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关键词:人机系统环境条件人机工程学
随着现代科技进步与发展,机械与人机工程的结合应用越来越广泛,在现实生活中机械专业不再仅仅局限在零件设计与装配过程上,而是与人机工程越来越紧密的联系在一起,在不同的作业中,人、机器、环境三者之间的协调与配合越来越密不可分。已涉及医学、生理学、心理学、人体工程学、医学等等多个领域。在我们的工作与生活中成为非常重要的一部分。
机械与人机工程学的核心问题是在不同作业中,人、机器及环境三者的协调、配合,研究方法,应用领域及评价手段。
内容与研究方向
人机工程学是一门关于人、机、环境协调关系的科学,它首先是一种理念,把使用产品的人作为产品设计的出发点,要求产品的外形、色彩、性能等,都要围绕人的生理、心理特点来设计;其次是一系列的基础知识和研究方法,其基础知识来源于心理学、预防医学、美学、人体测量学等,其研究方法包括自然观察、访谈和问卷调查、现场或实验室的对照比较和测试、有关的统计分析等;第三是整理形成的设计技术,包括设计准则、标准、计算机辅助设计软件等。其研究的对象是人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素;其研究的内容是人和机器及环境之间的相互作用;其研究的目的是提高工作效率,保证人的健康、安全和舒适性问题。所谓人机工程学,亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法,对人体结构特征和机能特征进行研究,提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数;还提供人体各部分的出力范围、以及动作时的习惯等人体机能特征参数,分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性;分析人在各种劳动时的生理变化、心理变化、能量消耗、疲劳机理以及人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以及心理因素对工作效率的影响等。
机械设计是一项极其复杂的工程,机械与人机工程学是一门新兴的边缘学科,其中最重要的就是人机合一。研究的主要方向是与人有效结合。怎么结合,如何应用在实践中,如何让它为人类更好的服务。人、机、环境三者缺一不可。通过人机工程学的研究与应用,可为机械设计中考虑“人”的因素提供人体尺寸参数;为机械设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据;为机械设计中考虑“环境”因素提供设计准则;为进行人、机、环境系统设计提供理论依据。
存在问题
由于人机工程学中涉及的领域较多,范围较广,情况较为复杂,要使人、机、环境三者系统有效地结合在一起不是一件容易的事情。人是系统的总体,机器要与人的各项功能相适应,适应人的特点,如操纵空间要与人的测量尺寸相符,操纵机构要与人的形体及人体测量尺寸相适应。另外机器要适合人的视觉、听觉和触觉,还要符合人的常规要求,工作能力范围等。机器的操纵系统中控制台的高度要在坐姿人体的水平线以下,还要注意控制台的角度,安装位置等。机器的设计要符合人的视觉、听觉和触觉的要求。然后要结合环境因素,因为对工作环境的要求更为苛刻,首先是环境温度,环境温度是表示环境冷热程度的物理量。环境温度对于人体产生的生理效应,除了温度的高低外,还与环境中的湿度和风速(空气流动速度)等因素有关。因此在环境生理学上常采用温度-湿度-风速的综合指标来表示环境温度。这类温度指标统称为生理热指标,常用的有下列几种:①有效温度(ET):根据人的主诉制定的温度指标。它将温度、湿度和风速等条件综合在一起,成为一种具有同等温度感觉的最低风速和饱和湿度的等效气温指标。②干-湿-黑球温度:以干球、湿球、黑球三种不同温度数值按一定的比例加权平均求得的温度指标。这种温度指标能反映环境温度对人体生理影响的程度。它主要是湿-黑-干球温度(WGBT),计算公式为: WGBT=0.7T+0.2Tg+0.1Ta。
研究方法
研究方法主要包括测量方法、模型工作方法、调查方法和数据的处理方法。
测量方法是人机工程学中研究人形体特征的主要方法,它包括尺度测量、动态测量、力量测量、体积测量、肌肉疲劳测量和其他生理变化的测量等几个方面。
模型工作方法 这是设计师必不可缺少的工作方法。设计师可通过模型构思方案,规划尺度,检查效果,发现问题,有效地提高设计成功率。
调查方法 人机工程学中许多感觉和心理指标很难用测量的办法获得。有些即使有可能,但从设计师工作范围来看也不完全准确,因此,设计师常以调查问卷的方法获得这方面的信息。如每年持续对1000人的生活形态进行宏观研究,收集分析人格特征、消费心理、性格爱好、表情变化、媒体接触、日常用品使用、设计偏好、活动时间分配、家庭空间运用以及人口计测等,并建立起相应的资料库。调查的结果尽管较难量化,但却能给人以直观的感受,有时反而更真实有效。
数据的处理方法 当设计人员测量或调查的是一个群体时,其结果就会有一定的离散度,必须运用数学概率方法进行分析处理,才能转化成具有应用价值的数据库,对设计产生指导意义。
本文主要站在人的角度从显示装置、操纵装置、驾驶空间三方面来说明人机工程学在车辆设计中的体现。
1.1在显示装置上的体现
汽车上目前使用的最普遍的显示装置主要是各种信号灯、仪表盘。从车辆人机工程学的角度就是要求驾驶员从显示装置获取信息既要准确又要迅速,而且实现简单。下面从信号灯和仪表盘两个方面介绍人机工程学在其设计和选用上的体现,在汽车信号灯设计上的体现是信号灯必须清晰醒目,以使用目的不同为区分,而且信号灯在满足要求的情况下要放在显眼的位置,与操纵机构不能发生干涉,如信号灯背景色首选灰暗色,警戒等不利因素信号灯用红色,提醒信号灯用黄色,运行正常用绿色,信号灯位置最好与操纵机构分布在不同象限等。在汽车仪表盘设计上的体现是数量信息和一般性能用数字显示仪表,优点是读数快、占用面积小,质量信息、调节性能、监控性能用指针运动型模拟显示式仪表,优点是不用读出具体数值,直接从指针位置就可判别。
1.2在操纵装置上的体现
汽车中操纵装置种类繁多,分类方法各不相同。但主要分为手控和脚控。总的来说,从人机工程学的角度体现为:按钮、踏钮、扳钮适合开关控制,旋转选择开关适合分级控制、旋钮适合粗细调节控制,扳钮开关适合快调节控制等,曲柄适用于费力、移动幅度大且精度不高的调节,手轮适用于微调,旋塞适用于无级调节,钥匙适用于有安全要求的装置,脚踏板适用于动作简单、快速、需要较大操作力的调节等。操纵装置设计要适应于人的生理特点,方便大多数使用如操纵力度应按驾驶员的中、下限能力设计,运动方向要同机器的运行状态相协调如汽车转向盘,而且尽量能利用人体自然动作和重力来进行设计。操纵装置的形状和样式尽量和它的功能有逻辑关系且便于辨认和记忆,操纵装置的大小应适合于人的手或脚进行操作,至于操纵装置的布置也要适合驾驶员的习惯和逻辑。
1.3在驾驶空间上的体现
驾驶空间在汽车上的体现主要是驾驶室,其设计是综合考虑人体方方面面因素,对驾驶室的空间布置、工作台、座椅、环境进行人机工程学设计,为驾驶员创造舒适和方便的驾驶条件,因此驾驶室的设计一定要符合人机工程学原理。作业空间布置是指在作业空间确定之后,对显示装置、操纵装置的位置安排设计。驾驶室空间布置人机工程学主要体现在显示装置和操纵装置的重要性、使用频率、功能、使用顺序等方面,如紧急制动,一旦使用,就要保证准确而且迅速地响应。经常使用的装置要置于驾驶员易见及易触碰的位置。配电指示与其开关应设置在同一区域。工作台的关键尺寸及安装其上的显示装置和操纵装置的相对尺寸,均要以人体测量数据为基准。驾驶座椅的结构型式应尽量和驾驶坐姿的各种操作活动的要求向匹配,使驾驶员在驾驶的过程中基本保持身体稳定、舒适,且能进行精准的操作和控制。良好的驾驶座椅设计应尽可能保证驾驶员在连续数小时的工作中,身体能够得到很好的支持,座椅设计在大多数情况下是需要试验和经验来保证的。GB/T12552一90《载货汽车驾驶员操作位置尺寸》,GB/T13053一91《客车驾驶区尺寸》,GB/T6235一97《农业拖拉机驾驶座及主要操纵装置尺寸》,以及我国机械行业标准JB/T6716-93《农业拖拉机驾驶室门道、紧急出口与驾驶员的工作位置尺寸》,JB/6715一93《农业拖拉机驾驶座标志点》等许多标准中,规定了有关车辆驾驶室的作业空间布置和尺寸的推荐数据。
2结束语
【关键词】老龄化;人体工程学;无障碍;设计
【中图分类号】R686【文献标识码】A【文章编号】1044-5511(2011)11-0473-02
随着社会的发展进步和人口老龄化的加快,老年人越来越受到人们的关心和社会的重视。“人性化”的社会倡导我们更多的关注老龄人群这一相对弱势的群体,在这种理念引导下进行家具以及相应环境的设计,将极大地方便他们的日常生活,同时也从一个侧面反映了社会的文明进步。而面对日益迫切的需求,如何更好地设计出适合的家具产品就成为了值得我们研究的方向。作为设计人员应该从充分研究老年人的生理和心理的基础上,利用科学分析法和深入细致地调查获取这一类人群对家具的切实需求,设计出在功能和外观上都尽可能符合老年人行为能力和生活习惯的家具。要达到这一目的,需要从两个方面入手:一是人体工程学角度研究老年人群有别于其他人群的体质特征;二是从无障碍设计角度关怀老年人的生理心理需求。
1 人体工程学与无障碍设计
1.1 人体工程学:人体工程学(Human Engineering),也称人类工效学(Ergonomics)。人体工程学是一门研究系统中人和其他元素的交互作用的科学,致力于应用理论、原则、数据和方法进行设计,以求将人和整个系统达到最佳。
人体工程学起源于欧美,第二次世界大战中,开始运用其原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人-机-环境的协调关系。战后,各国把人体工程学的实践和研究成果,迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去,并于1960年创建了国际人体工程学协会。而把人体工程学原理引入到家具中,目的就是为了优化用户和家具产品、家居环境之间的界面,力求使人、物及环境的系统达到最佳组合,从而发挥出最好的作用。
1.2 无障碍设计:无障碍设计(barrier-free design)这个概念名称始见于1974年,是联合国组织提出的设计新主张。无障碍设计强调在现代社会,一切有关人类衣食住行的空间环境以及各类建筑设施、设备的规划设计,都必须充分考虑具有不同程度生理伤残缺陷者和正常活动能力衰退者的使用需求,营造一个充满爱与关怀、切实保障人类安全、方便、舒适的现代生活环境。在欧美、日本等一些国家,较早认识到了无障碍设计的重要性,进行了必要的研究,极大地改善了特殊人群的日常生活,甚至对广大普通人群的生活品质也有提高。
我国引入无障碍设计虽然起步晚、起点低,但也已取得了显著成绩。国家建设部已下发了《城市道路和建筑物无障碍设计规范》,其中有24条为工程建设强制性标准条文,于2001年8月21日起开始执行。目前我国多数城市的干道、主要商业街、广场、医院等采用了无障碍设计,城市住宅小区的无障碍设施也开始起步。但是,应该注意到的是,无障碍设计还没有引起我们的足够重视,普及方面也存在较大的差距,比如人们的居室以及家具日用品等,很多都还没有无障碍设计的考虑,成为了无障碍设计的盲点。
1.3 人体工程学在无障碍家具设计中的介入:老年人、残疾人、行动不便者对环境和用品有更多的依赖性,无障碍家具设计就是考虑到这一群体的特点,在设计中采取的“人性化”措施使家具更适宜他们生活。而人体工程学作为人体科学、环境科学与技术科学融合交叉的新兴学科体系,有着广泛的应用领域,其聚焦点在于“协调人与产品的关系”,在家具产品中则主要着眼于优化“人-家具-室内”的关系。无障碍家具设计要得以科学合理地实现,人体工程学的介入和运用是必不可少的。
人体工程学在现代家具设计中的应用,特别强调其在使用过程中对人体的生理及心理反应,并对此进行科学的实验和计算,在进行大量分析的基础上为设计提供科学的依据。例如大家都很熟悉的椅子,其高度常定在390mm~420mm之间,根据就是人的坐姿时的基准点(坐骨结节点)为准进行测量和设计,高度不够会使体压集中,并让人在起立时显得困难;高度过高会使两足不能落地,时间久了血液循环不畅,肌腱会发胀而麻木。对现代家具进行设计,要力图做到“人-家具系统”相互和谐。
在无障碍设计中,设计师可以运用人体工程学在家具和其他相关设施的设计上妥善处理功能与造型,以方便人们的日常动作行为,从而帮助有障碍人群独立生活的愿望得以实现。人体工程学,作为研究人体在生活、工作等行为活动中的适用度的重要依据,将是研究无障碍家具设计过程中不可或缺的重要部分。主要着眼点在于对居住环境的各个空间中的家具进行尺寸分析及功能研究,使之符合目标人群的行为、生理、心理需求,给他们带来便利,满足他们的需求。
2 老年人生理特征和心理变化
老龄化问题也是我国21世纪要面临的一大社会问题。随着生活水平的提高,医疗条件的改善,人们的预期寿命长了,老年人也就多了。2005年统计,中国60岁以上人口是1.44亿,占全国人口的11%。因此,中国已经进入了老龄化社会,而老年人也是无障碍设计关注的重点人群。由此可见,我国对于无障碍设计是有着较为迫切的需求的,这值得我们设计人员关注和重视。
2.1 老年人的生理特征:老年人的生理变化主要是机体老化、功能障碍。随着年龄的增长,人体各系统、组织和器官功能逐渐衰退,导致机体活动减退、生物效能减低、环境适应能力减弱和器官应激能力衰减。具体来看主要有以下几个方面:(1)肌肉骨骼系统:老年人随着年龄的增长,身体不断萎缩,其人体尺度也发生相应变化,最明显的表现在身高。老年科学研究结果表明,人在28~30岁时身高最大,35~40岁之后逐渐出现衰减。一般老年人在70岁时身高会比年轻时降低2.5%~3%,女性的缩减有时最大可达6%。除此之外,老年人的肌肉及骨骼系统衰退,反应和灵活程度下降,肌肉的强度以及控制能力也不断减退,一般人70岁时的肌肉强度只相当于30岁时的一半。(2)感知能力:老年人的感觉器官会衰减,一般首先是听觉和视觉发生障碍,视觉主要表现在眼角膜变厚,晶状体弹力下降,睫状肌调节能力减退,多出现老花眼。老年人还会出现辨色能力下降,对近似色的区分力下降,判断高差和有少量光影变化的能力也会减弱;听力衰退则主要表现为高频声音不敏感,所以交谈时经常需要很接近;触觉味觉嗅觉也会随着感觉细胞的衰老和减少逐步减退。(3)思维能力:人的记忆、分析、综合、判断、推理以及计算能力,都是人的智力组成内容。根据智力测验,最佳智能状态在25岁左右。进入老年后,记忆力和反应速度的降低较为明显。
2.2 老年人的心理变化:随着老年人生理衰退,心理状况也悄然发生改变。而在中国由于现代社会“空巢家庭”、“留守老人”的出现,缺乏和子女交流的居家老人心理的变化较之以往更加明显。就心理学角度而言,老年人的心理变化主要表现在以下几个方面:(1)失落感:老年人由于一般不再从事生产性工作,心理上会产生一种失落感,从而表现出两种情绪:一种是沉默寡言,表情淡漠,情绪低落,凡事都无动于衷;一种是表现为急躁固执易怒,对周围的事物看不惯,为一点小事而发脾气。(2)依赖感:老年人由于社会和个人生理原因,会偏向于依赖性增强。主要表现在经济上依赖、生理上依赖和社交上依赖。(3)怀旧情绪:人到老年,思想不再像年轻时候乐于憧憬未来,而更倾向于回顾过去,说话做事都带有浓厚的怀旧色彩。由于退休之后生活的节奏突然放缓,老年人的心态也更趋向于安静详和的状态。(4)行事小心:心理研究表明,老年人做事情较为趋向稳扎稳打,不会轻易冒险,行动上比较小心,不是很在意所花的时间。
3 老年人家具设计原则
根据老年人群的身心特点,运用人体工程学和无障碍设计法则进行家具的造型、色彩、功能、材料等方面的设计和确定时可以归纳出一些具体的做法,有助于满足老年人的生理和心理需求,以达到安全、便利和舒适的效果:
(1)尺度和造型:老年人的无障碍家具在设计时首先要考虑家具的尺度,由于老年人身体尺度的萎缩,家具的工作台面高度应适当降低,柜类家具的储存空间高度也需要和正常成年人有所区别。可另一方面,老年人的体重和身体围度却一般会比普通成年人大,故人体家具如椅子沙发等宜宽大稳重而不宜小巧。造型方面,由于老年人的怀旧情感,应避免采用年轻人所偏爱的现代几何造型,宜传统造型风格,但表面装饰也不宜太过繁杂,避免清洁工作量加大。另外为了适应腿脚不太方便,需轮椅或坐姿行动的老年人,厨柜、卫浴柜的下方宜留出容膝空间。另外,造型上应该更加强调安全性,可以多运用一些无尖角、圆滑的形体,以减少磕碰、擦伤等意外情况的发生。
(2)色彩和材料:色彩方面从老年人偏宁静的心理状态出发,应该使用柔和统一的色调,以增加家具的平静、庄重、高雅的感觉。而另一方面老年人的视力敏感度降低,因此如果有功能提示的区域应用较明显的色彩或图案加以强调。
材料方面首要因素是环保健康,实木类材料为首选,人造板材应达到国家E1级环保标准。表面涂饰以哑光漆为好,椅子座面靠背宜采用柔软舒适的软包材料。尽量减少玻璃、金属等质地较硬容易造成伤害的材料。
(3)功能和细节:由于我们的设计对象的身体机能的衰退和不足,往往难以轻松地把握自己的动作,同时判断力也下降。因此,设计上要充分考虑家具的功能,辅助他们方便使用,保障他们的人身安全。人体家具和准人体家具可增加一些辅、保护性的设施,如扶手、安全抓杆等,使用者可用手臂支撑来弥补下半身肌肉力量的缺点;卧具可以增加电动或机械升高斜倚功能,方便起身;柜类家具的储存空间划分宜简单明了,内部可安装照明灯,高处可以加入升降装置,方便取放。
4 具体设计分析
在这里我们根据基本功能进行分类的设计分析。
4.1 家具设计实例:①人体家具:这是一类直接支撑人体的家具,如椅、凳、沙发、床等。老年人在家里的大部分活动都需要和这一类家具有关。(1)坐具类:对于椅、凳这种坐具来说,加入扶手可以方便人起坐时抓握,增加身体平衡的支点。因此,有扶手的椅子是比较适合无障碍设计的;在坐具尺寸上,座面宽度应使用较大些的尺寸,对于体重较大的老年人来说坐起来更加方便,活动起来更加自由;另外,座具的背倾角和坐倾角可适当偏大,以增加其舒适性。沙发的设计首先要从人体工程学角度确定其倾斜角度和坐深,如人体坐姿的倾斜角度和坐深较大,会使人起身更为费力。另外沙发的坐垫靠垫不能太过柔软,人的腰椎将得不到有力支撑,因此应该注意使其软包填充更具有韧性和弹性。此外,沙发周围加上脚踏、杂志搁架等功能附件以方便老年人的休闲生活。②床具类:床的长宽设计宜采用大尺寸设计,即满足大身材对床的要求。另外由于人在睡眠时姿势经常变化,为使人睡眠时舒适,也应该按大身材来设计。可用身高的P90 或P95为上限,两侧再各留100~150 mm 的余量,建议采用尺寸为1000mm×2050mm。对于下肢不便的老年人来说,应该在床的一侧或两侧安装扶手,方便上下床,而床面高度应与轮椅高度接近(500mm)。为了便于起身还可以使用电动升降装置调节床具的上半部分角度和高度。③ 准人体家具:此类家具的功能部分与人有关,代表类型为桌、台等。桌子不宜过高或过低,过高容易导致人的肌肉疲劳,长期如此可能会出现颈椎问题;过低的桌子则会使人感到书写不适,肩部疲劳,胸闷,起坐吃力等。对于下肢活动不便的人,可在桌子的侧面安装扶手装置,以便辅助走路和起立支撑。而下方容膝空间也要比正常的最低580mm高,以方便腿部进出。如为轮椅使用者更需要加大为750mm左右。④贮存类家具:贮存类家具主要为柜架类家具。对于带有抽屉和顶柜的柜类,不宜有低于双膝的抽屉和高过头的顶柜,以减少人的躬身和爬高,减少不安全因素的存在,且使用省力。另外其家具饰件如拉手的体量不宜太小,也不宜棱角太过分明,可以考虑采用镂铣方式与抽屉柜门面板一体化处理。同时,抽屉滑轨柜门铰链要选用高品质的五金配件,确保家具开启轻巧省力。柜门的设计宜采用推拉门或者折叠门,避免采用平开门,因为平开门需占用较大的空间且不利于轮椅使用者开启或关闭。
5 总结
老年人无障碍家具是通过设计来弥补他们在家居生活中的行为障碍。设计者应更多地研究老年人群的特点和实际要求,充分应用人体工程学,才能真正做出符合他们的生理心理需求的无障碍设计,构建一个真正相互尊重、平等的社会环境。
参考文献
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友好的设计理念,而是从使用角度的更多层次上来满足人们的需要。
关键词 用户友好;产品设计;人体工程学;人性化设计
中图分类号TM732 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)77-0199-02
1 用户友好设计
“用户友好”这个词语最初是用来形容或描述无线电技术和IT产品的,多出现于软件界面开发原则中,一般说来用户友好界面的开发要基于人机工程学,其原则在于界面要具备较高的可靠性、简单性、易学习和易使用性以及立即反馈性。由于用户友好原则是基于人机工程学在软件界面开发中的体现与延伸,所以用户友好原则也应是人机工程学在产品设计中的演化与发展,其中人性化设计应为用户友好原则中的重要一项。一个用户友好的设计,应该以满足人们的需求为目的的,并且以人性化设计为基础前提。不仅仅满足人的主要需求,同时在设计过程中注重对用户高层次需求的设计与考虑,最大限度的通过产品设计手段达到人类精神与物质的统一。
用户友好的设计要求尊重人的价值,并通过两个方面体现。首先,精神层面上的用户满意度,用户友好的设计以人性化设计为基础与前提,并将设计重心放在如何使产品更适合于人类使用。这就要求设计者对人类的生理与心理特征进行完整与充分的研究,利用人机工程学的相关理论,在产品满足人的生理与心理特点以及生活习惯的同时,增加使用的便利性和舒适性。其次,是审美和文化的要求。在产品符合人体工程学的设计要求的前提下,从产品设计以美观作为评价标准,使产品符合多数使用者审美要求,从而使用户达到心理上的愉悦与满足。这就要求在设计前期,设计者对用户群进行详细的定位,并且要充分了解用户相关的社会形态、文化价值、民族习俗、伦理道德等诸多方面的信息,通过认真的调查和分析,了解目标用户在这些领域的好恶倾向,并依靠自己的敏锐的感知能力对产品的功能和形式进行预测。
2 人体工程学与用户友好设计
人体工程学显着的特点是,人,机,环境三个要素的基础上,三个要素虽各具特点,但是它们并不是的单一元素,是相互依存的整体,要将“设计对象”和“使用对象”即人与物作为一个系统内的并存元素来进行研究。人体工程学是实现用户友好设计的有效手段,用户友好的产品设计必然是要以符合人体工程学为前提的。例如美菱冰箱,针对农村市场的用户进行设计。除了沿用防潮、防锈材料等特殊设计外,针对农村老鼠较多的问题,专门增设了防鼠装置;由于农村环境中灰尘较大,在冰箱门体上方增设了翻盖;而针对农村用户节省电费的需求,美菱也推出了日耗电量仅0.29度的超节能冰箱,三天耗电量不到一度。从功能定位到外观设计,美菱冰箱充分考虑了这种特殊环境下,人-机的关系与状态,将人-机-环境三者达到了和谐统一的关系。
3 设计活动与用户友好设计
用户友好的产品需要其满足用户使用的功能需求,审美需求,给人舒适的使用感受以及美的享受。设计师要充分考虑到用户时代特征,民族特点,审美价值取向。因此,用户友好的设计需要设计者做好充分的设计前期工作,对于用户的相关属性进行研究,再设计期间综合多方面的因素,反复从用户的角度对设计进行推敲。与此同时,用户友好的设计在设计活动后期需要不断总结经验,使设计过程更为的灵活,并且力求创造独特的能准确反映产品性质与功能的产品形象。
3.1造型的用户友好设计
建模是创建一个产品造型的一个重要手段,主要是通过设计产品的尺度,形状,比例和层次结构,影响用户使用中的心理体验,让用户在使用中对产品产生的驾驭感,成就感,亲密感,也为用户创造微妙的,有趣的,愉快的,轻松的,神秘的等不同的心理状况。用户友好的产品在设计中就需要运用合理的语言符号,来反应产品自身的技术与功能特点。对于一款好的用户友好的设计产品,往往让人们无法忘怀的是产品的一个标志性的形态与尺度,而通过对其形态的回忆,联想其功能属性。例如,机械及手工工具,其产品形式语言应主要反应产品本身安全可依赖的重要性质,这就需要产品在造型上减少尖锐的造型,多用圆滑缓和的造型方式,为用户营造安全舒适的使用心理,同时结合多元得设计手段,注重产品个性的彰显。
3.2颜色的用户友好设计
颜色对于产品的外观,不仅具有装饰和突出产品个性的功能,同时也是人类视觉审美的核心因素,色彩对于用户的视觉感受和使用过程中的情绪状态具有深刻的影响。色彩设计应根据产品表达定位其主题,反映了产品的功能与属性,同时色彩也被产品所处时代背景,社会形式,文化,区域和生活方式所影响。
3.3材料的用户友好设计
材料对于人的心理的感知过程所造成的影响不可忽视的,产品的材质本身就是一种艺术形式的存在,好材料可以为产品设计带来多变的外观肌理。材料质感以及表面纹理特征,给人以视觉和触觉的体验,以及使用心理的微妙变化。很久以前,人们发明了一种接近指纹与手指接触的位于手柄位置凸起的薄膜,这种材质的运用增加用户与对象见的摩擦的同时也提高了手的灵敏度,这使得产品特别对于手工工具,制造出一个有效的用力点与手的控制点,提高产品的实用性的同时,也对于不同用户的操作习惯进行引导。通过选择合适的造型材料,使产品本身对于用户来说更具备功能性,也给产品本身增加多变与个性的设计元素。
用户友好的的产品设计不仅使给人们的生活带来更多的舒适和方便,更使得用户和产品之间的关系变得和谐。非用户友好的产品就会使用户花费更多的时间和精力去钻研它,了解它,适应它,甚至是顺应产品的工作过程而改变自身的习惯。用户友好的设计是时代和社会进步的一种表现,是工业设计未来发展的必然趋势。工业设计作为一个具有广泛群众基础设计领域,就要求产品从人的需求出发,在形式上,色彩上,功能上,材质上,尺度上,装饰上等层面来考虑与体现产品的人性化,使未来的设计出的产品更适合消费者的消费心理和消费需求,创造新的生活方式与生活状态。
参考文献
【关键词】《人机工程学》;建设;研究
中图分类号:G42文献标志码:A文章编号:1007-0125(2018)09-0164-02
根据国际工效学协会的定义:人机工程学是研究系统中人与其他组成部分的交互关系的一门科学,并运用其理论、原理、数据和方法进行设计,以优化系统的工效和人的健康幸福之间的关系。[1]我们可以看出,人机工程学是研究人的因素的一门科学,而产品设计是研究物如何适应人使用的一个专业,所以《人机工程学》是产品设计专业很重要的一门专业课程,在产品设计中起着决定性的作用。但是,在教学实践中我们发现,《人机工程学》是一门典型的理工类课程,在课程中有大量的实验数据和公式。产品设计专业的学生都是美术类的,美术学生在学习中碰到理工类的数字和公式,明显感觉到很吃力。《人机工程学》课程是否能学好,直接影响到学生在后面的专业学习中是否能设计出好的作品。韶关学院美术与设计学院产品设计专业通过5年时间的建设,特别是对于《人机工程学》课程的教学内容和教学方式进行一系列的改革与实践,并取得了较好的效果,有效提升了学生的设计实践能力。
一、《人机工程学》课程改革理念和思路
(一)课程改革理念。通过学习《人机工程学》课程,了解人机工程学学科的知识框架,掌握人机工程学的设计方法。以应用型产品设计专业人才培养为目标,通过《人机工程学》课程的学习,培养学生主动应用人机工程学知识发现生活中产品设计不合理的问题。强调人机工程学理论与产品设计实践的结合。[2]培养学生的创新设计能力和“以人为本”的设计思想。
(二)课程改革思路。坚持应用型产品设计人才培养的目标,学生在了解人机工程学理论知识的基础上,强调人机工程学的应用性特点。以人机工程学中的系统因素和人的机能特点为主,结合美术类学生的特点以及产品设计中所要涉及到的人机工程学知识,合理选择授课中的内容。在具体的教学过程中,采取讲解基础知识概念—数据实际测量—设计案例讲解—专题设计的方式,在课程教学中坚持人机工程学和产品设计的结合,围绕产品设计应用人机工程学来组织教学;在教学现场采用互动教学法、项目教学法、案例教学法等多种教学方法的综合运用,努力加深学生对人机工程学知识的理解和掌握。结合专题设计,让学生能把人机工程学知识灵活运用到具体的产品设计中去,达到提升学生设计水平的最终目的。
二、《人机工程学》的教学内容
(一)人机工程学与生活。这一部分可以从我们日常生活中许多设计不合理的产品入手去讲解。这样的案例有很多,比如每个家庭都会用到的排插,排插上有一系列的插孔可以连接很多电器,但是在使用过程中会发现,很多插头非常大,一旦插入就会使旁边的插孔用不了。在普通人看来用不了就不使用了,但是从产品设计师的角度来说,这就是插座的设计不合理造成的。想要解决这个问题,就要从“以人为本”的设计思想出发。同样是在排插上,插了很多的电线,在我们日常生活中电线要么是黑色的、要么是白色的,如果我们想要拔掉一个电器的电线,就会发现区别哪个插头才是需要拔掉的很困难,其实这也是人机工程学的问题,也可以找到相应的办法去解决。在生活中类似的案例有很多,可以作为一个专题去讲解。
这一部分的内容看似简单,实则作用重大,可以提高学生学习人机工程学的兴趣,知道人机工程学是有用的、能解决设计中的问题。而且是否有一双敏感的、能发现问题的眼睛,也是衡量一个产品设计师设计能力的标准。
(二)人机工程学的理论知识。这一部分就是关于人机工程学知识的基本框架的讲解,包括人机工程学的概念、人机工程学的发展历程、人机工程学与产品设计的关系等。还有关于人体测量的一些基本的概念和相应的表格、数据;通过这一部分的讲解需要让学生理解到男人与女人、老年与儿童、不同国家的人、不同地区的人的人机测量数据是不一样的,所以在设计中需要针对特定的设计对象来选用合适的产品大小尺寸,这样的设计才是合理的。与人体尺寸直接相关的就是家具产品的设计,通过大量研究人员和设计师的测量和总结,一些常见的家具如桌子、椅子的基本尺寸是可以通过人机工程学中的数据查到。人机工程学中不仅仅是研究人体的尺寸,还有人的视觉、听觉这方面的内容,这方面的理论较为生涩,但是在设计上的应用很多。还有在交互设计中的人的操作习惯、交互图标的样式、大小、颜色也都是跟人机工程学紧密相关的。
(三)专题设计部分。人机工程学理论知识和设计案例的讲解能使学生掌握这些基础知识,但是这些知识的灵活运用则要通过专题设计来实现了。在人机工程学的专题设计中,有以下两个课题可供选择,通过教学实践证明效果较好。
第一,座椅的设计。座椅的舒适度是人机工程学的一个典型应用。所以在人机工程学中座椅的设计是一个好的选择,通过对座椅的设计理念、样式设计、尺寸的选择,锻炼学生的综合设计能力。需要说明的是,在该课题中,座椅一定是需要用实物,这样在制作完成后,教师评价完后学生可以通过实践直观感受到不同设计在舒适度上的差别。座椅的制作材料可以选择瓦楞纸材料,这种材料加工起来比较方便,而学习《人机工程学》的学生都是低年级的,这样的课题操作性强、比较容易上手。
第二,鼠标及周边产品的设计。鼠标是现在大学生都很熟悉的产品了,鼠标的造型与操作是否舒适关系很大;而且不合理的设计可以导致手部关节受损。这也是一个典型的人机工程学的问题。在教学中可以让学生对现有的鼠标进行调研、分类;分析不同鼠标的设计特点。在此基础上拿出新的鼠标设计方案,通过油泥来制作实物模型。而且可以进行鼠标相关产品的设计,以此来减少手部关节的疲劳感。在设计方案点评中,也可以通过触摸不同的鼠标模型感受哪种设计是合理的。
三、《人机工程学》的教学方法
《人机工程学》课程的理论性较强,纯粹的理论讲解会使美术类产品设计专业的学生感到乏味和无趣,教学效果当然会很差。在课堂教学中,要结合所讲授的人机工程学理论列举很多相关的设计案例,这样才能吸引学生的注意力。最好是能在授课时带上一个设计优良的产品和不好的产品,通过实物的触摸来直观感受人机工程学的重要性。
还需结合项目法来加强整个课程的关联性。在《人机工程学》课程中引进设计项目,可以使学生学习更有目的性。人机工程学理论与设计项目相结合,学生能更好地提升自己的设计能力,从而达到应用型产品设计人才的培养目标。
四、结语
关键词:人机工程学;教学改革;创意
创意产业的概念是由英国政府的文化、传媒与体育部(DCMS)于1998年率先提出的。其将创意产业定义为“源自个人创造力、技能和才华的活动,通过知识产权的生成和利用,具有创造财富增加就业潜力的产业”,并将出版、传媒、软件、广告、艺术、设计等13种行业确认为创意产业。创意产业与传统产业最大的区别在于创意为产品或者服务提供了实用价值之外的文化附加值,最终提升了产品的经济价值。创意能力是创意人才的主要职业能力,而《人机工程学》以项目课程为主体的课程改革,能突出创意能力的培养。
《人机工程学》是一门新兴的边缘科学。它起源于欧洲,形成和发展于美国。人机工程学,也称人类工程学或人类功效学,主要探讨人们的工作效果和劳动效能的规律性。人体工程学研究的是人与机器及环境之间的相互关系,亦即对人的知觉显示、操作控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合进行有效研究,使人们在获得最高工作效率时感到安全和舒适[1]。
《人机工程学》课程是艺术设计专业的一门主要专业课,是该专业的必修课程之一。此课程旨在以项目化实训的方式使学生在符合人机工程学的人体尺度数据下进行创意设计,为“人-机-环境”系统设计提供整体思路,为“以人为核心”的设计思想提供可行方法。通过本课程的学习,培养学生把“人-机-环境”系统作为一个统一的整体来研究,以创造适合于人操作的机械设备和作业环境,使“人-机-环境”系统相协调,从而获得系统的最高综合效率,培养“以人为本”的设计价值观。从而为展示设计、产品设计、室内外环境设计等专业课的学习和今后从事设计工作奠定基础。
一、《人机工程学》教学的现状
《人机工程学》虽然是一门专业基础课程,但其涉及的许多相关数据及知识相贯许多专业核心课程,而且理论与实践相辅相成的教学效果,将对学生创新创意能力的培养起到至关重要的作用。但在实际的教学过程中,人机工程学这门课程,由于没有得到足够的重视,课时不足(很多高职院校只有三四十个学时),加之传统教学的惯性思维的影响,致使其在教学体系、教学理念以及教学效果等方面暴露出许多问题。
一是教学体系孤立、不连贯,教学方法教条、偏重于理论,枯燥乏味,教学资源库匮乏,难以调动学生的兴趣和求知欲。考试一纸试卷定分数,学却不能致用,课程教学目标不能达到预期效果。
二是教学大纲针对性不强,递进的层次关系不明显,教学方式偏重于理论,即便增加一些实践的教学方式,但没有与时俱进地植入相关的案例、创新创意的因子,学生的创造性潜能未完全激发出来。
三是教师教育教学环境较封闭,专业基础课与核心课程的沟通协调不够,教学创新性理念有待进一步提升。人机工程学的课程虽然涵盖面宽广,涉及到许多主干专业课程,但由于种种原因,相关教学只是点到辄止,谈不上创新与拓展,致使学生学得不深入、敷衍了事,引不起兴趣与重视。
二、《人机工程学》教学改革的思路
(一)优化课程教学体系
1.加强课内教学理论与实践相结合,夯实学生与专业相关的实践动手能力
首先,在理论教学环节中,恰当、巧妙地利用动手能力将理论枯燥的数据转换为感性的操作,以提升学生的学习兴趣。例如,在人体生理尺寸这个教学环节,我们要求学生带卷尺,大家互相测量,然后再与书上的标准尺度相互对照,以期提高学生的求知兴趣,为今后在实践中能灵活、熟练地运用各种相关尺寸参数打好基础。在实践教学中,教师要善于设计与理论紧密结合的任务,以确保课堂中学生能将理论灵活运用于实践任务中。
2.在课堂中引入实际项目任务的操作,综合提升实践运用能力,注重创新能力的培养
利用教学实践基地的优势,加强与企业的合作,紧密联系企业发展的最新动态与研究成果,及时开发、补充、更新教学资料库。教师在教学过程中可以运用最新的实际项目任务来进行教学,启发学生创意创新能力,将理论教学很好地与实践教学结合起来。如宜家公寓样板房的家具展示设计,在设计过程中不仅要考虑座高、座深与人体结构的关系,而且要考虑与整个展示环境的关系,而并非只是简单的ctrl+c与ctrl+v。在设计方案的探讨中,采用小组团队的组合模式,学生与教师可面对面交流、讨论,最终优选出最佳方案。对于学生的创意创新思维与实践方案,教师要予以鼓励。
3.注重调研与理论的总结升华
要善于写调研报告,在调研中要善于发现市场潜在的商机。每一个小项目完成后,要在设计实践的基础上,善于分析与总结,将实践上升到理论的高度,为下一次的实践做好准备。
(二)多元化教学方法的采用
多元化的教学方法是教学效果的有利保证。讲授、引导、分小组进行讨论、剖析、大家一起动手实践等多种教学方法的交叉、立体运用是提高教学效果的必然需求。从实际生活中案例的介入引导到理论的总结,再到实际的改良运用、思维的发散延伸,从课程的兴趣点入手(人体生理尺寸的测量),到基础的简单与运用(如坐具或者展柜的设计),再到整个环境的运用(居室设计)及展示空间运用,形成一种由问题到思考(带着生活中的问题去查阅资料,在整理资料的时候必然要去思考有用的信息),由思考到理解的深层次,再到创新性思维的多元化的教学方法和模式。
(三)教学内容的分层次“梯进式”设计
教学内容的分层次“梯进式”设计是教学改革的基础。《人机工程学》这门课程偏重理论,较枯燥,在实际教学过程中,笔者将训练的任务进行“梯进式”的编排是这门课程的一大亮点。整个课程将从人体基本的生理尺寸、心理尺度关系,到坐具(或者展具)的设计(代表单体设计)、整个居室的设计,进而延展到展示空间(公共空间)的设计。由局部个体到整体环境,由简单到复杂,层层递进(见下表)。
学生从感性方面去理解人机,再结合所学专业方向逐步提升到理性,由感性简单去描述问题,到用人机工学的眼光去发现问题、理解问题,直到找到问题解决的方案,由教师引导、剖析到学生参与,再到学生独立思考延伸学习的过程,创新的思维模式水到渠成。
(四)立体网格化模块的设计
立体网格化模块的设计有利于培养学生的人机运用及创新能力。《人机工程学》是一门综合性较强的学科,学科内容较庞杂、涵盖域宽广,从基础知识到知识的转化灵活运用再到创新思维能力的拓展,一方面要在训练学生实践技能能力的时候系统地传授相关的理论知识,一方面还要培养学生的创新、创业能力。在这种综合性的教学目标要求之下,在基于多元化的教学方法和分层次“梯进式”的教学内容设计的基础上,以多变灵活的教学方法为横坐标、以渐进层次化的教学内容为纵坐标,将教学的具体项目任务分布于各个纵横的网格点上,实现立体网格化模块的教学设计,有利于培养学生的人机基础运用实践及创新能力创业能力。在具体项目任务的设置上,可以结合展示设计、产品设计及环境艺术设计等不同的专业方向,在引导学生科学深入掌握基础知识的基础上,适当调整学习任务内容与深度,不仅可以培养学生的人机运用能力,也为学生形成专业的思维逻辑与创新能力做好铺垫。
三、《人机工程学》课程改革的特点
(一)创新拓展性
《人机工程学》教学改革思路是基于创意产业背景下的教学研究与实践,创意能力是创意人才的主要职业能力,而《人机工程学》以项目课程为主体的课程改革,能突出创意能力的培养。我们在课改中,进行了教学体系的重新梳理与教学过程的全面更新,及时补充、更新理论运用部分的内容,将实践案例引入教学转换为教学案例,通过项目任务的方式来巩固学生的理论与实践结合的能力,并适时进行相关的拓展与延伸。
课题研究中,以创意产业中的实际项目案例为依托,以小的任务进行课程理论附着点的切割,最终将拼接成一个大的载体项目(如室内环境设计中立式家具、坐具的设计与整体环境空间的设计),既贯穿了教学任务完成了教学目标,又激发了学生浓厚的学习创意与技能的兴趣。在做小的任务的时候可以在遵循人机基本生理及心理尺度关系的条件下,进行一些产品及空间的创意设计,这种创意是在创意产业背景下的创意,有别于以往学校教育中的偏于概念性的天马行空的“创意”;我们所说的创意要求必要的也是必须的技术性的限制条件,“创意”要与市场密切相连,从而能真正与时俱进,提高学生基本技能及创新能力。
(二)教学方式方法灵活多样
在课程教学中,我们根据当前人机发展的最新动态与研究成果,灵活运用如案例教学、分组讨论、实地测量、实践调研、模型渲染等各种教学手段与教学方式,使学生将人机的课不仅与横向其它课程相联系,还与原来、现在与未来可能有的相贯穿,具有一定的前瞻性与灵活性,教学特色鲜明。
(三)突出实践的参与和互动性
坚持以提高学生素质教育,培养学生创新教育为目标,鼓励学生参加国家级、省级及院级的各类创新设计大赛,以赛促教,不断深化教育教学理念,深化课程体系改革和教学方法的提升,突出课程的创新创业的重要性,促进大学生实践创新工作更加规范、科学。
四、《人机工程学》课程改革的成效
上述一系列的教学改革,不仅锻炼了学生的专业实践能力,也使学生的口头表达能力、与人沟通能力、组织协调能力、团队协作能力、创新能力得到进一步的提升。
在各种专业性大赛及毕业设计等实践环节,学生运用《人机工程学》的理论知识和专业实践进行相关设计,取得了较好的成绩。在全国普通高校信息技术创新与实践活动组委会主办的第二届高校NOC活动中,2名学生分别获创意设计类三等奖;2010届、2011届多名学生毕业设计作品获得院级优秀毕业设计作品奖及优秀团队奖;1名学生作品获2012中国建筑艺术“青年设计师奖”高职高专组室内概念设计奖(展示组)铜奖;1名学生作品获室内概念设计奖(商业组)优秀奖。笔者与其他两位教师分获最佳指导教师奖。同时,我们还将学生在实践中取得的优秀科研成果转化为课堂理论性的教学内容,实现了理论为实践服务,实践促进理论,教学与理论相互依存,相辅相成[2]。
参考文献:
[1] 罗盛,胡素贞,文渝.人体工程学[M].黑龙江:哈尔滨
工程大学出版社,2011.
软体家具是人们为了更加舒适、更好改变生存环境所创作出来的产物,用各种自然和人造的材料,制造了无法计数的软体家具。在当代的室内设计中,软体家具的重要性总结为:在日常生活中占主要地位,是室内生活的必需品,有重要的实用功能,并且能够满足业主对室内环境精神层次的需求。软体家具包括的类型涉及日常起居的坐具和卧具两大主要类型,是最基本的家具,他的功能正在朝复杂化和多功能化发展。在当代软体家具则朝更多的领域发展,很多类型的家具都出现软体的类型。研究室内设计和家具发展的历史不难发现在室内家具的发明创作过程中时,凡是能够和人体接触的,可以满足人体休息、坐卧、倚靠的家具大多都被设计为软体或者有软垫的形态。因为它是一种即符合人类需求又符合人体工程学的设计。
人机工程学与软体家具
随着社会的发展、技术的进步,人们在享受富足的物质生活时,越来越注重物质产品在“舒适”、“美观”、 “安全”、“健康”等方面的因素,也就是常提到的人性化设计问题即人体工程学方面的问题,在软体家具的设计和使用过程中也需要考虑到这方面的因素,此外在室内设计中除了注意软体家具本身的人性化外,还要注意由不同的人不同的环境对软体家具的影响,好的软体家具对于室内设计的意义不仅限于视觉效果,更多的是从深层的人体工程学的角度对人们的生活质量进行提高。
软体家具的作用
1.丰富室内环境的色彩变化
在室内空间中,软体家具的色彩相对于其它家具而言其色彩的变化更为丰富多彩,因此对室内环境色彩的营造起到重要的作用。当人们在选择软体家具时,首先要对室内整体空间的色调有一个总体的把握,如果所选家具色彩与室内空间色调过分的统一就会使整体空间显得呆板、单调。因此在选择时要充分考虑到室内环境色调的协调与统一,如在年轻人的室内设计中,其空间色调多为活泼鲜明,因此在选择家具时色彩鲜艳,柔软丝织物做成的软体家具沙发,软垫等深受青年人的喜爱,这些家具的色彩丰富、装饰性强,能够使室内空间环境极富情趣。因此在进行室内软体家具色彩选择时,应注意“统一、协调”的原则。虽然软体家具的色彩仅占空间整体色彩的一部分,但却影响到整体空间环境的色彩氛围,不能孤立的考虑软体家具本身的色彩,要兼顾整体室内空间的色调。
2.灵活划分室内空间
在传统室内空间的设计中对于空间的分割往往是通过夹墙隔断等手段实现的,但是这种方法缺乏灵活性,在当代越来越多的人们开始选择使用家具来划分室内的空间。软体家具也有这样的功能,用软体家具布置来划分室内空间,可以更为合理的利用室内有限的空间。例如在户型相对较小的客厅空间里活动空间和休憩空间之间无明显界线的空间,如果直接用茶几进行隔断形成实体空间,难免显得空间狭小拥挤。因此可以充分利用软体家具,沙发的组合灵活方便的特征,使客厅空间的划分看似有限定,实则无明显划分,既保证了客厅空间原有的宽敞性,又能满足了人们客厅空间合理的使用功能。
3.营造空间气氛
室内设计的风格往往决定了所匹配家具的风格。在现实生活中,软体家具的选择与人们的年龄、职业、文化程度等有关。年轻人喜欢造型独特、色彩明朗、线条流畅简洁的软体家具;而儿童则喜欢卡通的、色彩鲜明、象征性强并带有一定趣味性的家具。家具设计属于室内陈设的一部分,任何一个不和谐的因素放在空间里都会破坏其整体性。所以说,软体家具作为室内陈设的一部分,其装饰作用与整个室内空间所呈现出来的氛围是密切相关的。只有当整体达到和谐统一时,才能真正体现出装饰的美感。因此,家具的造型、色彩、材料与风格等因素应与整个室内环境的风格协调一致。
影响软体家具对室内空间舒适度的因素
首先,软体家具和室内空间的尺寸比例安排是的合理设计也已经成为设计师很重视的事情,合理的室内空间尺度和合理的家具尺寸以及预留的舒适活动空间会让空间使用者达到最大的舒适度,从而造成体力的最佳消耗和心情的愉悦。进而促进家庭生活和工作的愉悦。其次,光线和材料的色彩是不可分割的,有光才会有色彩,光线的颜色以及色温又会改变材质看上去的色彩。因此,室内设计师或者家具设计师一定要对于常用的照明设备具有比较精通的了解。软体家具的材料一般为纺织品和皮革以及其他一些天然或者非天然的包覆材料,他们的色彩和质感在室内中很重要。合适的照度需要按照面料的反光性能以及色彩的明度等各个方面来确定,通过在室内面积比较大的软体家具的色彩纯度和明度可以比较容易的调节室内的明暗感觉,达到需要的效果。
总结
Abstract: This paper preliminary analyses Santiago Calatrava's architectural design theory and the aesthetic designs inhis work by discussing the biomimetic design of his architectural form and structure.
关键词:动态美 仿生形态 建筑结构样式
Keywords: dynamicsbionic form architectural structure
一:引言
圣地亚哥・卡拉特拉瓦出生于西班牙,其实年代在瑞士学习建筑和工程学,最终获得了苏黎世的瑞士联邦科技研究院颁发的土木工程博士学位。关于学习如何做一名出色的建筑设计师的工作,卡拉特拉瓦早在他进入纯力学研究之前就开始了。他留心观察日常生活中的物理现象,尤其是对动物骨骼结构的研究,并坚持着运用结构来表达力与动感的完美集合。三十多年来,卡拉特拉瓦缔造出的结构美,设计出了众多举世瞩目的具有动态美的建筑形态。
二:仿生形态
自仿生学在1960年诞生,国外早在1963年就有德国人勒伯多所著的《建筑与仿生学》一书系统地阐述了建筑仿生学的重要性以及其与生态性、美学等关系,为建筑仿生学的研究奠定了基础。1973年,德国的卡尔・冯・弗里施花十年时间写就了一本《动物的建筑艺术》,这一书全面地展现了各种动物“建筑师”基于自己捕食、筑巢等目的而进行的奇妙的建筑活动,为建筑师进行仿生设计提供了灵感来源。
继承传统的简单数理美学仿生倾向这种建筑仿生倾向继承了以往建筑师从自然界中寻找灵感的仿生方式。他们仿生的目的往往是基于建筑美学思考的角度,或者将生物行为和结构规律简化为简单的数理模型。尽管有时也能达到结构或者性能上的优越性,但是他们更注重动物造型或韵律等带给建筑的美感,这种基于隐喻的仿生倾向是如此的广泛在圣地亚哥・卡拉特拉瓦的建筑设计中,随处可见他对生物形象的借鉴。他不仅喜欢从自然生物的外部形态中获取建筑的形式表现灵感,也喜欢从人和动物的内部结构形式和运动方式中寻找一种最能体现生命规律和自然法则的结构方法,而这种借鉴并不是完全的模仿,而是对生物形态背后数学和几何秩序的推崇。
三:卡拉特拉瓦作品分析
圣地亚哥・卡拉特拉瓦的早期作品主要为了体现设计源于生活源于自然,从棕榈树的生长形态到花朵绽放的美丽,要通过对世间万物的不断观察来启发设计灵感。主要作品有巴伦西亚科学城的水上雕塑(1980)以及瑞士的沃伦高中(1988)。1992年,卡拉特拉瓦在纽约的现代艺术博物馆设计了一个巨大的“影子机”,这个设计主要是由模拟呼吸形态运动的肋骨组成的。有趣的是,这些肋骨在地面所投射出来的阴影在规律的运动下就像垂柳的柳枝那般婀娜多
姿。二十世纪八十年代后期,卡拉特拉瓦设计了加拿大多伦多的BCE宫殿(1992)。这个由玻璃和钢结构组成的商业街廊所体现的大部分建筑学概念和设计构思都来源于他早期作品中介绍的一些建筑设计理念,比如沃伦高中以及“影子机”等。用他自己的话说,所有他设计的作品都会秉承一个理念,那就是他绝不会放过任何一个体现动态美的机会。为什么呢?因为在物理学概念中,力学原理包含两部分,一个是美学一个是力学,这两部分的重要性都是不容忽视的。最重要地是要理解力永远是动态的显著表现。
卡拉特拉瓦对于自然界中的建筑结构产生了浓厚的兴趣,尤其是动态建筑结构。他的论文阐述了关于建筑结构中的动态结构建模以及复杂曲面的表现手法的问题。他将论题归结为两部分:
1:对3D框架的几何图形做建模使之成为更紧凑的排列
2:连结完成连续的变动所需的机械连接的接点,概述了材料力学的各个方面
例:对3D框架的几何图形做建模使之成为更紧凑的排列(小模型,木材)
例:连结机械连接的接点(小模型,木材)
卡拉特拉瓦最开始工作的10年是在苏黎世。哈比森在他的文章“一个工程师的创举”中提到卡拉特拉瓦在苏黎世的建筑设计是想要表现清晰的骨骼结构,想要给人们展现一座庞大而令人震撼的却又倾注了设计者的智慧,感觉以及情感的建筑,虽然是骨骼结构,可是整栋建筑并不给人冰冷或者阴森的感觉。卡拉特拉瓦的绝大多数作品的灵感都来自于自然界或者自然界中的动态结构。骨骼系统的设计形态经常被他应用在各项设计中。
翼形设计也是卡拉特拉瓦作品的主题之一。以上图解展示了他是如何从人体形态推衍出他的翼形设计的。这个模型始于他早期对于动态雕塑的研究,与他的波形设计原理相同,翼形设计也是通过调动各个竖条部分来产生曲线的。这个翼形模型被他应用到了密尔沃基艺术博物馆的外形设计上。
圣地亚哥・卡拉特拉瓦在构筑自己的建筑理念和探索新的建筑表达方式上,是接受了斯宾诺莎哲学中的“天人合一”的思想,致力于追求一种人与自然的和谐关系,在建筑中表现自然的秩序。在他的笔下,建筑不仅仅是具有某种功效的盒子,更是一个有生命的有机体,使得建筑的品质提升到了精神层面,把本是无生命的建筑物变成了一种动态的“生物”,并衍射出丰富的感彩。建筑的生命是凭借着夸张的线条和强调不同含义而表现主来的,这些线条能够使建筑的支撑构件与维护结构出现微妙的呼应作用,卡拉特拉瓦以生物原型揣摩出来的建筑构件激活了建筑的灵魂,使建筑充满了生命般的动感。他崇拜自然,将自然当做建筑创作的源泉,但他更崇拜于人体,认为人体是最完美的美的诠释。他采用类推的设计方法来抵制设计方案中沾染任何既有的风格,并利用类推的思想超越了建筑领域的限制,并尝试着与建筑之外的相关领域寻找灵感。从他的速写本就是源泉之一,从中看到的有机形态,羽翼,肌肉、骨骼、皮肤等等抽象的建筑创作原型,在不断的提炼生命有机体的气质与特征。
四:结语
圣地亚哥・卡拉特拉瓦的建筑结构是一种与众不同的形态,综合了美学建筑学及工程学于一体。他的建筑结构也反映了他对自然万物的形态及动态的热爱。他所有的建筑设计均采用白色更突显了建筑的外形与动态。他的设计草图向人们诉说着他的设计结构与自然界万物之间的密切联系。他的设计结构就是简洁而抽象的拟生态或者拟人化,因其形态都来自于我们现实中可见到的实体,从而使得他的建筑给人一种熟悉亲切的感觉。虽然他的建筑与传统的建筑形态迥然不同,但是卡拉特拉瓦这种源自于自然的独特的动态设计也必将成在建筑史上闪烁耀眼的光芒。
参考文献:
1.[英]休・奥尔德西一威廉斯著,卢晌伟等译.当代仿生建筑[M]、大连:大连理工大学出版社,2004.3
2.[美肯尼斯・弗兰姆普敦著.张钦楠等译.现代建筑:一部批判的历史.
记者从有关部门了解到,2012年,中国运动时尚界将从暗流中转身,脱下繁复与陈黯,告别凝重和束缚,变得明朗而轻盈,简约且欢快,使运动者的身体获得安抚和释放,心灵可以自由地歌唱。
在新的理念趋势下,健康和可持续的生活方式成为人们关注的重点。因此,2012年运动界将焦点转向人与人以及人与外界生物、环境沟通的力量。
趋势一:健康呼吸
关键词:健康、舒适、功能、结构、科技、透明
在巨大的工作和生活压力之下,现代人越来越追求能自由呼吸的洁净空间,强调纯粹和健康,因此,科技所带来的既浪漫又兼顾功能性的设计成为一种热潮。随着全社会对于健康问题的关注升级,设计师与工程师开始着力研发一些更加安全、可靠的产品。白色作为健康、可靠而又无污染的元素再度登场。
趋势二:色彩冲击
关键词:视觉、感官享受、数字科技、电子、X射线、镭射
视觉创新不断发展,网络科技、3D成像赋予设计师与工程师无数的灵感,色彩和几何图形完美地进行组合搭配,从而创造出一种电子的、民族的风格,将颜色与光影实体化。电子的能量通过光柱迸发出来,充分地满足了强烈的视觉冲击效果。
趋势三: 有机仿生
关键词:海洋、生物、有机、机械、水陆两栖
鱼鳞、水母、海藻、珊瑚礁……无穷无尽的海洋生物像精灵一样,带我们进入一个斑斓的生命起源的海底世界。生物之间相互沟通的意识驱动着我们认识有机世界的重要性和丰富性,通过自然、植物的视角,展现动植物生命的有机线条,带给运动者幻想和灵感,将成为未来运动鞋服设计的关键环节。
2012伦敦奥运会的临近,一系列以海洋、植物等造型为主题的设计,渐渐走近人们的视野。奇特的海洋野生生物,怪异的有机生物形态,都被运用在人体工程学的开发设计上。
未来,人们会越来越重视用科学的观点来重新审视大自然。模拟海洋生物的自然形态,结合高科技设计的未来主义感觉,强调产品的内部线条,带来一种略带动物形态的机械感。这样的设计,必将赢得年轻人的青睐。
趋势四: 生态足迹
关键词:游牧、徒步、低耗、简单、移动性、废物利用