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人體工程學的發展趨勢范文1
關鍵詞：自我教育；互動；應用
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）22-0059-03
人機工程學是一門綜合性、邊緣性的新興學科，該課程也是藝術設計類專業的一門重要的專業基礎課，教學目的在于使學生能夠了解人的生理及心理學特性，建立人機系統和人機界面的概念，以人―機―環境作為研究對象，科學地利用三要素之間的相互作用、相互依存的有機聯系來尋求系統的優化，研究在藝術設計中如何滿足人們的審美需求，為進行以人為本的藝術設計打下基礎?？傮w說來該課程的內容較多，相關的理論有一定的深度和難度，并具有實踐性強的特點。如何引起學生學習這門課的興趣？如何只用幾十個課時讓學生能夠全面、透徹地理解和掌握人機工程學的有關知識？如何在設計中應用人機工程學的理論？這是教學中要解決的難題。做好《人機工程學》的教學工作，必須是教師和學生雙方密切配合，才能圓滿地完成教學任務。我校工業設計專業的學生生源有兩類：一類是理工，另一類是藝術。理工類的學生邏輯思維能力強，但藝術表現力較弱，藝術類的學生思想活躍，藝術表現能力強，但邏輯思維能力較弱。但是他們的共同點是有強烈的求知欲望和好奇心。人機工程學是研究人―機器―環境三者之間相互協調的學科，見圖1人機工程學研究的主要內容。同時這門課是一個實踐性很強的課程，要求學生有一定的動手能力。在全面仔細地研究了課程的主要內容的基礎上，確定了各個章節講解的先后順序，從學生感興趣的知識點入手，先從人體自身講起，講授的順序是先講人的生理特點，包括人體測量、人的感覺系統、運動系統、神經系統等，再研究人的心理特點，研究人的思維方法和特征，然后講授機器的結構、功能、操縱等相關理論，接著講授有關環境的章節，包括自然環境和人造環境。最后討論人、機器、環境之間相互協調的問題?？偨Y人機工程學的發展趨勢。在課程的講授過程中，將自我教育法貫穿于整個的教學環節，幫助學生樹立信心，讓他們相信自己一定能學好該課程，并始終讓學生處于主導地位，教師扮演一個導演的角色，讓學生唱主角，引導學生自己探討人機工程學有關理論。具體從以下幾個方面實施自我教學法。
一、選好教學切入點，充分調動學生的學習熱情
人是這門學科的主要研究對象，在教學課程中最先研究人的生理和心理特點，從研究人的外形特征入手，人是大自然最美的藝術作品，在第二章“人體測量”的學習中，要求學生課前預習，自己通過看書掌握人體測量的基本概念，了解男性的體型特征和女性的體形特征上有什么區別。課堂上通過提問的方式將人體測量的重點和難點講解清楚。學生分成若干個小組，給每一組分發一套測量工具，讓每個小組的同學們一起完成測量任務，培養同學們的團隊合作精神。每個同學都將自己坐姿和立姿的測量數據記錄下來，填寫到表格中并寫出實驗報告。然后每個同學根據自己的測量數據，按照1：2.5的比例做出各自的人體模板，見圖2、圖3、圖4人體模板的照片。經過實際測量人體的數據，學生對人體的重要數據的印象非常深刻，對人體數據的應用也有直觀的概念。他們的學習熱情空前高漲，評論每個人的身材并相互比較。總期待下一次的上課。利用多媒體課件和人體神經系統、骨骼系統的掛圖，講解人的有關各個系統的結構，進而了解人體各個系統的工作原理，掌握人體的生理特點。研究人的思維和心理特點也是一個重點和難點，在學習第四章人的心理與行為特征時，在課堂上組織同學們做游戲，選出一位同學A猜人名，請他（她）背對著黑板面向同學站著，請另一位B同學在黑板上寫出一個人的名字。當然A同學一定知道這個人。允許A同學提出十八個相關的問題，其他人只回答“是”或“不是”，最后A同學經過分析判斷，猜出黑板上的人名。在了解游戲規則后，同學們各個躍躍欲試都想參與游戲，在A同學還沒有猜出名字的時候，同學們都替他（她）著急，恨不得將答案直接告訴他，一旦A同學猜到，同學們就十分興奮。從游戲中了解人類思維的特點。人類思維的基本特點有概括性、間接性、與語言的不可分性。為了讓同學們更好地理解言語清晰度的概念，在課堂上做言語傳輸試驗。所謂言語的清晰度是人耳對通過它的音語（音節、詞或語句）中正確聽到和理解的百分數。讓學生按座位分成幾個小組，教師用紙條寫幾句話，跟第一位同學講紙條上寫的話，并讓他看清楚紙條上寫的內容，讓該同學將教師的話口頭向另一位同學傳達，每個同學都依次用口頭向另一位同學傳達所聽到的話，最后請坐在后面的同學說出他所聽到的話，結果，每次最后一個同學說出的話與教師跟第一位同學講的話都有很大的出入。教師跟第一位同學說的話，已經被改的面目全非，每次都令同學們捧腹大笑。這證明在日常的對話中，聽者并不能100%理解發言者所講內容，有時謠言就此產生。而設計言語傳示裝置，其言語的清晰度必須在75%以上，才能正確傳示信息。
二、以案例分析為中心，講解人的心理特點
人的知覺是審美心理的重要組成部分，人的知覺具有整體性、選擇性、理解性、恒常性、錯覺等特點，在講課過程中利用達利、康定斯基、亨利?摩爾等藝術家的作品，請學生欣賞藝術大師的作品，讓學生在藝術審美中逐漸理解人的知覺特點。
三、培養學生的實際動手能力
在課程的學習過程中，每個學生都做出自己的人體模板，這個作業有一定的難度，在完成作業的過程中，學生自己摸索出制作人體模板的步驟，首先要有準確、充足的人體數據，然后就是選擇合適的材料，同學們各顯神通，有的用膠合板、有的用KT板、硬紙板等。接著畫出人體的中心線，繪出人體的輪廓線，將人體各個部分裁剪出來，人體各部位的連接也是一道關鍵工序，同學們開動腦筋，巧妙地用螺釘、螺母連接，讓人體模板的各個關節可以任意轉動。機器的概念是廣義的，在現代生活中，計算機是平時接觸最頻繁的工具。人機界面是一個相當重要的概念，機器上的儀器儀表就是人機界面的組成部分，為了建立良好的人機界面，必須要設計最佳的儀器儀表。在研究儀器儀表的設計時，要求同學們自行設計轎車的儀表盤，引導同學研究轎車儀表盤的功能、造型，在設計制作過程中，同學們自己總結出儀表盤設計的要點。包括儀表形式、表盤尺寸、刻度與標數、儀表指針、儀表的色彩、儀表面板形式及其布置。最后，同學們設計出了符合人機工程學的轎車儀表盤。見圖5、圖6、圖7轎車儀表盤模型。
四、教學互動，讓學生發表自己的見解
在學習完前面幾章有關人、機、環境的內容后，課程學習的重點轉移到人機工程學在產品設計中的應用，由于人機工程學在產品設計中應用非常廣泛，因此，只靠教師一個人是不可能全面地總結的，必須要學生參與總結。以“人機工程學在產品設計中的應用”為題目，布置作業讓每個同學制作多媒體課件，并在課堂上發表演講。同學們積極收集有關資料，列舉了許多實例生動、翔實地說明了人機工程學的應用。從不同的角度總結該學科在工業設計中的應用，這樣的教學活動讓教師和同學開闊了眼界、增長了知識，起到了教學相長的作用。
五、共同探討和總結人機工程學的發展趨勢
人機工程學是一個正在蓬勃發展的新興學科，還有許多理論有待進一步完善，在課程將要結束的時候，組織學生探討和總結人機工程學未來的發展方向，在課堂上讓同學們暢所欲言，大家七嘴八舌地發表自己的見解，最后總結出以下結論：在當今數字化、信息化迅速發展的時代，人機工程學也會向著數字化、信息化、智能化的方向發展，在人類面臨著生態環境遭到嚴重破壞的情況下，人機工程學必然會向著綠色設計、可持續發展的方向發展，在產品設計中，應用人機工程學的理論，可以實現虛擬人機工程。人機工程學為“以人為本”的設計提供了理論依據。
總之，自我教育法能夠有效地調動學生的積極性，激發學生的學習興趣，并能培養學生的自學能力，引導學生發現問題、分析問題和解決問題，能夠將理論知識的學習與產品設計的實踐有機地結合起來，鍛煉了學生的動手能力，從而提高了學生的綜合素質，數年的教學實踐證明：這種教學方法不僅使學生能夠牢固地掌握該學科的理論知識，而且能在產品藝術設計中靈活地運用。
參考文獻：
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人體工程學的發展趨勢范文2
關鍵詞:人機工程學;警棍;設計
一、概述
現代越來越多地提到人機工程的產品,只要是人類所使用的物品,包括武器裝備,都應該在人機工程上加以考慮,產品的造型與人機工程無疑是結合在一起的。優化產品設計,用以建立人與物之間和諧關系的方式,最大限度地挖掘人的潛能,綜合平衡地使用人的機能,從而提高作用效率。
警棍的設計應在認真研究人、警棍,環境三個要素本身特性的基礎上,充分考慮三個要素相互間的關系,優化警棍總體的性能。人機工程學上警棍的結構設計標準為:
(一)警棍與人手的尺寸形狀、生理特點是否配合;
(二)警棍在使用時是否順手和便于發力;
(三)警棍是否便于清潔、保養及修理。
二、警棍的外形結構設計分析
(一)警棍握把的設計分析
手握式操作工具,握把當然是最重要的部分。對于警棍,其操作方式是掌面與手指周向抓握,所以其設計因素應包括握把直徑,長度,形狀等。
1、直徑:警棍的握把設計應避免掌部組織受壓力,如果握把直徑太大,長時間的緊握會在掌部和手指處造成很大的壓力,引起局部性的缺血,導致手的麻術;直徑太小則會減小握力,降低靈活性與操作速度,并使指端彎曲增加,長時間操作會導致指端疲勞。握把的直徑大小取決于工具的用途與手的尺寸,著力抓握比較適合的直徑是30~40毫米,所以警棍握把直徑也應設計為30~40毫米。
2、長度:警棍的握把應避免過長或過短,過長不僅浪費材料增加重量,而且還使得在操作時的靈活性變低,影響使用的效能;過短使得手掌不能完全用上力,影響作戰時的發揮。而且在用力操作時警棍容易脫手。握把長度主要取決于手掌寬度,掌寬一般在70~98毫米之間,因此合適的握把長度為100~125毫米。
3、形狀:對于警棍著力式抓握,握把與手掌的接觸面積越大,則壓力愈小,因此選用圓形截面握把較好,使壓力能分布于較大的手掌面積上,減小應力,或者使壓力作用于不太敏感的部位,如拇指與食指之間的虎口部。為了防止使用時出現滑脫,可以在握把上面設計防滑紋。
(二)警棍棍體的設計分析
警棍的材料不但要有好的強度和韌性,而且要求質地輕、耐腐蝕。目前國內警棍的材料大多采用橡膠,很難適應新形勢下防暴制暴的復雜多變性。警棍的材料最好選用強度的較高的聚碳酸酯材料和醋酸纖維素材料,因為這類材料手感凝重,質地精良,耐敲打,在高溫下不彎曲,膨脹率低,吸收能盛的性能較好,打擊后棍上不留凹痕。
長度不宜過長或過短。長警棍可以增強威懾力,擴大作戰的范圍,但太長攜帶不方便,警棍過短則很難發揮出警棍的威力,鑒于此并結合人體前臂的尺寸,警棍的合適長度在400~700毫米之間。如目前武警部隊裝備的98-1型橡膠警棍的全長為490毫米,符合作戰的需求。
警棍總重量不宣太重也不宜太輕,雖然警棍重量大可以增加打擊力度,但操作起來比較費力,不適合長時間操作,警棍太輕發揮不出打擊的力量,握在手里沒有手感,不適合作戰。例如98-1型橡膠警棍的全重為0.8千克,重量適中,符合人機工程學的要求。
三、警棍功能實現方面的人機工程學設計分析
(一)防搶功能設計分析
在警棍前部的外側面或外圓柱面上設有隱藏的刀刃,如果暴徒膽敢抓住警棍的前部外側實施搶奪,使用者只需用力抽回警棍,設置的了刀刃就會割傷暴徒的手掌。
(二)威懾功能分析
警棍作為一種警用器材,必須要有強悍的外觀,能使對方產生一種恐懼。所以在棍體形狀設計必須滿足人機心理學方面的特性,使用時能給暴徒在心理上施加一定的震撼。例如,將警棍棍體設計成帶有尖刺的狼牙二棒狀,這能在外觀上帶給敵人一定的恐懼感。
(三)便攜式設計分析
警棍的攜帶設計,可以在手柄的尾部帶有一個金屬環,通過金屬環將警棍棍體與一個卡鉤相連接。在不用警棍時可利用卡鉤把警棍別掛在腰上。佩戴警棍時,將警棍的卡鉤掛在腰上,置于身體的左側,棍身下垂貼于褲縫。這樣長時間佩戴不會對腰部及腿部產生不良影響,當遇到緊急情況時,也可以迅速持棍,進入戰斗狀態。
四、警棍的發展趨勢
(一)趨于多功能化
目前裝備的警棍只具有打擊的功能,性能比較單一,為了更有效的打擊犯罪勢力,維護社會秩序,警棍的發展應趨于多功能化,集警報、電擊、噴霧、照明手一體。例如在警棍前端增加一個強光手電,既可用作照明又可使用強光刺激敵人的眼睛,使其目眩;或者在棍體內攜帶刺激劑,必要時將其噴出以制服暴徒。
(二)新穎的外觀設計
如將警棍做成可伸縮式或拐形狀,可達到出其不意、一招致敵的效果。警棍作為一種警用裝備器材,外觀必須具有強大的威懾力,使人產生畏懼感,首先在氣勢上壓倒敵人。
人體工程學的發展趨勢范文3
【關鍵詞】生物醫學材料；研究現狀；生物活性；發展趨勢
科學技術的發展，各種新型生物醫學材料被研制出來，并在醫學領域中得應用。到2000年為止，在全世界高達1600億美元的醫療市場中，醫用生物材料所占比率已經達到了一半，且以20%的增長速度遞增。二十世紀80年代是新型生物醫學材料輩出的時代，進入到二十世紀90年代，以珊瑚為原材料的骨移植材料、人工皮膚、豬心臟瓣膜在醫學領域中得以應用。二十世紀，美國采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中國在生物醫學材料的研制方面起步較晚，但是應醫學領域需要而對各種生物醫學材料有所應用。隨著國家對生物醫學材料研究的重視，國家開始啟動醫學生物材料項目，并將生物醫學材料納入到優先發展的產業當中[3]。在中國的“十二五”規劃中，還特別指出要將重點發展新型口腔植、人工關節、新型人工血管、人工心瓣膜以及各種人工修復材料等等生物醫學材料。
一、生物醫學材料研究現狀
（一）金屬生物材料
在醫學領域中，醫學金屬材料是較早采用的，且應用材料非常廣泛，包括不銹鋼材料、鈦合金材料等等。其中，不銹鋼材料具有較強的耐腐蝕性，因此應用效果非常好。由于人體內為較為復雜的電解環境，隨著316L不銹鋼的應用，解決了這一問題，但是，卻不具備生物相容性。鈦合金具有良好的耐腐蝕性和生物相容性，具有一定的生物材料強度。鈦合金的抗拉強度介于500兆帕至1100兆帕之間，使鈦合金的彈性與人體的骨骼彈性更為接近，以使材料植入到人體后，與人的骨骼更為匹配。
（二）高分子生物材料
醫用高分子材料的出現，使得醫用材料可以用于對損傷的人體器官以修復，以增強器官的恢復功能。目前所使用的醫用高分子材料分為可生物降解和非降解的高分子材料?？缮锝到獾母叻肿硬牧现踩肴梭w后，可以降解被為對人體無毒無害的CO2、H2O等對人體不會產生刺激性的物質。可生物降解的高分子材料可以是膠原蛋白或者纖維蛋白等等天然材料，也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料屬于是惰性的高分子材料。聚乳酸在醫學生用于外科縫合線和藥物釋放的載體。由于其具有可降解性能，當傷口愈合后，就會被人體組織吸收。聚乳酸可以在降解的過程中，將藥物釋放到人體中，使藥物發揮作用。
（三）禿仙物材料
復合生物材料用于醫學領域中已經獲得了長足發展，但是，由于材料植入人體后，會對人體的生理環境產生抵抗力，因此會存在一些問題有待進一步研究。目前醫學領域中所采用的復合生物材料包括有三類，即生物陶瓷復合材料、金屬基醫用復合材料和高分子復合材料。生物陶瓷復合材料植入到生理環境中后，并不會產生毒性反應，且具有良好的生物活性和生理環境相容性。金屬基醫用復合材料在醫學領域中應用，金屬具有單一的生物活性，可以采用生物涂層技術，以提高金屬表面的耐磨性和生物相融合。高分子復合材料是一種接近人體自然骨骼的高分子復合材料。人體骨骼本身就是一種層狀的復合材料，采用這種復合材料替代，雖然可以起到治療作用，但是其韌性明顯要低于人體自然骨骼。
（四）無機非金屬生物材料
無機非金屬生物材料具有良好的化學穩定性和生物相容性，主要包括生物活性陶瓷和惰性的無機材料。生物活性陶瓷材料主要用于關節、牙齒等等的硬組織修復。但是，該種材料不會與人體的活體組織結合，從而影響治療效果。惰性的無機材料以醫用碳素材料為主。該種材料具有較高的耐磨性，韌性和強度都非常高，特別是具有良好的抗疲勞性，可以與人體自然骨骼相匹配。骨骼損傷者選擇這種材料可以獲得良好的治療效果[2]。此外，醫用碳素材料在人體的生理環境中并不會產生毒副作用，良好的化學穩定性和人體親和性，且具有抗血栓性和抗溶血性。如果對患者執行人工心臟瓣膜手術，醫用碳素材料是優先選擇的材料。
二、生物醫學材料研究的發展趨勢
生物醫用材料的發展進程中，從簡單的結構模仿發展為組織誘導再生，使生物醫用材料的單一性能逐漸向綜合性能發展。簡單的結構與外觀的仿制，向智能化仿生發展，使材料的應用已經與現代的醫療技術融合，并共同發展。根據目前醫學領域的發展程度，生物醫用材料的研究空間還很大，并會涉及到多種學科，包括材料學、工程學、控制論以及生物技術等等，這些學科都會對生物醫學的發展產生推動作用。特別是各種新技術、新方法的應用，將生物技術引入到智能化發展的思路，使生物材料不再局限于實驗室研究，而會在臨床上得以廣泛應用，以為醫療做出貢獻。
結論
綜上所述，生物醫學材料屬于是交叉學科，為材料學和醫學等等多種學科相互結合而形成。作為一門應用于醫學領域的新興學科，所研制的是用于醫學組織工程領域的各種新型的人工材料。根據技術含量的不同，生物醫學材料可以被劃分為金屬生物、高分析生物、復合生物和無機非金屬生物材料。隨著生物醫學材料研究的發展，使得生物醫用材料智能化發展。
參考文獻：
人體工程學的發展趨勢范文4
設計教育不能局限于知識的認知過程，而是要在課程體系中全面培養學生對設計定位的敏銳感知力、設計分析的洞察力和設計解決的創造力。教育不但要教會學生認識“What”，更要教會學生認識到“How”和“Why”，積極尋求思維轉化途徑、提升綜合思維能力。
二、教學方法創新目標
1.關注材料與工藝的選擇與運用
材料是家具陳設設計的物質基礎，而工藝是家具陳設設計的方法基礎，制作模型的過程需要學生實踐家具的成型工藝以及形態、材質、空間對于家具設計的影響。許多學生在制作過程中體會到了不同材料的性能和構造方法，從而不斷總結經驗，結合家具的結構特性，在設計過程中避免了出現違背材料特性的結構形式；學習掌握常用家具施工機具的使用方法和注意事項，理解家具構造中各層結構的連接、嵌縫、飾面的工藝，了解家具施工構造，即“結構+基層+面層”的設計原則和內容。
2.關注家具尺度之于人體工程學和經濟考量的運用
家具陳設設計不是單純的“機械設計”，而是以人為本的“生命設計”，僅僅依靠書本上關于人體工程學的尺度數據，學生無法直觀、有效地以科學的觀點做設計。因此，在家具實踐制作過程中，應當引導學生了解常用材料的規格，并學會計算和下料；同時，利用等大實物模型可以隨時切身感受家具的尺寸和使用功能，并按需調整其尺寸使之舒適、耐用。
3.關注團隊合作及溝通能力的培養
良好的團隊協作精神及溝通能力是設計師的基本技能，在課程中引入團隊學習的方法可以讓學生提前演練自我發展能力和專業表達能力。團隊成員之間在方案選擇與優化、材料選擇與購買、工藝操作與選擇上都會有不同層次的溝通與交流，學生走上工作崗位后也會實時與同事、業主、工人、供應商等溝通交流，通過教學上的實戰可以提高學生的協作能力和溝通技巧。在教學過程中，教師要重視塑造學生積極的動手能力、分析能力和創造能力，使其養成良好的學習習慣和嚴謹的工作作風，不僅僅要學會課本知識，更要學會做人和做事。
人體工程學的發展趨勢范文5
1行為空間
滿足人們行為活動所需的空間，一般根據人體動態尺度和行為活動的范圍考慮空間。如完成炊事活動所需要的廚房空間;完成洗浴活動所需要的浴室空間。另外，滿足戶外生活是人們對城市空間最表象和最基本的行為心理需求。人們為了這樣或那樣的目的投身到一系列的運動過程中去，就構成了人的活動，戶外生活包含活動按性質一般分為三類，即必要性活動、隨意性活動和社會性活動。如小區內運動活動空間;公園內休閑平臺;廣場上集會表演空間等。風俗習慣是一種行為特征的群體表現，它不是因人而異，而是帶有地域性特質的由當地積累的生活方式。生活中的習俗、文化的習慣、象征的意義是社會演進過程中必然傳承漸變的內容，是群體積累的生活方式，透過空間使用而生成一定的空間結果。如中國傳統的端午節賽龍舟和元宵節觀花燈;歐美國家的萬圣節化妝舞會以及圣誕節的圣誕活動等都是具有地方特色的民俗活動。
2生理空間
人類自身是一種動物，具有和動物所具備的基本生理要求。主要包括:視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、味覺等幾個方面的感受?？梢酝ㄟ^滿足空間環境合理的光感，定位視覺空間的不同效果;制造合適聲音效果，達到氛圍的烘托;改善環境氣味，制造空間效果的獨特性;以及人體肌膚的感受;味蕾的感受等都是滿足生理空間設計的基本要素。設計時，要注重各個生理感受的統一與協調，不要牛頭不對馬嘴，忽略了空間設計的整體感。
3心理空間
心理上滿足人們需要的空間，包括:個人空間與人際距離，領域性，私密性。個人空間是最小的隨身體移動的區域，有的心理學家則把它稱為身體緩沖區。它是每個人身體周圍存在的既不可見又不可侵犯和干擾的空間，是隨身體移動而移動的“氣泡”?！皻馀荨贝笮∈艿饺伺c人之間的相互影響，這種人的相互交往與活動便是人際距離。人際學家霍爾把人際距離明確概括為四種，即:親昵距離、私交距離、社交距離和公共距離。親昵距離范圍0～0．45米，主要為情人間的交往，一般不用于公共場所;私交距離范圍0．45～1．2米，一般用于親屬、師生、密友之間;社交距離范圍1．2～3．6米，這是在大多數商業活動和社交活動中所慣用的距離;公共距離范圍3．6～7．6米，主要用于演講、演出和各種儀式。領域是人們所占用與控制的一定空間范圍，領域性是與領域有關的行為，是指個人和群體為了滿足某種需求，要求占有或者控制一定特定空間范圍及空間中所有物的習性。領域空間一旦形成，外來者的入侵就會令占有者感到不快，而用眼神、手勢、語言以致動作來保護這一領域，外來者也會因此局促不安。另一方面，領域還使各占有成員增強了從屬于同一空間范圍“認同感”，進而促使他們積極參與該領域的管理和建設，而這又反過來加強了領域的完整與統一，加強了外來干涉者對該領域的尊重。私密性具有隔絕外界干擾的作用，而仍能使人在需要的時候與其他人的接觸。是空間被劃分成不同的領域，而不同的領域又相對獨立，又具有自己空間特色的空間范圍。因此，“私密———公共”互為極端，在設計中為不同活動進行領域劃分的時候，必須以相應的物質手段來滿足不同層次的空間環境。
4人體工程在未來的發展趨勢
未來50年內，預計75歲以上老年人口的數量將翻番。如果這樣，專為正常人設計的設備、服務和系統就必須擴展到其他使用人群。人們需要獲得整個社會群體(包括老年人和殘疾人)能力的相關方面的數據資料，包括:生理學方面(譬如:肢體活動范圍、力量、視覺、聽覺)、心理學方面(譬如:感知、反應時間、記憶)，同時需要人體測量學的數據(人的身材和外形范圍)。具備了以上資料，盡職的設計師就形成了一個知識數據庫，可以隨時提取想要的數據。通過數據改造現有的環境，老年人和殘疾人的生活質量可以獲得很大提高，生活環境更加宜人可居。
5結語
人體工程學的發展趨勢范文6
【關鍵詞】：化學工程；系統；和諧；辯證法
自然界中的和諧系統比比皆是，大至宇宙，小到原子；地球生態系統是和諧的，動植物群落是和諧的，人類社會體系是和諧的，健康的人體更是一個絕妙的和諧體。所有這些和諧系統遵循著同樣的辯證綜合的規律，具體可以歸納出三條：1．統一律；2．層次律；3．進化律；所有和諧系統具有同樣的性質：1．開放性；2．自組織性；3．非線性；4．無限發展性[1]。當愛因斯坦把大半生致力于統一場論時，其哲學上的需要相對物理學上而言或許要來得大，面對物理學的系統和諧，理論規則的分立是不能令他覺得滿意的。而化學工程的發展是不是因循同樣的哲學歷程呢？
在化學工程作為學科開始被重視之前，化學工業已具有了相當的規模，各種具體的工程與工藝都被獨立開來，在認識上是被分為各門特殊的知識，因此，當國外高等院校在十九世紀末開始設置"化學工程學"時，開設的課程大多是學習當時化學工業的各種工藝學，"化學工程"的概念在當時還是相當模糊的，在理論上充其量是化學與機械的一種混合（amalgam）。然而這種理論混合的模式在德國人看來卻是很正統的，即使在今天，他們也避免專論"化學工程"，而是稱之為"過程工程"（process engineering），這一名稱實際上要比"化學工程"的范疇更廣，甚至更為準確，凡是涉及一定流程與工藝的領域都是適用的。但我們習慣上還是沿用"化學工程"的名稱。
二十世紀開始，化學工業迅猛發展，在社會經濟中占的比重越來越大，客觀上需要化學工程學科的發展和支持。隨著生產力的發展，人們對事物運動規律性的認識也愈來愈深化，愈來愈有概括性。伴隨著其他領域科學技術的快速進步，人們逐漸認識到化學工業中各門看似不相干的工程和工藝中存在著共同的物理特性。1901年，美g.e.的davis《化學工程手冊》的發表，初步提出了"化工物理過程"的原理。1900年始，以合成氨、純堿、燃料等為代表的近代化工廠出現，如1913年，德哈勃-博施法高壓合成氨技術的產業化，星火燎原的，化學工業呈現出巨大的發展前景。到了二十年代，美mit的一些學者提出：不管化工生產的工藝如何千差萬別，它們在眾多的典型設備中進行著原理相同的物理過程。1920年，美mit成立了第一個嚴格意義上的化工系，時w.k.lewis任系主任。1922年美國化工學會認同了新的見解，引出了"單元操作"（unit operation）的概念，這一概念在蘇聯時期和我國則廣泛稱為"化工原理"。
1900年始的"分離工程"研究使"單元操作"的概念日趨成熟。被稱為單元操作的過程主要有流體流動、傳熱、干燥、吸收、蒸發、萃取、結晶和過濾等，以這些單元操作作為研究和學習的主要內容，是化學工程學科在二十世紀前半期發展的核心，其理論迅速成為發展化學工業的重要基石。這種把千變萬化、千差萬別的過程和工藝概括成"單元操作"是生產力發展到一定水平的反映，是化學工程學從"個性"到"共性"的第一個哲學性概括，是在一個系統整體性把握的高度上建立了一門技術科學，體現了系統科學發展的和諧統一規律。
隨著"單元操作"概念的確定，另一方面，化學工程學科中重要支柱之一的"反應工程"亦逐漸浮出水面。從最初的德winkler流化床煤氣化爐的應用到德bergim-pier三相液化床煤液化工藝的開發，又到1931年丁納橡膠和氯丁橡膠的投產，化學工業上發展的高峰持續不絕，1940年美國fcc煉油開發成功，成為石油化工的起點。直到1957年，歐洲第一屆反應工程會議，明確提出"反應工程"的概念，成為化學工程學科的重要組成部分，是化學工程學的進一步和諧統一。"反應工程"的建立，乃至今日仍備受困擾的"過程放大效應"問題，及從"逐級放大"到"數模放大"的研究都帶動了"化工過程系統工程"的發展，并共同體現了系統科學發展的和諧層次律。
就在"反應工程"發展的同時，"單元操作"得到了更加深刻的認識，人們發現各單元操作之間存在著更為普遍的原理，"過濾只是流體傳動的一個特例；蒸發不過是傳熱的一種形式；吸收和萃取都包含著質量的傳遞；干燥與蒸餾則是傳熱加傳質的操作……"[2]于是單元操作可以看成是傳熱、傳質及流體動量傳遞的特殊情況或特定的組合。這種認識的深化過程并沒有停止，人們進一步又發現了動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞之間的類似性。于是從二十世紀50年代開始，人們綜合了以往的成果，開始用統一的觀點來研究三種傳遞過程。1960年，美威斯康辛大學（univ. wiscosin）的r.b.bird教授出版了《transport phenomena》一書，系統地采用統一的方法來處理三種傳遞現象，從此化學工程學科的核心過渡到了"三傳一反"的系統性概念。"三傳"的研究是系統科學和諧進化律的又一體現，使化學工程學達到了一個新的整體性高度，這種高度的和諧統一是對客觀世界本質性的認識，并在學科上反映出了系統科學的基本原理和性質，其影響力是普遍性的，是跨學科的，不僅使"傳遞原理"成為化學工程學的重要基礎，同時在生物工程、機械、航天和土木建筑等工程學科上也具有重要意義，并日益成為工程專業共有的一門技術基礎課，只是側重點有所差異而已。
至此化學工程學科自身經歷了一系列的演化和發展，并在短短的一個世紀中達到了一個前所未有的高度，涵括了眾多的生產和應用領域，如醫藥、化肥、能源、材料、航天、冶金、日用化學品等，每年為社會提供數以億噸計的千百萬種產品，是人們衣、食、住、行須臾不可離開的物質基礎，為社會繁榮作出了巨大貢獻。然而事物總是一分為二的，從人類發展最為激動人心的口號"征服自然"到今天龐大的工業化進程，地球自然生態系統遭遇了前所未有的嚴峻局面，這之中，化學工業是造成大規模環境污染及惡性重復污染的主要過程之一，化學工程學科需要肩負起新的使命。1990年，"生態化工"（eco-chemical engineering）的概念提出來了，相應在化工生產和過程工藝中提出了"清潔化工"和"綠色化工"的概念，因時應勢，化學工程學開始了系統科學的自組織過程，這也是和諧系統對立統一發展的需要。在系統科學看來，自組織是和諧系統的基本性質之一，只有自組織系統能通過外部和自身內部的不斷協調、整合，在適應環境的同時保持自己的特性并產生新的功能。從自發到自覺地，化學工程學吸收了自組織的理論，不斷在廣度和深度上充實、完善和發展。
隨著新世紀的到來，世界正發生著全球性的變化，經濟、社會、環境和技術等領域都面臨著新范疇新理念的變更和沖擊[3]。化學工程學科需要因應時展而改變傳統的限制，不斷有新的概念提出來，如化學工程應是伺機而待的專業（a profession in waiting）；化學工程師必須"be steeped in technology"，能夠創新、開發、變換、調控和適應取代；化學工程學科要從"process engineering"達到"product engineering"再到"formulation engineering"。進一步的綜合認為，化學工程學關注著同時發生在非常廣泛的時空跨度內的現象，必須具備多尺度、多目標的方法來達到過程的總體優化。涵括了五個方面[4，5]：
① nanoscale（納觀尺度）：研究量子化學、分子過程與分子模擬等。
② microscale（微觀尺度）：研究微粒、氣泡、液滴、控制界面膠束和微流力學規律等。
③ mesoscale（介觀尺度）：研究換熱設備、反應設備、塔器以及傳統的"單元操作"和"三傳一反"等。
④ macroscale（宏觀尺度）：研究生產裝置和生產過程等。
⑤ megascale（兆觀尺度）：研究環境過程和大氣生態過程等。
于是化學工程學的核心轉變到了"多尺度、多目標擇優"的概念，化學工程學科又到達一個新的和諧統一的高度，進入了更高層次的系統工程領域。
新的發展的深度促使化學工程學科作出了一定尺度的"分化"，然而這還遠未結束，人們對世界的認識還在不斷探索不斷深入，一個更深刻更普遍也更一般的問題已經觸到了化學工程學科的神經，觸到了化學工程學的認識本質，并促使化學工程學需要有新的"融合"。這一問題就是"非線性及其包涵的混沌原理"，相對于"線性"是人類認識客觀世界的基本工具，"非線性"則是客觀世界的本質特征，是"線性"反映的目的，是從科學角度看待世界的一種和諧統一；而在對"混沌發展"的研究表明，"混沌運動的普遍存在，揭示了自然界中實際系統發展演化的新行為，混沌態的自相似性使這種時間演化表現為一種空間結構，而且以其不同空間尺度上的相似性，揭示了系統復雜運動的統一性。這種統一性是一個觀察"整體"的問題，只有在長時間范圍（因為混沌運動是一種長時間行為）和更高層次復雜性中才能顯現出來。"[6，7]這一問題涵蓋了自然科學和人文社會科學的眾多領域，具有重大的科學價值和深刻的哲學方法論意義。馬克思曾經預言："自然科學往后將會把關于人類的科學總括在自己下面，正如關于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣：它們將成為一個科學。"從這一角度上，"非線性"問題是這種過程一體化的契合點以及整體認識論上的共性[8]。當站在這種整體性的高度上，化學工程學科獲得了全新的視野和更強大的分析解決問題的能力，并最終具有了學科融合的基礎。
在整個化學工程學科的孕育、誕生和發展過程中，始終交織著學科的"分化"與"融合"，除了上述尺度（scale）上的分化以外還有著所謂的石油化工、精細化工、高分子化工等專業上的分化；另一方面，作為近代工程技術，它又是自然科學（化學、物理等）和技術科學（機械、材料等）的融合。正如物理學家普朗克（planck）所指出的："科學是內在的整體，它被分解為單獨的部分不是取決于事物的本身，而是取決于人類認識能力的局限性，實際上存在著從物理到化學，通過生物學和人類學到社會學的連續的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條。"事實上，當化學工程學科的核心發展到"非線性混沌系統"時，實現科學的融合已是其客觀系統性的需要，它需要強有力的非線性解算能力和綜合分析能力?；谌斯ぶ悄芎蜕窠浬飳W的人工神經網絡（artificial neural networks）技術為這種系統性的融合提供了新的思路和途徑。人工神經網絡特有的信息處理能力在愈來愈多的領域中展現出廣闊的應用前景，它具有如下特點[9，10]：
① 學習：神經網絡可以根據外界環境修改自身行為，這使它比其他任何方法接受自身感興趣的外界信息更敏感。
② 概括：經過學習訓練后，神經網絡的響應在某種程度上能夠對外界信息的少量丟失或自身組織的局部缺損不再很敏感，反映了神經網絡的健壯性（魯棒性），即工程上說的"容錯"能力。
③ 抽?。荷窠浘W絡具有抽取外界輸入信息特征的特殊功能，在某種意義上可以說它能"創造"出未見的事物。
④ 模擬：神經網絡由眾多的神經元組成，以并行的方式處理信息，大大加快了運行速度，可以逼近任意復雜的非線性系統。
當然，神經網絡并非十全十美，其自身的發展就曾經歷過相當曲折的過程，但是，人工神經網絡（anns）特性的融合將是化學工程學科發展到非線性核心系統的自組織適應和需要。例如采用神經網絡設計的控制系統，適應性、穩定性和智能性均較好，能處理復雜工藝過程的控制問題，也使得化學工程師不但也是機械工程師，還首先是系統工程師，并能從最一般的非線性原理出發，解決實際過程的創新、應用、開發、生產等問題。
生產力的不斷發展，科學技術的持續進步，人類認識自然和改造自然的不斷深化，化學工程學科必將不斷"分化"和"融合"，體現出和諧系統的無限發展性質。
參考文獻
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