相关研究方法7 2 2 1 数据采集的方法8 2 2 2 评价的方法8 2 2 3 评价的过程9 2 2 4 数据的分析方法1 0 2 3 舒适性相关研究方法的框架1 1 第三章安全帽舒适性的相关因素分析1 2 3 1 基于特性下的相关因素分析1 2 3 1 1 头面部的生理特性分析1 2 3 1 2 工人的心理特性分析1 7 3 1 3 安全帽的特性分析1 8 3 1 4 行业特性分析2 1 3 2 基于交互过程的舒适性相关因素分析2 l 3 2 1 行为交互过程中的相关因素分析2 1 3 2 2 触觉交互过程中的相关因素分析2 2 3 2 3 视觉交互过程中的相关因素分析2 2 3 3 基于物理环境和人文社会环境的舒适性相关因素分析2 3 3 3 1 物理环境与安全帽舒适性相关因素分析2 3 3 3 2 人文社会环境与安全帽舒适性相关因素分析2 4 3 4 舒适性相关因素体系表2 6 第四章安全帽舒适性的评价原则、体系和设计策略2 8 4 1 安全帽舒适性的评价原则2 8 4 2 安全帽舒适性的评价体系3 0 4 3 基于舒适性研究的设计策略3 3 4 3 1 设计原则3 3 4 3 2 设计方法3 4 4 3 3 设计流程3 5 4 3 4 设计结果检验j 3 6 4 4 安全帽舒适性研究的评价体系和设计策略框架3 6 第五章安全帽舒适性的实验研究3 8 5 1 安全帽舒适性的研究过程3 8 5 1 1 研究对象3 8 5 1 2 研究目的3 8 5 1 3 问卷设计3 8 5 1 4 实验过程3 9 5 2 结果统计与描述3 9 5 3 权重比较5 5 5 3 1 评价维度的权重比较5 5 5 3 2 安全帽各组成部分在评价维度中的权重比较5 6 5 4 需求分析5 7 5 5 小结5 9 第六章设计实践6 1 6 1 根据需求构建安全帽的特征列表6 l 6 根据特征列表进行设计6 3 6 3 设计结果评价6 9 6 4 小结6 9 i v 结论7 0 参考文献7 2 附录l 问卷7 4 致谢8 0 攻读学位期间主要的研究成果8 1 v 中南人学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 安全防护一直是施工过程中非常重要的环节，为了减少施工过程和意外事故 对作业者的伤害，往往要求作业者必须根据施工环境佩戴个人防护设备( p p e ) ， 其中个人防护设备包括了安全帽、护目镜、听觉保护器、安全手套、安全鞋、呼 吸器和安全带等器具。而有关调查发现正确使用个人防护设备可以防止高达3 7 的职业伤害，并且在物理防护的同时也可以增加作业者心理的安全感，进而可以 保证作业安全和提高工作效率，由于个人防护设备在社会建设和发展中的重要 用，也使得越来越多的人进行个人安全设备的研究。 但在实际作业中，安全事故依然不断发生，工人的安全仍然不断受到威胁。 美国职业健康与安全协会( o s h a ) 的数据表明，在所有伤残性职业伤害中有 1 2 一1 4 的是因为工人没有佩戴合适的个人防护设备，并且也有调查表明62 的工作人员认为他们的防护设备是非常不舒适的，并且因为不舒适性使很多工人 排斥使用个人防护设备，从而产生被约束的心理，影响工作的行为，并可能发生 事故性伤害，而也有研究表明不舒适的个人防护设备可能产生比要预防伤害本身 还要大的伤害。虽然个人安全防护设备的安全性研究非常重要，但它的舒适性问 题已经问接地影响了使用者的安全，同样需要进行深入的研究。本文基于此，选 择了个人防护设备中的安全帽开展了研究。 安全帽作为个人防护设备中非常重要的部分，在正确佩带下可以降低头部外 伤发生率7 0 ，但在建筑事故分析中大部分原因是工人没有佩戴或者没有正确的 佩戴安全帽，追溯其根本原因则是安全帽在工作中有着严重的不舒适性因素，并 在强制使用过程中产生了消极影响，多数工人也只是象征性的将安全帽放在头 上，并没有正确佩戴。面对如今社会的快速发展，施工过程和施工强度的不断加 大，为了减少事故的发生，为了工人的安全，同时也为了提高工作的效率，我们 不得不提出进行安全帽的舒适性研究。而本文将基于工业设计、人机工程学、心 理学等相关学科的知识，分析工业安全帽的舒适性影响因素，建立舒适性评价体 系和提出相应的设计策略，并进行实地研究，推导出用户的对安全帽舒适性的需 求列表，以及形成最后的产品的特征列表。 1 2 国内外研究现状和水平 舒适性研究属于人机工程学的范畴，同时也属于心理学、生理学的研究领域。 近些年来国内外随着人机工程学( e r g o n o m i c s ) 或人因工程学( h u m a nf a c t o r ) 中南大学硕士学位论文第一章绪论 的快速发展，舒适性研究也得到了快速的发展。舒适性研究可以体现以用户为中 心的设计思想，可以体现出设计对用户的关心，是提升设计方法和产品竞争力的 有效途径。 目前国内外关于舒适性的研究主要集中在汽车、座椅、服装、气候等方面， 尤其在座椅和服装方面，它们的舒适性研究已经形成一些体系和方法，并对其它 方面的舒适性研究产生积极的影响作用。整体来看，目前舒适性研究方法主要是 通过主观评价和客观评价，主观的评价存在很大的个体差异，而且缺乏一个完善 的、公认的心理学标尺，无法准确地反映对象的舒适性能；而客观评价法却很难 找出合适的变量作为评价指标，这是舒适性研究面临的问题。 而近几年随着国外对p p e 的研究，认识到舒适性存在的问题，也开始进行p p e 的舒适性研究，虽然目前国内的研究较少，但是国内一些调查文献和事故分析， 说明了中国也需要进行研究，尤其是中国作为p p e 的需求大国，为了能有效防止 和降低事故的危害性，需要进行较为深入的研究。 安全帽作为p p e 中重要的防护设备，对工人的生命防护起着非常重要的作用。 而关于安全帽的舒适性问题在国内外都存在。目前国外的研究已经开始，但是主 要还是倾向于生理学、力学的分析和评价，如力学冲击实验、暖体假人出汗实验， 通风实验等，问题的焦点主要在热舒适性和受力的舒适性上，而研究的内容往往 是提取舒适性的某个因素进行单独研究，如悬挂的受力研究、材料的透气性研究， 这样的研究方法可以使某一部分的研究更深入，也可以得出一些科学的数据，是 舒适性研究的重要方面。而目前国内对于安全帽的舒适性问题虽然也有认识，但 并没有进行深入的研究，而为了工人安全，制定了一些规定去强制要求佩戴，当 然这样反而会产生消极影响。 安全帽的舒适性研究会涉及生理特性因素、工作环境因素、使用习惯因素、 使用过程因素等诸多方面的问题，所以对于安全帽的舒适性研究要全面考虑，要 从人一机一环境的整体性思考，进行系统的分析，并结合以人为中心的研究方法， 这样才能更完善的评价和合理的解决安全帽的舒适性问题。 1 3 论文的研究方法及框架 1 3 1 研究方法 ( 1 ) 访谈法：通过与研究对象的交谈，收集有关对方心理特征与行为的数据资 料，分为结构化方式和非结构化方式。 ( 2 ) 问卷法：通过书面形式，以严格设计的心理测试项目或问题，从研究对象 那罩获取信息。 ( 3 ) 意象尺度的心理测量：主要用来测试用户对色彩、形态的心理接受程度和 2 中南大学硕士学位论文第一章绪论 偏好。 ( 4 ) 评测量表：建立“舒适与不舒服 的两级心理连续量表，用于用户的舒适 性评价。 ( 5 ) 模糊数学综合评价法：用来统计评测量表的结果。 ( 6 ) 任务分析法：通过让用户完成一定的作业任务，来评测用户的行为。 ( 7 ) 权重比较：通过数据分析找出对该事物有显著影响的因素，以及各因素之 间的相互作用。 1 3 2 研究框架 本论文从研究理论和方法开始，为舒适性研究建立理论和方法的基础。在归 纳和分析了现有的理论和指导方法的后，从特性、交互过程和环境三个方面对安 全帽进行分析，确定舒适性的相关因素。接着根据相关因素和理论基础构建评价 的体系和设计策略。在具有较为完善的评价体系后，开始进行相关的实验过程一 一对安全帽进行舒适性评价、分析。而最后根据设计策略开展设计实践的过程。 图卜1 研究框架 图片来源：自绘 3 中南人学硕 ：学位论文第一章绪论 1 4 论文的研究目的和意义 1 4 1 研究的目的 通过对舒适性研究理论的归纳和分析，提出适合安全帽舒适性研究的方法。 通过人机工程学中的“人一机一环境”系统的研究思路，分析安全帽舒适性的相 关因素，并建立安全帽的舒适性评价体系。 对安全帽舒适性的问题进行归纳，分析评价维度的权重和用户的需求，根据 需求构建产品的特性列表，从而指导最后的设计实践。 1 4 2 研究的意义 理论意义： 个人防护设备的舒适性问题正在引起社会的注意，而对于它的研究也刚刚开 始，安全帽作为个人安防设备的重要部分，它的舒适性研究对个人防护设备整体 的研究具有推动作用，而本文的一些理论和方法也可以作为其它安防设备研究的 参考。 目前的安全帽的舒适性研究缺少全面性，而本文将系统的分析安全帽的舒适 性问题，提出适合安全帽舒适性研究的评价体系，并提出相应的设计策略，为安 全帽的设计提供理论参考。 现实意义： 通过舒适性研究，提升安全帽的舒适性设计，为工人提供舒适的防护设备， 避免工人因不舒适性而产生的安全问题，减少事故产生的危害，保护工人的权利 和健康，体现对工人的人性化关怀。 中国的劳工众多，是一个p p e 的需求大国，其中对安全帽的需求量又是最大， 尤其是施工速度的加快和增长，所以对安全帽的舒适性研究可以提升市场的潜 力，为企业的发展提供竞争力。 提高安全帽的舒适性，可以满足工人的行为、心理的需求，提升工人的工作 效率。 4 中南大学硕十学位论文第二章安全帽舒适性的研究理论和方法 第二章安全帽舒适性的研究理论和方法 2 1 基本概念界定 2 1 1 安全帽 对人体头部受坠落物及其他特定因素引起的伤害起防护作用的帽子称为安 全帽。由帽壳、帽衬、下颚带及其他附件组成。帽壳由壳体、帽舌、帽沿、顶筋 等组成，帽衬是帽壳内部部件的总称，由帽箍、吸汉带、衬带及缓冲装置等组成， 下颚带是系在下巴上、起固定作用的带子，由系带和锁紧卡组成。 s 9 3 图2 - i 安全帽结构示意图 图片来源：自绘 壳体( 1 ) 、帽舌( 2 ) 、帽沿( 3 ) 、顶筋( 4 ) 、帽箍( 5 ) 、 吸汉带( 6 ) 、衬带( 7 ) 、缓冲装置( 8 ) 、系带( 9 ) 、锁紧卡( 1 0 ) 安全帽因为种类比较多，所以从不同的方面可以划分为不同类别。 根据帽壳的材料可划分为塑料安全帽、玻璃钢安全帽、胶质安全帽、竹编安 全帽、铝合金安全帽等，前四种材料的安全帽生产企业较多，生产量较大，被广 泛使用，铝合金安全帽生产及使用较少。 按照安全帽沿尺的大小可划分为无沿、小沿、中沿、和大沿。 按照安全帽衬带的连接形式主要可以分为4 点式和6 点式。其材料主要为塑 料和化纤。 分舀 四点式六点式 图2 2 下颌带的类型 图片来源：h t t p ：w h y b u l l a r d c o m 5 塑料化纤 图2 3 _ 卜颌带的类型 图片来源：v g a r d 安全帽 中_ 铜人学倾：七学位论文第二章安伞帽舒适性的研究理论和方法 按照安全帽下颌带形式可以分为c 型、d 型、y d 型、y c 型。 y 岱 c 型d 型y d 型y c 型 图2 - 4 下颌带的类型 图片来源：v g a r d 安全帽 按照安全帽帽箍调：1 了的类型可以分为针孔型、旋钮型和快速适合性型。 回曩盈 针孔型旋钮型快速适台性型 图2 5f 颌带的类型 图片来源：v g a r d 安全帽 按安全帽的用途可划分为一般作业类和特殊作业类两种。一般作业类安全帽 具有一般冲击防护性能，用于存在冲击伤害的作业场所，如建筑、造船作业等； 特殊作业类安全帽除具有一般冲击防护性能外还具有特殊防护需要的作业场所， 如静电防护、侧向刚性防护、阻燃防护、低温防护等。这种分类的方式与g b 2 8 1 卜2 0 0 7 相似，不过在g b2 8 11 - 2 0 0 7 中将其解释为普通安全帽和特殊性能安 全帽。w 需要说明的是，本文研究的安全帽是指“职业用安全帽 或称之为工业安全 帽，本研究并不牵涉大盖帽、布帽、摩托头盔、防爆头盔、运动头盔、草帽、普 通棉帽、军事装备等。 为了减少研究的范围和难度，本研究将仅对普通安全帽( 一般作业安全帽) 进行研究，所以下文所提到的安全帽即为普通安全帽，而涉及到的使用环境也只 为一般的作业环境( 主要为施工现场、建筑工地、工厂等) 。 2 1 2 舒适性 “舒适 在辞海中被解释为舒服安逸的意思，具体可以描述为身体或精 神上感到轻松愉快。 r i c h a r d s ( 1 9 8 0 ) 认为舒适是个体对其周围坏境一种自我感觉良好的反应。 s l a t e r ( 1 9 8 5 ) 从整体人的角度出发，提出舒适是生理、心理与社会和环境 和谐愉快的状态。 6 中南大学硕士学位论文第二章安全帽舒适性的研究理论和方法 赵江洪( 2 0 0 6 ) 认为舒适性一方面是大家可以认可的、可以客观评价的人的 感受或体验；另一方面每个研究者对舒适性的定义，都在一定程度上反映了研究 者的学术背景。 在人机工程学研究的4 个层次看，舒适是高于安全、效率之后更高层次的追 求。 图卜2 从体统优化的角度看人机工程学的4 的研究层次 图片来源：人机f t 程学赵江洪 在目前的舒适性研究中，往往会因为学科的不同而侧重点有所不同，如服装 工程的主要研究织物材料的接触舒适性，热舒适性，而汽车工程主要研究振动的 舒适性。即使在安全帽的研究领域也会因为专业不同，研究内容有所不同，比如 力学的更多研究安全帽的撞击舒适性，材料背景的主要研究散热的舒适性。 作为设计专业，我的研究将主要侧重于舒适性的评价体系的构建、用户研究 的过程以及推导出合理的产品特征列表。 2 1 3 安全帽的舒适性特征 。 不同对象的研究，侧重点不同，相应的舒适性特征也不相同，对于安全帽来 说，它的舒适性概念的特征主要有四点：1 满足使用环境的舒适性要求；2 满足 用户人体参数的要求；3 满足用户的心理舒适的要求；4 满足使用过程舒适的 要求。这四点涵盖与安全帽相关的从静态到动态，从物理、生理特性到心理特性 的描述，可以表征出安全帽的舒适性特性，把握这些特性可以为后面研究相关因 素提供参考。 2 2 舒适性研究中的相关研究方法 舒适性研究属于人机工程学的内容范畴，所以研究的方法在很大部分上需要 参考人机工程学的相关研究。从整个研究的流程上看，研究主要涉及数据采集的 方法、评价方法、评价过程、数据分析方法五个方面。以下将对五个方面分别进 行解释与分析。 7 中南大学硕上学位论文第二章安伞帽舒适性的研究理论和方法 2 。2 1 数据采集的方法 舒适性研究中数据采集的基本方法包括：观察法、实验法、访谈法、问卷法、 任务分析法等方法。这些方法在使用过程中都具有各自优缺点，所以在实际研究 中，研究者往往会将这些方法进行组合运用，而一些新提出的设计思想也往往会 结合这些基本的方法。 对于产品的舒适性研究运用较多的方法是实验法和实地研究法。 实验法( e x p e r i m e n t ) 通常需要精确的实验变量，包括用户的人体尺寸，产 品的各项试验参数等。由于实验法可以清晰的表达出自变量与因变量之间的因果 关系，所以实验的结果往往可以通过具有说服力的事实论据，清楚地描述、解释 和预测各种现象。舒适性研究中运用实验法较多的研究内容包括：热舒适性，碰 撞的舒适性，通风性等。 实地研究( f i e l ds t u d y ) 是指在用户的实际使用场所中进行的研究，通常 在实地研究中我们会使用访谈、观察、问卷等各种可以记录现场使用情况的方法。 在实地研究过程中研究者本人是主要的研究工具，其个人背景以及和被研究者之 间的关系对研究过程和结果的影响必须加以考虑，研究过程也是研究结果中一个 必不可少的部分，必须详细记载和报道。实地研究的优势是研究过程更贴近用户 的实际使用环境，更容易发现用户的使用问题和直接感受。而很多专业的市场分 析公司也丌始注意到了它的实用性和有效性，开始把实地研究作为一种定性的研 究方法提供给自己的客户。“ 2 2 2 评价的方法 舒适性研究中两个基本的评价方法是主观评价和客观评价。 主观评价( s u b j e c t i v ee v a l u a t i o n ) 主要根据主体( 用户) 的主观感觉和 价值体系进行评价的方法，因为用户的主观感受可以直接反映产品的舒适性、易 用性等方面的等级尺度，所以现在很多舒适性研究会将舒适性的众多方面依靠主 观评价来进行。而相关的研究也比较多，甚至有些行业会完全依靠主观评价的方 法来发现问题，以及寻找解决方案。相对客观评价方法，主观评价法更直观、明 了、不需要专用测试设备。训 如果要进行主观评价，则需要建立完备的主观评价体系，同时对于不同产品， 不同用户也需要对评价体系进行调整。 在现有的主观评价过程中，我们常用的方法包括等级尺度量表评测法，比较 法，而多数都会将这些方法结合到问卷，实验等过程中。整个过程以采集用户的 主观感受的数据为主。 客观评价法( o b j e c t i v ee v a l u a t i o n ) 主要是测试产品的客观物理变量与测试 8 中南大学硕上学位论文第二章安全帽舒适性的研究理论和方法 用户的生理参数进行匹配来评价的方法，如测试重力，震动频率或它的力学因素， 人的身体与产品交互部位的参数。客观评价法往往需要一定的测量设备，研究成 本较大，有时往往会放在主观评价的后面来进行，以节约研究成本。 目前进行以客观评价为主的研究主要是工程领域为主的研究，对于设计导向 的研究，多会采少量的客观评价实验。客观评价中的实验包括各种力学分析，如 静力学、旋转动力学，所以评价的过程往往会专门研制相应的测量设备，而对于 安全帽或头盔的研究还需要制造金属头模。而其它的一些实验也可能需要建立相 应的数学模型或编制相应的程序。如头盔的舒适性研究，就提出了建立盔一人铅 垂方向1 7 自由度微振动方程。纠 两种评价相比较来说，主观评价成本低，速度快，能快速的发现问题，并 且易于拓展问题的内容，非常适合设计为导向的评价研究。而客观评价过程复杂， 成本高，为工程学科方面的研究所应用。但对于一个较为完善的研究，我们往往 采取两种方法相结合。 2 2 3 评价的过程 对于主观评价我们往往会使用量表进行评价，而客观评价往往会直接匹配实 验数据和研究对象的生理参数。 量表是调查领域常用的工具，常用的三种量表分别是瑟斯顿量表( t h u r s t o n s c a l e ) ，利克特量表( l i k e r ts c a l e ) 和格特曼量表( g u t t m a ns c a l e ) 。其中由于 利克特量表容易设计、构造简单且易于操作，可以用来测量其他一些量表所不能 够测量的某些多维度的复杂概念或态度。因此使得利克特量表成为应用最为广泛 的一种量表形式。在舒适性研究中为了进行舒适性和满意度的调查，我们也多采 用利克特量表。常见的利克特量表包括4 点式、5 点式、6 点式和7 点式，也有 研究会使用1 0 点和1 1 点。在心理计量学领域，在量表内部一致的前提下， s y m o n d s ( 1 9 2 4 ) 的研究表明当等级数为7 至9 时，能得到最好的计算结果。b e n d i n g ( 1 9 5 3 ) 对3 点、5 点、7 点、9 点和1l 点进行比较后认为使用9 点量表更好。 但我们知道量表的等级越多，被访者判断的时间就越长，访问成本就越大，因此， 等级数的确定不光要考虑到其实际效果的问题，同时还需要考虑访问效率与访问 成本。 而目前在中国大陆多采用5 点式量表，如客车座椅舒适性实验研究赵江 洪，而在同等级数利克特量表的适用性研究中也说明了七点量表不符合中国 人的理解习惯。 当然对在研究中确定使用哪种量表关键还要取决于研究对象的特性。 9 中南人学硕l j 学位论文第二章安全帽舒适性的研究理论和方法 2 2 4 数据的分析方法 分析方法基本可以归结为定性分析法和定量分析法。 定性分析主要包括亲和图法( a f f i n i t yd i a g r a m s ) 、归纳分析法、演绎分析 法、比较分析法、结构分析法等。对于数据的结果我们往往是描述、解释和归纳。 定性分析对应的数据来源主要是实地研究、开放型访谈、参与性与非参与性观察、 文献分析、个案调查等。在现有的定性分析中，往也会引入量化的数据如“该问 题有多少相似的回答 ，来对结果进行更加清晰的呈现和描述。 定量分析主要有回归分析，聚类分析，相关分析，均值的比较与检验等方法。 定量分析的数据结果往往通过数据表格，趋势图以及一些明确的量化数据结果表 示。定量分析的数据来源主要是样本的调查和实验。但在定量分析中，我们也往 往也会在最后引入定性的描述来加强数据的可读性。 进行用户研究总离不开不定性和定量分析，如何运用关键取决于研究的目 的，而最终结果的好坏取决于如何合理运用。比如通过定性分析可以很好的区分 关联规则( a s s o c i a t i o nr u l e ) 中的可操作规则( a c t i o n a b l er u l e ) 、平凡规则 ( t r i v i a lr u l e ) 和费解的规则( i n e x p l i c a b l er u l e ) 。但定量分析在决策支持 上面的作用，定性分析是无法取代的。而在不同的研究阶段这两种方法往往是交 叉使用的。 l o 中南人学硕上学位论文第二章安全帽舒适性的研究理论和方法 2 3 舒适性相关研究方法的框架 舒适性研究需要掌握从数据采集到最后分析的流程和方法，而只有全面科学 的控制整个研究过程才能保证有一个好的结果，所以关于理论的相关分析对于舒 适研究将会非常重要。这一节通过整理舒适性相关研究理论和方法，归纳出了较 为完整的框架，以此对后面的研究进行总体的指导，而这个框架( 表2 1 ) 同时 也适用于其它项目的相关研究。 表2 1 舒适性相关研究方法框架 戳：。7 ， 。? + 。 、，3 一一 。一| ： 舒适性相关研究方法框架 熹要维度 主要研究方法具体内容应用目标，。 实验法在可控变量的条 采集人体尺寸，产品的各项试验参 ( e x p e r i m e n t ) 件下进行试验 数等，表达自变量与因变量之间的 因果关系。 数据采集 实地研究 详细记录现场使用情况，发现用户 现场研究的使用问题和直接感受，发掘潜在 ( f i e l ds t u d y ) 问题和需求。 快速的发现问题，使用户直接反映 主观评价产品的舒适性、易用性等方面的心 等级尺度量表评 ( s u b j e c t i v e 理等级尺度，采集用户的主观感受 测法、比较法 e v a l u a ti o n ) 的数据，适合设计为导向的评价研 评价方法究。 客观评价法 通过测试重力，震动频率或它的力 测试客观物理变 学因素以及人的身体与产品交互部 ( o b j e c t i v e 量、生理参数等 位的参数，米确定参数的匹配值。 e v a l u a t i o n ) 适合。t ：程学科为导向的评价研究。 利克特量表 5 点量表对用户进行舒适性和满意度的评价 评价过程 ( l i k e r ts c a l e )7 点量表研究，确定指标对用户影响的高低。 实地研究、开放型对数据的结果进行描述、解释和归 定性分析 访谈、参与性与非纳。适用于发现问题和分析问题的 ( q u a l it a ti v e 参与性观察、文献研究。 a n a l y s i s ) 分析方法分析、个案调奄等 同归分析、聚类分通过数据表格，趋势图以及一些明 定量分析 析、相关分析、均。确的量化数据表示结果。适用于验 ( q u a n t it a t i v e 值的比较与检验证性的研究。 a n a l y s is ) 等方法 中南人学硕上学位论文第三章安全帽舒适性的相关因素分析 第三章安全帽舒适性的相关因素分析 3 1 基于特性下的相关因素分析 3 1 1 头面部的生理特性分析 人体的生理特性是舒适性研究中非常重要的部分，对于安全帽的舒适性我们 需要研究人的头面部区域的生理特性，其中具体涉及的内容包括头面部的尺寸、 头面部的生理结构、头面部的触觉、头面部的散热等。 ( 1 ) 头面部的尺寸 头部尺寸直接关系着安全帽各个部分的设计尺寸，而许多不舒适的原因也是 可以归因于尺寸的不适合。而人体的尺寸由会受到人种，性别，地域以及行业等 因素的差别1 ，所以在多数与头部相关的舒适性研究中，需要考虑目标人群的 头部尺寸的特点，如男女工人头部尺寸的差异化，不同从业人员之间头部尺寸的 差异化，以及从业人员内部头部尺寸的差异化。而这样就需要我们首先确定目标 人群，然后再参考目标人群的生理尺寸特征，以保证产品实现舒适性的要求。但 因为我们研究的使用群体都是成年人，并且安全帽本身的尺寸的适应性( 可调节) 较大，所以也可以直接参考国家的尺寸标准。 在人体尺寸的研究中我们会将其分为静态尺寸和动态尺寸的研究。 静态尺寸是被测对象处于静止和标准姿势下测量的尺寸，目前我们可以直接 使用的静态尺寸是国家标准6 b t2 4 2 8 - 1 9 9 8 ，这一标准涵盖了中国成年人头面 部尺寸的4 1 个项目，这个标准也是我国大陆最近一次成年人人体头面部的静态 尺寸，可以作为头部相关产品如眼睛、呼吸器头盔等产品的数据参考。而不同产 品对于数据的使用也会有所不同，对于安全帽的研究而言，我们只需要提取其中 7 个主要的项目作为研究的尺寸数据库，这7 个项目包括( 请参考图3 1 ) ：头围 ( g ) ，头全高( c ) ，头最大长( b ) ，头最大宽( a ) ，头矢状弧( h ) ，头冠状弧( f ) ， 形态面长( d ) 。 测量项目示意图 图片来源：g b 2 4 2 8 8 1 中国成年人头犁系列 1 2 g 中南大学硕士 表3 - 1 男子头面部项目尺寸( 单位：姗) 百分位数 ： 序号项目名称平均值标准差 5 ， 5 09 5 1 头闱 5 6 11 5 3 95 3 65 6 05 8 6 2 形态面长 1 1 96 5 51 0 91 1 91 3 0 3 头最人艮 1 8 46 7 71 7 31 8 41 9 5 4 头最大宽 1 5 45 8 61 4 51 5 41 6 4 5 头矢状弧 3 4 91 5 2 72 3 43 5 03 7 5 6 头冠状弧 3 6 l1 3 4 63 3 83 6 13 8 3 7 头全高 2 2 31 0 6 82 0 62 3 l2 4 2 表3 2 女子头面部项目尺寸( 单位：m m ) 百分位数 “ ” 序号项目名称平均值标准差 5 5 0 9 5 ，i 1 头围 5 4 61 6 1 45 2 05 4 65 7 3 2 形态面长 1 0 9 5 6 91 0 0 1 0 91 1 9 3 头最火长 1 7 6 6 5 91 6 51 7 61 8 7 4 头最人宽 1 4 95 3 01 4 l1 4 9 1 5 8 5头久状弧 3 2 91 2 2 23 1 0 3 2 93 4 9 6 头冠状弧3 4 9 1 3 4 9 3 2 73 4 8 3 7 2 7 头全高 2 1 69 7 72 0 02 1 62 3 2 其中每个尺寸对应的安全帽的舒适性的相关性为：头围对应帽箍的尺寸，形 态面长和头全高对应下颌带的尺寸，头最大长和最大宽对应帽箍和衬带的尺寸， 头矢状弧和头冠状弧对应帽箍、衬带以的尺寸。 表3 - 3 静态尺寸与安全帽舒适性的相关性 头部尺寸安全帽、相关性描述 。 头罔帽箍帽箍的尺寸的适合度 形态面长 下颌带下颌带尺寸的适合度 头全高 头最大长 头最大宽帽箍帽箍的尺寸的适合度 头欠状弧衬带衬带尺寸的适合度 头冠状弧 在静态尺寸研究中，我们主要需要确定人与安全帽相关尺寸部位的差异化， 因为安全帽的设计需要以高百分位( 9 5 ) 为设计参考，所以确定相关部位尺寸 的差异化就可确定安全帽可调节部分的适合程度。通过比较百分位的标准差，我 们可以看出( 男女) 头围的差值最大，可调值需要在5 1 m m ，这就要求帽箍在满 足高百分位尺寸后可缩进至少5 1 m m 。 中南大学硕i ：学位论文第三章安全帽舒适性的相关因素分析 表3 - 4 男女头而部项目尺寸百分位差值( 单位：r a m ) 牡一 男子第9 5 百分位与第5 百分位女子第9 5 百分位与第5 百分位 序号项目名称 差值差值 。+ 1头闱5 05 1 2 形态面k 1 91 9 3 头最大长 2 22 2 4 头最人宽 1 91 7 5 头矢状弧 4 13 9 6 头冠状弧4 54 5 7 头全高3 53 2 动态人体尺寸是被测对象在进行一定动作的条件下测量的尺寸，一般来说， 动态人体尺寸更能反映人体各部位之间的功能关系和结构关系，而在安全帽的舒 适性研究中，研究用户的头部的动态尺寸也非常重要，它关系到用户在头部的转 动过程中，安全帽的尺寸是否发生变化，而在动态尺寸下是