人因工程第三章作业空间设计

•机器、设备的布置原则
•混合布置
• 将以将上以两上种两方种式方结式合结在合一在起一来起布来置布设置备设 ，备，这这样样既既吸吸收收了了两两种种方方式式的的优优点点，，又又 避免了它们各自的缺点。在实际作业中 ，工厂可以根据不同产品的加工特点以 及在加工同 一产品过程中的不同工艺要 求，而采用混合方式来布置设备
• 当作当业作者业操者作操对作象对分象布分范布围范较围大较，大或，者或 需者需要要变变换换工工作作地地，，而而且且加加工工对对象象比比较较 精密时，一方面要求作业者坐姿操作， 另一方面还要求作业者起立取去执行别的 任务，这时应该采取坐—立姿操作
•坐—立姿作业空间设计
•特点
A. 工作台既适宜于立姿操作又适合于坐姿操作，这
图3-3 随工作台高度而变化的舒适范围（右手）
•坐姿作业空间设计
•作业范围
D. 根据手臂的活动范围，可以确定坐姿作业空间的
平面尺寸。按照能使95％的人满意的原则，应该
：
① 经常使用的控制器、工具、加工件放置在最舒适
范围
② 不常用的控制器、工具放在最舒适范围外的最大
可及范围
③ 特殊的易引起危害的装置，布置在最大可及范围
•作业空间设计的原则
1. 测定一些重要的人体部位尺寸并以此作 为作业空间的设计依据
2. 选择合适的数据取样范围 3. 尽可能地建立一个全尺寸的实体模型 4. 要保证作业的安全，尽量减少疲劳 5. 根据各控制器、显示器装置的重要程度
与使用频率，将其依次布置在作业者作 业范围的最佳区、易达区和可达区
•回 、 体立相走能普姿对动输通作第和出于机业二经较坐床的操常大姿优节变的而作点换操言工：作等体纵，可业位力所）活的；需；动空手作不的空间业 需 作的间（ 要 业力设增••长 的坐 坐量纺 容空大计； 装姿 姿增织 膝 间工，身 配作 作挡 空 更大具适体 等业 业，车 间小、合稳 ）的 适人工 ，材来定 ；优 用料性 施点 于•等坐以好 力： ：在—并， 较不 精坐立操 小用易 密姿姿作 的作疲作状作的作业劳业态业精业，（下空度；持书易间高作续写于：；业工、拿作手所作小到业脚需时部的可的间件
A. 在0～500mm高度之间适宜于脚控制 B. 在500～700mm高度之间，手与脚的操
作都不方便，所以不宜在此区域设置控 制器 C. 在700～1600mm高度之间，最适宜于手 的操作和观察，特别是900～1400mm高 度是人最舒适的作业范围
•立姿作业空间设计
•立姿作业空间垂直方向布局设计
D. 在1600～1800mm高度之间，手的操作 很不方便，视觉条件也有所下降，一般 布置极少操纵的控制器和不太重要的显 示器
• 研究表明：随上臂和要超上略过身高25于o躯，肘干上部身的（躯例夹干如角不手宜不表弯装曲配，）工；作对台于面视 同，手臂的特性值是力变要化求不的高。的当较大上的臂零和件装配作业，工作 上身躯干的夹角为8o时，手臂的台要特高性于值肘部 最大（图3－5）
• 一般认为，工作台的高度，应视作业的 特点而定
人因工程第三章作业空 间设计
2020年5月26日星期二
•作业空间
•作业者在操作时所需的空间及在作业中所需的机器 、设备、工具和操作对象所占的空间范围
•作业空间的设计
•按照作业者的操作范围、视觉范围以及作业姿势等 一系列生理、心理因素对作业对象、机器、设备、 工具进行合理的布置、安排，并找出最适合本作业 的人体最佳作业姿势、作业范围，以便为作业者创 造一个最佳的作业条件
D. 立姿作业空间设计除了受作业范围的影 响外，还受头部姿势与视线的影响。图 3-8为一般人最舒适的姿势
图3-8 最舒适的姿势
•立姿作业空间设计
•立姿作业空间垂直方向布局设计
• 立姿立作姿业作空业间空在间垂在直垂方直向方可向划可分划为分5为段5， 每段段，所每设段计所的设内计容的不内一容样不：一样：
作业面总能保持在一定的区
••在这实两际种作作业业中姿，势人特们点常不采同用，坐分姿别域 终 阶、适内 保 段立合， 持 ，并 站 也姿不且姿可作同不，以业的要在坐。作求作姿作业操业的作者一。始定采
•业场所：
用这种作业既可以避免长期
坐姿作业空间设计
站姿操作引起的疲劳，又可
立姿作业空间设计 坐—立姿作业空间设计
B. 最典型的平面作业范围，就是人坐在工 作台前，在水平面上运动手臂所形成的 轨道(图3-2)
图3-1 坐姿上肢运动范围
图3-2 平面作业范围
•坐姿作业空间设计
•作业范围
C. 由于手臂的可及范围是一个半球体，所 以随着工作台相对于人体坐位面高度的 增加，最大平面作业范围和平面最舒适 作业范围均相应改变。图3-3是右手随工 作台高度变化相应的平面最舒适作业范 围
•影响作业空间设计的主要因素
1. “人”的因素：作业者的操作范围、视觉范围、作 业姿势等
2. “机器”的因素：单个机器设备的控制面板布置、 多个机器布置时局部和整体的关系
第一节 作业空间设计概述
•两个“距离”的概念 1. 安全距离：为了防止碰到某物（通常是
比较危险的东西）而设置的障碍物距离 作业者的尺寸范围 2. 最小距离：确定作业者在作业时所必须 的最小范围
图3-5 上臂和上身躯干夹角不同时的特性曲线
•坐姿作业空间设计
•容膝容脚空间
A. 工作台面的底面高度与座椅平面的高度 之差要超过人体大腿的厚度；工作台面 应向人体方向伸出
B. 随作业性质的改变，工作台尺寸也应相 应改变
C. 图3-6是荧光屏工作岗位的工作台设计尺 寸。当无脚踏板时，设计尺寸可参考表 3-1
• 如果坐姿不正确或座椅设计不合理， 会给身体带来伤害：
a) 长时间采用坐姿，静脉压力会增加，大 腿局部受到压力，血液回流阻力增加， 会造成下肢肿胀、麻木
B. 最大可抓取的作业范围，是以600mm为 半径的圆弧；
图3-7 上肢垂直作业范围
•立姿作业空间设计
•立姿作业范围
C. 最舒适的作业范围为半径300mm，上臂 与身体躯干夹角不大于45oo左左右右的的两两个个圆 圆弧弧构构成成，，身身体体前前部部最最舒舒适适作作业业范范围围的的半 半径径可可增增大大到到40400m0mm左m左右右
缺陷：一旦生产线上的某一设备或作业 者出现问题，将直接影响整个生产过程
•机器、设备的布置原则
•按照设备功能布置
将机器设备按照功能分类，同一功能的 设备被编成一组，共同完成某一产品的 同一道工序
优点：机器设备的利用率高，设备或作 业者出现故障对全局不会又太大的影响
缺点：从一组设备到另一组设备间需要 搬运原材料和半成品
近身作业空间
• 定义：作业者在某一固定的工作岗位上，保持站姿或坐姿等一定 • 的作业姿势时，由于人体的静态或动态尺寸的限制，作业者为完 • 成作业所及的空间范围
• 近身作业空间主要根据作业者在操作时四肢所及范围的静态尺寸 • 和动态尺寸来确定
• 根据人体作业姿势的不同，近身作业空间可分为坐姿近身作业空 • 间和立姿近身作业空间
图3-6 工作台高度不能升降的荧光屏工作岗位工效学形态设计
表3-1 坐姿作业时一般控制台设计尺寸
•立姿作业空间设计
•பைடு நூலகம்姿作业范围
• 立姿立作姿业作时业，时身，体身自体然自站然立站，立有，时有躯时干躯 稍干稍向向前前倾倾15o1，5o如，图如图3-73。-7此。时此：时：
A. 作业范围是以肩关节为中心，最大可及 范围为720mm半径的两个圆弧；
以在较大的区域内活动以完 成作业，同时稳定的坐姿可 以帮助作业者完成一些较精
细的作业
•坐姿作业空间设计
•作业范围
• 坐姿坐作姿业作时业，时身，体身伸体直伸或直稍或向稍前向倾前10倾o～ 150o，～大15o腿，自大然腿平自放然，平小放腿，伸小直腿或伸稍直向或前 伸稍，向此前时伸：，此时：
A. 操作者的上肢最大可及范围是一个立体 空间(图3-1)
第四节 座椅设计
•坐姿作业的优点
A. 坐姿作业可以减轻腿部肌肉的负担，有
利于血液循环•混，降合低布作置业能量的消耗，
从而减轻疲劳，提高工作效率 •B. 将稳以定上的两坐种姿方还式可结完合成在更一精起密来更布细置致设的备作
，业 这样既吸收了两种方式的优点，又 避免了它们各自的缺点。在实际作业中 • ，在工在厂业工可比业以较比根发较据达发不的达同国的产家国品，家的2，/3加2以工/3上以特的上点作的以业 及场作在所业加采场工用所同坐采姿用一作坐产业姿品作过业程中的不同工艺要 求，而采用混合方式来布置设备
E. 在1800mm以上的高度，手的操作极不 方便，操作时需昂头踮脚，观察显示器 时容易发生误读，所以在这个高度上通 常只布置报警信号，并配有音响信号， 需观察的显示板要前倾15o～30o
•立姿作业空间设计
•立姿工作台设计
• 由于由人于在人双在手双操手作操时作上时臂上自臂然自下然垂下，垂前， 臂前自臂然自弯然曲弯时曲最时省最力省、力最、舒最适舒，适所，以所立以 姿立工姿作工台作的台高的度高应度在应肘在部肘以部下以下
时工作台的高度应按立姿作业设计
B. 为了使该工作台高度适合于坐姿操作，需要提高
工作座椅高度，该高度恰好使作业者半坐在椅面
上，一条腿刚好落地为宜
C. 为了防止坐姿操作时两腿悬空而压迫腿部静脉血
管，一般在座椅前设置搁脚板
D. 为了使作业者起坐方便，椅面设计要小些
•
图3-12是坐—立姿控制台设计尺寸
图3-12 坐—立姿控制台设计尺寸
A. 图3－9是德国立姿工作岗位的设计尺寸 B. 立姿作业控制台一般布置的尺寸范围如
图3－10 C. 立姿作业的工作台面高度设计，还要考
虑加工对象的大小和操作时用力的大小 ，如图3－11
图3-9 立姿工作岗位形态设计尺寸
图3-10 立姿控制台
图3-11 工作台高度
•坐—立姿作业空间设计
•条件
上显相示互 仪对表应的。排如列123置当要... 上面跟按按按相板功重作使上能互仪对呼要业用表应应程顺频比的度序率较控多制进进进的旋行行行用时钮布布布到候在•作为，位的置置置，了器各防件个止，控作应够制业放的器过到距之程人离间中的要发最留生佳有误操足操作范围内 4. 按功能对应性进行布置
5. 控制器的间距
外
•
从垂直平面看，人体上肢的最舒适作业区是
一个梯形区，如图3－4
图3-4 坐姿最舒适工作区的垂面
•坐姿作业空间设计
•工作台面高度
• 工作工台作面台的面高的度高直度接直影接响影着响人着体人上体臂上的臂 工的作工姿作势姿，势上，臂上同臂上同•身上对于躯身精干躯密的干小型角的零度角件不度的检同不查、装配作业， 导同致导手致的手敏的感敏度感和度耐和由疲耐于劳疲考虑程劳到度程人的度的视改的力变改条变件，头部俯角不能
个体作业空间
• 定义：作业者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域 • 同近身作业空间相比，个体作业场所更为复杂，除了作业者的作 • 业范围，还要包括相关设备所需的场地
总体作业空间
• 定义：多个相互联系的个体作业场所布置在一起
• 总体作业空间不是直接的作业场所，它更多地强调了多个个体作 • 业场所之间尤其是多个作业者之间的相互关系 • 总体作业空间的设计除了要考虑设备、用具所占的空间以及作业者 • 的操作空间以外，还应给作业者留有足够的心理空间
•操作者在作业过程中涉及到的显示器、控制
•控制面板的布置原则 •在完成某一作业的过器程可中能所不使止用一的个控，制这器时应按照各器件对完成 是有一定顺序的，为作了业方起便作、用快的捷重地要操程作度来布置，即最重要的 ，在配置这些器件时器也件应布按置照在这人一的使最用佳顺操作和视觉范围内，如 序布置。一般对有操作顺序急的停控开制关器应应该按放在人的正前方 •当控制面板中的显示照器竖、直控方制向器由较上多而时下，•在、要作水成业平过方程向中自，左有向一右些显示器、控制器 组排列，功能相关的器件应放在一的起顺或序的在进使位行置用排频列率高于其他器件，对于这些经常
第三节 作业空间的布置
•作业空间的布置是指根据工效学的布置原则， •在有限的空间内定位和安排作业对象（包括机 •器、设备及其显示器、控制器等其他元器件）。 •在作业空间的布置中，不仅要考虑人与机器的 •关系，还要考虑机器、元器件之间的相互关系
•机器、设备的布置原则
•按照作业顺序布置
可以在生产线上以最短的时间完成加工 和装配工作，避免无谓的原材料和半成 品的搬运