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[摘 要]21世纪是一个全新的时代，在新的时代背景下，企业之间对市场份额的竞争愈演愈烈。现阶段，消费者对产品的需求和要求逐渐提高，为了更好地满足人们的需求，企业越来越关注产品的宜人性。最能代表产品宜人性的就是人机工程，人机工程在产品设计领域得到了广泛的应用。本文将人机工程和布局设计方法有效地融合到一起，在布局设计中充分考虑了人机工程因素。
[关键词]人机工程；布局设计；可见度；可及度
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.16.000
[中图分类号]TP391.7 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）16-0-01
0 引 言
目前，人机工程在产品设计过程中的应用主要体现在以下两个方面：第一，对人机数据库进行搜索处理；第二，对产品进行最终的人机评价。好多学者针对人机工程开展了相关研究，取得了大量的研究成果。有研究者以现代化的机械为研究对象，主要探讨了人和机械之间的联系，从而构建了人机一体化模型。还有研究者以CAD技术为研究工具，借助CAD构建了表征人体构造和设计过程的模型。通过调研笔者发现，研究者们对基于人机工程的布局设计方法的研究相对较少，对该领域的研究还存在很大的提升空间。于是本文围绕这一问题展开了相关研究，笔者首先介绍了面向人机工程的布局设计过程，然后分析了布局设计中的人机工程约束模型，接下来提出了基于可见度和可及度的人机工程评价方法，最后通过实例对上述方法进行了验证。
1 面向人机工程的布局设计过程
在产品设计过程中，布局设计是非常关键的一个环节，好多产品的设计流程都包含布局设计环节。布局设计环节一般出现在产品关键技术之后，具体来讲，相关人员根据产品的设计要求明确相关关键技术之后，接下来就可以开展布局设计工作。所谓产品布局设计指的就是改变产品组件的布局，主要包括三种不同的变换方式，分别是空间排列、配置方式和尺度变化。
假定一个产品中一共存在N个不同的布局单元，那么根据排列组合原理可以知道该产品一共存在N！种配置方式。上述结果说明对一个产品而言，可以实行的布局方案数量是十分巨大的。如果相关人员要对所有可行的布局方案开展人机评价工作，那么工作量也是十分巨大的，企业需要大量的人力和物力投入。在布局设计的后期融入人机工程因素是不太合理的，企业需要大量的成本投入。因此，笔者在本次研究中考虑在布局设计的开始时期就融入人机工程因素，借助人机工程工作人员可以在所有方案中去掉那些不太合理的方案，从而有效地降低布局方案的总量。总之，本文所设计的基于人机工程的布局设计方法的主要流程如下。
第一，根据布局单元的输入确定一系列的布局方案；第二，充分考虑人机工程因素，利用该因素对布局方案进行约束，从而去除一些不太合理的方案；第三，借助人机工程因素对剩余的布局方案进行有效的评价，并根据评价结果对方案进行再设计；第四，输出最终的布局方案。
2 布局设计中的人机工程约束模型
基于人机工程的布局设计方法，本文将人机工程因素作为约束条件对布局设计方案进行不断的处理。在前人的研究中，研究者并未特别考虑使用人机工程对布局方案进行约束。在约束过程中，笔者将整个约束模型划分成了两个部分，第一部分是单元间的约束；第二部分是布局单元的人机约束。基于两部分的约束，本文所提出的方法实现了人机工程和布局设计的有效融合。
3 基于可见度和可及度的人机工程评价方法
在本文所提出的方法中，人机工程因素还体现在对布局方案人机评价中。在评价布局设计方案时，笔者选择的两个关键因素就是人机工程中的可见度和可及度。可见度是指目标物体可以被眼睛感知的程度，衡量可见度的指标有很多，主要包括：目标物体的稠密程度、目标物体的尺寸大小、目标物体所处环境以及环境中非目标物体的尺寸大小等。可及度是指在某一固定的位置，人不断的调整自己的手部或者是脚部的伸出长度以及站立方向，在上述情况之下衡量人体可以接触到该空间中物体的指标。
在开展布局方案评价工作之下，相关人员首先要明确产品设计中的人机关系，明确那些和人机关系联系比较紧密的布局单元。接下来明确上述布局单元的位置向量，并为不同的位置向量配置合适的权值。根据具体的评价方法确定布局方案的优良度、可见度和可及度，最后综合考虑上述3个因素，确定最终的评价指标E，其中。在E中，space表示的是可及范围；optimum表示的是布局单元可以达到的做好的可及地点；p表示的是布局单元的设计位置；n表示的是可及度范围内的布局单元总数量。E的取值范围为0～1，E的取值越小，表明该布局方案可及度就越好。在实际应用中，当E的取值为0～0.5时，就表示该布局方案是合理的。
4 实例研究
为了验证本文提出的方法的有效性，笔者设计了计算机支持的摩托车协同布局设计系统。该摩托车主要包括5个组件，分别是车身、座椅、把手、仪表盘以及踏板，布局处理也是针对上述5个组件。通过本文提出的方法，笔者实现了对不同布局方案的动态评价，并从人机工程的角度得到了关于布局方案的优良度指标。
5 结 语
本文主要探讨了基于人机工程的布局设计方法，将人机工程和布局设计有效的融合到一起，在布局设计中对布局方案进行人机工程约束和评价，希望可以为相关人员提供一定参考。
主要参考文献
[1]孙守迁，唐明.面向人机工程的布局设计方法的研究[J].计算机辅助设计与图形学学报，2000（11）.
[2]唐明，孙守迁，潘云鹤.基于功能面的产品布局与人机工程协同设计的研究[J].中国图象图形学报，2001（6）.
[3]刘占伟，滕弘飞.基于人智-图形-计算的布局设计方法[J].大连理工大学学报，2006（2）.
[4]冯毅，张宏，田树军，等.基于智能虚拟设计方法的液压集成块设计[J].计算机集成制造系统，2006（3）.
[关键词]人机工程；布局设计；可见度；可及度
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.16.000
[中图分类号]TP391.7 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）16-0-01
0 引 言
目前，人机工程在产品设计过程中的应用主要体现在以下两个方面：第一，对人机数据库进行搜索处理；第二，对产品进行最终的人机评价。好多学者针对人机工程开展了相关研究，取得了大量的研究成果。有研究者以现代化的机械为研究对象，主要探讨了人和机械之间的联系，从而构建了人机一体化模型。还有研究者以CAD技术为研究工具，借助CAD构建了表征人体构造和设计过程的模型。通过调研笔者发现，研究者们对基于人机工程的布局设计方法的研究相对较少，对该领域的研究还存在很大的提升空间。于是本文围绕这一问题展开了相关研究，笔者首先介绍了面向人机工程的布局设计过程，然后分析了布局设计中的人机工程约束模型，接下来提出了基于可见度和可及度的人机工程评价方法，最后通过实例对上述方法进行了验证。
1 面向人机工程的布局设计过程
在产品设计过程中，布局设计是非常关键的一个环节，好多产品的设计流程都包含布局设计环节。布局设计环节一般出现在产品关键技术之后，具体来讲，相关人员根据产品的设计要求明确相关关键技术之后，接下来就可以开展布局设计工作。所谓产品布局设计指的就是改变产品组件的布局，主要包括三种不同的变换方式，分别是空间排列、配置方式和尺度变化。
假定一个产品中一共存在N个不同的布局单元，那么根据排列组合原理可以知道该产品一共存在N！种配置方式。上述结果说明对一个产品而言，可以实行的布局方案数量是十分巨大的。如果相关人员要对所有可行的布局方案开展人机评价工作，那么工作量也是十分巨大的，企业需要大量的人力和物力投入。在布局设计的后期融入人机工程因素是不太合理的，企业需要大量的成本投入。因此，笔者在本次研究中考虑在布局设计的开始时期就融入人机工程因素，借助人机工程工作人员可以在所有方案中去掉那些不太合理的方案，从而有效地降低布局方案的总量。总之，本文所设计的基于人机工程的布局设计方法的主要流程如下。
第一，根据布局单元的输入确定一系列的布局方案；第二，充分考虑人机工程因素，利用该因素对布局方案进行约束，从而去除一些不太合理的方案；第三，借助人机工程因素对剩余的布局方案进行有效的评价，并根据评价结果对方案进行再设计；第四，输出最终的布局方案。
2 布局设计中的人机工程约束模型
基于人机工程的布局设计方法，本文将人机工程因素作为约束条件对布局设计方案进行不断的处理。在前人的研究中，研究者并未特别考虑使用人机工程对布局方案进行约束。在约束过程中，笔者将整个约束模型划分成了两个部分，第一部分是单元间的约束；第二部分是布局单元的人机约束。基于两部分的约束，本文所提出的方法实现了人机工程和布局设计的有效融合。
3 基于可见度和可及度的人机工程评价方法
在本文所提出的方法中，人机工程因素还体现在对布局方案人机评价中。在评价布局设计方案时，笔者选择的两个关键因素就是人机工程中的可见度和可及度。可见度是指目标物体可以被眼睛感知的程度，衡量可见度的指标有很多，主要包括：目标物体的稠密程度、目标物体的尺寸大小、目标物体所处环境以及环境中非目标物体的尺寸大小等。可及度是指在某一固定的位置，人不断的调整自己的手部或者是脚部的伸出长度以及站立方向，在上述情况之下衡量人体可以接触到该空间中物体的指标。
在开展布局方案评价工作之下，相关人员首先要明确产品设计中的人机关系，明确那些和人机关系联系比较紧密的布局单元。接下来明确上述布局单元的位置向量，并为不同的位置向量配置合适的权值。根据具体的评价方法确定布局方案的优良度、可见度和可及度，最后综合考虑上述3个因素，确定最终的评价指标E，其中。在E中，space表示的是可及范围；optimum表示的是布局单元可以达到的做好的可及地点；p表示的是布局单元的设计位置；n表示的是可及度范围内的布局单元总数量。E的取值范围为0～1，E的取值越小，表明该布局方案可及度就越好。在实际应用中，当E的取值为0～0.5时，就表示该布局方案是合理的。
4 实例研究
为了验证本文提出的方法的有效性，笔者设计了计算机支持的摩托车协同布局设计系统。该摩托车主要包括5个组件，分别是车身、座椅、把手、仪表盘以及踏板，布局处理也是针对上述5个组件。通过本文提出的方法，笔者实现了对不同布局方案的动态评价，并从人机工程的角度得到了关于布局方案的优良度指标。
5 结 语
本文主要探讨了基于人机工程的布局设计方法，将人机工程和布局设计有效的融合到一起，在布局设计中对布局方案进行人机工程约束和评价，希望可以为相关人员提供一定参考。
主要参考文献
[1]孙守迁，唐明.面向人机工程的布局设计方法的研究[J].计算机辅助设计与图形学学报，2000（11）.
[2]唐明，孙守迁，潘云鹤.基于功能面的产品布局与人机工程协同设计的研究[J].中国图象图形学报，2001（6）.
[3]刘占伟，滕弘飞.基于人智-图形-计算的布局设计方法[J].大连理工大学学报，2006（2）.
[4]冯毅，张宏，田树军，等.基于智能虚拟设计方法的液压集成块设计[J].计算机集成制造系统，2006（3）.