第五章 作业空间设计

站姿单臂近身作业空间
2、个体作业场所
它是指作业者周围与作业有关的、包含设 备因素在内的作业区域。（考虑人及设备） 如人、电脑、计算机桌、椅子；机床、工 具箱等均构成个体作业场所。
例如：开机床
3、总体作业空间
它是由多个相互联系的个体作业场所布置 在一起构成的作业空间。 总体作业空间更多地强调多个个体作业场 所之间，尤其是多个作业者之间的相互联系。 如工厂及其车间，教室。
一、人机工程学的总体布置原则
1、根据人的作业要求，先考虑总体布置，再考虑 局部设计； 2、先考虑人，后考虑设备； 3、操纵设备应按使用频率和操作顺序进行布置； 4、把常用控制器、显示器放在最佳作业范围内； 5、要考虑安全、人流、物流的合理组织。
二、机器、设备的布置原则
1、按作业顺序布置 机器、设备一般按作业顺序布置。这类作 业场所要求制造和装配是连续性的。它所生产 的产品可以在生产线上以最短的时间完成加工 和装配，避免了无谓的原材料和半成品的搬运 ，使生产路线达到最经济的要求。 它特别适合专业化工厂成批大量生产的加 工和装配作业。
、 作业姿势以及在各种作业姿势下工作持续
时间等因素的影响。 作业中常采用的作业姿势有立姿、 坐姿、 坐—立姿、 单腿跪姿以及仰卧姿等。
第二节 工作区域设计
一、 水平面工作区域 操作者采用立姿或坐姿操作时， 上肢在
水平面上移动形成的轨迹所包括的区域称为水
平面工作区域。 水平面工作区域可分为
最大工作区域和正常工作区域。
7.3 视觉信息作业岗位设计
一、视觉显示终端作业岗位的人机界面
视觉显示终端岗位的人-机界面
7.3 视觉信息作业岗位设计
1. 人-椅界面 首先要求作业者保持正确坐姿，并采用适当 尺寸、结构和可以调节的座椅。 2. 眼-视屏界面 要求满足人的视觉特点（视距、视野）， 并选用可旋转和可移动的显示器。 3.手-键盘界面 要求上肢能舒适的工作，保持上臂自然下垂 ，手腕顺直，可选择高度可调的平板放置键盘，键盘可移动， 倾斜度可调。设计腕垫，避免引起手腕疲劳综合症。 4. 脚-地板界面 适当设计台、椅、地三者的高度差， 避免引起下肢的静态负荷，避免造成大腿受工作台面 下部的压迫。
（3）机器布置合理 人和机器安装位置的关系，应遵循便于 人迅速而准确地使用机器的原则。 （4）信息交流畅通
作业空间设计应使操作者在操作过程中 能够看到自己所操纵的机器和必须与自己 联系的其他操作者。
2、 心理空间
（1）人身空间
人身空间是指环绕一个人的随人移动的具 有不可见的边界线的封闭区域， 其他人无故 闯入该区域，则会引起人在行动上的反应。

将水平面工作区域和垂直面工作区域结合
， 上肢在三维空间运动所包括的范围为立体
工作区域或空间工作区域。 立体工作区域也
可分为最大工作区域和正常工作区域。 舒适 工作区域一般介于肩与肘之间的空间范围内， 此时手臂活动路线最短。
四、工作区域设计
1. 坐姿操作工作区域设计
进行工作区域设计时， 对于工作面高度的确定 ， 应以提高工作效率和使操作者保持正确姿势， 减 少疲劳为原则。适于从事轻、中作业且不要求作业者 在作业过程中走动的工作。 工作面的最佳高度应在肘下50 mm,但工作面确定 在人的肘上25 mm至肘下25 mm之间， 对工作效率无
4、按功能对应性原则排列
它是指当控制面板上的显示器、控制器较 多时，要成组排列，将功能相关的器件放在一 起，或在位置上相互对应，如手机的开关。
面板布置原则与作业执行时间的关系
5、控制器间要有足够的间距
为了防止误操作，各控制器之间要留有足 够的间距。如汽车的刹车与油门之间的距离。
第四节 作业空间设计的视觉要求
2、按设备功能布置
它是指将机器、设备按其功能分类，同一 功能的设备被编作一组，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，且一旦某一 台设备或作业者出现故障，对全局不会造成太 大影响。 缺点：从一组设备到另一组设备间，需搬 运原材料和半成品，增加了搬运时间和费用。 我国机械加工车间常见到的布置方式。
二、信息作业岗位的人体尺寸 1、视觉显示终端作业岗位的人体尺度如图。
视 觉 显 示 终 端 作 业 岗 位 尺 寸
7.3 视觉信息作业岗位设计 2、仪表控制作业岗位的人体尺度 如图，该图中(a)、(b)、(c)分别表示控制台结构形式不 同，相应的作业岗位尺寸也有一定的差异。
仪表控制台作业岗位尺寸
第五章 作业空间设计
人机工程学
第五章 作业空间设计
第一节 作业空间概述
第二节
第三节
工作区域设计
作业空间的布置
第四节
第五节 第六节
控制台设计
座椅设计 虚拟工厂和车间
第一节 作业空间概述
一、概念
1、作业空间：人在操作机械时所需的操作活动空
间和机器、设备、工具和操作对象所占空间的总
和。
它包括： 活动空间，心理空间，行动空间
明显不良影响。
调节高度方法：
一是调节机器的高度； 二是调节座椅或脚垫板以调节操作者肘部的高 度； 三是调节工件的高度。 对于坐姿作业， 可使工作面高度恒定， 通 过调节座椅高度， 使肘部与工作面之间， 保持 适宜的高度差， 并通过调节搁脚板高度， 使操 作者的大腿处于近似水平的舒适位置。
坐姿操作时水平面的工作区域
二、 垂直面工作区域 垂直面工作区域也可分为最大工作区域和
正常工作区域。 美国的法莱（Farley）将最
大工作区域定义为以肩峰点为轴， 上肢伸直
在矢状面上移动时， 手的移动轨迹所包括的
范围； 将正常工作区域定义为上臂自然下垂 ， 以肘关节点为轴， 前臂和手的移动轨迹所 包括的范围。
三、 立体工作区域
(2) 领域性

它与人身空间的区别， 在于领域的位置
是固定的， 而不是随身携带的， 其边界
通常是可见的， 具有可被识别的标记。
私有领域（房产） 公有领域（大街，商店）
要划分社会空间，满足人对领域的要求，如隔断
三、 活动空间
人从事各种作业都需要有足够的操作活动
空间。 操作活动空间受工作过程、 工作设备
7.3 视觉信息作业岗位设计 3、荧光屏观察作业岗位的人体尺度
一 般 办 公 状 态 的 人 体 尺 度
第五节 控制台设计
控制台（工作台）： 是包含操纵装置和显示装置的作业单元。 它小到一台便携式打字机，大到一个房间（控制室或控制中 心）。 一、控制台的形式
• 1. 桌式控制台
• 2. 直柜式控制台 • 3. 组合式控制台 • 4. 弯折式控制台
人身空间的大小， 可以用人与人交往时 彼此保持的物理距离来衡量。 通常分为四种 距离， 即亲密距离（爱人0-45cm）、 个人距 离（朋友同事45-120cm）、 社会距离（社会
活动120-360cm）和公共距离（360-750cm）。
人身空间受性别、年龄、个性、民族文化
习俗、社会地位、熟识程度的影响。
二、作业空间分类
根据作业空间大小及各自特点，将其分为： 1、近身作业空间 它是指作业者在某一固定的工作岗位上，保 持站姿或坐姿等一定姿势时，由于人体的尺寸 限制，作业者为完成作业所涉及的空间范围。 如人坐姿打字时，四肢（主要是上肢）所涉及 的空间范围。(只考虑人)
例如：计算机打字
坐姿抓握尺度范围/cm
三、 作业空间设计的基本要求 1、 行动空间
行动空间是人在作业过程中，为保证信息 交流通畅、便捷而需要的运动空间。 为此 作业空间设计应满足如下要求。
（1）保证通行顺利：作业空间设计，首先应 考虑人能够顺利通行，这是保证作业空间适 合于操作者的最基本的原则。
（2）操作联系方便：操作者在联系方面的要 求，包括操作者与机器之间的联系和操作者 相互之间的联系两个方面。
2、作业空间设计的任务 它是指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、设备及工具 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 。
3、一个优良的作业空间 （1）有助于提高人机系统的工作效率； （2）使作业者舒适、健康、安全。
控制台的形式
（a） 桌式控制台;（b）直柜式控制台；（c）组合式控制台;（d）弯折 式控制台
在现代化的生产系统中， 控制器和显示器往往都 装配在控制台上。 一台设计良好的控制台， 应是尺 度宜人， 操作方便， 造型美观， 给人以舒适感。 为此， 控制台的设计， 应考虑人体尺寸以及人的生 理、 心理特性。 人在控制台前的作业姿势有坐姿、
站姿作业面高度与作业性质的关系 （a）精密作业；（b）一般作业；（c）重荷作业
站姿一般作业面高度与身高的关系
3. 坐—立姿交替操作工作区域设计
采用坐—立姿交替的作业姿势时， 其水平面工作
区域与采用坐姿作业时相同； 其垂直面工作区域与
采用立姿作业时相同。适于操作者在作业的过程中不 得不采用不同的作业姿势来完成的工作。
作又要适宜于坐姿操作，需要 提高工作座椅的高度，使操作 者半坐在椅面上，一条腿刚好 着地。在座椅前控制台的适当 位置设搁脚板，以防坐姿作业 时因两腿悬空而压迫大腿部静 脉血管。为方便起坐， 椅面 宜设计小些，并带有脚轮。
第六节 座椅设计
相对站姿而言，坐姿作业可以减轻腿部肌肉的负 担，有利于血液循环，降低能力消耗，从而减轻疲劳 ，提高，工作效率。越来越多的站姿、体力劳动被坐 姿、智能化代替。 如果坐姿不正确或座椅设计部合理，也会给身体带 来伤害。因此，多坐姿及座椅设计的研究非常必要， 这也是目前世界上人因领域正在研究的重要课题。
4. 其他作业姿势的空间尺寸
采用蹲坐、 屈膝、 跪、 爬、 卧等姿势进行操作
时， 需要占用的最小空间尺寸。
第三节 作业空间布置
根据人机工程学的布置原则，在有限的空 间内定位和安排作业（包括机器、设备及其显 示器、控制器等）。在作业空间的布置中，Βιβλιοθήκη Baidu 仅要考虑人机的关系，还要考虑机器、元器件 之间的关系。 从大的范围来说，就是如何把所需要的机 器、设备和工具，按照人的操作要求进行空间 布置。对单个人机系统而言，是如何合理安排 控制器、显示器的问题。
2. 立姿操作工作区域设计
对于立姿操作工作面高度的设计，通常为肘部以 下50-100mm, 也可通过调节操作者脚下的脚垫板高 度来调节肘部的高度， 以保持工作面与肘之间的适
宜距离。适于从事中、重作业以及坐姿作业岗位的
设计参数和工作区域受到限制的工作。 立姿作业时的水平面工作区域与坐姿作业时相同。
2、按作业顺序布置
它是指在完成某一作业的过程中所使用的 控制器、显示器是有一定顺序的，在配置这些 器件时也应按照使用顺序布置。 布置顺序要按照从左到右，由上而下的顺 序排列。
3、按使用频率的高低布置
对于经常使用的器件，应放在人的最佳操 作范围和最佳视觉范围内。如：一般对于使用 频繁的显示器，在垂直面上应布置在作业者水 平视线偏30°角的范围内；在水平面上应布置 在正中矢状面偏30°角的范围内。
立姿、 坐—立姿三种。 由于作业姿势不同， 控制
台设计布置的尺寸范围也不同。
一、 坐姿作业控制台设计尺寸及布置
低台式控制台尺寸(mm)
高台式控制台尺寸(mm)
火车驾驶室
二、 立姿作业控制台设计尺寸及布置
立姿作业时控制台设计尺寸(mm)
三、 坐—立姿作业控制台设计尺寸及布置
控制台既要适宜于立姿操
3、混合布置
它是指将以上两种方式结合在一起来布置 机器设备。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，工厂根据不同产品的加工 特点以及加工同一产品过程中的不同工艺要求 ，采用混合布置方式是比较合适的。
三、控制面板的布置原则
1、按重要程度布置 在控制面板上有多个显示器、控制器时， 应按照各器件对完成作业起作用的重要程度来 布置，即最重要的器件应布置在人的最佳操作 范围和视觉范围内。
1、6以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的正常区域（巴恩斯）
2、5以肩关节为中心，臂和手伸直的最大区域（巴恩斯）
3、4正常作业范围（斯夸尔斯）（最佳区域）
图中字母解释
E点—被测者肩峰点的位置； AC—人体肩宽的1/2； C点—运动开始时肘的位置； D点—手运动时肘达到的终点位置； CD—肘运动的圆弧轨迹； CP—前臂长； PQ—手移动轨迹曲线。