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2.2.1 设计与科技进步
设计总是受着生产技术发展的影响。第一种销售量超过百万件的产品是托内特椅子。这种弯圆形体的产品作为著名的小酒店椅子产生于19世纪中叶，是由于摩提维亚的考雷兹科的托内特工厂发明了弯木与塑木新工艺而引起的直接后果。
技术包括生产用的工具、机器及其发展阶段的知识，它是生产力的一种主要构成要素。设计是设计人员依靠对其有用的、现实的材料和工具，在意识与想象的深刻作用下，受惠于当时的技术文明而进行的创造。技术形成了包围设计者的环境，无论哪个时代的设计和艺术都根植于当时的社会生活，而由于环境状况的种种改变，也就改变了设计者进行工作所使用的材料。随着技法、材料、工具等的变化，技术对设计创造产生着直接影响。
设计是在工业革命后开花结果的，这使我们不可避免地思考设计与科学技术之间深刻的关系。1785年吉米·瓦特发明蒸汽机，彻底改变了人类技术世界。以此为分水岭，社会生产能力空前提高，科学技术的研究也呈现出新面貌。我们知道，能源和动力一直是生产力发展的主要支点。直到18世纪，人类一直是依靠自然动力，如风力。水力、畜力等，而自从蒸汽机发明以后，一种崭新的动力——机器出现了。蒸汽机被应用于火车机头、轮船，并被广泛应用于纺织业、机械制造、采矿、冶炼等各领域，使得生产技术和社会结构产生了深刻的变化，而随着机器时代的到来，设计也发生了戏剧性的变革。首先是设计与制造的分工。在此之前，设计者一直作为手工作坊主或工匠进行创作，集设计者、制造者甚至销售者的工作于一身，而手工生产活动也常常以行会的形式组织起来。18世纪，建筑师首先从“建筑公会” 中分离出来，使建筑设计成为高水平的智力活动。随着劳动分工的迅速发展，设计也从制造业中分离出来，成为独立的设计专业。正如亚当·斯密（Adam Smith）所说，由于市场的扩大和技术革新，劳动分工使制造业更加有利可图，因此分工成为批量生产的基本特征，并随着工厂体制的发展而巩固下来。设计师可以向许多制造商兜售自己的图纸，而担任制造角色的广大体力劳动者——工人，则变成了设计师体现设计意图的工具。机器生产同时导致了标准化和一体化产品的出现。此外，新的能源和动力带来新材料的运用。各种优质钢材和轻金属被应用于设计，建筑业也采用标准预制单元构件（如1851年“水晶宫”博览会展厅，1989年艾菲尔铁塔的设计），表明铁已由传统的辅助材料变成了造型主角。钢筋混凝土的发明使高层建筑成为可能，工厂林立的大城市的涌现表明设计已进人了钢筋混凝土的时代。
以科学技术为基础的工业革命导致了20世纪初各种设计思潮的产生，同时为设计的发展打开了广阔前景。事实总是这样，科学技术一进步，就创造出与其相应的日常生活的各种机器和工具，接着又凭借这些工具和机器不断改变着人们的生活方式。都市形态也是一样，随着交通工具的发达，建筑技术的进步，人们不得不在过去想都未想过的新城市形态中生活了。例如西门子电梯的发明，立刻带来了摩天大楼的设计；福特生产线的发明，令汽车变成了大众消费品，从而使中产阶层分散到了城市郊外，进而改变了城市环境的规划与布局。福特生产线对设计的影响还不止于此，由于大批量生产依靠庞大的均匀的市场，消费者必须愿意购买标准化产品，这就要求生产厂家对市场拥有控制力。伴随流水线和福特主义在食品、家电、家具、服装等各行业的推广，广告设计从本世纪20年代起甚嚣尘上，而CI设计也有了特别的重要意义。
一种新材料的诞生往往给设计造成重大影响，例如轧钢、轻金属、镀铬、塑料、胶合板、层积木等等。毫无疑义，塑料是对20世纪的设计影响最大的材料。最早的塑料是赛潞络，作为一些昂贵材料如牛角、象牙、玉石的代用品而应用于商业。本世纪初，美国人发明了酚醛塑料，并用易变的高分子树脂状物质制造出阻燃的醋酸纤维、可以自由着色的尿素树脂等，拉开了塑料工业的序幕。这种复合型的人工材料易于成型和脱模，且成本低廉，因此很快在设计中应用开来，由电器零件到收音机外壳等等。塑料在30年代已建立起了它的工业地位，并且被工业设计师们赋予了社会意义，成为“民主的材料”。纳吉（L．Moholy-Nagy）以之为造型中介，配以光，由于由光到色和由色到光的手法在这种透明均质的彩色可塑性媒介物中独具魁力，因此纳吉在他的舞台设计和电影设计中采用了这种光的表现手法，显示了塑料美学上的潜力。二战末期，聚乙稀、聚氯乙稀、聚氯丙稀、有机玻璃等塑料都被开发出来，塑料赢得了“战争的神奇材料”之名。它们大受工业设计师的青睐，被用于各种产品上，如电话机、电吹风、家具、办公用品、机器零件以及各种包装容器。新型塑料多样化的鲜明色彩和成型工艺上的灵活性，使许多产品设计呈现出新颖的形式，与先前标准化的金属表面处理和工业化形成强烈对比，因而更适宜设计的个性发挥和产品符号的灵活运用。因此，塑料成为战后的热门设计材料，而60年代亦被称为“塑料的时代”。我们可以看到，新材料的出现总是鼓励着设计师进行新的形式探索。
与再现过程有关的机器的相继诞生使视觉传达的领域不断扩大。历史上最早看到的是印刷术。书籍的大量印刷，使发展教育和科学所需的知识普及成为可能，从而奠定了近代文明的基础。1839年盖达尔发明了摄影。照相印刷使视觉表现迅速扩大，翻开了现代传达史的第一页（图30）。1930年照相的铜版技术发明，使摄影从此在广告设计中占住了确定位置，并成为今天照相设计的基础。1895年卢米埃兄弟的伟大发明——电影，是在摄影的基础上产生的。电影的出现又导致了另一种传达媒体——广播和电影合为一体的电视。本世纪二三十年代，由于收音机、电视机等多种新媒体的使用，加之大量的信息要求，广告产业迅速发展。伴随着传达技术的不断创新，视听觉中如投影、电子音乐和幻灯的组合，照明板形成的映像，音响的视觉化，用激光进行的传达等等，令视觉设计的表现手法极大丰富，同时大大地扩大和深化了视觉传达领域。
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新兴的信息技术引起设计生产及设计模式划时代的变革。如果说现代主义设计运动是对工业革命的反响，那么后现代主义设计便是对信息技术的反响。信息技术以微电子技术为基础，而微电子技术最先得益于40年代末晶体管的发明——它使电子装置的小型化成为可能，从而为后来的自动化小批量生产以及信息处理中起关键作用的计算机开辟了道路。小批量生产力设计走向多样化提供了可能。它是以可变生产系统为前提的，这就需要可编程控制器的支持，如数控切换生产线等。计算机也被纳人了生产系统（CAM）。由于小批量多样化的实现，产品的形式得到解放，设计可以按照市场的不同需求来进行创作。后工业时代的设计把消费生活的类别、风格输入到生产过程中，其技术要求更加智能化，更加灵活，以适应不同消费者的文化背景，逐步顾及生产产品的社会条件。在各种形式的设计制作中，计算机的帮助更显而易见。计算机辅助设计（CAD）由50年代麻省理工学院的科学家发明，当时只能用于投资成本极高的设计，如航空航天设计、工业自动化等，然而80年代随着计算机的普及，CAD软件已成为广大设计师经常使用的工具。它强大的数据库可以迅速获得最新的设计参数、图纸和工艺文件。计算机使平面设计师可以自由地“借用”无数的图像资料，并且可以兼编辑与设计师于一身；它使建筑设计师和环境设计师更直观地工作，免于制作费时费力的模型，大大提高了创作的自由度；计算机使产品设计师更有效地解决人机问题，更可能顾及心理和感觉因素，设计出富有人情味和人性的产品。它甚至改变了产品的开发及销售模式。软件技术不仅改变了设计的过程，而且改变了设计的概念。传统的设计概念是以设计与生产的分离为前提的——在计算机的帮助下，设计师可以直接了解他的设计品效果究竟如何，因此设计获得了传统手工艺生产的某些特质，即强调产品的使用，操作上的便利，功能上的灵活性以及使用者特殊要求的适应性。对于各种计算机辅助设计而言，最重要的是使用者对它的感受。消费者的体验和理解成为真正的、有意义的行为，设计师着重在消费者的感觉系统而非产品的物质系统。基于这种系统，软件设计者力求提供一个人人都能介人的系统。也就是说，设计的最终目标和终端成果，并不是某种具体设计品，而是一种效果，有设计者和设计涉及的对象（人、自然）参与的活动形成的氛围。由于计算机技术的高度发达，传统的设计观念已从有形的物质领域扩展到了无法触摸的程序领域。
2.2.2 设计与科学理论
设计创造直接与人类对自然秩序和社会秩序的观察联系在一起。设计的进步依赖于人类已掌握的科学原理，如设计对形态、结构的认识，就借助了数学、物理的观察成果。我们以膜面结构为例，科学家观察到，若在肥皂液中放入闭合的金属线，那么，在闭合的金属线间就会出现肥皂膜，这个膜常被用来说明表面张力，它是一种最小曲面（即以悬链——重力下垂时链条出现的曲线为母线的曲面），因为膜面的重力可以轻到不用考虑它的存在，仅靠膜的自由能量就能形成圆。将自由弯曲的金属线形成的闭合曲线，同样地放人肥皂液中然后取出，那么肥皂膜就会产生漂亮的最小曲面。这个曲面从中心到边缘力量均一，它被称为膜面结构。自然界中可以观察到，竹节附近的负曲面也近于最小曲面的形状。如果在这种膜面上加力，那么整个膜面会作为承受这一外力的结构，由此形成很强很结实的膜面构造，这就是设计上常用的膜面结构原理的来由，运用这一原理可以设计出既薄而又牢固的构造物。设计发展的历史证明，物理学、数学、植物学、矿物学等等学科的发达，对扩大设计的表现领域和扩大新的材料的使用都起着作用。
对设计的研究也与科学理论的发展休戚相关。我们知道，设计学是自然科学和社会科学结合的成果。设计学的研究方法是科学的研究方法，它包括作为认识论的设计哲学，作为价值论的设计社会学，作为技术论的设计工程学，以及心理学、设计史学、设计教育学等等。围绕设计周边的诸学科，如艺术心理学、艺术社会学、艺术哲学、城市社会学、社会心理学、情报工程学、系统工程学、结构学、材料学等，虽然同设计实践不是直接发生关系，但作为设计造型的前提，同样是使设计不脱离人并可以不断进行的必要条件。由于设计构成我们生活环境的第二自然，因此设计需要进行有机的研究。设计研究涉及众多的学科领域，设计的发展和设计学的建立都是以一系列现代科学理论的整合为基础的。
二战前后，出现了一些崭新的技术和有关理论，其中相当一部分对设计产生了重大影响，那就是电子计算机，以及控制论、信息论、运筹学、系统工程、创造性活动理论、现代决策理论等。随着这些理论的发展与传播，传统学科间的专业壁垒被打破了，设计不再局限于比较窄的专业范围内——从文艺复兴至20世纪中期前，设计还常常限于用较为单一的学科知识解决专业范围内的某几个设计问题。新兴的科学理论使设计取得了方法上的突破，设计师、工程师和设计理论家们不仅从相邻的学科，甚至从相远的学科领域去研究和探索设计问题，从而使现代设计科学得以形成。设计科学是设计哲学和设计方法学的总和，它的概念是 1969年由赫伯特·西蒙（Herbert A．Simon）正式提出的。设计科学的产生表明设计除了对科学技术成果的具体应用外，在方法论上也有了进步，建立起了完整的科学体系。显然，科技的发展在为设计提供新的工具、技法、材料的同时，带来了学科的综合、交叉以及各种科学方法论的发展，同时也引起了设计思维的变革，从而引发了新的设计观念与设计方法学的研究。现代设计以讲求多元化、动态化、优化及计算机化为特点，故必须依靠现代科学方法论，解决愈来愈复杂的设计课题。设计科学涉及众多的学术领域，影响设计科学的控制论、系统论、信息论等新兴学科也是多边缘学科，亦称横断学科。现代科学的发展趋势是综合整体化，各种科学理论互相联系、渗透，逐步推广、运用到其他学科，因此设计无论从实践上、理论上还是教育体系上都大受裨益。下面列举几种新兴理论对设计方法的影响，说明科学理论对设计发展的推动作用。
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1．控制论
控制论重点研究动态的信息与控制、反馈过程，使系统在稳定的前提下正常工作。研究信息传递和变换规律的信息论是控制论的基础。现代认识论将任何系统、过程和运动都看成一个复杂的控制系统，因而控制论方法是具有普遍意义的方法论。控制概念中最本质的属性在于它必须是有目的，如果没有目的，就无所谓控制。设计根据目标控制，负反馈作用，发展出一些常用的设计方法，如柔性设计法、动态分析法、动态优化法、动态系统辨识法（以白箱一灰箱一黑箱方法为基础）等。
2．信息论
信息论方法是现代设计的前提，具有高度综合性。信息论最早产生于通讯领域，申农是其奠基人，他引入了“熵”的概念作为信息的度量。信息论的发展已远远超越了原先应用于电信通讯技术的狭义范围，而延伸到了经济学、管理学、语言学、人类学、物理学、化学等，当然也包括设计在内的一切与信息有关的领域。信息论主要研究信息的获取、变换、传输、处理等问题。由于整个设计过程都贯穿着信息的收集、整理、变换、传输、贮存、处理、反馈等基本活动要素，因此，一方面，信息处理观点被用来解释设计思考过程；另一方面，信息处理技术又被广泛用作设计工具。设计中常用的方法有预测技术法。信号分析法、信息合成法等等。
3．系统论
所谓“系统”，即指具有特定功能的，互相有机联系又相互制约的一种有序性整体。系统论方法是以系统整体分析及系统观点来解决各种领域具体问题的科学方法。系统论方法从整体上看，分系统分析（管理）→系统设计→系统实施（决策）三个步骤。设计系统原理是设计思维和问题求解活动的根本原理。具体设计方法包括：系统分析法、逻辑分析法、模式识别法、系统辨识法等。为适应学科发展，系统论方法已形成许多独立分支，如环境系统工程、管理系统工程等，工业设计也是系统论方法的重要分支。工业设计已不再仅仅是形态、色彩、表面加工、装饰等处理，也不仅是科学与艺术的结合。人类认识论的发展，已将人机关系发展为“人一机一环境一社会” 的大系统，并由此创造人类新的生存方式和生活方式。
影响现代设计的科学理论还很多，因而也就发展出众多的现代设计方法，如优化论方法、寿命论方法、模糊论方法、对应论方法、突变论方法等等，林林总总，不胜枚举，它们都建立在现代科学理论综合、交叉的基础上。可以说，现代设计无时不与现代知识体系紧密相连，科学理论推进着设计，而设计科学同时也是科学理论的一个组成部分。
2.2.3 设计是科学技术商品化的载体
科学技术是一种资源。但是，人类要享受这一种巨大的资源，还需要某种载体，这种载体就是设计。新的科学技术、现代化的管理、巨额的资本投入，都需要经过这一媒介才能转化为社会财富。设计不仅是科学技术得到物化的载体，尤其是科学技术商品化的载体。因为物质形态的科学技术也只有在被社会接纳、被社会消费的情况下，才能转化成巨大的社会财富。科学技术是通过设计向社会广大消费者进行自我表达的，设计使新技术的“可能” 转变为现实。科技资源需要设计加以综合的利用，变成优质的新商品，被市场大量的吸收，才完成了科技的社会财富化，发挥了科学技术的作用。
以电能为例，1831年法拉第发现电磁感应现象，但仅仅是电磁感应定律并不能被社会消费，于是法拉第很快发明了第一台发电机。电能的生产是一个巨大的科学技术成果，但是要将它利用，完成它的社会财富化，还需要进一步的设计。因此后来又有了电灯的发明，电报、电话的发明和广泛应用，以及不计其数的电气产品，包括家用电器、电动生产工具、电动交通工具等以电为能源的一切产品。人类电气文明的形成，正是设计运载科学技术划下的轨迹。
设计与技术的关系是开发和适用的关系。所有类型的设计都含有技术的成分，而所有的科学技术都是通过设计转化成商品的。设计是把当代的技术文明用于日常生活和生产中去。事实上，从口红到机车，从电影到飞机坦克，没有设计者的参与都不可能实现；印刷术无论怎样发达，最小的字形也必须经过设计；即便使用电子计算机，输入的数据也是经过设计的。设计师是使科学技术转化为现实实体的中介。不过，设计的技术并不是原有的技术形态，而是在给予的技术的基础上开发设计上的技法，依靠设计师的创造性直觉，在新的技术中发现新的表现可能。设计没有技术无以为设计，而科学技术没有设计参与也找不到同社会生活的结合点，从而不能转化成社会物质财富与精神财富。
美国在一份关于国家科学技术政策的政府文件中，将设计列入了“美国国家关键技术”。文件中共列入22项国家级的关键技术，其中17项指出产品设计与制造工艺的重要性。文件还指出：“美国在未来的竞争中取胜的关键，在于根本改变美国工业在市场上的竞争方式??国家的关键技术特别要创造新产品及其生
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产工艺。这需要一种制造工艺与产品设计、性能、质量和成本一体化的方法。”设计被列入国家关键技术的开发，足见设计是现代科技必不可少的一环。也就是说，设计不仅是科学技术的载体，它本身就是技术的一个部分。而美国的科学技术政策之所以高度强调设计，目的在于增强在国际市场上的竞争力，即通过设计是科学技术商品化的载体这一特质，将科技潜力转化为国家实力。
德国最早意识到设计的这一性质并有效的加以利用。第一次世界大战后，德国的工业远远落后于美国，德国政府和教育家充分意识到：德国的原材料远远不及美、英两国富足，特别赶不上美国的科学技术、管理水平及经济实力。因此，德国只有依靠专业的生产力量，创造出先进的、高质量的产品，满足国内消费和出口的需要，才能赢得竞争地位，要达到这一点，就必须大量地培养优秀的设计师。第一次世界大战刚刚结束，威玛的政府要员立即讨论并通过了格罗佩斯关于创建包豪斯学院的建议。由于德国及时地、紧紧地抓住了设计，把有限的经济、科学技术和管理力量充分转化为商品，20年代以后德国产品在国际上独领风骚，远远超过美国，有力地推动了德国经济的发展，其综合国力迅速超过英、法而成为了欧洲的第一强国。
日本在第二次世界大战之后也认识到设计的这一作用。日本一贯重视应用技术超过理论科学。他们在世界范围内搜罗、购买、吸收先进技术，并作进一步开发，同时将各种先进技术综合到产品设计中去。几乎所有高知名度的日本公司都有本企业的设计机构，其机构庞大，人员充足，经费投入也很充分，当然，任务和效率要求也很高。结果很清楚：60年代日本出品的录音机、电冰箱、洗衣机，70年代出品的小汽车、彩色电视机、空调机等以其新颖、精良、美观、经济，潮水般涌进国际市场。设计为创造日本的经济神话，发挥了中流砥柱的作用。
中国是科学技术发明的强国，应用推广的弱国，因为百分之九十以上的研究成果都得不到应用，其原因有三：一是缺乏应用机制；二是研究的成果脱离实际，不够成熟；三是无视或不重视设计，特别是不重视将技术成果市场化、社会化的设计。这种情况肯定不会长期继续下去。随着设计意识的兴起，中国的科学技术也会插上设计的翅膀，实现中国经济的腾飞。
人机工程学
人机工程学 (Man-Machine Engineering) 是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。这一学科在其自身的发展过程中，逐步打破了各学科间的界限，有机地融合了各相关学科的理论，同时也不断地完善自身的基本理论、研究方法等，形成了一门研究和应用范围极为广泛的综合性边缘学科。它的产生与发展，表明了人类在对自身生理、心理结构的认识与研究、人与机器间关系的研究进入到一个崭新的阶段。
由于人机工程学的学科研究与应用极其广泛，涉及的各学科、各领域的专家与学者都从自身的角度对这一学科进行定义与命名，因此在世界各国，这一学科的名称不甚相同。
在美国，这一学科称为“ Human Engineering ” ( 人类工程学 ) 或“ Human Factors Engineering ” ( 人因工程学 ) ，英、德等西欧国家称为“ Ergonomics ” ( 人类工效学 ) 。
我国“人机工程学”的研究起步较晚，名称也很不统一，如人机工程学、人体工程学、工效学、人类工程学等。工业设计学科的科学性，很大程度上是建筑在人与机器 ( 产品 ) 之间关系的研究，以及人与机器 ( 产品 ) ；之间的合理分工的基础上，因此，工业设计视野中的“ Ergonomics ”，被称之为“人机工程学”是合适的。
一、学科定义
人机工程学作为一门学科边界模糊、学科内容综合性强、涉及面广的边缘学科，其定义也具多样性。最具权威性、完整性的定义，就是国际人类工效学学会 (International Ergonomics Association ，简称 IEA) 所下的定义：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。 二、人机工程学的研究范围
一般来说，人机工程学的研究范围有如下三个方面： ( 一 ) 研究人和机器的合理分工及其相互适应的问题
这类问题包括两个方面，一是对人和机器的特点进行分析比较，从而在人与机器间将职能作合理的分工和配合，并且研究人的动作准确性、速度与范围的大小，以便确定人机系统的最优结构方案。二是机器设备的设计如何适应人的特点，以求高的工作效率和小的精神和体力负担。 工业设计中的人机工程学原理，重点讨论上述问题的第二个方面，即机器设备中直接由人操作或使用的装置如何适合人的使用。 ( 二 ) 研究被控对象的状态、信息如何输入及人的操纵活动的信息如何输出的问题。
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