（木材科学与技术专业论文）人性化家具功能尺寸设计系统研究.pdf

摘要 随着社会的进步，人本主义思想深入人心，并且这种趋势日益深入到各行各业中。在 我国，针对家具产业所面临的众多问题，家具的人性化设计成为解决这些困扰的一个重要 突破点。顺应这种设计趋势，本文针对人性化家具功能尺寸的确定方法和途径做出一些探 讨。 在人性化产品的设计过程中，都是以人作为基本出发点。在人性化家具的具体设计中， 主要的考虑因素就是人体尺度，即家具直接作用于人体部分的形式和尺度应与人体的生理 特点和生理尺度相协调。 本文分三部分。 首先，讨论了人性化家具的功能尺寸与使用者身体尺度之间的相互关系。依据人体工 程学的理论，通过对家具各功能尺寸的分析，加上人在使用各类家具时的身体姿态、身体 受力的状态，还有家具尺寸对使用者心理的影响等等因素，从而可以得出家具、使用者和 放置物品三者之间的逻辑联系。 其次，在研究传统人体尺寸数据采集方法的前提下，结合课题需求的特点，利用不同 方法对同一人群进行人体测量，然后对测 量结果精确度的分析和验证，选择出适合本课题使用的人体尺寸数据采集方法。 最后，以计算机程序编程语言为构架，把人性化家具功能尺寸的确定依据和人体尺寸 的获取途径有机地结合在一起，建立起一个完整的人性化家具功能尺寸设计系统。 本文从一个崭新的角度提出了人性化家具的设计概念。并通过对此概念的重新演绎， 诠释了人性化家具“以人为本”的设计理念。希望本论文在解决我国有关人性化家具功能 尺寸设计的思路上可以给同行提供帮助，同时吸引更多的人对这方面的设计进行更深入的 研究。 关键词：人性化家具功能尺寸设计系统人体测量 a b s t r a c t w i t ht h ea d v a n c e m e n to f t h es o c i e t y , t h eh u m a n i s mt h o u g h tw a sd e e p l yr o o t e d ，w h i c hw a s at r e n dt h a th a di n f l u e n c eo ne v e r yi i n eo f i n d u s t r y t h e r ew e r el o t so f p r o b l e m si nt h ef u r n i t u r e i n d u s t r yi nc h i n a t os o l v es u c hk i n do f p r o b l e m h u m a n i s t i cd e s i g nw a s t h eb r e a k t h r o u g h t h e w a y a n d a p p r o a c ho f h u m a n i s t i cd e s i g nw a sd i s c u s s e di nt h i sp a p e ra si tw a st h ed e s i g nt r e n d i nt h ep r o c e s so fd e s i g n ，i tw a so nt h eh u m a nb e i n gt h a tw es t a r t e dt od e s i g n i nt h e c o n c r e t ed e s i g n ，t h em a i nd e s i g nf a c t o rw a sb o d ym e a s u r e ，w h i c ha s k e df o rt h ef u r n i t u r ee f f e c t onh u m a nb o d yt oc o o r d i n a t ew i mt h eh u m a nb e i n g sp h y s i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i ca n dm e a s u r e t h e r ew e r et h r e ep a r t si nt h i sp a p e r f i r s t l y , t h ei n t e r r e l a t i o n b e t w e e nt h ef u n c t i o na n dm e a s u r eo ft h eh u m a n i s t i cf u r n i t u r ea n d t h eh u m a nb e i n g sb o d ym e a s u r ew a sd i s c u s s e d a c c o r d i n gt ot h ee r g o n o m i c st h e o r y , u s i n gt h e f a c t o r sl i s t e dh e r e ：t h ea n a l y s i so ft h ef u n c t i o na n dm e a s u r eo ft h eh u m a n i s t i cf u r n i t u r e ，t h e p o s t u r eo ft h eb o d y ，t h ep o w e ro nt h eb o d yw h e nu s i n gt h ef u r n i t u r ea n dt h ep s y c h o l o g y i n f l u e n c eo f t h es i z eo f t h ef u r n i t u r e ，e t c ，a l lo f t h e mw h i c hp l u st o g e t h e rw e r et h ef a c t o r su s e d t og e tt h el o g i cr e l a t i o n sa m o n gf i a m i t u r ea n du s e ra n dt h ea r t i c l ep l a c e d s e c o n d l y , o nt h ep r e m i s eo fr e s e a r c h i n go nt h ew a yo fc o l l e c t i n gc l a s s i c a lb o d ym e a s u r e d a t a , c o m b i n i n g 丽mt h ec h a r a c t e r i s t i ci nt h i st a s k ，u s i n gd i f f e r e n tw a y s ，m e a s u r i n gt h es a m e h u m a ns a m p l e ，t h e nt h ep r e c i s i o no ft h em e a s u r e m e n tr e s u l t sv c a sa n a l y z e da n dv a l i d a t e d ，t h e h u m a nb o d ym e a s u r ed a t ac o l l e c t i n gw a yt h a tf i tf o rt h i sp a p e rw a ss e l e c t e d l a s t l y , u s i n gt h ec o m p u t e rp r o g r a m m el a n g u a g e ，t h eh u m a n i s t i c f u r n i t u r ef i m c t i o n m e a s u r ew a sc o m b i n e do r g a n i c a l l yw i t ht h eb o d ym e a s u r e s o b t a i n i n ga p p r o a c h , a ni n t e g r a t e d t h eh u m a n i s t i cf u r n i t u r ef u n c t i o nm e a s u r ed e s i g ns y s t e mw a sf o u n d e d i nt h i sp a p e r t h eh u m a n i s t i cf u r n i t u r ed e s i g nc o n c e p tw a sb r o u g h tf o r w a r df r o mab r a n d n e w a n g l e d e d u c t i o no nt h i sc o n c e p ta n n o t a t e dt h eh u m a n i s t i cd e s i g ni d e ao ft h eh u m a n i s t i c f u r n i t u r e t 1 l ea u t h o rh o p e dt h a t t h i sp a p e rc o u l dd os o m eh e l pf o rc r a f tb r o t h e rw i t ht h e d e s i g n i n gt h o u g h t w a ya b o u tt h eh u m a n i s t i cf u r n i t u r ef u n c t i o nm e a s u r e ，m e a n w h i l et h ea u t h o r a l s oh o p e dt h a ti tc o t d da t t r a c tm o r ep e o p l et od om o r ea d v a n c e dr e s e a r c ho nt h i sf i e l d k e y w o r d s ：h u m a n i s t i cf u r n i t u r e ，f u n e t i o n a l i t ) rm e a s u r e ，d e s i g ns y s t e m ，h u m a nb o d y m e a s u r e m e n t 致谢 本论文是在我的导师申利明教授的悉心指导下完成的。从论文的选题、研究计划的制 定、开题的论证、实验设计和实施到最后论文的形成，每个环节都凝聚着导师的心血。导 师渊博的知识、宽厚的待人、严谨的治学态度、诲人不倦的育人思想都使我铭记在心，受 益终生。 在论文的选题和写作过程中，曾多次得到张彬渊教授、许美琪教授、吴智慧教授、关 惠元教授、许柏鸣教授等各位家具系老师的指导和帮助。在南林的七年时光中，老师们不 仅传授我知识，培养我能力，更教会了我很多做人的道理。在此谨向木工学院、研究生院 的各位老师致以最真挚的感谢! 感谢师兄路则光、刘培义，师姐耿兴桂、周敏、阂丽红以及同学岳孔、程秀才、贾狮、 张玲在这几年中给我学习和生活上的帮助与鼓励；感谢师弟梅剑平、师妹于娜等给我的意 见和交流，为作者思路的扩展提供帮助! 在此，我还要特别感谢父母和姐姐。他们的支持是我不断进取的原动力! 再次向所有给我提供过帮助的老师、同学表示感谢! 并再次向我的导师申利明先生致 敬! 万毅 2 0 0 5 年6 月于南林 1 绪论 1 1 家具设计的发展现状 1 1 1 家具在人民生产生活中的重要位置 家具是人类在日常生活和社会活动中使用的，具有坐卧、凭倚、储藏、间隔等功能的 器具，一般由若干个零、部件按一定的结合方式装配而成。 家具具有多样性、普遍性和时代性的特点。多样性表现为家具形式多种多样，常见的 有椅凳类、床榻类、窗台类、架几类、箱柜类及沙发等，各类家具又有多种具体形式；普 遍性表现为在人们学习、生活、工作和社会交往等各种场合中都有家具存在，并且不同社 会阶层、不同场合使用不同的家具；时代性则表现在家具既是一种工业产品，同时也是一 种艺术表现形式，其发展反映了人类精神文明的进步和物质生活水平的提高，体现了时代 特征。 家具在人们日常生活中占有特别重要的地位。人们的衣食住行等一切活动都离不开 它，是人们日常生活中最重要的必需品之一。上海博华公司1 9 9 8 年1 2 月对北京8 2 0 人所 作的调查表明( 见下表1 - 1 ) ：北京居民对家具的需求稳居建筑、储蓄、家电、装修之后 列第五位，并在几年中一直保持较为稳定的排名，是人们近期最想购买的商品之一。这和 其他城市，甚至国外的调查结果都很相似1 。而且随着人们生活水平的提高，对家具个性 化及质量的要求也越来越高。目前，提倡“以人为本”的人性化家具就是对家具重要性的一 种积极反应。 表1 - 1 北京人今后五年内最想买的东西( 1 9 9 8 ) 党别 教百分比9 9 0 年靖舟件韩 艇： 勾最予嫱蔷 塞啦 较靠 掌h 榷辩6 其他 汽车 l ”午l ：盟埘1 2 0 柚器蠲畿 1 1 2 我国家具业现状及设计中存在的问题 改革开放2 0 多年以来，中国家具业持续快速发展，取得了令人瞩目的成就。但与家 具发达国家相比，中国家具业仍然存在很多问题，主要表现在： 企业规模普遍较小，整体处于低层次、低水平的发展阶段； 机械化、自动化程度偏低，劳动生产率普遍低下； 设计人员少，家具设计创意不足，模仿严重，款式陈旧，缺乏特色； 产品良莠不齐，质量普遍不高； 木材原料紧缺，辅助材料档次低、配套性较差： 以上数据均采自上海博华公司调查报告，1 9 9 8 年 专业人才短缺，企业内部管理基础薄弱； 企业市场营销观念落后，创新不足； 行业组织初步形成，行业管理仍需加强。 由上可见。我国家具业本身仍存在很多问题。特别是加入w t o 后，巨大的国内家具 市场吸引了越来越多国外资本的进入，国内外家具市场的竞争日趋激烈，这都无疑给发展 中的中国家具业带来了巨大的冲击。从今年元旦开始，中国家具产品进口关税降低为零， 从而彻底打破关税壁垒，使中国家具企业已经完全置身于全球一体化的竞争环境中。因此， 能否妥善解决以上讨论的问题关系到我国家具业的生死存亡。而其中做好中国自己的家具 设计工作又是重中之重。 然而，现在我国的家具设计与国际水准相比存在着巨大的差距，基本上还处于模仿与 抄袭阶段，这是一个不争的事实。其中可以理解的原因之一是我国的家具设计业起步较晚 且发展缓慢，家具设计的真正起步是在八十年代中期，迄今也只有二十多年。而就算到了 2 0 0 5 年，全国开设家具设计专业的高等院校也才寥寥几所，要在短时间里出培养出设计 大师显然不太现实。何况由于装潢业的兴旺，许多室内与家具的“两栖”人才转向了室内设 计领域。而实际在企业中从事家具设计的人员多数是半道出家的艺术类毕业生，他们虽然 有较好的设计理念但缺乏家具设计的相关专业教育。 人才的馈乏以及现有人才队伍的整体素质偏低是造成我国目前家具设计落后的最主 要原因，另外滋生人才的土壤也是一个不可忽视的因素，这与我国家具业的企业结构与运 作模式有关。我国在上世纪，、九十年代乃至当今的大部分家具企业基本上可分为o e m 型、项目接单型、分类生产型三种具体形式。其中仅有分类生产型企业因有专业化生产的 性质在内，企业比较容易在某一类家具上积累经验，形成优势。同时对市场开发的设计要 求增加，企业有可能会真诈触及设计的灵魂。而另两类企业模式下的设计工作流于形式， 工作得不到应有的重视，企业发展方向不明确，难以健康、持续的发展。 我国家具业的现状及其面临的国内外形势都要求我们在以后的工作中把家具设计作 为重点工作进行提高。而要进行提高就必须立足我国传统文化与市场的实际需要进行原创 设计，并且积极了解国内外家具设计的现状与趋势。 1 1 3 问题的提出 当今世界，“人本主义”深入人心。家具设计也应该从人出发，适应和满足人类的生理 和心理需要。 要实现这一目标就要对人的行为和家具的使用特性做科学的分析。人体工程学就是解 决这个问题的科学工具。然而，由于过去我国家具行业缺乏对人体工程学的系统研究与应 用，造成了大量单规格化的家具产品充斥市场。外观不同的家具使用起来却是同种感觉， 究其根本原因就是在家具设计时没有充分考虑到不同家具使用者的身体尺寸差异，一味追 求标准化生产，最终造成了不是家具适应人而是人适应家具的尴尬局面。 图l - l 是摘自2 0 0 3 年京华时报的漫画。漫画讲的是一个很平常的例子，即我们 日常使用的很多家具及生活设施与使用者身体尺寸不符，给使用造成了困难。但是问题的 2 解决也并不复杂，仅需把家具或者设施的部分尺寸调整一下就会满足我们的需要。 图卜1 摘自京华时报) 的漫画 再举一个现实中的例子，在一些大客车座椅或老板椅的靠背上部，都有一道鼓起来的 凸包。对于大多数中国人来说，这个凸包常常是顶在后脑勺，使得当身体后靠在椅背时。 不得不稍稍低头。但实际上从设计上来讲，这本是一项人性化家具设计的体现，凸包作为 靠枕是用来垫靠头部和颈部，使人的头颈能够保持比较舒适的姿态并能起到对头部起到一 定的保护作用。好好的一个设计却造成了使用者的不便，这让人感到苦笑不得。笑得是我 们的家具企业已经意识到了人性化家具的必要性和紧迫性，哭的是由于对人性化设计标准 的应用过于死板，没有考虑到中西方人体尺寸的差别而对数据进行吸收改进，结果使费心 费力推出的产品反而不如老产品。 为了更详细、深入地帮助了解当今我国家具市场中人性化设计的现实情况。2 0 0 4 年初， 南京林业大学家具设计专业的部分学生对南京几家大型家具卖场内的几十种中高档扶手 办公椅、办公柜、办公桌进行了人性化设计调查( 调查表和调查结果见光盘) 。调查共包 括5 1 项人性化设计指标，各指标的评价结果按0 到1 0 评分。 但是让我们大感失望的是作为中国家具市场 佼佼者的这些中高档流行家具的人性化设计得分 也不能让人满意2 。图1 2 是根据调查数据的统计 表，横坐标表示各调查项目，纵坐标表示调查结 果的平均值三条折线分别代表的是办公柜、扶 手办公椅和办公桌的调查数据。从图中可以清楚 看到：大部分指标值分布在5 到8 之间，高于8 分的仅有一个，但低于4 分的甚至有1 0 个。虽然 在这个调查中参与调查群体过于单一，调查结果图卜2 家具人性化设计调查表 2 具体调查表格和调查数据见附录。调查主要在南京红星、月星、金鹰等几家较大的卖场进行，选掸进行调查的有昊 丰、红星、瑞普、宜家马科尔、金木、- h i 、美斯顿文仪、中山、我乐、曲茭等知名度较高、销售情况较好的品牌， 因考虑到调查是没有事先告知调查企业的，在裹中隐去了调查家具的品牌名称和型号a 3 的概括性可能也不是很强，但是结果也大致上反映了当今市场上的现实状况。 人性化设计问题的凸现在于我国大多数家具生产厂商没有应用人体工程学来研究和 设计家具。相反国外家具企业特别是北欧地区的瑞典、芬兰等国以及意大利、德国经过了 长时间的历史沉积，加上对人体工程学应用的一贯重视，在人性化家具设计方面较为成熟。 但是引进、吸收国外的先进理念和技术面临着很大的困难。除去资金、技术以及国内 家具设计人员根深蒂固的老思想、老观念的原因，国外数据资料都是建立在对本国居民长 期研究之上的，人体工程学的地域性特征成为技术引进的一大障碍。 国内的相关科研院所也已经注意到这一点并且开始积极行动起来探索适合我国人民 的家具功能尺寸的获取及应用途径。复旦大学于2 0 0 3 年推出了一套适合我国人民人体尺 度的柜类家具尺寸标准。但家具功能尺寸的设计、规范是一个很庞大的工程，我们要做的 还有很多。 本论文抛砖引玉的分析了使用者身体尺寸与人性化家具功能尺寸之间的相互关系，进 而为找出一条适合我国自身需要的人性化家具功能尺寸设计的方法和方向提出点拙见。 以吸引更多的有识之士对人性化家具的设计理念和设计方法进行深入的研究。这也是论文 研究的初衷所在。 1 2 课题意义及目标 1 2 1 人性化家具的概念 任何人性化产品都是为人的需要而设计的，即“以人为本”。同样的，在人性化家具设 计的过程中任何观念的形成均需以人作为基本的出发点。 鉴于以上观点，本课题中提出：人性化家具是指从使用者生理、心理及使用角度出发， 在充分考虑“人一机一环境”系统、美学以及文化等因素后设计制造的家具。 人性化家具的设计不仅在于重视家具的外观设计，更在于以人为本，努力通过设计活 动来提高家具质量及人类的工作、生活品质。人性化家具的设计理念强调把人的因素放在 首位，强调人、家具、环境、社会之间相互依存、互促共生的设计思想。从为人设计的崇 高目标和境界来理解设计的意义，从更高、更宽的视野来认识构成人类文明的主要因素， 并用系统的观点来统摄这些因素，指导家具设计沿着正确的方向发展，使家具设计充满人 文关怀。 家具的人性化设计要考虑需求、人机工程学、美学和环境因素。特别是家具设计中的 人机工程学因素是研究人、家具、环境之间的相互协调。它通过揭示人、家具、环境三者 之间相互关系的规律，从而确保“人一机一环境”系统总体效能优化，在人性化家具的设计 中具有至关重要的位置。 总之，家具的人性化设计受多种影响因素的制约，这些因素往往又很复杂地交错在一 起。因此，应该用一种系统整体的观念，把需求、人机工程学、美学及环境等因素有机地 融合，进行综合分析，并以此确立家具设计的目标。 1 2 2 课题开展的意义 4 加入w t o 后，我国家具业面临着激烈的竞争，形势极其严峻。虽然我国家具业近年 来仍然持续以1 5 2 3 的高速度发展，然而总体上属于低层次低水平的粗放型形式，国 际竞争力较差，以赚取加工费为目的的加工型企业占有相当大的比例，而作为家具业的核 心的家具设计与国外先进水平的差距很大。 对于我国家具产业目前所面临的形势，如何提高家具企业乃至整个家具行业的水平和 竞争力，始终是一个值得讨论的问题。而人性化家具设计无疑是其中一个突破点。目前， 人性化家具的研究工作在我国还处于起步阶段，大胆学习和吸收欧洲尤其是北欧地区人性 化家具设计的先进理念，进行我国人性化家具的原创设计，对我国家具业具有十分重要的 意义。 1 2 3 课题要达到的目标 通过对本课题的研究，可望达到如下目标： 口理论水平上： 鉴于我国在家具功能尺寸与人体尺度上的研究刚刚起步以及市场对个性化家具需求 的增长，本课题可以填补国内对于人性化家具功能尺寸设计系统研究的空白，占据国内领 先位置。 口实际应用中： 通过对于“人体测量与家具功能尺寸应用系统”的研究，可以建立专属于个人的数字化 家具功能尺寸设计系统，让消费者更加直观地了解适合自己的家具尺寸，提高家具与人的 融合度，减少疲劳和疾病的产生，增强人体素质；也可以为企业面向个人以及小群体定货 提供设计参考，并能指导可调节家具产品的使用，使企业更好的服务于不同群体的顾客， 增强自身的竞争力。 1 3 课题理论基础 本论文涉及的范围较广，需要各种专业知识的配合作为理论基础。 1 3 1 人体测量学 人体测量学主要研究人体测量和观察方法，并通过人体整体测量与局部测量来探讨人 体的特征、类型、变异和发展。在法医鉴定、工业设计、国防、体育科学以及美术雕塑等 方面都有很大的实用价值。它对所有与人有关的工业生产都起着指导性的作用，比如服装、 汽车、家具设计与制造等。 在本课题中，人体尺寸作为人性化家具设计的基础性数据对人性化家具功能尺寸的确 定起着关键的作用。 1 3 2 家具设计 家具设计是以人的舒适性为主要目标，以家具为载体的设计活动。 家具是科学与艺术的结合、精神与物质的结晶。对于人性化家具功能尺寸的研究是在 改善家具功能基础上进行的，必须要从对家具不同方面的要求逐一研究。家具设计的任务 是以家具为载体，为人类生活和工作创造便利、舒适的物质条件，并在此基础上满足人们 的精神需求。这里包含着两层含义，一是生活用途，二是舒适性。要实现这一目标就需要 对人类行为与家具的使用特性做科学的分析。 家具设计应以人的整个生理与心理需求为目标，以广义的人体工程学作为家具功能设 计的指针。 1 3 3 人体工程学 从管理学中人从“雇佣人”到“管理人”的转变，从工业工程中充分考虑人的生理特征到 行为科学中对人员心理的研究，人在生产中发挥的作用越来越明显。特别是在当今脑力活 动占主导地位的社会里，更不能忽视人对生产效率的影响。 人是工作的主体，过去工业化生产的相当长一段时间内，人一直是机器的附属品，导 致生产效率低下、准确度不高和事故危机等许多不利于工业化生产的现象。二战期间及以 后，人们越来越意识到在设计和工作中不考虑人的因素而产生的严重后果，并逐渐发展成 了一门新学科一人体工程学( e r g o n o m i c s ) 。人体工程学是研究工作中“人一机一环境” 系统的相互关系及相互影响的- - f 学科，其在生产方面的目的在于实现生产作业的安全和 高效，同时还考虑作业过程中的舒适性，它也是提高工人生产效率的重要手段，而且这种 方法一旦确定下来就能长期发挥作用，且效果明显。随后，人体工程学的发展逐步从工业 领域向生活领域延伸，应用面越来越广。 国际人体工程学会( i n t e r n a t i o n a le r g o n o m i c sa s s o c i a t i o n ) 对人体工程学的定义是：研 究人在某种工作环境中解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人、机器和环境间的 相互作用，研究在工作中、生活中和闲暇时统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等 问题的学科。 具体来讲，在本论文中，着重考虑应用人体工程学对人与家具的相互关系进行系统的 分析。应用人体工程学的分析是家具功能尺寸的确定基础之一，把“人一环境、机器”的关 系研究运用于到“人一家具”中来就是人性化家具功能尺寸设计的研究目标。根据人机工程 学中“人一机”数据的逻辑关系，对人体的尺寸数据进行处理和分析从而得到相对应的家具 功能尺寸。 6 2 研究对象、内容及方法 2 1 研究对象 本课题通过研究人体尺度与家具功能尺寸的关系以及人体尺寸的获取来建立人性化 家具功能尺寸设计系统。 研究人性化家具的功能尺寸，虽然研究目标是家具，但却是建立在对人与家具的关系 和人本身的研究之上的( 见图2 - 1 ) 。因此在课题中首先分析了不同类型家具功能尺寸与 使用者身体尺寸的关系，然后对适合课题特点的人体数据获取方式进行研究并最终建立人 性化家具的功能尺寸获取方式和途径。 人一震薹 人一家具关系 图2 一l 研究对象 曩皇家具 蕊黟、材质i 哿菸健圈蘩一 2 2 研究内容与方法 本课题从人与家具尺寸关系、人体尺寸数据获取和人性化家具功能尺寸设计系统的建 立三方面来展开研究： 2 2 1 人性化家具功能尺寸及与人体尺度关系研究 人性化家具功能尺寸的设计归根结底还是属于家具设计的范畴，但与通常所说的家具 设计不同的是必须对家具使用过程中人与家具的关系进行分析、研究，建立人与家具之间 的尺寸对应关系。这是本研究的一个重点。 通过分析家具各项功能尺寸的确立依据，探索出与使用者以及放置物品尺寸的关系。 如图2 2 ，家具的尺寸大致可由家具结构、使用者、放置的物品及家具的外观、特殊功能 四个方面决定。其中由家具结构决定的尺寸根据材料、家具使用目的的不同以最小值的形 式出现，小于此值会影响家具的使用 安全：由使用者决定的尺寸主要为了 满足使用者的生理需求，例如座椅的 座面高度、桌子的桌面高度等，家具 舒适与否的关键就是看这类尺寸与 使用者身体尺度的配合程度；由放置 物品决定的尺寸主要是为了满足放 置物品的需要，例如书柜、抽屉的深 度等，是储物类家具的基本尺寸；由 表2 - 2 家具尺寸构成 外观、特殊功能决定的家具尺寸是为了增加家具美观程度和其他一些主要功能以外的特殊 需要尺寸，可调节性最大。 7 本部分的研究需要根据人在使用家具时的身体受力情况和心理感受总结出人机联系 的逻辑关系，使后面的研究中获取的人体尺寸数据可以更加快速的处理转化，完成整个系 统的设计研究。具体做法如下： 对家具进行尺寸需求度的评价； 运用人体工程学对尺寸需求度进行分析并依照人体工程学的知识探索出家具尺寸 与人体尺度之问的相应关系； 整理常用的物品尺寸。 2 2 2 人体尺度获取途径研究 人体尺寸数据是家具设计的基础资料之一，人性化的家具设计必须要符合人体的生理 特性，并考虑到人个体之间的身体尺寸差异性。家具的功能尺寸也只有根据使用者的身体 数据进行设计，才能使生活、工作舒适，工作效率提高。 本部分内容是建立在对传统人体尺寸测量途径基础上，采用实验的方法对测量方法进 行分析和对比，并依照课题的特定要求选择和设计改进人体尺寸的获取方法。 依据本课题特点对人体测量的特定要求： 对被测者测量时的限制、要求较小； 测量精度要求较高，一般身体尺寸误差不能超过2 0 m m 要求有较快的测量速度； 对测量结果能做到便捷的计算机录入以方便测量数据的应用。 2 2 3 人性化家具功能尺寸设计系统的建立 本部分的内容是通过设计一个系统软件把前两部分的研究成果有机的结合起来，组成 一套从人体数据采集到处理直至得出适合使用者自身身体尺寸的人性化家具功能推荐尺 寸的成套系统。 3 家具功能尺寸的确定 家具的种类很多，按基本形式可以分成椅凳类家具、桌案类家具、橱柜类家具、床塌 类家具、其他类家具等。不同类型的家具在人们的生产生活中扮演着不同的角色，因而对 家具的人性化设计应根据使用者在使用不同类型家具时身体各部位的受力情况以及影响 使用者生理、心理的因素进行分析、研究，从而确定各类家具的设计重点和设计依据。 在本课题中，根据家具使用过程中家具功能尺寸与使用者身体尺寸关系的密切程度以 及一般使用者对此类家具的使用频率和使用时间等原则对各种类家具进行了筛选。并依照 以上原则选取了椅凳类、床榻类、桌案类和橱柜类四种与使用者关系最为密切、使用时间 和频率都较高的家具类型进行研究，着重分析这些家具与使用者的关系，找出其功能尺寸 的确定依据。 3 1 人体构造 研究适合人使用的家具不能仅仅研究家具而不考虑使用者本身，设计人性化家具的意 义就是以人们使用家具过程中人体的高度舒适性为前提的。 下面简要描述一下人的结构构造特征： 正常的成年人全身共有2 0 6 块骨，通过骨连接组成骨骼，整个骨骼系统的重量约占体 重的1 5 ，如图3 1 所示。骨依其所在的部位可分为颅骨、躯干骨、四肢骨三部分；依其 形态可分为长骨、短骨、扁骨和不规则骨四种。骨骼的主 要功能可以概述为： 1 ) 骨骼构成人体的支架，有维护体型、支撑软组织、 承担全身重量的作用： 2 ) 骨骼形成体腔壁，可以保护大脑及内脏器官，并 能帮助呼吸： 3 ) 骨是人体运动的杠杆，肌肉牵动骨绕关节转动， 使人体能够完成各种运动； 4 ) 骨的红、黄骨髓有造血、储藏脂肪的功能。骨还 是人体内矿物盐的储备仓库。 在人体的整个结构系统中，躯干部分是最重要的受力 部位。 躯干骨的主要组成部分是人的脊柱，位于人体背部中 线处。成人的脊柱长约7 0 c m ，一般由2 6 块椎骨组成，其 中颈椎7 块、胸椎1 2 块、腰椎5 块、骶骨由5 块愈合为 一块、尾骨由4 5 块愈合为一块。椎骨间由椎问盘和韧 带连接，并有关节，以保证人体可做屈、伸、侧屈旋转和 环转运动。坐姿时，腰椎将受力传给骨盆，由我骨下部的 坐骨结节传至椅面。图3 - 1 人体骨骼 当从人体的侧面观察时，脊柱呈弯曲状态。上端颈椎凸向前，胸椎凸向后，而到腰椎 9 又凸向前，骶椎再凸向后，从而形成颈、胸、腰、骶4 个生理性弯衄。脊柱的这种弯曲形 状，是人类在进化过程中由匍匐到站立自然发展形成的，这种自然弯曲可以使椎问盘之间 具有最佳的压力分布以及最佳椎骨间肌肉静态负荷水平。因此，当人体脊柱因为种种原因 偏离上述自然弯曲状态时，就会引起椎间盘、韧带和肌肉的受力发生变化，使人感到不舒 适，时间过长，还会引起艘部疼痛。 人体处于不同的身体状态时，脊椎的曲度不同，相应地相临两块脊椎骨之间的压力分 布以及椎骨间肌肉静态负荷水平也会发生变化。 如图3 2 中a 代表直立状态；b 代表舒适侧卧状态；c 代表人坐在座面和靠背成大于 9 0 0 角的座椅上；d 代表人坐在座面和靠背成9 0 0 角的座椅上；e 代表人坐在座面和靠背小 于9 0 0 角的座椅上；f 代表人坐在座椅上并且足部有与座面等高度支撑的状态；g 代表人 处于伏身的状态。由图中可以看出从a 到g ，人的腰椎曲度逐渐减小，上身对撰椎部的 压力负荷逐渐增大，从而引起腰椎向前拉直，增加了脊椎骨间的椎间压力并使肌肉组织紧 张引起不适。特别是到e 、f 、g 状态下时人体躯干前倾，这种姿势会使本来前凸的腰椎 拉直甚至反向后凹，影响了胸椎和颈椎的正常 弯曲，使颈、背部产生疲劳。 人性化的家具应该能最大程度的减轻人们 的疲劳度，疲劳主要包括肌肉疲劳、精神疲劳 和生物疲劳( 周期性疲劳) 。精神疲劳和生物疲 劳受外部环境改变而发生变化的幅度较小，所 以人性化家具设计中所能够减轻的疲劳一般就 是指肌肉疲劳度。人体的运动是以关节为支点， 通过附着在骨面上的骨骼肌的收缩，牵动骨骼 改变位置而产生，并且科学研究证明肌肉的等 长收缩3 相对于非等长收缩4 更能产生疲劳感，所 以减轻肌肉的疲劳度就是要合理的使关节( 尤 其是上肢关节) 在舒适的范围内活动并尽量使 身体保持一个好的状态以减少肌肉的等长收缩 对身体带来的疲劳感。 好的身体姿态能够直接减少肌肉的等长收 缩从而减轻肌肉的疲劳。下图3 3 选择了1 3 种 图3 - 2 人体姿势与脊椎曲度比较有代表性的人体姿势依照疲劳度的大小进行 排列，图表反映了为维持不同身体姿势人体相关部位肌肉进行等长收缩的紧张程度，也就 是反映了保持此种姿势肌肉的疲劳程度。以立姿的肌肉活动量为1 0 0 为例，由左向右排 列肌肉疲劳度依次减小。 3 等长收缩：肌肉收缩所产生的拉力等于外阻力时，肌肉的长度不变肌肉等长收缩所产生的力主要用以维持身体一定 的姿势。如人体直立不动时许多组肌肉都处于收缩状态，正是由于肌肉收缩所产生的静态性力量，才维持了正常的 直立姿势。 非等长收缩：肌肉收缩所产生的拉力小等于外 力时，肌肉的长度发生改变。非等长收缩所产生的动态性力量足人体 实现各种运动的基础 1 0 由图3 3 可以看出，人由站立到仰卧躺在水平面上肌肉的疲劳度逐渐减小，同时在局 部( 例如g 中肩胛骨) 受到支撑时人的肌肉疲劳度也有所降低。因此在人性化家具的设计 中应考虑如何使产品在被使用过程中能够帮助使用者保持一个低疲劳度的身体姿势并在 某些部位增加支撑以减轻使用者在此部位的局部肢体疲劳。 设计良好的人性化家具 必须能够保证家具使用者在 使用家具的同时能方便地看 到他想看到的物品，因而人 体的视功能也是人性化家具 的设计者应该考虑的问题之 一。 视功能是人的视觉器官 对客观事物识别能力的总 称，包括视角、视力、视野、 对比感度和视觉适应等。 视角是被看目标物的两 肌 肉 疲 劳 度 点投入眼球时的交角。在设图3 - 3 身体姿势与肌肉疲劳度 计中，是确定设计对象尺寸大小的依据。视力是眼睛分辨物体细节能力的生理尺度。因为 个体的视力差异很大，所以除非特别要求，在进行人性化家具设计时一般不考虑视力对使 用者的影响。视野是当人的头部和眼球不动时，人眼能察觉到的空间范围( 通常以角度表 示) ，对于可能遮挡视线的某些部位的尺度设计很有帮助。视距是人在操作系统中正常的 观察距离，对于设计不同工作用途的凭依类家具十分重要。对比感度是被观察物体与背景 的对比度。视觉适应是人眼随视觉环境中光亮的变化视觉感受性发生变化的过程，在进行 室内、家具设计这类相对稳定环境的情况下可以较少考虑。 视野在人性化家具设计中是最应注意的一个视功能元素。人的视野范围( 见图3 4 ) ， 在垂直面内，最大固定视野为1 1 5 。，即视水平线 上方5 5 。、下方6 d 。，扩大的视野为1 5 04 ，视水 平线上、下方各7 5 。；在水平面内，最大固定视 野为1 8 04 ，即在零线左、右各9 0 4 ，扩大的视野 为1 9 0 。，在零线左、右各9 5 。人眼在垂直方向 34 和水平方向3 。范围内看到的物体，其映像落在 视网膜的黄斑上。其中落在黄斑中央的中央凹上 的像，上下、左右视野均只有1 5 。左右，这就是 最佳视区。在垂直面内水平视线以下3 0 。和水平 面内零线左、右两侧各1 59 的范围内，获得的物图3 4 视野 象最清晰，为最佳视野范围。在垂直面内水平视线以上2 5 。、以下3 5 。；在水平面内零线 左、右各3 5 。的视野范围为有效视野范围。 正常人的视力范围比视野要小，这是因为视力范围要求能迅速、清晰的看清目标细节 的范围，所以只能是视野的一部分。正常情况下，在垂直面内人的自然视线低子标准视线， 直立时1 5 。，放松站立时3 0 。，放松坐姿时4 0 。因此，视野范围在垂直面内的下界限也 应随放松立姿、放松坐姿的改变而变化。 观察各种物体时，视距过远或者过近，都会影响认读速度和准确性。一般应根据观察 目标的大小和形状以及工作要求确定视距。通常，观察目标在距离人眼5 6 0 m m 处最为适 宜，低于3 8 0 r a m 时会引起目眩，超过7 6 0 m m 时细节看不清。此外，进行观察时头部的 转动角度，左右均不宜超过4 5 。，上下均不宜超过3 0 。当视线转移时，约9 7 时间的视 觉是不真实的，所以应避免在转移视线中进行观察。 下表3 1 为根据工作要求建议采用的视距值。 表3 - 1 根据工作要求建议采用的视距值( ) 视距( 眼至固定视 工作要求二工作举例备注 视觉对象)野直径 最精细安装最小部件完全坐着、部分的依靠感觉 1 2 0 2 5 02 0 0 4 0 0 工作 ( 表、电子元件)辅助手段( 放大镜、显微镜) 2 5 0 3 5 0 ( 多 精细工作安装收音机、电视机4 0 0 6 0 0坐着或站着 为3 d 0 3 2 0 ) 在印刷机、钻井机、 中等粗活5 0 0 以下至8 0 0坐着或站着 机床等旁边工作 粗活粗磨、包装等5 0 0 1 5 0 08 0 0 2 5 0 0多为站着 远看黑板、开汽车等1 5 0 0 以上2 5 0 0 以上坐着或站着 3 2 椅凳类家具 椅凳类家具的设计是家具设计中的重要部分，历来被设计师所重视。随着现代社会工 作压力的增大、社会分工的细化，人们在同一把椅子上工作、生活的时间有加长的趋势， 设计一件适合使用者的椅凳类家具会使使用者减少例如颈椎炎症、腰椎炎症以及头晕、肌 肉疲劳等疾病发生的几率。 此类家具的设计集中体现了家具设计的基本原理，功能与形态、功能与人体工程学、 功能与科学技术及材料之间的辩证关系。尽管座椅只有靠背、座面、扶手、腿四个主要组 成部分，但是综合考虑结构、生产、材料、人体工学及美学理念，可以变化出许多丰富多 彩的形态。近代的设计，特别是设计师对某些因素有所偏好及感悟时，他们会打破四要素 的界限、弱化许多方面，创造更加辉煌的作品。设计史已经证明了这一点。 同样，椅凳类家具作为人们生产生活中与人体接触最为密切的家具之一，其设计对于 整个人性化家具发展来讲也是最为重要的。 3 2 1 椅凳类家具分类 根据不同的使用目的，椅凳类家具可分成以下几类： 1 2 学习椅 学习椅是提供给人们( 特别是孩子) 在专注学习时使用的椅凳类家具类型。 正在发育期的孩子身体尺寸变化很快，并且个体之问差异很大，身体结构也与成年人 有很大不同，所以学习椅的设计中个体差异性尤其需要得到重视。除了学生用的椅子，成 年人使用的阅览室、家庭书房等区域配置的椅凳类家具也属于学习椅的范畴。 办公椅 办公椅的设计相对其他椅子来讲比较复杂，因为它要满足人体的两种姿势的需要：直 立坐姿和放松坐姿。 现当今很多职业人士的绝大部分工作时间都是在办公椅上度过的。随着职业病的频 发，人们已经对办公椅的选择有了相当的重视，但即使是设计相对较好的办公椅也只是在 重要的几个部位安装了可调节装置( 包括座面、靠背倾角的调节等) ，并没有做到能针对 每个人的不同身体尺寸提出适合其工作时使用办公用椅的座高、靠背倾角、座面倾角等数 值的具体建议，导致使用过程中使用者依然按照自己的使用习惯或喜好调节座椅。这种调 节可能在某段时间内对使用者是感觉舒适的，但长期使用并不是最科学的。最终没有软件 配合的调节装置流于形式而起不到“调节”的作用。 计算机椅 计算机的发展促使人们改变生活和工作习惯，当今人们在电脑面前的时间越来越长， 计算机配套家具的设计使用也得到了巨大的发展。从以前在普通办公桌椅或者学习桌椅上 使用计算机，逐步发展成独立的计算机专用成套家具。但是各式计算机桌前往往放置的只 是一个从颜色和风格上与桌子相配套的计算机椅，有的甚至没有配备专用座椅。 工作椅 工作椅是指在较高工作强度时使用的椅凳类家具。 根据使用者的使用姿势工作椅分为坐姿工作椅和立姿工作椅。坐姿工作椅主要是从事 装配、加工、焊接等长时间工作的人员使用，这类工作性质要求人体长时间保持一种稳定 的状态，工作时身体的活动幅度较小。立姿工作椅的出现是为了减轻长期处于立姿工作状 态的人的疲劳度，为立姿工作人员短时间的休息提供一个有效的支撑。 餐椅 绝大多数人认为餐椅的使用时间相对较短，即使不是很舒适的餐椅也不会对自己造成 多大的伤害。其实不然，因为人们每天要在餐椅上完成食物的获取，设计不合理的餐椅会 压迫人的消化系统，间接导致人的食欲不高，长期使用也会产生很多的生理和心理问题。 休息椅 轻度休息椅界于工作用椅和休闲用椅之间，它既能满足一般的阅读、聊天功能，又不 会使人处于紧张状态。 轻度休闲椅的应用范围很广，一般公共建筑内部空间中的椅子都属于此类，例如机场 航站楼、医院等候室、地铁等待区域以及飞机坐舱、列车坐椅等等。办公家具中的会议专 用椅、会客椅等也属于轻度休闲椅。 休闲椅 休闲椅是一种专用的休闲类家具，它不适合在公共场所使用，多出现在家庭中以及其 他一些较为私密的场所，例如家庭中使用的沙发等。这类椅子能够对人体的各个部位起到 很好的支撑作用，放松人们的神经，减少疲劳度。 躺椅 躺椅的放松作用更加明显，此类家具的靠背倾角很大，人躺在上面时视线向上，所以 不适合在看书、看电视、聊天时使用。它的使用范围较窄，只会出现在专门的休闲场所， 例如海滨浴场、太阳浴场、养老院等等。 3 2 2 椅凳类家具功能尺寸的人体工程学分析 椅凳类家具的主要功能是支撑人体。 进行椅凳类家具设计首先要分析人使用椅凳类家具时身体的支撑点，在这些支撑点上 设计良好的椅凳类家具必须给予充分、合理的支撑；除此之外才是椅凳类家具的造型设计 ( 形态、材料、结构、色彩、图案肌理) ，使设计出来的椅凳类家具具有更好的外观。 理