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中国成年人工效学基础数据调查:细节需数据支撑

科普小知识2021-08-26 05:34:21
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中国成年人工效学基础数据调查:细节需数据支撑

测量前对未成年人的预解释

尽管作为首席研究员,科学家赵朝义的工作更像一个裁缝。然而,他为一大群中国人量身定做了自己的衣服。

犯罪现场留下的脚印是成年人的吗?地铁扶手离地面有多高?交通标志中哪种颜色最醒目?为什么儿童免费身高不到1.2米?生活中的这些琐碎细节需要基本的人体数据来支持。

作为中国标准化研究所人体工程学实验室的主任,“裁缝”赵朝义不仅需要测量肩宽、臂长或腰围,还需要测量包括体形、力量、视觉、听觉和触觉在内的许多人体参数。

现在,新一轮中国成人人体工程学基础数据调查正式启动。五年后,赵朝义和他的团队将使用这些数据来描述中国人的“新版本”。“这与‘人口普查’相似,但我们关注的不是中国人的数量,而是中国人的长相和认知习惯。”中国标准化研究院基础标准化研究所所长罗红在接受媒体采访时说。

自上次类似的数据收集以来,已经过去了27年。赵朝义说,中国人早就变了,但相关行业仍然使用20世纪80年代的数据。

"人体工程学在中国才刚刚开始受到关注."赵朝义皱着眉头走过北京昌平区标准研究所实验基地的走廊。

只有使用中国图形数据,我们才能设计和生产适合中国人的产品

这个建筑面积超过600平方米的实验室更像是一个“现代人类生活的博物馆”——走廊里排列着空调柜,玻璃幕墙后面有十几台洗衣机在等待实验。桌面上有十几个带有细微差别的小抽屉,旁边有彩色遥控器。一名受试者正在体验几种不同照明颜色和亮度的冰箱型号。一辆红色的汽车和它前面的环形屏幕形成了一个虚拟现实仿真场景。

世界顶尖的人体工程学实验设备被这些日常家用电器放错了地方。用赵朝义的话说,他的研究“不是让人们学会使用机器,而是根据人们的习惯制造机器”。涉及的行业包括汽车、服装、家用电器、运动器材、航空航天等。

人类工程学是20世纪50年代发展起来的一门学科。它把人、机器和环境作为一个整体系统来研究。

但直到1988年,中国才有了第一个“成人尺寸数据库”。20世纪90年代,赵朝义还是工程专业的研究生时,中国只有一个人机工程学硕士学位。一些高校在其他学科下开设相关课程,教材和师资匮乏。

“当时,中国一半以上的生产安全事故都是由于人们不注意或操作不当造成的。”赵朝义回忆道。然而,很少有人从人机工程学的角度质疑,机器的设计是否可能不符合人们的操作习惯?

过去几年来,赵朝义一直向相关部门申请项目,但往往被拒绝,理由是“即使他不会做技术,他仍然谈论舒适”。他对企业的研究结果更加失望。一位来自国内汽车企业的工程师告诉他,直接引进国外的东西并改变它们是可以的。“什么座位更舒服?嗨!我们去座椅厂订购最贵的。一定很舒服!”

"既没有照搬外国的科学依据,也没有借鉴外国的经验."赵朝义指出。另一位副研究员冉·凌华讲述了她的个人经历:当她开车时,方向盘的上边缘挡住了仪表板,她调整了自己的座位——脚踏板不合适。

赵怡文·朝一需要一套以中国骨骼和肌肉为模板的“假人”,但他不得不放弃。目前,“假人”全部从美国进口,“人高马大”,完全不符合实验要求。

“技术可以进口,但数据不能。”研究人员说,“只有使用中国的图形数据,我们才能设计和生产适合中国人的产品。”

根据新一轮工效学参数调查计划,每个受试者将提供200多项数据,包括160多项体形参数,以及机械、视觉、听觉和触觉参数,最终数据将达到400多万。

最后,一些数据将作为国家标准发布。其他数据将由企业使用。例如,鞋厂会在30岁左右知道中国男人的身高。女性内衣制造商也可以找到肩带和胸罩罩杯设计的机械和形态基础。

这些数据的应用范围远远超出你我的想象。例如,刑事调查人员可以根据犯罪现场的脚印更准确地推断出嫌疑人的身高。

中国人的规模已经扩大,但他们的实力已经减弱。

如果你想准确描述“新版本”,科学家“裁缝”不仅仅依靠卷尺。主要力量是“三维人体扫描仪”,脚、头、颈和手的扫描仪也将“投入战斗”。

"这是世界上最先进的3D人体扫描仪."冉·凌华就像介绍一位尊贵的客人。她打开电脑,经过几个简单的操作,屏幕上出现了这个男人的浅绿色三维全身图像。她按下键盘上的方向键,屏幕上的三维肖像慢慢地打开了。

这幅肖像是由三维人体扫描仪拍摄的。受试者只需站在其中,就能在十几秒钟内完成一个姿态的尺寸测量。参数将以三维成像模式输入计算机,肖像上有标记。只要你用鼠标点击计算,你就可以立刻看到160多个指标。

离墙不远是“马丁量尺”的示意图。这是德国人类学家鲁道夫·马丁于1928年发明的一套人体测量仪器和方法。1986年,中国标准化研究院的“老先生们”手里拿着这把尺子,汇集了整个医院的力量,在两年内“测量”出第一个“中国人体尺寸数据库”。

冉·凌华告诉《中国青年报》:“当时,我们无法想象今天的人体测量只需要几十秒钟。”

但是直到几年前,数据库还没有更新。相比之下,大多数发达国家每5至10年补充和修订一次基本的人体工程学数据。日本每年投资数亿日元,对其公民的身体形态分布特征、活动能力、视听能力、触觉特征和认知能力进行持续的调查研究。这一结果将立即应用于工业,“大大增强日本工业产品的竞争力”。

美国俄亥俄州立大学工业工程教授史蒂夫·拉万达(Steve Lavanda)在接受《中国青年报》采访时表示,美国近年来进行的两次大规模人体测量分别是在1998-2000年和1999-2002年。尽管美国人的体形没有多大变化,但在人类工程学专家看来,这些数据也有局限性。

"有必要更新数据。"工程和人体工程学协会(HFES)的美国成员说,“这样企业和工业产品设计师就可以充分考虑用户的需求。”

2009年,中国标准化研究院在北京和上海等4个城市开展了“中国成人人体尺寸抽样测量试点调查”。这项调查收集了超过3000个中国成年人的三维体型。赵朝义发现,以前的数据已经不能反映当前中国人的身体大小。例如,“中国人越来越胖”,尤其是35岁以上的人。

作为一名在标准协会研究人类工程学近10年的资深专家,冉·凌华也从中发现了变化。例如,尽管中国人变得更大了,但他们的力量却减弱了,这意味着脑力劳动与体力劳动的比例迅速上升。

正是在这种背景下,新一轮人体工程学“人口普查”启动了。“这个项目实在太大了。”赵朝义谈到这个项目,似乎很兴奋。中国幅员辽阔,数据收集计划将分为六个区域,包括东北的华北地区、中西部地区和云贵川地区。每个区域将有两到三个收集点。人体尺寸测量需要最大的样本量。中国科学院数学与系统研究所为其设计的最小样本量是2万人,一半是男性,一半是女性,根据年龄分为四个阶段。

"重要的是做好前期工作."冉凌华说,包括抽样计划、技术计划等。但在她看来,这些“技术技能”被很好地控制,“困难的是组织和管理”。他们计划在各个收集点与*、大学、科研机构或相关企业合作,招募受试者并租赁仪器。如果没有本地设备,它将从北京运输。

我们现在甚至没有寻找漏洞和填补空缺。我们只是在做一些以前没有的基础工作。

即使在日常生活中,赵朝义也一直注重人机工程学的应用。在机场等候时,他会考虑广播的音量和频率是否容易让大多数乘客听到。看到一个女人穿着高跟鞋走路,他马上想到了一个外国品牌的设计,“同样的鞋跟高度可以让她的脚感觉更舒服。”参加专家评审会议时,他站在讲台上环顾四周,他的心里不禁感到有些紧张:这种会场布局和座位大小都不舒服,这会影响专家的情绪。

在精心准备的PPT中,他特别用黑体字标注了一句话:“美国和欧盟的劳动保护和职业健康法规明确规定,企业和产品应符合相关的人体工程学标准。”

然而,根据他的调查,在淘宝上,发现了49,259个宣称为“符合人体工程学”或“符合人体工程学”的商品,但其中大部分仅被用作“促销卖点”,因为“没有标准,如何能达到标准”?

“我们现在甚至没有寻找漏洞和填补空缺。我们只是在做一些没有的基础工作。”赵朝义强调道。中国第一个“成人尺寸数据库”在收集数据时忽略了18岁以下的未成年人和60岁以上的人,测量项目本身也缺失了很多。

冉凌华认为,未成年人,尤其是儿童,最需要符合基本人类数据标准的产品。不久前,在一座公共建筑的护栏前,她1.5岁的女儿直接把头放在护栏之间。

“我愿意相信这种安全栅的设计有其自身的尺寸基础,但它肯定不会考虑儿童。”母亲焦虑地说,“未成年人是最需要安全的人之一。”

2007年,中国建立了第一个关于未成年人规模的数据库。本标准中的数据已在校车标准的修订、校服设计和桌椅的人体工程学评估中引用。

然而,65岁以上人群的数据仍然是空白。例如,对于老年人药瓶上的字体大小没有标准。

赵朝义说,他和他的团队“处于水平的前列”。在国际标准化组织的ISO/TC159/SC3会议上,日本和美国是标准制定者。“我们经常被邀请参加会议,标准委员会高度认可我们2009年关于未成年人和一些年轻人的数据。”

他高兴地说:“近年来我们实验室的发展见证了人类工程学日益受到重视,也是中国工业设计不断“以人为本”的过程。”他指着离院子不远的一个建筑工地,那里正在建造一座新的实验室大楼。(原标题“科学裁缝”是为中国人“量身定做的”。)