第二章 人体测量及人体尺寸的运用

    人体测量学：通过测量人体各部位尺寸来    确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的    差别，用以研究人的形态特征，使设计更适于人，见图2-1。

    测量数据：

       1.人体构造尺寸（静态尺寸）

       2.功能尺寸（动态尺寸）

1. 普通测量法

2.摄影法

3.三维数学测量法

在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。

1. 均值

平均值是表示人体数据分布集中趋势的统计量，人 们常以这个概念表示一个被测群体区别于其他群体的独 有特征。

2.人体尺寸百分位数（P） 

百分位数也是一种表示事物离散趋势的统计量。 在对人群进行统计性的人体尺寸测量时，各种身材的 人的频数分布状态（出现率）用百分位数表示。

百分位数是一种位置指标、一个界限值，以符号 P 表示。 一个百分位数将群体或样本的全部观测值分为两部 分，有 K％的观测值等于或小于它，有（100-K）％ 的观测值大于它。人体尺寸用百分位数表示时，称人体尺寸百分数。

GB/T l0000—1988 是我国 1989 年 7 月开始实施的 成年人人体尺寸国家标准。该标准根据人体工程学要求 提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适用于工业 产品设计、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新及劳动安全保护。

《工作空间人体尺寸》（GB/T 13547—1992）给出 了与工作空间有关的中国成年人基本静态姿势人体尺寸 的数值，适用于各种与人体尺寸相关的操作、维修、安 全防护等工作空间的设计及其人体工程学评价。标准中 所规定的三种基本姿势（跪姿、俯卧姿、爬姿）及人体 尺寸项目的术语和定义。

姿势及测量项目的术语和定义

人体测量数据可用于指导工程设计、产品设计及劳 动安全保护设计，也可作为评估上述各项设计的依据， 以便使人机关系取得协调。人体尺寸数据在设计中的应 用，是一个极其重要而又复杂的问题，它关系到所设计 的设备、机器等产品的适用性，操作简单、准确及舒适 性，显示装置的可读性，以及结构的宜人性等。只有 在熟悉人体测量基本知识之后，才能选择和应用各种人 体数据，否则有的数据可能被误解，如果使用不当，还 可能导致严重的设计错误。另外，各种统计数据不能作 为设计中的一般常识，也不能代替严谨的设计分析。因 此，当设计中涉及人体尺度时，设计者必须熟悉数据测 量定义、适用条件、百分位数选择等方面的知识，唯有 如此，才能正确地应用有关的数据。 

为了使人体测量数据能有效地为设计者利用，从以 上各节所介绍的大量人体测量数据中，精选出了部分工 业设计常用的数据，并对这些数据的定义、应用条件、 选择依据等进行列表。

1．测量值与实际使用值的某些差异

为了正确地应用人体尺寸，必须对人体尺寸的名称、定义及测量方法有准确的了解。人体测量是在一种规定的姿态下进行的，某些情况下这种姿态是肌肉比较紧张的状态，但人在作业时（如控制室中的坐姿作业），身体常会处在比较舒适的放松状态。 

在使用人体尺寸表时会发现，手长、前臂长、上臂长之和大于肩到手指的（实测）长度。出现这种矛盾，是由于人体关节的结构造成的，它们不像机器的铰链那样绕着一根轴旋转，而是有许多不同的活动曲线。因此，当需要把人体尺寸相加（减）时，建议不要简单地根据人体尺寸表上的数值，而要使用人体模板，模板考虑了人体尺寸和关节的结合问题。

2．性别造成的差异

女子身高比男子矮，但在实践中，有时不宜把女子当做较矮的男子来对待。女子与男子相比，即使在身高相同的情况下，身体各部分的比例也是不同的。

3．年龄造成的差异

体形随年龄变化最为显著的时期是儿童期和青年期，人体尺寸的增长过程，女子在18岁结束；男子在20岁结束，但直到30岁才最终停止生长。 

4．年代造成的差异

随着人类社会的发展、卫生知识的普及、生活水平的提高和体育活动的蓬勃开展，人类的成长和发育也发生了变化。

5．地区性造成的差异

不同的国家、不同的地区、不同的民族人体尺寸差异较大。因此，在出口和进口各种设备时，必须充分考虑各个国家的人体尺寸上的差异。 

6．社会条件造成的差异

从劳动科学和社会医学的调查中得知，不同职业、不同社会阶层的居民，在体型和生长方面互有区别。尤其是有一些人由于长期的职业活动或职业偏爱，身体的某些部分因受到特殊的锻炼而改变了体型，他们的某些身体特点与人们的平均值不同。 

1．使用者群体的满足度

（1）以人为核心的设计类型

在工程和产品设计中，必须考虑“人的因素”。以人为核心的设计类型主要有三种：

①专用结构——根据各人的实际身材进行设计，此为“量体裁衣”式，如时装设计、残疾人的个人用具设计等。这种产品为单件式生产，成本高昂，无通用性。

②局部通用结构——针对某一类型的人或将人群的身材分为若干档次，以某类型人通用或各档次的人通用为原则进行设计。例如，儿童用品.

③通用结构——以统计学的人体测量尺寸为依据，根据设施及产品的功能要求，进行通用性结构设计，如各种公共设施、工作场所、机器设备、工具及生活用具等，它应能适应大多数人的身材特点。

（2）满足度

满足度是指所设计的工程或产品在尺寸上能适合特定使用者群体中多少人的使用，常以百分率表示。

2．人体尺寸百分位数应用于产品设计

《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》GB／T 12985—1991对工业产品设计中运用人体尺寸百分位数的原则作了规定。

（1）I型产品尺寸设计

需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据，称为I型产品尺寸设计，又称双限值设计。I型产品尺寸设计时，对涉及人的健康、安全的产品，应选用P99和P1作为尺寸上、下限值的依据，这时满足度为98％；对于一般工业产品，选用P95和P5作为尺寸上、下限值的依据，这时满足度为90％。

可调节：驾驶座椅

型号全：鞋 

（2）Ⅱ型产品尺寸设计

只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据，称为Ⅱ型产品尺寸设计，又称单限值设计。

①ⅡA型产品尺寸设计——只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的依据，称为ⅡA型产品尺寸设计，又称大尺寸设计。

②ⅡB型产品尺寸设计——只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据，称为ⅡB型产品尺寸设计，又称小尺寸设计。

（3）Ⅲ型产品尺寸设计

只需要第50百分位数（P50）作为产品尺寸设计的依据，称为Ⅲ型产品尺寸设计，又称平均尺寸设计。Ⅲ型产品尺寸设计时，选用P50作为产品尺寸设计的依据。

3．人体尺寸百分位数应用于工程（设施）设计

（1）按活动和作业特征确定尺寸

①包容或被包容范围。包容与被包容是指人与周围空间之间的关系。当以人为中心，包容人体（或某部分）的空间为包容空间，被人体（或某部分）所包容的空间为被包容空间。 

a．包容空间的设计：应使空间能包容大多数人，并实现指定的功能。这种情况下应取P95。其主要矛盾是要求能容得下大身材的人，小身材的人当然也就包括在内。 

b．被包容空间（或被包容体）的设计：空间能为大多数人所包容，并实现指定的功能。其主要矛盾是要求小身材的人能包得住这个空间，这时应取P5。 

②可及范围。这是指人为了执行工作任务，手及脚的可及范围。控制台上的操作系统需由人在水平方向进行操作、调整与控制，各种操作手柄、按钮、开关应设置在人手（或足）的可及范围之内。

③最佳作业范围。上述包容空间和可及范围均是要求活动空间适应人的极限状态。对于某些频繁使用的操纵器，是希望人能在最舒适的状态下来进行操作，才不易疲劳，并达到准确和高效，这种作业区称作最佳作业区。最佳作业区的设置应以P50来考虑。

④可调范围。最佳范围虽然考虑了多数人的舒适与高效，但在某些情况下，由于各人个体尺寸的差异甚大。

1．人体尺寸修正量

GB／T 10000中的表列值均为裸体测量的结果，在设计时，人体尺寸百分位数只是一项基准值，需作某些修正后才能成为有实用价值的功能尺寸。修正量有功能修正量和心理修正量两种。

①功能修正量——为了保证实现产品或工程的某项功能，而对作为设计依据的人体尺寸百分位数所作的尺寸修正量。功能修正量可分为：静态功能修正量和动态功能修正量。

②心理修正量——为了消除空间压抑感、约束感、恐惧感或为了追求美观等心理需要而作的尺寸修正量。

2．静态功能修正量

（1）穿戴修正量

①着衣修正量——坐姿时的座高、眼高、肩高、肘高加6mm，胸厚加10mm，臂膝距加20mm。

②穿鞋修正量——身高、眼高、肩高、肘高加25mm。

（2）姿态修正量

人体比较舒适的放松态相对于人体测量态，立姿时的身高、眼高等减10mm；坐姿时的座高、眼高等减44mm。 

（3）与作业相关的修正量

功能尺寸的确定与作业特点有关。例如，在确定各种操纵器的布置位置时，应以上肢前伸长为依据，但这是中指尖的位置，因此对操纵按钮、旋钮、滑板推钮、扳钮开关、手柄等的不同操作功能应作如下修正：

按压按钮减12mm；“推”和“扳拨”开关或推钮减25mm；手三指（拇指、食指、中指）抓捏，例如，操作旋钮减50mm；手握轴操纵手柄减100mm。 

3．动态功能修正量

这是与作业不直接相关的修正量，通常是指人的必要的活动间隙和活动空间。例如，人在作业中若始终保持一种姿势，很易感到疲劳，需经常调整姿势、伸展四肢。

4．心理修正量

由于人的心理因素会影响到工作效率及工作质量，在工程及产品设计中必须给予充分考虑。在应用人体测量数据时，应据实际情况并考虑到人的心理因素，留有合理的间隙余量。对包容空间尺寸及安全技术方面尤其如此。除了必须充分考虑紧凑性与经济性的场合之外，在可能情况下适当加大间隙余量是有益的。 

①一些大型建筑的门、过道、安全通道及宣传活动空间等，宽敞些能免除空间压抑感，给人以舒展感。

②办公桌间的间距除考虑人体尺寸界限外，还应考虑相互干扰因素和心理因素。

③在人的前方应适当留出空间，以免使人产生局促感和压抑感。

④许多场合除以人体静态尺寸为基础外，还应考虑动态尺寸，并留出一定裕量，以免在动作时产生约束感，如设施的维修空间，除作业必要空间外，适当增大间隙可以提高维修效率。

⑤安全设施的安全距离在可能情况下应适当加大，可提高安全感，有利于提高工作效率。

⑥高空作业的相关设施应充分考虑高空所引起的心理因素，以免因恐惧心理而影响正常的作业，例如加高周围的栏杆（而不仅仅是略高于人的质心高）。

⑦某些情况下还应考虑必要的纯粹从审美心理出发的造型修正量。

5．功能尺寸的确定

（1）功能尺寸的设定

功能尺寸的确定，既要保证产品性能又要考虑对人的适应性。功能尺寸可分为两类：最小功能尺寸，最佳功能尺寸。从人体工程学出发，在确定产品或工程的功能尺寸时，需考虑到人体尺寸百分位数，并加上必要的修正量。其计算公式为：

最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量

最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量。

（2）人体尺寸百分位数的确定

①确定尺寸类型。按上述原则分析该结构的功能尺寸是属于包容或被包容、可及范围、最佳范围、可调范围、使用者群体范围等（或所属的产品类型），解决结构尺寸的属性定位问题。

②确定百分位数。对于一般通用结构，可采用P5、P95；对于安全防护结构，采用P1、P99；在某些情况下，从经济性出发也可采用P10、P90，但应注意不会导致“大身材人”和“小身材人”的过分不适。是采用人体尺寸的上限还是下限。 

③修正量的确定。功能修正量与心理修正量一般用实验方法求得。对于一些通用要素的修正量已有实验数据可直接引用，如着衣修正量、穿鞋修正量、姿势修正量等。