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摘要：目的分析產品設計中人機工程學與產品語義學的相互區別與聯系，研究在產品設計中合理協調處理兩者關系的方法。方法通過對人機工程學和產品語義學研究內容、研究方法及在產品設計中的表現形式的討論，結合案例分析，對兩者的相互影響進行探討；將產品設計對象劃分為滿足基本使用功能的形態設計與滿足非基本使用功能的形態設計兩類，對設計中協調處理人機學與語義學的方法進行討論。結論歸納總結了人機工程學和產品語義學在產品形態設計中的區別與聯系，提出了在產品設計中協調處理人機工程學和產品語義學要素的具體指導意見。
關鍵詞：人機工程學；產品語義學；產品設計；協調方法
在產品設計中，設計師們很早就開始關注并應用人機工程學的理論和方法，而對產品語義學的關注則較晚。自20世紀80年代開始發展的產品語義學凸顯出其迎合新時代需求的優勢，逐漸成為產品設計中設計師關注并應用的又一重要學科[1]。產品語義學是在反思人機工程學的不足的基礎上提出來的一門新的學科，與人機工程學一起共同指導著設計師的設計行為。既往對于兩者的研究主要集中于各自學科在產品設計中的應用，而鮮有研究如何在產品設計實踐中有機協調兩者的相互影響。如對產品語義學，有諸如探討產品設計中的語義思維方式[2]以及結合廚房情境進行探討的研究出現[3]；對人機工程學，有結合家具、醫療器械進行的研究[4]，卻較難找到對兩者之間關系和相互影響研究的文獻資料。事實上，人機工程學和產品語義學必然有著許多不同，同時在設計中也有許多聯系和相互影響。研究兩者之間的區別與聯系，分析在實際產品設計中的合理處理兩者之間相互影響的協調方法，將有助于設計師們設計出具有更高人機效率和具有更好用戶體驗與情感表達的產品。
1人機工程學與產品語義學的區別與聯系
人機工程學在戰爭中發展起來，為的是使士兵在操作武器時更加方便、減少操作失誤以提高效率。人機工程學強調一切器物的設計都要考慮人們生活、工作的安全舒適等，它的研究內容是人—機—環境的最佳匹配[5]。產品語義學被認為是符號學的一部分，它的核心在于使用一定的“符號”表達特定的“語義”[6]。這個符號可以是一個造型元素（如點、線、面等），也可以是一個視覺符號（如電源開關、音量大小調節等指示性圖案）。所表達的語義分為兩類：外延義和內涵義。外延義是指與產品物質相關的特性，包括使用目的、操作方式等內容；內涵義指產品的精神功能，它涉及到情感、心理以及社會性、文化性的象征因素等[7]。
1.1區別
工業時代的產品以功能、結構為設計的主導因素，是人機工程學發展成熟的主要時期。人機工程學運用生理學、解剖學等獲得人類特性臨界值數據，用于指導產品設計，因此人機工程學領域有大量的關于人體尺寸的論述，而沒有足夠地對人類認知和審美的研究，這就形成了人機工程學大多數內容易量化的特點。人機工程學強調物適應人的需求，根據使用者來設計對象的形狀尺寸。老式機床見圖1，這樣的裝置很好地實現了其功能，操作上也具有合適的人機尺寸，但是對使用者是冷冰冰的，沒有美感的，也難以產生精神上積極的聯想。產品語義學產生的背景是電子和計算機技術的發展使得產品功能和操作趨于黑箱化，使設計在形式上有了更大的自由度[8]。語義學所關注的內容是人們在看到眼前的產品時內心的聯想。此外，因為產品語義學所研究的內容是關于感性和認知的東西，所以難以直接用數據來表示。相比于人機工程學，產品語義學致力于賦予產品自我解釋的功能，力圖使使用者看到產品就能理解其使用方式和使用目的等信息。某空調掛機側面見圖2，淡藍色部分的外輪廓及兩條漸消線的設計模擬了風的流暢性，使人聯想到風，而此處恰好又是出風口，造型的設計與功能相契合，顯得十分自然與易于理解；同時淡藍的顏色具有清新自然的語義內涵。人機工程學和產品語義學的區別見表1。
1.2聯系
人機工程學以人為中心，而產品語義學是人機工程學的繼承和發展，因此它繼承了人機工程學以人為中心的宗旨，都力圖改變產品以適應人的需求。人類的發展史都離不開提高效率和使人舒適的亙古不變的追求，人機工程學和產品語義學的目標都含有提高效率并使人感到舒適的方面。人機工程學和產品語義學的研究均離不開對人因要素的關注，都需要進行大量的數據搜集和整理。表2給出了人機工程學和產品語義學在研究對象、研究方式、宗旨以及研究目標方面的聯系。
2人機工程學與產品語義學在產品設計中的協調方法
人機工程學與產品語義學具有各自獨立的研究內容，但在產品設計中又存在著諸多聯系，同時它們也相互影響。通常來說，產品語義的運用要受到人機工程學的限制。長久以來，人機因素都是產品設計要首先考慮的問題，它在大量人體數據的支撐下保證產品可用性。學齡兒童鼠標設計見圖3，首先要考慮鼠標的持握尺寸以及按鍵的大小，必須符合學齡兒童的使用，然后在人機尺寸的范圍內進行創意設計[9]。大多數情況下，產品的價值是通過其使用功能來體現的，沒有使用功能，設計上的任何語義表達都將失去意義。同時，語義的傳達需要依附于一個具有確定尺度參數的造型形態，人機因素會影響語義的準確傳達。語義要素和人機因素共同影響設計對象的最終形態和尺寸，但人機因素和語義因素又作用于產品設計的不同方面[10]。在一個具體的產品設計案例中，兩方面的因素將共同影響產品的最終形態和尺寸。臺燈基座設計見圖4，曲線的形狀具有流暢的走勢，體現現代設計風格，其造型模擬了書架并實現置物功能，這是從產品語義學的角度提出的設計概念，而為了保證產品的照明效果，則需要從人機學的角度對產品的整體長寬高進行一定限制。概括地講，人機工程學保證產品的可用性而產品語義學則賦予產品人情味，它們有各自不同的側重點。從設計學的發展歷程來看，滿足使用功能的要求先于傳達語義的要求，由此本文嘗試從造型滿足基本使用功能和滿足非基本使用功能的角度探討在產品設計中協調處理人機學要素和產品語義要素的一般化方法。
2.1第一類為滿足基本使用功能的造型對象
這類對象的典型代表是顯示屏、按鈕、踏板等。這些是滿足功能不可缺少的部件，且和操作者直接接觸或有大量交互動作。在對這類對象進行設計的時候，首先以人機工程學相關理論為基礎確定一個圍繞最優解的合適的尺寸范圍，語義的運用在此范圍內進行，盡可能地去靠近最優解[11]。通常情況下完美傳達語義的形態并不一定符合人機最優解的要求，因此，需要根據人機學的要求，對表達語義的造型形態進行調整。具體的調整方法是，當語義傳達要求的尺寸突破了人機的范圍時，以滿足人機學要求的形態尺寸進行修正，適當犧牲語義傳達效果。比如顯示屏的設計，為滿足信息顯示和交互操作的要求，首先設計師要保證足夠的顯示區域，在此前提下可賦予其具有特定語義的外形或添加特定風格的裝飾等，一旦形態語義設計影響到顯示的效果，就必須對造型形態進行修改。
2.2第二類是滿足非基本使用功能的造型對象
這類對象的典型代表如機箱外殼，汽車外覆蓋件等，它們給予了產品特定的語義。在對它們進行設計時具有較大的自由度，通常由設計師根據想要表達的主題創造出完美表達語義的基本形態，然后考慮人機等因素進行考量和修改[12]。在對此類對象進行設計時，人機的要求并沒有那么嚴格，形態變化的自由度較大，易于選取更加合適的形態，但是如果語義形態不能滿足人機的基本要求，同樣會被修改。手持訂書機設計見圖5，外輪廓曲線模仿了吃豆人的造型，再加上黃色的運用使其變得更加可愛，具有了特定的語義內涵。此外考慮到手持的使用方式，必然要控制其尺寸以符合人機的要求。在尺寸初步確定后，又反過來評估造型是否表達相應的語義，以確定最后的造型方案。在理想狀態下人機和語義能得到合適的協調，但在某些情況下兩者可能難以得到良好的調和。比如一些以結構為設計主導因素的產品中，語義的運用受到更大的限制；或是一些力圖表達強烈風格的產品中，人機的因素會影響強烈語義的表達。面對這樣的情況，通常的處理方法是，對于大眾化使用的產品更趨向于滿足人機要求而改變或舍棄語義的傳達，而對于小眾化的、極具個性的概念性產品，則更趨向于優先滿足語義的要求而犧牲一部分操作的便捷性。一套容器的設計見圖6，可以看出其把手的設計極具特點，這樣的設計代表了一種尖銳幾何的設計風格，但是這樣的把手并不符合人機的要求，使用起來是不舒服的。
3“擁抱”情侶手機設計案例
在以“擁抱”為主題的情侶手機設計中，見圖7，設計師采用了合體式設計，并且在兩部手機之間構建了一條曲線來模擬擁抱的動作，體現了“擁抱”的主題和親密的感覺。該曲線位于手持部位，直接與“手”相關，于是造型同時具有了“擁抱愛人的手”和“持握手機的手”的雙重涵義。該曲線的主要作用在于表達特定的語義，而非滿足操作和實現手機的基本使用功能，因此設計的出發點在于語義的傳達。在基本形態確定的基礎上，結合手持功能，初定持握區域的人機尺寸為40mm×3mm。在確定要所傳達的語義沒有缺失后，決定保留初步設計的尺寸。在進行機身側面按鍵設計時，考慮到按鍵是滿足基本使用功能的必須部件，而且被大量操作，在設計時設計師便以人機尺寸為先導，確定的單個按鍵尺寸為10mm×2mm，兩個按鍵所占總區域為23mm×2mm，然后考慮賦予其語義。在進行語義設計的時候，進行圓角的處理以減少尖銳感，使其符合整體設計風格。此外考慮使用鍍鉻工藝，使其更加凸顯于手機側面并增加高端感。“擁抱”情侶手機的最終設計效果見圖8，在此設計當中，側身曲線和機身側面按鍵是具有不同典型特征的設計對象。在對確定對象進行設計前，首先判斷其是否為滿足基本使用功能的部件，然后根據不同情況進行設計。
4結語
人機工程學是滿足人機操作和功能的必要考慮因素，產品語義學使人們在使用產品時更加舒心。這兩門學科具有比較明確的區分和特點，主要體現在人機工程學強調人—機—環境協調而產品語義學注重形態和認知的契合。通常情況下，語義的運用受到較多的來自人機因素的影響，但有時候為了表達的語義效果，會犧牲一些人機操作的便捷性。在設計活動中應根據設計對象的實際情況，協調兩方面的因素。滿足基本使用功能的造型對象優先考慮人機的要求，滿足非基本使用功能的造型對象則優先考慮語義的傳達。本文在討論兩者的聯系與區別的基礎上，按滿足基本使用功能需要和非基本使用功能需要的設計任務給出了協調人機學與產品語義學要素的方法，并給出了設計案例。
作者:許安航 王堯 楊隨先 徐詩瑤 單位:四川大學