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設計表現方法落后，設計構思與結果差別大

在人機工程設計實踐中，大部分學生采用了提出問題分析問題解決問題的方法，應用部分以人機知識來展開設計，但受現有教材限制，學生設計過程中缺乏創新，即使有創新，受三維建模技術和設計方法的限制及落后，三維建模結果與設計構思相差較大，達不到預期效果。

主要改革內容

隨著計算機輔助設計技術的發展，計算機輔助人機工程設計已逐步完善，具有以下優勢：在設計前期對設計方案和設計布局進行仿真評價，減少設計返工和實物原型的制作，縮短從設計到制造的周期和成本。計算機輔助人機工程設計的發展為工業設計人機工程的教學提出了新的發展方向，將計算機輔助人機工程內容引入到人機工程學課堂教學中，充分利用CreoParametricManikin提供的人機工程和人體因素分析兩個模塊功能，針對全球人群模擬和顯示人機之間的交互，在一定程度上改進了傳統的設計表現方法，也避免了專業實驗設備不足、無法進行準確的設計驗證等問題。

1教學內容及教學方法改革

根據工業設計專業的研究內容和專業研究方向，在教材選擇上主要在保持課程內容完整的前提下，對現使用的教材內容進行了篩選，工業設計專業人機工程學主要教學內容包括：人體尺寸、桌椅設計、顯示裝置、操控裝置、環境設計、工作空間與工作崗位設計等內容。對與工業設計不是密切相關的熱環境和聲環境等內容進行了刪減，同時增加計算機輔助人機工程內容的講解與操作訓練。在設計表現方法上，增加自頂向下設計方法的講解，在CreoParametric中應用該方法進行人機工程的設計與分析。

在理論講授過程中，擺脫傳統講授方式，結合計算機輔助人機工程操作進行直觀演示，以加深理解和應用。如在人體尺寸講解過程中，可充分結合CreoParametric中人體庫的知識，其Manikin全球人群庫包括中國、意大利、日本、荷蘭、美國男女各P5、P50、P95三個不同的百分位1850年齡組的數據，便于人體尺寸分布數據狀態和各部分尺寸的直觀展示；在顯示裝置章節中結合manikin的視覺分析功能，查看最佳視角等效果；在控制裝置中結合manikin的可觸及分析功能，展示手足的功能尺寸。將傳統比較枯燥的理論知識通過計算機輔助人機分析的方式直觀的展示出來，從應用的角度進行理論知識的講解。

2計算機輔助人機工程的具體應用

計算機輔助人機工程在人機工程學教學中的具體應用主要有以下3個方面：CreoParametric（以前稱為Pro/engineer）的基礎操作學習、ManikinExtension專門培訓、自頂向下設計（Top-DownDesign）方法的學習與應用。CreoParametric是PTC全新推出的設計軟件系列，是3D產品設計領域的標準。目前國內大部分高校在計算機輔助設計教學中采用了該軟件，大連大學機械工程學院工業設計專業一直將該軟件作為計算機輔助工業設計課程教學的必選之一。新版培養方案中該課程與人機工程學課程在同一學期開設，為人機工程學課程改革提供了便利條件，在計算機輔助工業設計課程中能掌握CreoParametric的基本草繪、實體及曲面建模、裝配和工程圖等模塊的基本操作，該課程的設置為計算機輔助人機設計的應用提供了軟件操作基礎。

ManikinExtension是完善數字化人體建模解決方案，為設計者在以人為中心的設計中打開一扇窗，是CreoParametric的新模塊，因操作復雜，在人機工程學教學中必須增加該部分內容的講授。主要講授Manikin全球人群庫的選擇與替換，標準的3D人體模型的插入、定制和操控精確，宏觀和微觀及自定義人體姿勢庫的使用，可觸及包絡調整及分析，視野分析，重力分析，人體模型運動分析以及國際各類主流人機工程標準如姿態（RULA）、推拉（SNOOK）、舉放（NIOSH）、能量消耗（GARG）等操作的過程與方法。通過該模塊內容的講解與具體操作，結合CreoPara-metric的基礎操作知識，結合人機工程學基本理論知識，為計算機輔助人機工程的設計提供了軟件操作基礎及人機工程分析仿真操作基礎，可完成比較完善的人機產品設計。

傳統的人機工程設計方法已經不適合先進的計算機輔助人機工程的設計方法。傳統的設計方法主要采用手繪草圖、確定基本尺寸、三維建模仿真、物理樣機的制作及人機分析的過程，花費了大量時間后發現沒有達到用戶需求或設計指標，而需要反復修改。采用CreoParametricManikin可改善此問題，在設計的初期將人機工程學作為首要考慮的因素，采用三維數字人體模型進行三維數字化建模仿真，此方法可通過自頂向下設計（Top-DownDesign）方法實現。在CreoParametric的裝配模塊中利用自頂向下設計方法，根據設計要求導入Manikin三維數字人體模型，進行產品三維模型的創建，在創建過程中充分考慮相關人機工程學要素，并進行相關的分析，可在一定程度上增加實物模型驗證的準確性。采用自頂向下設計的方法，可增強人機設計的準確性，彌補實驗室人機設備不足的問題。

人機工程教學改革實踐案例展示

多媒體控制臺是一款具有站姿、坐姿并綜合手動控制裝置和顯示裝置及操作崗位空間的產品適合作為人機工程學綜合性設計題目。筆者以多媒體控制臺的人機工程設計為例，展示Manikin在人機工程教學中的應用過程。多媒體控制臺設計主要采用數字化人體進行輔助設計，筆者在對現有產品及使用過程進行調研后，提出了一款顯示器角度可調整以滿足站姿和坐姿操作下的最佳視角的要求、在站姿下便于鼠標操作的設計方案。為了確保設計數據的準確性，在計算機輔助設計初期就在數字化人體模型的基礎上進行設計，首先導入P50中等身材的數字人體模型，調整站姿下操作多媒體控制體的姿勢并保存，根據數字人體模型中手功能高和最佳視線確定顯示器位置和控制臺臺面的高度，另設計傾斜的鼠標放置平面以避免操作鼠標時手腕背側曲，長時間導致腕部的疾??；將數字人體模型由站姿調整為坐姿，并調整位置，設計操作臺的高度，滿足最佳操作平面的要求，根據坐姿的眼高來設計顯示器的位置，因站姿下顯示器位置和坐姿下顯示器位置不一致，必須設計顯示器調整裝置，將顯示器調整為坐姿下的最佳視角，在此基礎上設計座椅的高度及腳踏的位置；然后分別將數字人體模型替換為女性P5百分位數字人體和男性P95百分位數字人體，檢驗不同高度操作人群的舒適性等人機問題，并做局部改進。

作者：張鐵成單位：大連大學機械工程學院