人因工程 第三章 作业空间设计

立姿作业空间设计
立姿作业空间垂直方向布局设计
立姿作业空间在垂直方向可划分为5段，每 立姿作业空间在垂直方向可划分为5段， 每段所设计的内容不一样： 段所设计的内容不一样： 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臵控 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
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
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第三章 作业空间设计
1 作业空间设计概述
2 作业空间的设计 3 作业空间的布置 4 座椅设计
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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
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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
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图3-4 坐姿最舒适工作区的垂面
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•坐姿作业的优点：不易疲劳，持续工作时间 第二节 作业空间设计 长；身体稳定性好，操作的精度高；手脚可 •立姿作业的优点：可活动空间增大，适合来 回走动和经常变换体位的作业（纺织挡车工、 以并用作业 •坐姿作业适用于：精密作业（书写、小部件 普通机床操作工等）；手的力量增大，人体 的装配等）；施力较小的作业；作业所需的 能输出较大的操纵力；不需要容膝空间，相 工具、材料等在坐姿状态下易于拿到 坐—立姿作业空间：作业的 对于坐姿而言，所需的作业空间更小 作业面总能保持在一定的区 域内，并且不要求作业者始 在实际作业中，人们常采用坐姿、立姿作业。 终保持站姿，在作业的一定 这两种作业姿势特点不同，分别适合不同的作 阶段，也可以坐姿操作。采 业场所： 用这种作业既可以避免长期 站姿操作引起的疲劳，又可 坐姿作业空间设计 以在较大的区域内活动以完 立姿作业空间设计 成作业，同时稳定的坐姿可 坐—立姿作业空间设计 以帮助作业者完成一些较精 细的作业
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
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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、显示器装臵的重要程度 与使用频率，将其依次布臵在作业者作 业范围的最佳区、易达区和可达区
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
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图3-7 上肢垂直作业范围 School of Economics & Managemen Jiangsu University of Science and Technology
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总体作业空间
定义：多个相互联系的个体作业场所布臵在一起
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
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School of Economics & Managemen 图3-1 坐姿上肢运动范围 Jiangsu University of Science and Technology
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45o左右的两个圆 与身体躯干夹角不大于45o左右的两个 弧构成，身体前部最舒适作业范围的半 圆弧构成，身体前部最舒适作业范围的 径可增大到400mm左右 半径可增大到400mm左右 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
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坐姿作业空间设计
作业范围
坐姿作业时，身体伸直或稍向前倾10o～15o， 坐姿作业时，身体伸直或稍向前倾10o～ 15o，大腿自然平放，小腿伸直或稍向前 大腿自然平放，小腿伸直或稍向前伸， 伸，此时： 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) 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)
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图3-8 最舒适的姿势
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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
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图3-3 随工作台高度而变化的舒适范围（右手）
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School of Economics & Managemen 图3-2 平面作业范围 Jiangsu University of Science and Technology
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
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图3-5 上臂和上身躯干夹角不同时的特性曲线 School of Economics & Managemen Jiangsu University of Science and Technology
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工作台面高度
工作台面的高度直接影响着人体上臂的工作 工作台面的高度直接影响着人体上臂的 工作姿势，上臂同上身躯干的角度不同 姿势，上臂同上身躯干的角度不同导致 对于精密小型零件的检查、装配作业，由 于考虑到人的视力条件，头部俯角不能超 导致手的敏感度和耐疲劳程度的改变 手的敏感度和耐疲劳程度的改变 过25o，上身躯干不宜弯曲，工作台面要 • 研究表明：随上臂和上身躯干的夹角不 略高于肘部（例如手表装配）；对于视力 同，手臂的特性值是变化的。当上臂和 要求不高的较大的零件装配作业，工作台 要高于肘部 上身躯干的夹角为8o时，手臂的特性值 最大（图3－5） • 一般认为，工作台的高度，应视作业的 特点而定
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）而设臵的障碍物距离 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
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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、加工件放臵在最舒适 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臵，布臵在最大可及范围 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
立姿作业空间设计
立姿作业范围
立姿作业时，身体自然站立，有时躯干稍向 立姿作业时，身体自然站立，有时躯干 稍向前倾15o，如图3-7。此时： 前倾15o，如图3-7。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； B. 最大可抓取的作业范围，是以600mm为 半径的圆弧；
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
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表3-1 坐姿作业时一般控制台设计尺寸
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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
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