办公家具的尺寸与工作效率的关系研究

目前，人们的办公状态都是长期久坐，久坐会对人体健康产生不良影响，也会影响工作效率。而引起人们不适的其中一个重要原因就是办公家具尺寸的不合理设计，因此，现代办公家具不仅要提高尺寸的合理性以及舒服度还要考虑其对工作效率的影响。这就需要综合考虑人的坐姿行为、座椅的物理几何特性、人-椅的交互关系等，对人体坐姿进行调节和矫正，大限度的降低对人体健康的不良影响，满足“人”的生理需求。很多研究以提高座椅舒服度来达到提高工作效率的目的，但是舒服度的提高不一定就能提高工作效率。因此，本文就从不同的坐姿角度出发，用两种坐姿测试，探索办公家具尺寸与工作效率间的关系。

       1 前言

坐姿分三种，一种是躯干前倾、一种是躯干挺直、后一种是躯干后仰。这三种姿势中，躯干挺直坐是办公作业时普遍要求的“理想坐姿”和“健康坐姿”。但根据加拿大阿尔法伯塔大学研究者W assem Am ir Bashir 采用核磁共振(MRD)扫描方法研究显示，如果坐的挺直，脊柱及其周围的肌肉和韧带会被拉的很紧，时间长了就会引起慢性疼痛，人们经常需要调整姿势和动作，以消除脊柱部位的不正常压力，寻求稳定和舒服的姿势。因此，本文就选取躯干挺直与躯干后仰这两种坐姿来进行测试，探究办公家具与工作效率之间的关系。

2 方法

2.2 被试

选取20名被试，男女比例1:1，年龄范围为21-32岁，平均年龄25.2岁。有固定职业且在室内办公的从业人员，工作方式是电脑操作，身体状况良好，无脊柱病史。

2.2 实验设计

本实验是单因素两水平组内设计，每位测试者都要用两种固定坐姿来进行实验操作。实验需要首先选择一款合适的办公椅，考虑到测试对象的身高、体重不同，因此选择的是一款可调节高度以及靠背角度的办公椅。其次确定坐姿，实验取躯干挺直和躯干后仰两种坐姿，再者是设定工作任务，分别是打字、阅读、和计算。打字任务，因每人能力不同，为尽量使打字任务难度对每位测试者是一样的，采用了毫无语句联系的一段文字来作为测试内容；阅读，是一篇文章让测试者出声阅读，防止被试者少读；计算任务，采用常用的符号来设计一道计算题，避免不常用符号，减弱因测试内容的难易度造成被试者操作时间差异。因存在先后两遍不同坐姿的测试，为抵消熟练程度带来的时间差异，将被试者随机进行分组，一半测试者先做后仰坐姿测试另一半先做后仰坐姿测试；测试者需要分别保持一种坐姿来进行操作，测试结束后对被试者进行主观评价，认为哪种坐姿更舒服，并测得坐姿相对应的体压分布，整理实验相关数据进行分析。

2.3 实验设备和测试环境

实验部分需要用到面部表情分析系统、体压分布测试，和被试者主观评价两部分，现分别介绍如下：

(1)面部表情分析系统。面部表情为人际沟通提供了大量信息，是直接的交流方法之一。面部表情分析系统可以将面部表情可视化为条形图，饼图以及连续曲线信号，同时显示情绪是积极的还是消极的，实时了解用户的情绪状况[3]。

(2)利用tekscan设备测量体压分布，测量人们在座椅不同高度下的体压分布状态。tekscan压力分布测量系统使用独特的柔性薄膜网格状触觉压力传感器，可对任何接触面的压力分布进行静态和动态测量，为测量人体表面与接触面之间各点的压力值创造了良好条件。

2.4 实验流程

2.4.1 实验准备

(1)研究人员调试两个摄像头，其中一个正对被试者面部，对准鼻端部位，以此采集被试者表情；另一个对准被试者的坐姿以及操作过程，验证试验可行性与准确性，对将要进行的实验内容进行预实验，并进行适当调试。

(2)当测试对象到达实验现场，休息2 min后，实验人员开始讲解本实验的目的、方法和各种实验要求，使测试对象了解整个实验步骤的流程，使其在操作时按照设计的实验步骤进行。

(3)测试者了解实验流程后，对每一位测试者随机安排先以躯干挺直或是躯干后的坐姿仰进行实验。实验开始前，被试者准备好后告知操作者(负责录制被测试者的视频)，操作者说开始后，被试者开始按照任务牌的顺序进行实验。

(4)测试者完成一个姿势操作后报告操作者，中间休息3 min后，以相同步骤完成二个姿势的测试，重复上述流程，直至20个被试者全部完成。

(5)体压测试，实验坐姿是躯干挺直与躯干后仰两种状态，测试者分别保持实验时的两种坐姿状态，利用体压分布测试系统获得这两种坐姿的体压分布图，可以了解到在这两种坐姿下，座椅的体压分布状态，以此来判断座椅的舒服度。

3 结果

本实验采集了大量的实验视频以及数据，其中，利用tekscan设备测量体压分布，利用面部表情分析系统(Face ReaderTM)[4]软件对获得的视频进行处理，获得相关实验数据。

3.1 体压分布测试

本实验选中一款高度可调的办公椅进行不同高度的体压分布测试，对座椅三种高度的体压分布状态进行了精细体压分布的测试，高度分别是37.6cm、40.8cm、43.4cm如图1所示。

通过图片可以看到三种不同高度坐姿的压强高值分别是200、180、180，可以清晰直观的看到拥有大强值的点的情况。可以通过观察不同颜色压强分布，分析坐骨骨节处压强大，各部位压强分布情况，座椅压强越小说明舒服度越高，三种座椅高度的三种体压分布图可以看到，座椅高度是影响座面压力分布和舒服度的主要因素[5]。

3.2 任务完成用时统计

因实验时每位被试者做的是两遍操作，将其随机分为两部分，每10人一组，一组是先做仰姿的，另一组是先做正姿的，统计被试者两遍坐姿实验的用时。(正姿即躯干挺直坐姿、仰姿即躯干后仰坐姿)

3.3 各任务用时分析

因实验是单因素两水平的组内设计，因此对两种坐姿一遍测试和二遍测试的用时进行比较，二遍同上，由此比较两种坐姿三种任务之间的任务用时长短。

可以看到，无论是正姿还是仰姿，仰姿一遍三个任务的操作用时都少于正姿一遍操作用时，说明仰姿效率高于正姿；而同上二遍操作用时，唯有仰姿的打字时间快于正姿，而阅读和计算任务却是正姿快于仰姿。通过分析发现这种现象的原因有以下几点，打字任务，因仰姿时，躯干后仰，眼睛视点高度降低，且视距较正姿变远，整个视野范围扩大，且手臂弯曲角度变大，增加了手臂的活动范围，操作更加灵活；而正姿时，视点较高，视距近，手臂弯曲角度小，操作受一定限制，因此，仰姿打字速度优于正姿。而进行“阅读和计算任务”实验中，二遍正姿用时短是因为其任务本身的工作状态决定的，阅读需要一定的合适距离，而仰姿与正姿相比，其眼睛视距远些，影响阅读速度，从而影响工作效率，而通过两种坐姿的三个任务平均值也可看出。

可得：仰坐姿势下，打字和计算任务完成时间短于正坐姿势，说明仰坐姿势下，完成任务效率更高，阅读任务完成时间略长于正坐姿势。出现这种情况的原因由任务的操作特性决定的，仰坐阅读用时长于正姿，是因为，坐姿引起的视距变远，使其在阅读状态下阅读视距较远，影响阅读速度，造成仰坐阅读时间多于正坐[7]。

3.4 描述统计检验

通过面部表情分析系统(Face ReaderTM)对实验的120个操作视频进行面部表情识别，得出相关数据，分别是正坐和仰坐姿势下，三种任务的7中情绪的数据转变，对大量的数据进行分析，统计检验，得出结果。

计算任务中，正坐和仰坐的积极情绪成分“Surprised”均高于“打字”和“阅读”打字任务和计算任务则随后；而“happy”与sad 值，计算任务则低于打字与阅读任务的。但其它项则则与阅读与打字不相上下，甚至高于这两项。

可知：三个任务中，仰坐姿势的情绪唤起值更大，这表明仰坐姿势比正坐姿势给人更积极的情绪体验。仰坐时，正常的腰部是松弛状态下侧卧的曲线形状，脊椎间的间距正常，椎间盘上的压力轻微而均匀，椎间盘对韧带几乎没有推力作用，人感舒服，放松。因为人身体各部位需要的支撑不同，对整体舒服度有不同程度的影响，例如，DE looze提出靠背和腰部上有足够的支撑是非常重要的[8]，因此，仰姿的状态下，积极情绪全部高于正姿积极情绪[9]。

4 讨论

本实验研究分析了座椅的不同高度与不同坐姿下对人们舒服度以及工作效率的影响。实验发现，图1中，三张图的体压分布，三种座椅高度，分别是三种体压分布状态，因高度不同而产生的变化，座椅越低，腿部压力较小，但是坐骨周围压力较大，且200压力值范围较大，人们久坐后，坐骨周围压强较大，产生不适，；座椅越高，腿部压力越大，相对的，坐骨周围的压力会小些，可以分散坐骨周围压力；座椅高度适中可以看到坐骨以及腿部压力分布较均匀，人们在长时间坐姿下保证腿部、坐骨以及腰部的受压力均匀，可以提高舒服度；而座椅体压分布图的变化，证明了座椅高度是影响压强值的主要因素，同样的还有其它的影响因素，例如人的身高、体重，这点已有文献中也提到过，只要座椅高度符合人体尺寸，人体与座椅的接触面积达到佳接触面积，压强值变小，可以得知，座椅高度影响体压分布且影响舒服度。

从计算、阅读、打字三者任务的完成时间可以看出，仰坐姿势下，打字和计算任务完成的时间短与正坐姿势，而阅读任务却是正姿时间短，这些差异产生的原因可以归结于任务的操作特性，仰姿状态下，有靠背支撑，分担坐骨与腰部压力，使压力点分散；仰坐姿势下，身体与桌面距离拉长，手臂伸展空间增大，手臂弯曲角度变小，手臂在这种状态下更舒服；而阅读需要眼睛集中于屏幕，而正姿更能使人集中注意力，因此坐姿与工作效率有一定的关系。

计算任务中，由可知,正坐和仰坐的积极情绪成分“Surprised”均高于“打字”和“阅读”；说明工作内容的不同会引起情绪上的拨动，工作枯燥、单纯的重复性工作会降低人们工作积极性，而有挑战性的工作则更能引起人们情绪的变化，从而调动人们工作的积极性。计算任务中，正坐和仰坐的积极情绪效价均大于打字和阅读任务，表明计算任务给人更积极的情绪体验。然而计算刚开始的积极情绪效价确实低于另外两项，可解释为，有困难的工作刚开始会压抑人们工作情绪，但是一旦接近完成时，其情绪的积极性会急速增高，给人们带来愉悦感。

5 结论

(1)本文从坐姿、办公座椅高度、不同工作内容下的工作效率三个角度出发，设计了办公人员在不同座椅高度以及不同坐姿下与工作效率之间的关系的实验。

(2)通过实验可得出，影响工作效率的因素有很多，不仅仅是办公家具的尺寸还有工作内容、工作熟练程度以及工作内容的操作特点，根据得出的相关数据及因素为后期办公家具设计提供帮助，尤其是座椅尺寸可调范围，使其适合不同身高的人们。

(3)两种坐姿的比较可知，10 min以内，仰坐姿势更能调动人们的积极性，且有利于以手臂操作为主的工作内容。而10 min以上，仰姿的优势限于以手臂操作为主的工作内容，而其它两项任务则正姿效率高些，这说明可能长时间的操作下，对视距有要求的工作内容更适合选择正姿，也从侧面说明了办公家具的尺寸影响办公效率。