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設計領域碩士論文評析：評〞汽車駕駛是知人 ─ 機界面
電腦輔助設計系統研究〞．．．．．．．．．．．．．．李信豐
任課教師：楊裕富博士
一. 論文摘要
二. 論文主要論點
三. 論文的研究方法、步驟與特點
四. 論文與工業設計專業領域之關係
五. 論文寫作策略
六. 論文與將來論文研究方向的關係及幫助如何
七. 論文的優點與局限
八. 評論
一. 論文摘要
在現今汽車設計活動中，電腦輔助設計應用已經相當普遍，不論
是外觀設計、內裝設計、或是零組件開發等等，都已經縮短開發時程
，同時也增加其精密度及準確度，使汽車成為人類更依賴的交通運輸
工具。而人因工程的受重視，使汽車設計成為必須以人為考慮中心的
設計理念。在內裝設計方面強調人─機械─環境的最佳組合、諧調、
效率的設計要求，而使汽車駕駛時具有最佳的安全性、舒適性、操控
性。電腦的輔助應用也使內裝設計及配置( PACKAGE)的設計更快速、
精確。本論文就是嚐試將交談式繪圖技術應用於汽車內裝設計圖示上
，用來輔助人因工程的設計及決策判斷，使造型設計師能在確定的人
─機界面尺寸參數下，專心於造型創作工作上。以避免 Package的一
再變更，而造成外觀造型及內裝設計，需跟著變動。
作者針對上述的，開發設計的問題，而提出一個 ＣＡＣＭＩＤ
( Computer--Aided Cab Man--Machine Interface Design)系統，這
是自行設計的軟體程式，內容主要是以側視和上視兩個視圖，來模擬
三個輔助設計要項：如下
(1) 目標使用人種的不同百分位人體模型
(2) 20個駕駛室，人--機界面尺寸配置參數
(3) 座椅可調整位置曲線和踝點移動曲線的形態和方程式
上述尺寸、參數及規範，主要是參考美國 ＳＡＥ( Society of
Automotive Engineers )的內裝尺寸序列定義，與二維 H-Point人體
模型，其中包含乘坐、操控、視覺等駕駛室的重要人--機界面尺寸配
置參數與規範。
此套系統中，除了設計者可利用原有系統內存的資料運算處理外
也可以利用功能表選擇項與系統交談，以輸入自己的決策數據，來進
行內裝配置模擬，其模擬是快速正確地進行。同時可將模擬的結果，
以尺寸數值與圖示兩種方式，在列表機或繪圖機列印出，提供給內裝
設計師進行內裝設計之參考。
二. 論文主要論點
1.駕駛室人--機界面的相關理論研究
包含汽車人因工程系統理念、人體計測值、駕駛室尺寸決定要項，
以及駕駛時相關的各項操作研究。
2.電腦繪圖應用在 ＣＡＣＭＩＤ 的理論分析
包含電腦軟、硬體功能研究評估、電腦平面曲線建立方式研究，及
二維圖形幾何變換的數學基礎，相關的數學理論。
3.ＣＡＣＭＩＤ 的理論建立及實例研究
根據研究與設計實作上的需求，將汽車駕駛室的人--機界面，電腦
輔助設計系統定義為，透過交談式繪圖技術與資料庫擷取概念，提
供協助性的開放性系統，以作為內裝設計師進行駕駛室尺寸配置設
計的輔助工具。
三. 論文的研究方法、步驟與特點
針對汽車駕駛室的人--機界面之使用需求及設計之要求，進而建
立ＣＡＣＭＩＤ系統的理論基礎，其進行的步驟、研究方法、特點如
下：
1.汽車駕駛室人--機界面的設計理論研究
汽車設計除了要求車子性能優異，人因工程的駕駛者操作需求也逐
漸被各大汽車場所重視，而各國也累積相當的資料庫，如 ＳＡＥ
、ＢＳＩ、ＩＳＯ、ＤＩＮ等，幾個不同的汽車設計人因工程資料
庫，以協助內裝配置之設計，包含
?汽車設計程序中人因工程系統理念
?人體計測值駕駛室尺寸決定要項
?駕駛室內相關的各項操作研究。
2.踝點移動曲線量測實驗
藉由分析踝點移動回歸曲線，量測煞車時，足部從油門移至煞車踏
板時大腿的上移極限位置，以提供給方向盤底原配置設計參考。實
際量測相關數據。
3.電腦繪圖應用在 ＣＡＣＭＩＤ 的理論分析
?電腦軟、硬體功能研究評估：電腦繪圖技術中最簡易的是二維線
框模擬，其優點為程式設計簡單、運算處裡速度快，所以當圖形
縮小、放大、方向改變，只要經過幾何轉換即可得到正確結果。
?電腦平面曲線建立方式研究：二維圖形幾何變換的數學基礎，相
關的數學理論。
4.ＣＡＣＭＩＤ 的理論建立
根據研究與設計實作上的需求，將汽車駕駛室的人--機界面，電
腦輔助設計系統定義為，透過交談式繪圖技術與資料庫擷取概念，
提供協助性的開放性系統，以作為內裝設計師進行駕駛室尺寸配置
設計的輔助工具。
?系統目標與功能。
?程式架構建立。
?系統運作與使用者界面。
5.ＣＡＣＭＩＤ 的實例研究
模擬全新車種設計時，設計師如何利用ＣＡＣＭＩＤ系統，迅速地
掌握汽車駕駛室的人--機界面關係，使後續的構想發展與人因工程
規範評估能有效的配合。
四. 論文與工業設計專業領域之關係
本論文針對汽車駕駛室的人--機界面之使用需求及設計之要求，
進而建立一套ＣＡＣＭＩＤ系統的理論基礎，有效地處理其人--機界
面之相關使用需求。而工業設計所從事的是外觀設計及內裝設計，兩
者相關性密切，相輔相成，缺一不可。
五. 論文寫作策略
從設計汽車內裝配置設計時所面對的問題點，深入研究。同時針
對汽車駕駛室的人--機界面之使用需求為出發點，再以一個設計師的
角色，探討設計汽車配置及內裝時，應如何克服或是改善其問題點。
其採取的方式及策略如下述：
1.首先深入汽車駕駛室人--機界面的設計理論研究，包含下列重點：
?在汽車設計程序中，人因工程系統理念所涵蓋的領域。
?各國人體計測值的收集整理分析。
?汽車駕駛室相關尺寸決定要項。
?駕駛室內人體相關的各項操作研究，安全性、舒適性、手部操作
、視覺設計等等。
3.電腦繪圖應用理論與領域分析
?針對上述研究結論了解本研究案需要電腦輔助的重點如何，就是
將人體之大腿、小腿、和足部視為桿件，將髖關節，膝關節與踝
關節視為球窩，成為一個四連桿機構，而且定座標。
?經過人體計測值之量測整理，輸入電腦分析計算這些數據，完成
繪圖工作。
?電腦與人之界面是透過交談式方式進行，而電腦主要工作是繪圖
技術與資料庫擷取、計算，並提供協助性的開放性操作方式，使
電腦成為內裝設計師進行駕駛室尺寸配置設計的輔助工具。
4.ＣＡＣＭＩＤ 的理論建立
根據上述兩項的研究與設計實作上的需求，將汽車駕駛室的人--機
界面操作需求之設計，將電腦的程式設計設定在三個方面：
?系統目標與功能：使設計師容易操作使用、滿足設計師的使用需
求。
?程式架構建立：對前項之需求建立程式之架構。
?系統的運作方式與使用者界面的相關操作因素界定。
5.將ＣＡＣＭＩＤ 系統用一實例測試驗證其功能性
利用模擬一全新車種開發，設計師如何使用ＣＡＣＭＩＤ系統，迅
速地掌握汽車駕駛室的人--機界面關係，同時快速地確認相關尺寸
及方案。
六. 論文與將來論文研究方向的關係及幫助如何
本論文所研究之方向可區分為兩大方面來談，就是汽車內裝配置
設計之人因工程及電腦輔助配置設計，就這兩點分開來談：
1.人因工程方面
?本系工業設計組有三位教授的專長是人因工程，就指導教授選別
較為容易，且在論文寫作上、研究上，較有所專攻。
?人因工程在產品設計上似乎尚未受到應有之重視，希望所選之論
文題目能在人因工程方面能有所發揮。
2.電腦輔助設計
?電腦的特性就是能大量且快速處理資料。希望在產品開發之各階
段皆能運用電腦之功能特點，使產品開發時程縮短，且建立更佳
之開發品質，使工業設計領域能大量使用電腦。
七. 論文的優點與局限
本論文之優點，評析如下：
1.汽車配置人因工程方面：
一輛全新車種的設計過程中，要能銷售成功牽涉到非常多的因素
，除了產品企劃的正確與否之外，就是車種之外觀設計及內裝設計，
再來才是車種之性能，其中最為重要是第二項車種之外觀設計及內裝
設計，而這一點與車子的配置是密不可分的，配置的成敗與否會影響
整車車體的結構安全，所以說汽車配置以及人因工程的適當與否是汽
車產品競爭力，最主要的因素。本研究能針對汽車配置及人因工程方
面做深入的研究，同時參考國外各汽車廠之有關研究資料，探討其開
發設計過程中所面臨的相關問題，並且重新思考解決方式，以人為中
心的系統概念，對整體人--汽車--環境間交互作用的要項中進行問題
的解析，與參數規範建立，以求創造出滿足使用者需求的車輛。
2.電腦輔助設計方面：
電腦的特性就是能大量且快速處理資料。本研究就是利用電腦來
避免配置設計時，設計師需用不同的比例圖面的繪製研究，或是必須
進行實體模型的各項測試，及人因工程決策值的正確無誤的確認，所
以省下測試時各項計測直的反覆討論與修正的時間，同時建立一套交
談式的電腦輔助設計系統，使設計師能容易從事尺寸配置設計的輔助
工具。
3.綜合而言：
結合上述兩點相關性的研究與需求，作者自行寫程式完成各種設
計需求。工程設計人員在開發過程中所扮演的角色，往往會與工業設
計做造形人員之間，形成一種對立，這是一般公司所難以避免的。而
本論文撰寫就是作者以工業設計出身的背景來完成，不但考慮了技術
功能之配置設計需求，同時也針對內裝設計之人─機界面的使用需求
，兩者做詳細的考慮及解決問題。
本論文之侷限，評析如下：
1.盡管政府一直強調國內各大車廠，應有自行從事全新汽車車種設計
的能力，但在臺灣因地幅太小的關係，而且廠商又多，所以一直無法
做大量生產的計畫，也因此無法順利降低開發成本造成售價仍然偏高
之主因，所以國內在短期內可能無全新車種之開發設計，因此本研究
在國內可能沒有驗證的一天。
2.汽車設計領域是一項非常專精工作，在國外每個車廠都有一組專精
、專業之工程師從事汽車配置的研究，因為配置的成敗與否會影響整
車車體的結構安全，而在國內產業裡又沒有相關之部門研究，單單祇
靠學術界用理論基礎研究是非常的不足，而且沒有驗證研究內容的機
會。
3.電腦軟、硬體功能以日漸趨於完善，本研究案所使用之軟體似乎可
再更新，使電腦之功能在本研究發揮至極限。
4.現行汽車設計，因考慮到各組件精密交接問題，所以皆利用立體的
方式來建面，以補助平面圖面之不足。而車體的配置及內裝的人因工
程也可以用立體方式來表現。
八. 評論
現今之工業設計領域中，產品的設計開發過程中人因工程的考慮
，往往因產品設計師的認知不足，而被忽略或是被草草了事結案，這
種現象對社會是一種損失，希望從事工業設計專業人員，能多加強相
關的經驗及技術。
本論文就是工業設計師站在技術層面來考慮汽車設計的內部配置
與內裝設計，作者期望使汽車配置工程設計和內裝造形設計能做整體
考量，除了可以縮短開發時程外，也可以提昇開發品質。不論這套系
統是否被國內車廠所採用，這已經不重要，重要的是國內的九大車廠
是否有心繼續從事研發的工作，使汽車開發設計能力在臺灣生根。