第2章 工效学的基础知识

2.1 人体测量

量物体的时候，“测定”和“测量”这两个词常作为意思相近的词被使用，但从人体测量学的角度看，两者有着不同的含义。“测定”只有量的意思，“测量”还需将测定得到的资料，用统计学的方法进行进一步处理。图2-1表示人体的外形及其测定点。另外，人体测量通常是指从形态学的角度进行测定，一般通过形态来掌握人的身体尺寸。若从生理学的角度测定，将对生活中各种动作引起的人体生理学方面的量的变化进行测定，若从人体运动结构学的角度测定，将对关节运动域或作业范围等进行测定。因此，虽然说是人体测量，其内容包括相当广的范围。可以说，如果没有人体各方面的测量，对“身体的追求”将无法进行。

设计器械的时候，首先要考虑的第一个问题就是人体尺寸及其设计尺寸。人身体尺寸的本身通过上述的测量就能得到，但是要呈现无法表现的形态的特质，就不得不用其他的方法。这被称为生物体观察，即根据观察生物体得到区分的方法，具体说有体型的分类、脸型的分类等。当然和这种分类正好完全一致的人是极少数的，但从工效学的角度，测量和观察一起使用，将使资料更加科学有效。如安全帽或内衣等的设计就是很好的例子。设计上经常用到的生物体观察有以下这些：

头型——作业帽

脸型——眼睛、作业面具、电话机

体型——衣服、椅子、床

手型——各种作业用手套、器物的柄

足型——袜子、鞋

2.1.1 测定方法

人体尺寸测量作为体格判定的基础资料，常测的项目有身高、体重、坐高等，测量用的身高仪、坐高仪、体重计等也是最基本的测量工具。然而，除此之外的人体各部分测量，不仅因为人体有复杂的形态，被肌肉、皮肤等软组织覆盖，而且关节等的可动部分很多，姿势一改变，很多时候皮肤上的测量点就会移动，测量并不简单。另外，研究者对于测量部位的定义也不一定一致，而且还没有简单方便的测量工具，因此身体各部分测量值的发表数据也参差不齐。作为测量工具，马丁式人体测量仪最常用，它由大型的游标卡尺和分线规组成，但如果被测者数量较多时，就不是很方便了。用卷尺可以测量曲面的长度，用曲线仪可以测量复杂的曲面，想求测量值的比例时，可以使用投影法，画出人体断面图，根据这个进行测量。手掌的长度或手指尺寸等的测量，用印画纸很方便，这是利用蓝照片的感光用纸进行测量的方法。另外，还有二重面积计法，在画出躯干、头、颈部、上肢、下肢等的情况下，可以将人体曲面放在平面上记录，也很方便。

2.1.2 人体的大小和重量

人体的大小通常用身高、坐高、胸围、体重等表现。这些值根据性别、民族的不同而不同。另外，即使同一民族，地域差异或职业性也使得这些值有所不同。表2-1和表2-2是各国人的身高、体重值。

从工效学的角度看，比起身高、体重这些体位的数值，人体部位的大小尺寸更为重要，而且不仅是这些部位的裸尺寸，还经常需要穿着衣服时的尺寸，穿着鞋子时的尺寸，戴着帽子时的尺寸等。

身体各部位的测量值和身高之间有一定比例关系，图2-2是人体主要部位的尺寸和以身高为基准计算出的大概比率。根据这个概略值进行设计就很方便。图2-3是以身高为基准的比率关系求出的设备、物体的尺寸图。

以上介绍了尺寸的关系，在设计时重量分配的关系也经常被用到。图2-4表示身体各部分重量概略的比率。现在简单介绍一下该图的使用方法。

例如，日本成年男子体重的平均值是67.9kg。根据图示，头部的重量约占体重的8%，因此可以知道，头重的概略值约为5.4kg。另外，坐在椅子上的时候，座面承受的重量，可以用总重量的85%减去膝以下的重量大概算出。卧姿的体重分布如图2-5所示。床的设计就要根据这样的体重分布条件，考虑弹簧的强度，使人能以轻松的姿势就寝。另外，需要注意的是人体的重心，不在正中心，而在中心稍靠上，肚脐的偏下方。

2.1.3 测量值的应用

人体测量数据可以说是工效学最基本的资料之一，必须以这些资料作为制作机械或道具的基础。但实际上，由于目的不同，测量部位或方法也不同，而且对象具有多面性，因此发现必要的数据并不容易。如果急需设计数据，只能在可能的范围内收集资料，以便当前使用。因为以前的很多资料，都是从人类学的角度出发，主要以测骨骼固定点的骨测量为主，基本未考虑身体软部分的数值等，而且身体部位和机械直接接触的地方，是设计上重要的部分，但这些数据也很缺乏，因此，能直接使用到机械或家具设计上的人体测量数据，至今为止发表的也不多。随着研究的普及和深入，这些资料会慢慢齐全起来。

使用人体测量值时，要注意以下方面。第一，不穿衣服姿态下测定的测量值，直接用到设计尺寸上的情况很少，因此，这个数值如果不加一些空隙，就不能成为实用值。根据对象不同，有的情况下，或许这个空隙尺寸比测量值本身更重要。当然，人体穿上衣服时与机械、建筑设计时的空隙尺寸完全不同，衣服的空隙和测量值相比较小，但机械、建筑等比起测量值本身，空隙更大，这种情况相当普遍。如果不好好理解这些，直接使用测量值，就有可能设计出相当不好使用的东西，这点特别需要留意。另一个需要注意的是，测量值不仅根据民族、职业、年龄、性别等而不同，东西南北地域不同也有差别。因此，一个数值不能将它作为全体共通的东西。实际上，以某个数值作为基础，进行设计作业时不得不修正数据的情况经常发生。因此，应用测量值时有必要注意以下方面。

（1）设计开始时就要考虑人的因素，到试制阶段再考虑恐怕已经太迟了。

（2）不要忘记人一直在动，也就是说，要在身体的周围留有某种程度的充裕。这个思考方法有必要牢记在心。

（3）为了设计所有人都能操作的装置，要参考第95百分位数以上或第5百分位数以下的数值。人体测量的数据常以百分位数（Pk）来表示人体尺寸等级，最常用的是第5%（P5）、第50%（P50）、第95%（P95）三种百分位数。其中，P5表示“小”身材，是指有95%的人体尺寸大于此值；P50表示“中”身材，是指大于和小于此人体尺寸的各为50%；P95代表“大”身材，是指有95%的人体尺寸均小于此值，而有5%的人体尺寸大于此值。一般常常误认为只要使用平均值就行，但这仅仅只有一半的人能适用，这点要注意。

（4）当人体测量数值在表中没有时，可以选取第5百分位数和第95百分位数相当的人，人数少也行，对不明确的项目进行测量。这种情况下，身体各部分的长度可以根据身高的比例、宽度和厚度可以根据体重的比例，概算得到大体的数值。

图2-6是日本成年男子、女子人体测量值的一例。这是为设计椅子进行的测量。

2.1.4 手、足的大小

机器通过人的手或足来操作的情况非常多，如方向盘、曲柄、刻度盘等，都需要考虑手的大小来确定尺寸。踏板或刹车等的制动装置需要由足的大小来确定尺寸。此外，手套、袜子、鞋子等是直接将手或足的尺寸与产品结合的例子。

手的发育和身高的发育有很大关联，身高的发育停止时，手的发育也停止。手的大小在男性15岁、女性13岁左右达到一定值，其平均值是男子手长18.6cm、手掌宽8.7cm，女子手长17.1cm、手掌宽7.9cm。足的情况几乎相同，可以认为在男子17岁、女子15岁时，大小基本已定，其平均值为男子足长24.4cm、足宽10.1cm，女子足长22.4cm、足宽9.4cm（见图2-7）。

人体测量值运用到设计上时，还会经常用到人体模型。图2-8是二维人体模型的一例。

2.1.5 动作和姿势

动作和姿势的分析方法很多，主要有：①照相方法；②用望远镜追随被写体；③利用行动记录器的方法；④记录动作对象物动态的方法；⑤观察动作的记录方法。作业姿势主要分为立位姿势、椅坐姿势、平坐姿势、卧位姿势等。当然也有介于这些的中间姿势，但研究上总要将它归入某类。

接着，将决定作业姿势的要点分类如下：

（1）视觉为中心的情况。这种情况以眼球的位置为中心点。想要看固定住的对象物，眼不得不最大限度靠近它，因此大大影响姿势。有些情况下是前屈姿势，有些情况下成了侧屈姿势。对象物位置是否适当，影响到对作业者施加负担的大小，因此视觉的影响不得不经常考虑。

（2）循环系统为中心的情况。乘电车的时候，手抓住高处的吊环时，手的顶端会发麻，这是由于手顶端的血液没有充分循环。另外，长时间站立，足部会产生浮肿，感到鞋子紧。这是由于和心脏的位置关系引起的。考虑作业姿势时也要将循环的影响考虑进去。

（3）手的运动为中心的情况。手的作业或者手指尖的作业，很多情况下都是弯曲肘关节来进行的。因此，考虑手的作业时，必须以肘关节为中心来考虑。

（4）身体的重心为中心的情况。左肩背上行李的时候，上半身向右倾斜，向前卸下重物的时候，会有后屈姿势，这是因为防止重心的转移。像这样，对于使重心发生移动的外部力量，能保持重心不移动，可以认为是姿势的适应性。动态情况也同样。

（5）上肢的运动为中心的情况。在上肢全部活动的作业中，肩关节成为运动的中心。

（6）上半身的运动为中心的情况。在足踏地面、上半身活动的作业中，大腿关节成为运动的中心。

（7）下肢的运动为中心的情况。以大腿关节以及膝关节为中心。

除了以上几种，还有以腕关节、足关节、颈椎等为中心的以某种形态作为规定作业姿势的情况，但主要的就是以上7个部位。

判断作业姿势是否正确需要综合性分析，以下的视角可以作为判定的参考：

（1）从疲劳部位调查的角度。

（2）从动作范围调查的角度。

（3）从主观性判断调查的角度。

（4）从热量消耗量的角度。

（5）从肌电图分析的角度。

（6）从疲劳时姿势变化的角度。