1、人機工程學下船舶控制器的工業設計方法探究人機工程學下船舶控制器的工業設計方法探究1、引言科技的進步與經濟的飛速開展促使人類空前關注產品設計的人性化，如何使產品滿足人們對技術美的直觀追求并可以更好的為人所使用成為當今關注的熱門議題。符合美學質量的產品可以提升其附加值，增強市場競爭力已變的毋庸置疑。作為船用電子設備，其外觀的設計要素與構造中的人機要素也越來越受到重視。船用控制器的開展歷程從車鐘的開展中可見一斑。船舶車鐘是駕駛臺與機艙聯絡用車的一種最重要手段。船舶車鐘一般有前進一、前進二、前進三、前進四、前進五、停車、后退一、后退二、后退三等幾種檔位。假如駕駛臺想用前進一，就把車鐘推到前進一位置向機

2、艙發出用車指令，機艙下面就會聽到，輪機員把車鐘推到同樣的位置鈴聲才會停頓，機艙立即執行用車指令，把主機開到前進一。每次變更用車指令，駕駛室和機艙控制室都需要做記錄，專門有車鐘記錄本。隨著時代開展，技術的變更，2000年以后造的船舶大多車鐘的變換會被計算機直接記錄了，樣子也有了較大的變更。更多的科技融入設計當中，如何使機器更好的為人所用變的愈加重要，這就不得不提到人機工程學。所謂人機工程學，亦即是應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法。人機工程學的顯著特點是，基于人、機、環境三個要素本身特性的根本文由論文聯盟.LL.搜集整理礎上，不單純著眼于個別要素的優良與否，而是將所

3、設計的物和使用物的人以及物所處的環境作為一個整體系統來研究。德國Sturlgart設計中心評選優良產品時在人機工程上設定標準為：1、產品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合；2、產品是否順手和方便使用；3、是否能防止使用者操作時意外的傷害和錯用時產生的危險；4、各操作單元是否實用；各元件在安置上能否使其意義毫無疑問的被識別；5、產品是否便于清洗、保養及維修。站在使用者的角度，產品的視覺效果通常可以決定購置行為的成立與否。但作為一名設計師應該更加關注產品的長期使用效果及其舒適性，尤其是防止傷害與危險的防治更需重視。2、船用控制器設計概述控制器是按照預定順序，通過改變控制電路來到達預定功能的主控裝置。

4、許多產品上鑲嵌著各式各樣的控制器，它們不僅代言了產品的不同功能，亦同時映射了人對產品的操作方式與使用程序。控制器是操作媒介，人機工程學廣泛應用于控制器設計目的在于使操控更加符合人的使用習慣。控制器的分類方法繁多，常見小型手動控制器分類標準如表1所示。隨著世界經濟的不斷進步，航運業的開展也非常迅速，海上航行船舶的類型、數量都發生著宏大變化。同時對船舶運動控制的要求也在日益增高，針對船舶運動控制的各種算法也是層出不窮，隨著船舶大型化和船員數量越來越少，船舶的操作控制比以往更加困難和復雜。工業設計向船舶電子設備的逐漸浸透使得構造設計人員面臨著新的挑戰。他們不僅需要通曉構造、材料、工藝等方面的專業知識

5、，同時也要具備根本的美學知識，掌握工業設計現代表現手法和設計思路。構造工程師一般不具備專門的設計教育背景，只靠感覺創新很難將工業設計付諸于產品。這種挑戰隨著工業設計專業人員向船舶企業的浸透而逐步得到改觀。隨著設計人員工業設計程度的不斷進步，船舶電子設備的相貌將邁上嶄新的臺階。怎樣站在更高的層面，在設計過程中結合產品自身構造、性能特點，運用工業設計的思想和人機工程學的理念，使設計不斷趨于人機和諧與打破創新，這是非常值得深究的課題。船舶電子設備與其他工業產品相比有其自身特點，構造設計人員在造型方面有自身的局限性，單從功能出發很難設計出人性化的產品，這就需要工業設計師的創造性思維來支撐設計的環節，他

6、們需要與構造設計師在每個設計環節縝密配合，進而尋求功能構造與外觀設計的最優解。船舶車鐘是駕駛臺與機艙聯絡用車的一種最重要手段，船用控制器獨特的操縱環境、特殊的使用功能決定了其獨特的外觀性能。一般在封閉式駕駛室和集控式駕駛室使用手柄式車鐘。機艙和開放式駕駛室兩翼可以使用按鍵式車鐘。一般復合車鐘設計需滿足前進、后退、空車、加速、減速、操舵轉向等功能船艙特殊的操縱環境會對控制器的可靠性不可防止地產生影響，船用控制器大局部時間都處在振動、沖擊、顛震、傾斜和搖擺等機械環境當中，特殊的環境決定了控制器需要進展有效地抗震緩沖設計。潮濕、鹽霧和霉菌是船舶電子設備最常遇到的破壞性環境條件，這三方面的防護設計稱為

7、三防設計，設計人員必須根據控制器所處的艙室確定其防護等級，選擇三防性能優良的材料和外表處理方法，確定防潮防凝露的措施。夜間航行還需足夠的光補給，通常在控制器上使用夜光材質按鈕以及利用發光二極管提供照明。除此之外，還必須采取合理的熱交換方式，進展相關的電磁兼容設計。綜上所述，特殊的船艙環境要求控制器必須進展相關的環境適應性設計。以上特殊因素是在一般工業設計過程中考慮不到的，所以通常的工業設計方法對于特殊產品設計只起一個方法論的指導作用，詳細的深化設計還需結合專業背景進一步深化探究。3、某船用復合車鐘設計3.1設計概述該船用復合車鐘可以為推進動力裝置的自動控制、主機遙控操縱系統提供可靠的控制信號和

8、開關量信號及傳遞車令應答聯絡的功能。兼具新穎脫俗造型，可靠穩定的定位構造和傳動系統，符合人機工程學要求的操控手感等特點。車鐘橫縱操縱角度均為120度；縱向有前進、停、后退范圍內九個定位檔；程度面同樣有左舵、直行、右舵范圍內九個定位檔。透光刻度面板，指針指示，可滿足夜航的操作要求。考慮到船舶夜間行駛的特殊條件，每個按鈕都包含自己的發光二極管。這就確保了操作人員在任何狀態下都可以在視覺上確認按鈕的位置，包括低光條件、夜間條件等特殊環境。特殊的構造使模塊化思路與標準化設計理念深化設計。可以應用在不同操作平臺，根據實際需求增減如按鈕、臺面、屏幕等模塊，如圖1所示。3.2智能操控面板設計先進易使用的多功

9、能控制器應該能處理系統中的所有功能，及時提供操作所必需的信息及易于理解的圖形信息。優良的操作界面使得操作變的簡便而有效率，操作員可以通過屏幕獲取相關的幫助和建議。復合車鐘搭載的智能操控面板引用了信息圖形的理念，界面設計如圖2所示。信息圖形又稱為信息圖，是指數據、信息或知識的可視化表現形式。信息圖形主要應用于具要有清楚準確的解釋或表達甚為復雜且大量的信息源，例如在各式各樣的文件檔案上、各個地圖及標志、新聞或教程文件，表現出的設計是化繁為簡。這就使操作顯示更為直觀，凸顯操作的人性化，進步操作的可識別性。界面圖形通過幾何形狀穿插組合，風格簡明又不失嚴謹。中規中矩的配色與圖形可較好的搭配車鐘的氣質。智

10、能面板邊緣照應車鐘外輪廓形狀，使設計渾然一體。3.3手型操作手柄設計機械制造背景下的產品設計通常將手與手柄接觸的位置設計為圓柱形或其他規那么幾何形式，如圖4所示，有些易引發操作疲勞感。為增加操控舒適度，抓握手柄打破通常的規那么幾何形狀，模擬手指的弧線蜿蜒而生，盡可能貼合手指與掌面，帶來舒適的操控感，將人機關心表達于此，如圖5所示。設計造型亦輕盈流動，很容易產生親切感，為海上枯燥的工作帶來幾分情趣。3.4標準化設計思想的應用標準模塊化設計思想使用了別離式處理單元，單元被放置在方便、利于降低布線本錢的地方，確保了可靠的操作與平穩的控制。標準模塊化設計使其易于滿足客戶的個性化需求。根據客戶需要，增設

11、調光旋鈕，蜂鳴器以及開關量、數字量或其他元器件。3.5開放式的系統構造本設計使用開放式的系統構造，可與其他設備端口方便對接，車鐘控制單元和操作面板可按需自由組合安裝于不同操控臺面；并可根據不同的材料、器件、實驗測試等標準來劃分不同的用戶等級。3.6形式功能的配置智能操控面板可基于多種控制形式：自動形式，惡劣海況形式，恒定燃油形式，設定形式等。船舶性能監控系統的設計可以協助尋找船舶的最正確速度、吃水和縱橫傾、航線和主輔機形式，利于天氣的規劃，防止不利的航行條件并最大程度地減少油耗。4、船舶控制器設計規律總結與特殊產品設計研究方法探究本文旨在通過某船舶復合車鐘的設計提出一種特殊用處產品的設計思路，

12、以期到達為相關產品提供設計借鑒的目的。筆者將工業設計作為造型設計的法那么或綱領，但各行各業的產品千差萬別，適用環境各異，操作方法不盡一樣，如何使工業設計在應用于特殊產品造型設計時不過分依賴感覺而獲得更有效的設計思路與途徑，文章結尾結合這款設計作出如下討論。4.1傳統制造企業需融入專門的設計血液進步設計效率、防止盲目設計的最好方法就是從閱讀任務書開場，根據任務書的要求，在滿足艦載設備技術標準的前提下，利用人機工程學、工業設計、美學等手段創作出外型美觀、經濟、性能優良的設備構造。特別要說明的是在一般制造業為主的企業這項工作根本都主要取決于構造工程師的設計構思及創造性。但構造工程師多為機械設計出身，

13、一般缺乏專門的設計教育背景，只靠感覺創新很難將工業設計付諸于產品。這種瓶頸隨著工業設計專門人員向專業制造企業的浸透而逐步得到改觀。4.2詳細設計方法討論首先要找出設計目的的關鍵詞，如船用產品可想到簡潔、挺拔、威嚴、莊重、樸素、淡雅等。腦海中對設計目的的大方向進展定位，這樣就為設計賦予了定義域，才能確保之后的設計工作不會偏離主題。然后根據美學法那么做出設備形態的總體構思。適宜的比例與尺度是造型的根底框架，并要力求總體外形上的勻稱與和諧。大小尺寸、各局部比例、構造形式、材質色彩、操作方法、操控體驗感受應該同時考慮，多管齊下，而不應分步進展。這種整體設計法那么有利于最終設計效果畫面感的提早展現。畫面

14、感的展現對于設計的深化推敲起到事半功倍的效果。從方案設計階段就對設備的外觀形式進展通盤的規劃，是塑造優良造型的前提，也是造型過程中從整體到細節，由外及里的開端。接著應重點把握好操控部件及面板的布局性設計，包括元器件的排布要求，面板上的顯示區和操作臺面的整體規劃。顯示面板是艦員觀察與操控最頻繁的部位，也是人機界面的核心，其好壞直接影響到造型的整體效果。色彩是最能刺激人的心理情緒的直觀因素之一，因此色彩與材質機理的合理選擇可起到畫龍點睛的效果。由于特殊產品的用色規那么一般限制較為嚴格，應嚴格遵循于有關標準之規定，如船用產品通常以中綠灰色、海灰色、船綠色、黑色等為主選，但材質選用得當、機理處理創新也

15、可創造出創意優良的設計。很多設計都談人機工程學，但將其真正付諸于設計卻不易，筆者認為最直接的付諸方式就是利用機設備的獨特因素圍繞人性化設計理念來采取一系列技術措施，并始終將人的因素作為設計的落腳點與支撐。例如將操作最頻繁的控制器設置在離手部最近處，以便長時間操作而不致產生手臂肌肉疲勞這種有層次感的布局可以減輕艦員產生生理疲勞，能進步人機工效。邏輯性在特殊產品設計中至關重要，能否把握好感性與理性之間的度是設計是否優良的關鍵。最后就是評估與設計優化階段，特殊產品的設計優化階段尤為重要，通過進展專業實驗獲得的數據來檢測產品性能指標，尺度要求與人機成效等，然后進展設計優化與改良。隨著計算機技術的開展，還可利用各種設計軟件進展真實狀況的模擬與仿真，從而及早而方便地從人機要素方面對造型進展修改與優化，既節約本錢，亦效果顯著。造型設計屬于工業設計的范疇。特殊產品的造型設計并不是孤立單一的工業設計。以船舶設計為例，它是從滿足環境要求的前提出發，在設計過程中必須將造型設計，熱設計，抗振動沖擊，電磁兼容性，三防設計等設計工程予以綜合分析、決策并力求協同的設計。所以特殊產品的設計是個雜家，需在特殊環境中考慮特殊因素才能到達特殊的設計目的。5、結語工業設計為特殊產品的設計過程提供了感性的指導，人機工程學為設計的可行性提供了理性的根據。技術背景下的特殊產品設計，往往會缺乏