【文章內(nèi)容簡介】 對均值的波動情況。所以，方差的平方根 S稱為標準差。對于均值為的 n個樣本測量值： x1， x2， … xn，其標準差 S的一般計算式為： 由上式可知，均值的標準差要比測量數(shù)量的標準差 S小 √n倍。如果測量方法不變，樣本容量越多，則測量結果精度越高。因此，在許可范圍內(nèi)增加樣本容量，可以提高測量結果的精度。 （式 1— 5） nSSx ? 抽樣誤差又稱標準誤差 ,即全部樣本均值的標準差，在實際測量和統(tǒng)計分析中，總是以樣本推測總體，而在一般情況下，樣本與總體不可能完全相同，其差別就是由抽樣引起的。抽樣誤差數(shù)值大，表明樣本均值與總體均值的差別大，反之，說明其差別小，即均值的可靠性高。當樣本數(shù)據(jù)的標準差為 S，樣本容量為 n時，則抽樣誤差計算公式為： 在人體測量資料中，常常給出的是第 第 50和第 95百分位數(shù)值。在設計中，當需要得到任一百分位數(shù)值時，則可按下式進行計算： （式 1— 6） 1%～ 50%之間的數(shù)值 XPv = (SK) 50%～ 99%之間的數(shù)值 Pv = + (SK) （式 1— 7） 式中 —— 平均值； S—— 標準差；； K—— 百分比變換系數(shù)，由表 1— 8查得。 X 百分位表示設計的適應域。在人機工程學設計中常用的是第 第 50、第 95百分位。第 5百分位數(shù)代表 “ 小身材 ” ，即只有 5%的人群的數(shù)值低于此下限值值；第 50百分位數(shù)代表 “ 適中 ” 身材，即分別有 50%的人群的數(shù)值高于或低于此值；第 95百分位數(shù)代表 “ 大 ” 身材，即只有 5%的人群的數(shù)值高于此上限值。 X表 1—8 百分比與變換系數(shù) K 百分比（ %) K 百分比（ %) K 百分比（ %) K 2． 576 25 0． 674 90 1． 282 2． 326 30 0． 524 95 1． 645 1． 960 50 0． 000 1． 960 5 1． 645 70 0． 524 99 2． 326 10 1． 282 75 0． 674 2． 576 15 1． 036 80 0． 842 20 0． 842 85 1． 036 例 1 設計適用于 90%東南男性使用的產(chǎn)品，試問應按怎樣的身高范圍設計該產(chǎn)品尺寸？ 解 由表 1— 6查得東南男性身高平均值 = 1686mm，標準差 S=。要求產(chǎn)品適用于 90%的人，故以第 5百分位為下限和第 95百分位為上限，據(jù)此由表 1— 8查得變換系數(shù) K = 。 由此可求得第 5百分位數(shù)值為： Pv = (SK) =1686— （ ） = mm； 也可求得第 95百分位數(shù)值為： PV = + (SK) =1686+（ ） = mm。 結論 按身高 ～ mm設計產(chǎn)品尺寸，將適用于 90%的東南男性 X XX 討論 由上述計算過程可知，平均值是作為設計的基本尺寸，而標準差是作為設計的調(diào)整量的。 例中被排除的 10%的人，是 10%的矮小者還是 10%的高大者或者大小各排除 5%即取中間值，取決于排除后對使用者舒適性的影響、視覺效果及經(jīng)濟成本等因素的考慮。 SXXZ i ??（式 1— 8） （ 2） 根據(jù) Z查正態(tài)分布表求出概率數(shù)值 p (3) 再由下式求得百分率 P： P=+p （式 1— 9） 式中： p—— 概率數(shù)值，根據(jù)上面公式求得的 Z值，在表 1— 9中查取。 當已知某項人體測量尺寸 Xi， 其均值為 ，標準差為 S時，需要求該尺寸 Xi所處的百分率 P時，可按下列步驟及公式求得 : X（ 1）計算出正態(tài)分布表中的 Z值 例：若一名男性職工的身高為 1700mm，求百分之多少的中國人超過他的身高？ 已知： 求： xi=1700mm所處的百分率 P mmSmmx ........... .. ??影 響人體測量數(shù)據(jù)差異的因素 人體尺寸增長過程，一般男性 20歲結束，女性 18歲結束。通常男性 15歲、女性 13雙手的尺寸就達到了一定值。男性 17歲、女性 15歲腳的大小也基本定型。成年人身高隨年齡的增長而收縮一些，但體重、肩寬、腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡的增長而增加了。在選用人體尺寸時，必須考慮工作和生活的環(huán)境適合哪些年齡組的人。在使用人體尺寸數(shù)據(jù)表時，要注意不同年齡組尺寸數(shù)據(jù)的差別。 年 齡 人 體測量數(shù)據(jù)的應用 性 別 在男性與女性之間，人體尺寸、重量和比例關系都有明顯差異。對于大多數(shù)人體尺寸，男性都比女性大些，但有四個尺寸 —— 胸厚 、臀寬 、 臂部 及 大腿周長 ，女性比男性的大。男女即使在身高相同的情況下，身體各部分的比例也是不同的。同整個身體相比，女性的手臂和腿較短，軀干和頭占的比例較大，肩較窄，骨盆較寬。皮下脂及厚度及脂肪層在身體上的分布，男女也有明顯差別。因此，以矮小男性的人體尺寸代替女性人體尺寸使用是錯誤的，特別是在腿的長度尺寸起重要作用的工作場所，如坐姿操作的工作，考慮女性的人體尺寸至關重要。 年 代 隨著人類社會的不斷發(fā)展，衛(wèi)生、醫(yī)療、生活水平的提高以及體育運動的大力開展，人類的成長和發(fā)育也發(fā)生了變化。據(jù)調(diào)查，歐洲居民每隔 10年身高增加 1～ ；美國城市男性青所 1973～ 1986年 13年 間身高增長 ；日本男性青年 1934～ 1965年 31年 間身高增長、體重增加 4k胸圍增加 ；我國廣州中山醫(yī)學院男生 1956～1979年 23年 間身高增長 、女生身高增長 。身高的變化勢必帶來其他形體尺寸的變化。因此，在使用人體測量數(shù)據(jù)時，要考慮其測量年代，然后加以適當修正。 地 區(qū)與種族 不同的國家、不同的地區(qū)、不同的種族人體尺寸差異較大，見表 1— 7。即是在同一國家，不同區(qū)域也有差異，由表 1— 6列出的我國六個區(qū)域的人體身高、胸圍、體重的平均值和標準差中即可明顯看出這一差異。進行產(chǎn)品設計時，必須考慮不同國家、不同區(qū)域人體尺寸的差異。另一方面，隨著國際間、區(qū)域間各種經(jīng)貿(mào)活動的不斷增大，不同民族、不同地區(qū)的人使用同一產(chǎn)品、同一設施的情況將越來越多，因此在設計中考慮產(chǎn)品的多民族的通用性也將成為一個值得注意的問題。 職 業(yè) 不同職業(yè)的人，在身體大小及比例上也存在著差異，例如，一般體力勞動者平均身體尺寸都比腦力勞動者稍大些。在美國，工業(yè)部門的工作人員要比軍隊人員矮??；在我國，一般部門的工作人員要比體育運動系統(tǒng)的人矮小。也有一些人由于長期的職業(yè)活動改變了形體，使其某些身體特征與人們的平均值不同。對于不同職業(yè)所造成的人體尺寸差異在產(chǎn)品設計中必須予以注意。另外，數(shù)據(jù)來源不同、測量方法不同、被測者具有代表性特征等因素，也常常造成測量數(shù)據(jù)的差異。 人 體尺寸數(shù)據(jù)的應用 應 用人體尺寸數(shù)據(jù)的基本原理 人體大小各不相同的 ， 但設計的產(chǎn)品一般不可能滿足所有使用者 。 為使設計適合于較多的使用者 ， 則需要根據(jù)產(chǎn)品的用途及使用情況應用人體尺寸數(shù)據(jù) ， 按下列基本原理進行設計： 設計要達到適合體型矮小的使用者的尺寸； 設計要達到適合體型高大的使用者的尺寸 。 為使設計滿足上述原理，必須合理選用百分位。通常選用百分位的原則是，在不涉及使用者健康和安全時，選用適當偏離極端百分位的第 5百分位和第 95百分位作為界限值較為適宜，以便簡化加工制造過程、降低生產(chǎn)成本。 具體應用時要考慮以下幾點原則： a、 由人體身高決定的產(chǎn)品，如門、船艙口、通道、床、擔架等，其尺寸應以第 99百分位數(shù)值為依據(jù)。 b、 由人體某些部分的尺寸決定的物體，如取決于腿長的坐平面高度，其尺寸應以第 5百分位數(shù)值為依據(jù)。 c、 可調(diào)尺寸，應可調(diào)節(jié)到使第 5百分位和第 95百分位之間的所有人使用方便。 d、 以第 5百分位和第 95百分位為界限值的物體，當身體尺寸在界限值以外的人使用會危害其健康或增加事故危險時，其尺寸界限應擴大到第 1百分位和第 99百分位。緊急出口以及至運轉著的機器部件的有效半徑，應以第 99百分位數(shù)值為依據(jù)，而使用者與緊急制動桿的距離則應以第 1百分位數(shù)值為依據(jù)。 e、 門鈴、插座、電燈開關等的安裝高度以及營業(yè)柜臺高度等這類具有普遍性的場合，應以第 50百分位數(shù)值為依據(jù)。 人體尺寸數(shù)據(jù)在設計中的應用 ， 是一個極其重要而又很復雜的問題 ，它關系到所設計的設備 、 機器等產(chǎn)品定向目標的適用性 ， 操作簡便 、 準確 ，舒適性 ， 顯示裝置的可辨性和易讀性以及結構的宜人性 。 關于這些問題 ，將在后續(xù)有關章節(jié)中闡述 。 人體尺度主要決定人機系統(tǒng)的操縱是否方便和舒適宜人。因此，各種工作面的高度和設備高度如操縱臺、儀表盤、操縱件的安裝高度以及用具的設置高度等，都要根據(jù)人的身高確定。以身高為基準確定工作面高度、設備和用具高度的方法，通常是把設計對象歸成各種典型的類型，并建立設計對象的高度與人體身高的比例關系，以供設計時選擇查用。 a、 必須弄清設計的使用者或操作者的狀況，分析使用者的特征，包括性別、年齡、種族、身體健康狀況、體形等。 b、 人體尺寸的統(tǒng)計分布一般是呈正態(tài)分布的，故按人體尺寸的平均值設計產(chǎn)品和工作空間，往往只能適合 50%的人群，而對另外 50%的人群則不適合。例如以最大肩寬的平均值設計艙口直徑，將只有小于平均最大肩寬的一半人可由該艙口出入，而大于平均最大肩寬的另一半人則無法由此出入。又如一個不常使用的控制閥門需要安裝在通過過道的架空管道上，手輪安裝高度若以人體的平均高度設計，將只有大于雙臂功能上舉高平均值的 50%的人，才能達到閥門手輪的安裝高度，而另外 50%的人的手臂則夠不著閥門的手輪，在緊急狀態(tài)時將無法進行控制。因此，一般不能以平均值作為設計的唯一根據(jù)。 應 用人體尺寸數(shù)據(jù)時應注意的要點 c、 大部分人體尺寸數(shù)據(jù)是裸體或是穿汗背心、胸罩、內(nèi)褲時測量的結果。設計人員選用數(shù)據(jù)時，不僅要考慮操作者的著衣穿鞋情況，而且還應考慮其他可能配備的東西，如手套、頭盔、鞋子及其他用具。我國目前尚無統(tǒng)一的著衣人體尺寸增大的調(diào)整值，表 2— 6給出了一個建議調(diào)整數(shù)據(jù)，供設計時參考。 對于特殊的緊急情況也應予以考慮 ， 例如在正常情況下 99%的人可以順利通過的通道 ， 一旦失火 ， 由于救護人員戴著頭盔 、 穿著防火衣并攜帶救護工具就可能無法順利通過 ， 因而要考慮非常情況下的寬度要求 。 d、 靜態(tài)測得的人體尺寸數(shù)據(jù) ， 雖可解決很多產(chǎn)品設計中的問題 ， 但由于人在操作過程中姿勢和身體位置經(jīng)常變化 ， 靜態(tài)測得的尺寸數(shù)據(jù)會出現(xiàn)較大誤差 ， 設計時需用實際測得的動態(tài)尺寸數(shù)據(jù)加以適當調(diào)整 。 e、 確定作業(yè)空間的尺寸范圍 ， 不僅與人體靜態(tài)測量數(shù)據(jù)有關 ， 同時也與人的肢體活動范圍及作業(yè)方式方法有關 。 如手動控制器最大高度應使第 5百分位數(shù)身體尺寸的人直立時能觸摸到 ， 而最低高度應是第 95百分位數(shù)的人的觸摸高度 。 設計作業(yè)空間還必須考慮操作者進行正常運動時的活動范圍的增加量，如人行走時，頭頂?shù)纳舷逻\動幅度可達 50mm。 表 1— 10 由于著衣人體尺寸增大的調(diào)整植（建議值） 人體尺寸 輕薄的夏裝 冬季外套 輕薄的工作服、鞋和頭盔 身高 坐姿眼高 大腿與臺面下距離 足長 足寬 足跟高 頭最大長 頭最大寬 最大肩寬 臀寬 25～ 40① 3 13 13～ 24 13～ 20 25～ 40 — — 13 13 25～ 40① 10 25 40 13～ 25 25～ 40 — — 50～ 75 50～ 75 70 3 13 40 25 35 100 105 13 13 人 體尺寸數(shù)據(jù)在設計中的應用 表 1— 11 主要人體尺寸的應用原則 人體尺度主要決定人機系統(tǒng)的操縱是否方便和舒適宜人。因此，各種工作面的高度和設備高度如操縱臺、儀表盤、操縱件的安裝高度以及用具的設置高度等，都要根據(jù)人的身高確定。以身高為基準確定工作面高度、設備和用具高度的方法，通常是把設計對象歸成各種典型的