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工业工程专业人因工程实验平台探讨

时间:2021-03-31 08:45来源:未知 作者:admin 点击:
摘要:在回顾工业工程专业人因工程学科发展背景的基础上,总结了可用性工程研究与康复产品设计两方面的学科最新研究进展,分析了学校人因工程实验室建设现状。围绕上述两大研究热点,在原有基础人因工程实验室的基础上重新构建人因工程实验平台,探索人因工
  
摘要:在回顾工业工程专业人因工程学科发展背景的基础上,总结了可用性工程研究与康复产品设计两方面的学科最新研究进展,分析了学校人因工程实验室建设现状。围绕上述两大研究热点,在原有基础人因工程实验室的基础上重新构建人因工程实验平台,探索人因工程实验平台建设新思路。
 
关键词:人因工程;可用性工程;康复产品设计;实验平台建设
 
工业工程(IE,IndustrialEngineering)是工程技术与管理相结合的综合性学科,它以降低成本、提高质量和生产率为导向,采用系统化、专业化和科学化的方法,综合运用多学科的知识,对人员、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行规划、设计、评价、创新和决策,使之成为更有效、更合理的综合优化系统[1]。工业工程学科广泛应用于机械制造、信息技术、航空航天等领域,并逐步向服务业、公共事业管理等更广泛的领域延伸。人因工程(Ergonomics)是工业工程专业的一个重要分支,是研究人、机器和环境之间相互作用及其最佳匹配,使设计的机器和环境系统适合人的生理和心理特点,在生产生活中提高效率,安全、健康和舒适地进行工作与生活的科学[2]。近年来,随着中国经济面临转型升级、提质增效的关键时刻,时代赋予了工业工程大发展的良好契机和重大使命,人因工程学科未来将在智能装备、创新设计、医疗健康、智慧城市、互联网和国防安全等领域,起到引领与促进作用,努力服务于国家经济建设和社会发展。作为一门综合性、交叉性和实践性很强的应用学科,随着本学科的快速发展和变革,高校原有的人因工程实践教学内容与实验室建设已无法满足工业工程专业人因工程学科教学、科研与社会服务的需求,根据本学科的特点与最新研究进展,如何规划、建设好人因工程实验室,是新形势下学科建设需要考虑和解决的问题。
 
1人因工程学科的研究进展
 
随着经济全球化、服务型经济和知识经济新时代的到来,工业工程应用领域正由制造业向服务业、设计行业等非制造业转型,人因工程的引领地位逐步凸显,医疗健康服务和可用性工程研究及其应用成为研究热点[3]。可用性工程已成为人因工程领域的重要组成部分,是人因工程的理论与方法在产品设计、开发与测试和评价过程的典型应用之一。作为现代医疗健康服务体系“预防、临床治疗、康复”三位一体的重要组成部分—康复医学与工程得到普遍重视,它的研究覆盖了许多学术领域,被公认为21世纪生物医学工程学的重要组成部分之一[4]。
 
1.1可用性工程研究进展
 
可用性是指产品在特定使用环境下,为满足特定用户的特定用途所具有的有效性(Effectiveness)、效率(Efficiency)和用户主观满意度(Satisfaction)[5]。它包含两层含义,即有用性和易用性。在产品操作性上可用性包括以下五个要素:易学性、交互性、易记性、出错频率和严重性、用户满意度[6]。人因工程对可用性工程的贡献主要体现在两方面:一方面,人因工程学科领域长期发展得到的研究成果可以作为产品设计的直接准则;另一方面,在人因工程学科研究过程中发展出来的各种评估方法为产品可用性测试提供了重要借鉴[7]。当前国内可用性工程的应用领域主要集中于IT行业的消费类电子产品设计和人机界面设计,消费类电子产品的可用性现已与功能、价格、售后服务一并成为消费者购买时考虑的主要因素。人因工程是实现“以用户为中心”设计思想的重要理论基础,是衡量现代产品设计水平的重要指标[8]。随着科学技术的发展,“以用户为中心”的理念已成为产品和服务系统设计的主要目标。未来可用性工程将包含更高层次的用户体验目标、更普及的产品类别和更细微的产品内容,产品设计也将从原有的功能设计转变为没有设计的设计—无痕设计和更生态化的设计。
 
1.2康复产品设计研究现状
 
康复医学与工程为用户提供康复的工作内容包括设计、制造和使用各类康复或保健产品以恢复和部分替代人体功能,其应用范围主要为运动和感觉系统的功能[9]。人口老龄化日趋严峻,需要专门针对老年人群体设计生产一些解决老年人常见问题的产品,缓解社会老龄化问题。老年人康复产品的设计是在安全性、易用性、人性化、功能和价格之间寻求平衡与和谐。如果想要设计“以用户为中心”、方便适用的产品,那么从设计的开始阶段就要充分地考虑各种因素,平衡处理与产品设计相关的学科知识。从人因工程学科方向和层次出发,将可用性工程、康复医学与工程和人机交互设计等学科综合起来,探索设计便于老年人使用的康复产品,是可用性工程研究的重要应用领域之一。老年人应当在生理和心理方面受到更多的关注,从其特殊的需求出发设计真正适合老年人的产品。不仅需要强调产品的功能实现,也应当逐渐重视老年用户的使用体验、思维逻辑和行为习惯。尤其在人机交互方面,用户反馈是连接用户和产品之间关系的桥梁,基于可用性测试的康复产品设计越来越受到产品开发与设计人员的重视。
 
2学校人因工程实验室建设现状
 
学校人因工程实验室始建于2003年,当时仅为规模较小的人因工程专业实验室,主要服务于工业工程专业基础课程—人因工程的课内实验和综合实验的设置提供条件。2009年在省部共建项目“物流综合实验室”建设资金的支持下,建成了物流综合实验室、信息系统实验室、质量工程实验室,同时扩建了人因工程实验室,新增了部分基础人因工程实验仪器设备,在实验课程建设方面也做了有益探索[10],但仍然处于基础人因工程实验室建设阶段,实验设置也以演示性与验证性实验为主,未能满足人因工程学科对提升实践与动手能力的人才培养要求。
 
3人因工程实验平台的构建
 
结合产品可用性测评与设计、康复产品设计对人因工程学科的巨大需求的特点,参考其他高校在人因工程实验室建设方面的经验[11],在原有基础人因工程实验室的基础上重新构建人因工程实验平台,通过不断建设和完善,将基本实现工业工程及其相关专业的基础性、提高性和创新性实验的相互融合,同时突出“人因设计”特色的鲜明特点。
 
3.1人因工程实验平台建设的基本思路和框架
 
本实验平台建设的基本思路是以消费产品可用性测评与设计实验室为依托,围绕教学、科研和社会服务几个方面开展工业工程专业的可用性工程研究与学科建设,包括可用性公共研究平台和康复产品设计及其应用平台两部分,依托消费产品可用性测评与设计实验室,开展教学、科研和社会服务。消费产品可用性测评与设计实验室建设包含消费产品可用性测评实验室(含基础人因工程实验)和消费产品可用性设计实验室两部分,其基本框架如图1所示。
 
3.2人因工程实验平台建设的主要内容
 
人因工程学科方向的教学内容不仅包括人因工程与管理,还涉及工程技术、康复工程和产品设计。消费产品的可用性测评、康复产品的功能设计及其性能的实现、人机交互效率研究是可用性工程研究与康复产品设计及其应用方向的重点内容。学生不仅要掌握人因工程理论与方法、运动与康复医学基本理论基础,具备工程设计能力、观察能力和市场调查能力,还要多了解周围事物、人们的生活水平及观念、用户心理需求、市场及商务运作手段和方法。基于工业工程专业人因工程方向的实践教学体系构建人因工程实验平台,由消费产品可用性测评实验室(含基础人因工程实验)、消费产品可用性设计实验室两个子实验室构成,面向全校师生及对外开展社会服务,以开放式实验室标准实施运作,这些实验室所包含的实验、实训项目覆盖了工业工程及其相关专业在人因工程学科方向的实践教学体系课内验证性实验、课程综合性与创新性设计实验、毕业设计、第二课堂、实习(实训)五大模块的内容和要求。可用性公共研究平台依托于消费产品可用性测评实验室建设和综合性实践教学体系的建立,其实验项目安排在消费产品可用性测评实验课程中,面向全校学生开放,满足感兴趣的相关专业研究生科研课题的开展和学有余力的本科生科研训练计划的实施。主要在消费产品可用性测评实验平台上学习测试流程和操作相应设备,安排部分综合性实验项目和部分设计研究性实验项目,并要求课后以小组为单位讨论设计新的测评方案,全面锻炼学生的动手动脑能力。消费产品可用性测评实验室包含消费电子产品可用性测评和智能家具坐不舒适性测评两方面。康复产品设计及其应用平台依托于人因工程学科领域的理论与实验研究的开展,主要面向学科专业教师团队开展学术科研活动,同时面向全校学生开放,在指导教师的带领下,以科研团队的形式,满足感兴趣的相关专业研究生科研课题的开展和学有余力的本科生科研训练计划的实施,完成学科竞赛项目。该平台以消费产品可用性设计实验课程的研究性开发实验为指导,主要研究内容包括人因设计基础研究、智能家居可用性设计、老年人消费产品(如老人手机、老人玩具等)开发、交通人因设计等方面。消费产品可用性测评实验课程计划面向全校研究生和本科生开展科研活动的实验任务如表1所示,消费产品可用性设计实验课程计划面向教师科研团队开展科研活动的实验研究课题如表2所示。
 
4结语
 
作为工业工程专业的一个学科方向,可用性工程与康复产品设计是一个涉及面很广泛的综合类学科。它以人因工程学科为主线,结合机械工程、交互设计、心理学、康复医学等学科,重点在于产品可用性测评、康复产品功能设计、人机交互设计。本实验平台将开展基础研究和应用研究并举,培养从事可用性工程研究与设计、康复产品设计与研究、教学、管理等方面工作的多学科交叉的复合型人才,为教师科研、研究生培养和本科生参与科研训练计划提供平台保障,为提高本学科的科研学术能力、提升社会服务功能以及为走产学研相结合的发展道路,打下坚实的基础。
 
参考文献
 
[1]马彤兵.工业工程专业实验室构建研究[J].现代企业教育,2012(18):130.
 
[2]郭伏,钱省三.人因工程学(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2019.
 
[3]江志斌.论新时期工业工程学科发展[J].工业工程与管理,2015(1):1-7.
 
[4]尹新,董可男,孟群.互联网+康复医疗的新模式探究[J]中国卫生信息管理杂志,2016,11(2):115-118.
 
[5]ISO/DIS9241-11.ErgonomicrequirementsforofficeworkwithVisualDisplayTerminals(VDTs):Part11:Guidanceonusability[S].London,InternationalOrganizationforStandardization,1998.
 
[6]NielsenJ.Usabilityengineering[M].Boston:AcademicPress,1993.
 
[7]许为,葛列众.人因学发展的新取向[J].心理科学进展,2018,26(9):1521-1534.
 
[8]王继成.产品设计中的人机工程学[M].北京:化学工业出版社,2004.
 
[9]王珏,金德闻.中国康复工程发展道路之思考[J].中国康复理论与实践,2005,11(3):161-163.
 
[10]陈彬,徐斌,张洪亮.构建“三位一体”的人因工程实验课程体系研究:以安徽工业大学为例[J].内蒙古师范大学学报:教育科学版,2016,29(7):135-137.
 
[11]严京滨,林亨,张伟.人因工程实验室的建设[J].实验技术与管理,2005,22(6):13-15.
 
作者:刘志平 郜振华 张洪亮 单位:安徽工业大学管理科学与工程学院
(责任编辑:mac)
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