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设计中的男女尺寸

2013-05-19 16:09:38 作者:


序言

史蒂芬•B•威廉克斯博士( Stephen B.Wilcox,Ph.D )

我很荣幸地受邀为 《 设计中的男女尺度 》 一书的修定版撰写序言,它是满足人们生产与环境需求的传统工具。下面,我将 《 设计中的男女尺度 》 置于它代表的规则背景之中,简要讨论下它的历史价值与重要性,井且描述一些在本书第一版出版后出现的阐述人类尺度主题的其他研究方法。

人类测量学( Anthropometry ) 

人类测量学是对人体外形与尺度的研究,正如 1995 年约翰•A •罗巴克(john A.Roebuck, Jr. )所下的定义:“(它是一门)确立起实体几何学、质量性质和人体力量能力的度量科学和应用艺术。这一名称起源于希腊语的‘人’ ( anthloPos ) ,意指人类;以及希腊语的测量 ( rnetrikos )一词。”

 依据史蒂芬•菲森特( Stephen Pheasanl ) 1996 年的研究人体测量学的历史可以追溯到文艺复兴时期。他引用了阿尔布雷特•丢勒(Albrecht Dorer )的 《 人类比例四书 》 ( Four Books of Human Proportions)丢勒通过图例描述了各种各样的人体以及列奥那多•达芬奇(L eonardo da Vinci )的古典绘图。但是,普遍认为:该领域起源于体质人类学( physical anthlopology ) ------- 一门在 19 世纪出现的学科,它主要关注不同人种起源的人们之间的身体差异。为体现出这种比较,必然要发展两套测量工具: ① 通过个体获得的数据测量技术; ② 将个体信息转换为概括性数据的统计学方法,从而捕捉到群体特征。这样,由 19 世纪自然人类学家发展起来的大多数基本的人类测量学技术,我们今天仍在继续使用。他们指明了如何能够限定身体的解剖姿态,允许在给定距离范围内进行持续的(例如可重复性)测量。如果你曾努力地测量胳膊的长度,你会知道那不是一个小问题。【从你肩膀某点到你手腕某一点的长度(假定不包含你的手)你测量过吗?19世纪体质人类学也发明了概括群组信息的方式,核心概念是百分位数的( Percentile),或是等于或大于一定百分比数字的人口数。因此人们使用了这种神秘的规律,在少数学术机构之间传递信息:而且最坏的是利用这种使用特权服务一些相当有害的目的,例如表现欧洲人一些“所谓的”基因优势。军队发现了可以用来决定士兵装备尺寸的人类测量学价值,例如军装、钢盔、轰炸机驾驶舱【赫兹伯格 (Herizberg ) , 1995】。军队充分利用俘虏资源加以测量,这样他们就能够进行大规模的人类测量学研究。所有这种研究的普遍规律是抽样范围越大,数据就越有效。事实上,这意味着你测量的人越多,你就更有信心比那些随意的错误曲解得到更真实的答案。这也正是为什么军事数据会在人类测量学应用上扮演一个重要的角色。

男人与女人的尺度

亨利•德雷福斯与其他研究人员的才智确保了人类测量学能够作为一种生产--------设计工具被得以利用。设计师亨利•德雷福斯与亨利•德雷福斯事务所,是引领人体工程学领域( human engineering )的先锋,人体工程学现在被认作人类测量学的一个分支学科。人体工程学是运用有关人类的知识去从事设计。亨利•德雷福斯与他的事务所并没有大规模搜集整理新的人休工程学数据,而是大量地将这些数据(特别是由军队收集的人类测量学数据)转换为可以被设计师们所运用的优美形式。自 1960 年出版《人体尺度 》 以来, 1974 年出版 《 人体比例 l / 2 / 3 》 、 1981 年出版 《 人体比例 7 / 8 / 9 》 , 1993 年出版《设计中的男女尺度 》 ,亨利•德雷福斯事务所为广大设计群体提供了事务所多年积累的能够支待设计者设计实践的信息。这类资料使设计受益能浅,事实是即便不是人手一册,在设计单位的图书室里也至少拥有一本以上这样的资料集。这些资料的重大价值在于:它们是由设计师亲手开发,并专为设计师所使用的。这样,它们被精心完美地设计,以信息资料应用于真实设计实践的顶测方式来体现信息数据。我们特别感谢阿尔文•R•狄里所提供的这些资料。我相信他是首位在工业设计咨询公司中专门从事人体工程学的专家。他的研究成果是亨利•德雷福斯事务所设计理念的体现。阿尔文•R•狄里在公司工作四十余年,已经成为亨利•德雷福斯事务所设计实践活动的一个组成部分。他是 《 人体尺度 》 和 《 设计中的男女尺度 》 的作者,还是 《 人体比例 》 系列书的合著者之一,这些资料集中的许多内容都表现了其具创新性的工作。修订版的 《 设计中的男女尺度 》 给设计师提供了各种高度有效的制造产品或创造环境的信息资源工具。它运用“百分位数人口’ ( Percentile person )的概念提供了平均身体尺度和极端尺度(第 1 百分位数和第 99 百分位数)对于任何设计人员来讲它都是一种重要的工具。自从第一版出版以来,人们已经开发出多种研究人类测量尺度的工具。我将在其后的内容里介绍一些这样的工具。

传统数据系统 

《 设计中的男女尺度 》 是对可获取数据资料的较大范围概括总结。但是,有时也需返回到原始数据,一些好的资料来源包括如下.

菲森特( Pheasant ) ( 1996 年)对于民用人体测量学数据资料来讲是个巨大的资源。它为美国等许多国家提供了单独的数据,为英国提供了与年龄相关的数据,这一数据与美国的相当接近。罗巴克( Roebuck ) ( 1995 年)提供了由美国卫生和福利部( Department of Health and Human Services )提供的,来自于美国民用人类测量学研究的少量概括性数据。它也包含着关于如何收集人类测量学数据的许多有用资料。 《 军队手册:美国军事人员人体测量学 》 (The Military Handbook: Anthropometry of U.S.  Military Personel )包含有来自于大量军队研究的最复杂的军事数据资料。

T.格雷纳( T.Greiner ) ( 1990 年)专门提供了手部详细的人体测量学资料。

R.怀特( R.Wllite ) ( 1982 年)专门为脚部提供了详细的人体测量学资料。

由美国汽车工程师协会1977 年出版的《为婴儿、儿童和 18 岁以下年轻人产品安全险设计的人体测量学 》包含了为孩子们提供的详细人体测量学数据。

人体扫描

传统的人体测量学是二维的。它提供了各种长度尺寸的范围,如 《 设计中的男女尺度 》 的内容,努力将这些尺度与正面视域和侧面视域联系起来。所缺少的一个环节是一种实际身体几何图形的三维化( 3D )图片。举例来说,我曾努力去探明,假定干衣机放置在一定离地高度上,把干衣机设计成多深才能够允许身材最矮小的妇女够到机器的最深处呢。这本质上是一个三维的问题,而不容易以传统人体测量学数据去解释。围绕这个问题的种方式是创造实际身体的三维图像。原始的3D方法已经被使用了很多年(石膏模型、笛卡尔的测量体系、多种观点的人体测量学等)。 19 世纪 70 年代开始出现对人体扫描[约翰和黎欧克斯 ( PJohn , and MRioux ) , 1977 年]。特别是激光扫描技术正在变得越来越精细,并且现在被广泛加以运用。但是,它也有一定的局限性,最重要的是整合人体的完整数据是极端复杂的。然而人体扫描在设计中扮演着一个越来越重要的角色,随着技术的发展,这种趋势将会愈加明显。事实上,人们正在开发大规模的 3D 数据系统,包括美国国防后勤局研制的服装研究网络计划和美国及欧洲民用体表测量学资料。 CAESAR 是一个使用 3D 人体测量学技术三维捕捉人体表面数十万个点的合成操作项目。它的目标是提供能够被整合入计算机辅助设计软件包的数据。关于 CAESAR 的信息资料可以从下列网址获得: httP : / / www.sae.org 和 http ://www.hcc.af.mil/cardlab。关于人体扫描,至少有八个扫描系统经常在使用。最常用的系统依存于“激光条码’方法;其他方法包括‘图形光线投影法”和“立体摄影测量术”【约翰和黎欧克斯, 1977 年以及德纳和范 · 德 · 渥特(, 1999 年)

人体建模软件 

3D 人体测量学的另一种方法是创造一个实际的三维人体。主要优点是设计者可以用简单的人机工程学来完成使用传统人类测量学数据极为困难的任务-----依赖模型可以进人一个限定尺度的干洗机,围绕模型旋转手指并且观察手指需要控制的位置等。这一类型有三个主要的系统。 ( 1 ) “杰克” ( Jack )最初是由宾夕法尼亚大学开发的,现在工程动画公司负责销售。“杰克”是能够使使用者在真实环境中定位各种尺寸的数字人,安排任务并且分析他们的表现“杰克”可以提供关于“他”能够看到和达到的信息、“他”的舒适程度、受伤害的时间及原因,甚至“他”的力量极限等。( 2 ) ‘安全工作”是另外一种“人体模型程序。它不具备“杰克”所具有的所有功能,但是它有一种与之根本的区别,白不遵循“百分位数”的概念。“第 1 百分位数人口和第 99 百分位数人口”是一种考虑人口极端数据的标准方式(并且,当然地被广泛用于 《 设计中的男女尺度 》 ),是合理的第一步或者说捷径。但是,它存在着根本的问题-----现实中没有人是极端或一贯极端的「麦克康威尔和罗宾特, 1981 ]。采用不同的统计方法出现的极端化人口数量结果实际上都是不同的。一个人可能会又矮又胖,而另外一个人可能腰围比较粗,第三个人则可能是长腿短臂等等。“安全工作’通过发展“边缘模式”概念来研究这些问题,代表着在各个方面极端化的实际人口,来反对那种并不存在的“百分位数人口”。这样,“安全工作”就综合了相关的数据(例如测量在不同尺寸之问关联的数据)和尺寸。举例来讲,这样你能够细化一个尺度(如腿长) , 并且得到那样腿部长度的人在其他尺度上不同的图片(如臂比)。 ( 3 ) RAMSIS是另一个重要的人类模型程序,它通常主要运用于汽车工业中。

其他人类测量学软件

“人类尺寸 2000 ”则代表了人类测量学的另外一种方法。“人类尺寸,是由开放人体工程学所创建的,是一个点击查询测量数据的软件包,使用者可以点击相关尺度,然后选择国籍、年龄组和百分位数值。它实际上是一个相对于电子模型的电子文件数据。它包含着来自英国、美国、中国、荷兰、法国、德国、意大利和日木的成人信息;也包含着英国和美国婴儿(0—24 月)和儿童( 2—17 岁)的数据,大部分信息来自于民用资源,例如由美国国家健康利营养检验调查所获取的信息。

使用者的检验

暂不考虑所使用的人类测量学工具,用真人去检测一个给定的设计是非常重要的,即施行一定形式的‘可用性检测”【Usabilitr testing ,参见 1993 年尼尔森 ( Nielsen )关于完整的可用性检测]。“真实的”适用性研究可以用人类模型软件进行,但结果仍有一定程度的理论化,直到有研究人员创造了一个模型,并且用实际的人去检测它。富有挑战性的是用合适的人去检测它。方法之一是在他们尺度范围之内(例如:身材、手的尺寸)找出极端化的个体去检测确定极限。当然,这些个体并不可能代表所有类似他们身材的人的其他尺度,但至少提供了一个‘明智的检测方法”适应于我们所了解的‘第 1 百分位数或第 99 百分位数人口”的实例另外,如果没有数据作依据,很难预测舒适和“自然”的感觉。但是过分完全依赖这些检测方法可能会造成可怕的错误。需要超越一些仅凭感言的判断方法,这正是出版 《 设计中的男女尺度 》 (修订版)的原因。另一方面完全依赖于没有真实世界验证的数据恰恰是错误的。

结论

概括地说, 《 设计中的男女尺度 》 (修订版)是一件宝贵的工具,它最大的优点之一便是提供了清晰、可供使用的信息,能够直接运用于与设计相关的决策。本书的上一版本曾经仅仅是设计者所需要的人体测量学工具,而今天,它更可能被应用于与提供了三维人体测量学的其他工具相结合。

人类因素:简史

“人类因素”术语包含着生理学和心理学两方而的因素,涵盖着影响人们使用工具或在人工环境中工作的表现。例如,敏锐的视觉、听觉、触觉、温度和湿度都是影响其表现的十分重要的因素。但是,也要同时考虑人员的训练程度、饮食状况以及其他因素。人类因素是一个逐渐积累数据资料的领域。 《 设计中的男女尺度 》 是人类因素领域中的自然产物,它已被证明对于工程师、建筑师、工业设计师、室内设计师、手工艺人、艺术家和学生都是有益的。为人类劳动提供便利的设计开始于史前的工具创造。在东非肯尼亚发现了距今百万年以前的原始人骨骸,其中包括骨头和石制工具。拇指工具( thumb tools )可能用于刮削动物表皮,而手掌工具( hand tools ) 可能用于更沉重的工作,那时工具已经成为手的延伸。弓和箭进一步延伸了手臂。弓设计用来加强猎人或战士的力量。箭的长度被设计来实现弓可以达到的最大射程。由于制作材料易于腐烂,这类工具起源的年代肯定已经不为人知了。土耳其的加泰土丘( Catal Huyuk )出土了 9 000 年前的黑耀石镜子。锋利的、带凹口的边缘被一个类似石膏的材料所包覆,以保护使用者或提供舒适感。 4 000 年以前,巴基斯坦西部的摩亨佐-----达罗开始使用战车。战车设计适合驾驶者和射手肩并肩乘坐的需要。空间必然限定了车轮的间距------类似于标准的四轮马车车辙和早期的铁路铁轨标准。古代人们利用腕尺(肘到中指指尖)实施测量工作,古埃及人发明了椅子、具有通风性的床、快速四轮马车、适于航海的船只等。与之类似,到中世纪,测量采用身休的某一部分来确定长度,座位高度将等于五个拳头或半个腿长。不到两百年以前机器时代到来了, 100 年前,出现了时间与运动工程学。在现代的早期阶段,设计者优先考虑机器设计的需要,而最后才考虑操作者。例如早期的飞机只为身材矮小的操作者设计了有限的空间。当矮小的操作者逐渐稀少时,就要考虑能够容纳更多不同身材尺度操控者的空间场所,人机工程学的概念便应运而生了。人机工程学(鉴于人类因素被其他的军事机构所使用,美国陆军使用了‘人机工程学’这术语)是人和机器之间的联系,或者说是通过后者对前者的延伸第二次世界大战前,工程师和建筑师已经掌握了一些身体的参考指标(爬梯子和楼梯的空间、维修通道的空间、用餐的空间);这些都常常依据于普通人的数据。数据测量是由美国农业部和公共事业振兴署进行的,同时也参考了服装类型尺寸,但是这些测量大部分对于人机工程学没有什么用处。第二次世界大战需要新的、复杂的战争机器;“是机器,而非人,赢得战争”的概念,让位于有效的人-机关系概念。不久以后,人们开始参考心理学、工程学、人类学和生理学等其他学科。美国国防部公布了为陆军设计军事装备的人机工程学标准以及用于空军及海军的人类因素信息,其中也包括有关潜艇的数据。这项数据覆盖了90%可服役的成年男性。部队的军事装备设计成更小的轮廓保证更大的战斗安全性。一份对美国历次战争期间士兵身高测量的比较表明,身高每 10 年增高 04 英寸( 1 厘米)。直到 20 世纪 60 年代,系统的信息搜集工作还在进行,美国卫生、教育和福利部出版了“成年人体重、身高和精选的身体尺度”数据。但是这种民用数据信息没有军用数据信息那样全面,而后在 70 年代,美国汽车工程师协会对从两个月大的婴儿到 18 岁的青少年作了一次非常有价值的调杳。 80 年代,老年人已明显占人口中的很大比例,研究人员也开始对他们的身体尺度测量。因此, 90 年代美国 《 残疾法》正式成为法律,并且禁止歧视残疾人。这一法案制定了针对乘坐轮椅者、盲人及视弱者、聋人及听力受损者的保护措施及可行性的规定。今天的设计师必须有人口整体性的意识。国际航空旅行和工业、农业设备设计要满足全世界人口的人体测量学研究的需要。认识科学的现在也活跃于设计领域,它研究人的心情:意识、设计决策、困难性及相关问题。美国 1956 年成立了人类因素协会;六年后,英国建立了人机工程研究协会。“人机工程学这个术语来源于希腊语“ergos”(意指工作)和“nomos”(意指自然的法则),它越来越多地作为人类因素的整体来应用。与“人类因素”同义,表达相近意义的“应用人类因素”、“人类因素工程学、“应用人机工程学”、“人体工程学”等,已成为几乎全球性的通用术语。

 人体测量学,

或男人、女人和儿童的测量

测量系统在搜集身体及其组成部分的尺度、运动极限与强度等数据资料时------所有这些都需要确立人与机器之间的联系和其他设计要求------需要使用大量的测量设备。这些常常类似于工程师或雕塑家在他们的工作中所进行的测量。

人体测量仪类似于一个高度测量装置,可以直接读取上下比例和内外几种尺寸。大型的测量仪用来测量身体与腰部的高度。中型的用于测量坐高、膝高、臀部到膝盖以及类似的间距。小型的用于测量从脊柱到头之间的而部特征。

一个直接读取数据的滑动式测径器用于测量身体的宽度与厚度。小号的测径器用于测量手部的各组成部分以及耳朵和嘴的宽度,并确定二头肌和手臂的宽度。

直接读取数据的伸展式测径器用于测量头部的宽度与深度。

测量膝盖高度的特殊块规尺。

带有刻度的盒式足部量测器。

灵活的卷尺用于测量身体周长及其他应用于服装设计的尺度。

模板用于测量手指直径。

体重计用于测量身休的重量。

测力仪用于测量力量。

量角器用于测量角度。

由于采用了多种测量工具,使人体测量学需要花费更多的时间与成本。民用数据不够完善,军队搜集整理了最完整可靠的信息。直到最近,通过添加包括光学扫描仪等在内的数字化仪器,测量技术已获进一步的完善。美国汽车工程师协会 1 977 年出版了一本名为 《 为婴儿、儿童和 18 岁以下年轻人产品安全性设计的人体测量学 》 的书。在这次调研中,由环绕着电位器的电缆所产生的输出信号可以直接读取并输人计算机。改进的测径器和人体测量器配置了数套指示器及其他附加设备以减少使用工具的数量。身体的周长利用按下按钮即可记录长度的卷尺来测量。有时侯,一些特殊的尺度测量需要采用标准测量设备,在这种情况下,通常需要人体测量学家的参与,使数据资料输人计算机。重要的数据需要对所有受测对象加以测量;而次要的数据则是随机测量,这样减少了时间与经费。计算机辅助人体测量学将会在屏幕上完美地呈现出静态与动态的图像。

抽样人口

大的国家-----如美国需要较大范围的抽样,例如:男人与女人各抽 2 000 至 4000 人。大量的人口抽样令测量产生更高的准确度。

在全国进行的测量包含着下列数据资料:

出生地;

年龄;

用手习惯(左、右或者双手乎均可);

色彩辨别力;

血统;

女子初潮年龄(首次月经);

人口统计和经济因素。

测量

有几种标准的测量设置:

被侧量者背靠后背板站立,保持直立的人体姿态,人体的重量平均分布,并且手臂、手指和胳膊都完全伸直,身体保持直立而不僵硬。水平的侧量尺会有助于面部的测量。

被测量者笔直地坐于水平表而上,调整胫骨保持身体垂直,接近于-----但并不是压在腿的弯曲处(腘窝)。身体的重量平均分配,躯干垂直而不僵硬。

在上两种方式下,头部都是垂直的,并且测量是通过保持法兰克福线水平确定的-----通过连接耳孔与眼窝处的下面部分实现。

被测量者仰卧在一个水平面上。这个测量姿态适用于不满 24 个月不能直立的婴儿。在这种清况下,身高(即直立高度)的测量即是测量从头到脚的长度。

优先考虑骨节之间和身体端部的测量(例如,从肘部到指端)。对肌肉的测量不可能完全精确。身高和身体其他高度是垂直尺寸,宽度(幅度)是水平的尺寸。而厚度测量则是从前向后的水平测量。在两个标记点之间的距离测量,可以为任意方向。身体或身体组成部分的周长通常是对站立着的被测量者的横向测量。其他测量是为服装设计所做。

百分位数

身体尺寸可以依照如下的方法绘制成条曲线:x轴表示测量长度,水平向右逐渐增大; y 轴表示发生频率,竖直向上逐渐增加。由此,可以得到一条表征了不同身高的人平均尺度特点的光滑曲线,形状呈现为钟形(称为‘高斯分布”或“正态分布”)。在这一情况下,平均值、中间值与最频值完全重合。平均值是算术平均值,中间值是一个系列数字的中间数字,最频值则是最常出现的数值以及曲线上的最高点。如果准备测量重量或肌肉(例如,臀部的宽度、深度或腹部的厚度),所形成的曲线并非是对称的------曲线的顶部是偏移中心的。这条曲线被称为一条“不对称曲线”在这种清况下,平均值、中间值与最频值是不重合的。源于一个侧面的数据并不一定必然与其他侧面的数据一致。举例来说,一个身材矮小的女人可能会有一个小或大的臀宽或者臀深等。当为一个“标准人”进行设计时这个信息值得考虑。每个人的尺度都有他与常规不符的特点。处于正常曲线两端的少数人其尺度数值可能极端特殊,导致一个包容广泛的设计由于范围过大或过于昂贵而难以实施。军队选择在小大两端各排除掉 5 % ,这样制定的军事标准可以覆盖 90 %的受测人口 。5 %的数值称为“ 5 百分位数” , 95 %的数值称作“95 百分位数”。任何其他的百分位数值我们可以从下表中进行选择(该表用于估测不同百分位数对应的高度)。

百分位数评定表

百分位数                                        包括在内的% 

99.9 =平均值+ ( 3×SD)                             99.8 

99.5 =平均值+ ( 2.576×SD )                         99

99 =平均值十( 2.326×SD )                           98  

97.5 =平均值+ ( 1.95×SD )                            95 

97 =平均值十( 1.88×SD )                         94

 95 =平均值+ ( 1.65×SD )                           90

 90 =平均值+ ( 1.28×SD )                           80  

85 =平均值+ ( 1.04×SD )                            70

 80 =平均值+ ( 0.84×SD )                           60 

75 =平均值+ ( 0.67×SD )                             50 

50 =平均值 

25 =平均值-( 0.67×SD )                               50 

20 =平均值一( 0.84×SD )                                60 

15 =平均值一( 1.04 ×SD )                              70 

10 =平均值一( 1.28×SD )                              80 

5 =平均值( 1.65×SD )                                90

 3 =平均值一( 1.88×SD )                           94

 2.5 =平均值一( 1.95×SD )                               95

 1 =平均值一( 2.326×SD )                                98 

0.5 =平均值一( 2.576×SD )                            99 

0.1 =平均值一( 3×SD )                               99.8

SD =由下面的公式所建立的标准偏差:

其中 sD =

∑=总和 

d=某一个人的测量尺度与那一测量的数学平均值之间的区别

 N =调查中的人数

每次测量与每次抽样之间都存在特有的标准偏差。我们选择满足 98 %美国人口的需要进行民用产品的设计,也就是第 99 百分位数至第 1 百分位数之间的人口。任何小的百分位数都排除了许多高个子的操作者。而事实表明:加拿大和美国操作农业设备的农民比普通人更高、更胖[凯西( Casey ) , 1989 ]。他们 95 百分位数的身高为 75.6 英寸(1920mm ) ,它与我们 99 百分位数的男性数据资料相一致并因此被包括在内。如果选择一个不同的百分位数,标准偏差可以通过本书人类测量学表中的数据资料来计算。例如: 

2.326 标准偏差=99 百分位数人的身高-平均身高标准偏差= 65 英寸/ 2.326 = 2.8 英寸( 71 毫米)

或者

2.326 标准偏差=平均身高-1 百分位数人的身高标准偏差= 65 英寸/ 2.326 = 2.8 英寸( 71 毫米)

人体的差异性

任何两个人都不是完全相同的,甚至包括双胞胎在内。对设计者而言,巨大的差异性是一个难题。人类的差异性大体包括三类(美国宇航局, 1978 )。 ① 本身变化:随着年龄的变化,人的身材也在变化。部分改变是由于年龄和/或营养原因;其他变化是由运动和/或环境导致。面部和身体通常是不对称的。这可能是一些人不喜欢拍照的原因,他们更习惯于看到镜子里左右形象颠倒的自我 ② 个人之间:性别、人种和种族之间存在巨大差异,区别包括皮肤颜色、眼睛和头发的颜色,身休的比例及其他特征。 ③ 长期的变化:人类代与代之间由于各种原因发生的改变。但是这种改变的速度相对减缓,它们对于设计者造成的影响有限。从1920年以来,每隔 10 年美国人身高大约会增长 0.4 英寸( l 厘米),接近于欧洲的增长率(更早期的资料可能会已经过时)。但过去 10 年的资料因为有许多个子矮小的移民而难以确定。在本书中涉及的人类测量学资料计划包含 98 %的美国人口(即包括 99 百分位数、 50 百分位数和 1 百分位数的男性与女性)。据说美国的人口“在世界所有国家中有着最多样化的民族与种族融合”。但是它并不能代表世界人口;例如,美国研究中便不包括矮于日本 15 百分位数的日本妇女人人口,因为 l 百分位数的日本女性比 1 百分数的美国女胜矮 2.3 英寸( 58 毫米)美国和加拿大的农民高于 99 百分位数的美国男性。这个特殊群体中 95 百分位数的身高是 75.6 英寸( 1 920 毫米),这与 99 百分位数的美国人口相一致。坐高也是同样的,那样就意味着该群体的臂长大约长出 1.7 英寸( 43 毫米)。在构成美国男性人口的几个种族群体当中身体结构上存在着比例差异。对于选定高度内的白人、黑人和日本男性的差异如下所示((人体比例 1 / 2/3 》 , 1974 )。

全部的腿长

白人                                          平均值

黑人                                          平均值+ l.5 英寸( 38 毫米)

日本人                                        平均值一 3.6英寸〔 91 毫米)

全部的臀长

白人                                           平均值

黑人                                           平均值+ 0.6 英寸 〔 15毫米)

日本人                                         平均值一 2 英寸( 51 毫米)

坐着的高度(从头顶到椅子)

白人                                          平均值

黑人                                          平均值一1.5 英寸( 38 毫米)

日本人                                        平均值(几乎与高度相同)

座位高度(男性平均值)

白人                                           17.5 英寸( 444 毫米)

黑人                                           18 英寸( 457 毫米)

日木人                                         15.8 英寸( 400 毫米)

 

身体弯腰驼背的尺度

姿势            男性                                   女性

站姿          1.2 英寸( 30 毫米)                 l 英寸( 25 毫米)

坐姿         0.3~2.6英寸( 7 吞石 6 毫米)         0.3~2英寸(7.6~51毫米)

人的高度和重量会随着年龄而变化。人 25 岁之前高度在不断增长,从 30 岁到 60 岁身材会下降。人 60 岁之前体重在增加。最决的体重增加发生于 30 岁到 40 岁之间。人 60 岁之前胸部与腹部的周长也在增长。营养状况会改变腰围和全身周长。 30 岁以后人的力量会下降

连接体系

随着人--机关系的可视化,工程学原理能够应用于复杂的骨胳结构领域。复杂的骨胳系统由单的直线连接替代物所简化。例如:腿骨呈 L 形。当转变为一条从轴点到轴点的直线时,它的作用是同样的,并且易于理解。所有的骨胳都被简化成这样的方式。骨盆是很大一块骨头,它可以演变为一个可以发挥同等功能作用的三角形连接由 25 块单独的骨胳构成的脊柱被简化成一些连接:一条用于胸廓(胸部)区域,一条用于腰椎(脊背凹陷的部分)区域,还有一条用于骨盆区域。如果增加更多的连接与轴点的话,本系统就会变得更加复杂并难以用机械分析解释。虽然一些身体的连接点,如肩轴、臀轴和脊椎是很复杂的,但是假定这些轴点在操作上是简单的。这个连接系统可以通过表现最大范围的运动以及伴随着的舒适程度来进步发展提高。由于不能在身体上测量出轴点,因此决定其连接长度是困难的。过去使用 X 光和骨胳分析方法,但是数据的收集技术还有待改进。有件事清是可以肯定的:对于所有人类学资料来讲连接的长度一定是不变的。一个好的检测方法是臂展必然等于(举例来讲)两个臂长加上两个肩膀轴点间的距离;而胳膊的长度必然也满足肩膀到肘和肘到指尖的测量法。图表和样板上的数据资料细节提供了所有关键尺度的百分位数。例如:下列 99 百分位数的男比尺度是 99 百分位数的测量尺度结果:

身高

肩膀高度

肩膀到肘

肘到指尖

臀部到膝盖

膝盖到地面(不包括鞋)

腰腹的厚度

坐高

一项产品设计应该满足 99 百分位数的男性至 l 百分位数的女性之间所有使用者的需求。正常清况下通常使用平均数值。来自于下列人类学资源的数据资料可以用于描述男性与女性图表的准备工作: 

《 人体比例 1 / 2 / 3 》 , 1974 年;美国宇航局, 1978 年;美国卫生、教育和福利部, 1966 年和 1979 年。

完整的数据资米她括从婴儿到 18 岁的青少年。这种信息 1975 和 1977 年由美国汽车工程师协会编写。

动态身体对照静态身体

可以通过伸展肩膀,转动躯干,并且/或者弯曲躯干(无安全带)从而延长肩膀轴部的活动范围。这些运动在空间中所构成的运动弧线形式不是圆形的而是复杂的。若想手指能够到远处面板上的一个控制装置,可以伸展肩膀直到拇指可以触及面板。
除去水平角其他角度都需要通过计算或图解。设计的目的是为操作者划定空间或者容纳整个的身体,例如驾驶舱和船舱等。可以在图板或计算机屏幕上绘制正投影图(侧视图、正视图和平面图),作为建构全尺寸模型或大模型的指导。三维人体模型或假人可以用于分析空间需求。一些假人的身体各组成部分都有与真人相同的重量,用来进行有关安全性的动态检测。建议使用活动的模型加以检验。应选择身材最高大和身材最矮小的操作者。通常,这种检验的结果将揭示许多新的要素。女性测量的图表数据也表明了在怀孕的各个阶段身前所需要的空间,最大值标示在大个子妇女上,最小值标示在小个子妇女上。但事实并非完全如此,小个子妇女也可能会有比 l 百分位数的数据更大的尺度或者更高的臀轴---坐面距离。这些尺度并非必然与身高相一致。

穿着服装后的增加量

当设计房间分隔及安排座位的时候,必须考虑服装因素。如果条件允许的话,必须要满足 99 百分位数的男性和 1 百分位数的女胜,即增加高大男性穿着最笨重服装时的空间需要,以及矮小女子穿着最轻薄服装时的空间需要。帽子也很重要,最高的帽子和天花板之间要保待一个 2 英寸的空间,以备走路时人的上下晃动。鞋的高度对于决定屋顶空间与座位高度来讲非常重要。扶手的间距依赖于坐时的臀宽,还要加上最笨重的服装。手套影响着空间的需求。一只伸展开的1.5英寸×3.8英寸( 3.8 毫米×97毫米)的手戴上厚重的手套之后,尺寸扩大到 2 英寸×4.5英寸( 51 毫米×114毫米)。戴着手套的手指是不敏感的。一个推进行程0.1英寸( 3 毫米)的按钮,若戴上厚重的手套去推,按纽行程需扩大到0.3英寸( 8 毫米)。以下数据表明了穿着了各种类型的服装后,各方面尺寸的增加。第一个表是男女民用用途,第二个表是为军人提供的。由于服装样式不同,数值也是大致的。军事头盔与安全帽尺寸大约为 12 英寸×10.25英寸 ( 305 毫米×260 毫米)。 






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