重点难点：作业空间设计

第十二章作业空间设计
重点与难点分析
1．作业空间是完成一个独立工作的三维空间，设计作业空间，主要是设计两个作业需求“距离”：一是“安全距离”（out-of-reach requirements），是为了防止碰到某物（一般是指较危险的东西）而设计的障碍物距离作业者的尺寸范围；二是“最小距离”（clearance requirements），也就是确定作业者在工作时所必须的最小范围。

作业空间可以分为：（1）近身作业空间；（2）个体作业场所；（3）总体作业空间。

作业空间设计，从大的范围来讲，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、工具进行合理的空间布局，给人、物等确定最佳的流通路线和占有区域，提高系统总体可靠性和经济性。

2．近身作业空间设计应考虑的因素：（1）作业特点；（2）人体尺寸；（3）作业姿势；（4）个体因素；（5）维修活动。

（1）作业场所布置原则：（1）重要性原则；（2）使用频率原则；（3）功能原则；（4）使用顺序原则。

（2）总体作业空间设计的依据：
当多个作业者在一个总体作业空间工作时，作业空间的设计就不仅仅是个体作业场所内空间的物理设计与布置的问题，作业者不仅与机器设备发生联系，还和总体空间内其他人存在社会性联系。

对生产企业来讲，总体作业空间设计与企业的生产方式直接相关。

流水生产企业，车间内设备按产品加工顺序逐次排列；成批生产企业同种设备和同种工人布置在一起。

3．作业空间设计时人体测量学数据运用
（1）确定对于设计至为重要的人体尺度（如座椅设计中，人的坐高、大腿长等）。

（2）确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的尺度范围（如成年女性或男性士兵及地域性群体差异等）。

（3）确定数据运用原则。

1）人体设计原则，即按照群体某特征的最大值或最小值进行设计。

2）可调设计准则，对于重要的设计尺寸给出范围。

3）平均设计原则。

（4）数据运用准则确定后，如有必要，还应选择合适的数据定位群体的百分位。

（5）查找与定位群体特征相符合的人体测量数据表，选择有关数据值。

（6）如有必要，对数据作适当的修正。

（7）考虑测量衣着情况。

（8）考虑人体测量学数据的静态和动态性质。

4．人体视野及所及范围
视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。

一般把视野分成三个主要视力范围区：中心视力范围（直视区）。

人们通常所说的视力，是指视网膜中心窝处的视力，又称中心视力。

1.5º～3º，其特点是对该区内的事物的视觉最为清晰。

瞬间视力范围，视角18º，其特点是通过眼球的转动，在有限的时间内就能获得该区内物体的清晰形象。

有效视力范围，视角18º，其特点是利用头部和眼球的转动，在该区内注视物体时，必须集中注意力方能有足够的清晰视觉。

视觉的运动规律：
（1）眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。

因此，很多仪表外形都设计成横向长方形。

（2）视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。

所以仪表的刻度方向设计也应遵循这一规律。

（3）人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂直式仪表的误读率（35％）低。

（4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左下限、而右下限最差。

视区内仪表的布置应考虑这一点。

（5）两眼的运动是协调的、同步的。

在正常情况下不可能一只眼睛转动而
另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛视物而另一只眼睛不视物。

因而通常都以双眼视野为设计依据。

5．在确定作业姿势时，主要考虑以下因素：作业空间的大小和照明条件；作业负荷的大小和用力方向；作业场所各种仪器、机具和加工件的摆放位置；作业台高度及有没有容膝空间；操作时的起坐频率等因素。

（1）坐姿作业；（2）立姿作业；（3）坐、立交替的作业。

6．人的行为特征：（1）个人心理空间；（2）人的捷径反应和躲避行为。

个人心理空间是指围绕一个人并按其心理尺寸要求的空间。

通常把心理空间分为四个范围，即紧身区（亲密距离）、近身区（个人距离）、社交区（社交距离）、公共区（公共距离）。

人的捷径反应是指人在日常生活中，为了贪图方便，采用最便捷的途径，直接指向目标的行为倾向。

7．坐姿作业是为从事轻作业、中作业且不要求作业者在作业过程中走动的工作而设计的作业姿势。

坐姿作业空间设计主要包括工作面、作业范围、容膝空间、椅面高度及活动余隙、脚作业空间的尺寸设计。

坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定。

影响坐姿作业空间的因素：
（1）工作面高度和宽度；
（2）作业范围；
（3）容膝、容脚空；
（4）椅面高度及活动余隙；
（5）脚作业空间。

作业范围是作业者以站姿或坐姿进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所触及的最大轨迹范围。

它分为水平作业范围、垂直作业范围和立体作业范围。

（1）水平作业范围。

水平作业范围是指人坐在工作台前，在水平面上方便的移动手臂所形成的轨迹。

（2）垂直作业范围。

从垂直平面看，人体手臂最合适作业区域是一个近似梯形的区域，
（3）立体作业范围。

立体作业范围指的是将水平和垂直作业范围结合在一起的三维空间。

椅面高度及活动余隙
（1）座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，以便使全部脚掌着地支撑下肢重量，方便下肢移动，减少臀部压力，避免椅子前沿压迫大腿。

（2）座椅放置空间的深度距离（台面边缘到固定壁面的距离），至少应在810mm以上，以便作业者起身与坐下时移动椅子。

（3）座椅放置空间的宽度距离应保证作业者能自由的伸展手臂，座椅的扶手至侧面的距离应大于610mm。

8．影响立姿作业空间的因素：（1）工作面高度；（2）作业范围；（3）工作活动余隙；（4）立姿作业空间垂直方向布局设计。

9．辅助性工作场地的空间设计
为保证作业者在通道和走廊上安全通行，其设计还要遵循下列原则：
1）通道和走廊应避免死角，在安排机器设备的工作场所，通道拐角的周围要保证视线良好，能看到周边情况；
2）用流程图等直观形式标示通道结构、流量等；
3）在地面、墙壁、天花板等处设置导向标志；
4）通道内应避免工人随意挪动设备，避免无意间合闸等不安全的活动；
5）保证通道畅通，避免生产设备伸向通道，避免将门开向通道；
6）尽量设计双向通道，避免设计单向通道。

10．工位器具的设计
工位器具按其结构形式可分为箱式、托板式、盘式、筐式、吊式、挂式、架式和柜式等。

选用方法如下：
（1）原材料毛坯等不需隔离放置的工件可选用箱式和架式。

（2）大型零部件等可选用托板式。

（3）小工件、标准件等可选用盘式。

（4）需要酸洗、清洗、电镀或热处理的工件可选用筐式。

（5）细长的轴类工件可选用吊挂式、架式。

（6）贵重及精密件如工具、量具可选用柜式。

工件器具设计要求：
（1）周转运输首先应考虑工件存放条件、使用的工序和存放数量，需防护部位及使用过程残屑和残液的收集处理等，并要求利用和现场定置管理。

（2）应使工件摆放条理有序，并保证工件处于自身最小变形状态，需防止磕砸划伤的部位应采用加垫等保护措施。

（3）应便于统计工件数量。

（4）要减少物件搬运及拿取工件的次数，一次移动工件数量要多，但同时应对人体负荷、操作频度和作业现场条件加以综合考虑。

（5）依靠人力搬运的工位器具应有适当的把手和手持部位。

（6）重量大于25kg或不便使用人力搬运的工位器具应有供起重的吊耳、吊钩等辅助装置，需用叉车起重的应在工位器具底部留有适当的插入空间，起吊装置应有足够的强度并使其分布对称于重心，以便起重抬高时按正常速度运输不至于发生倾复事故。

（7）应保证拿取工件方便并有效地节省容器空间。

应按拿取工件时的手、臂、指等身体部位伸入形式，留出最小入手空间。

（8）工位器具的尺寸设计要考虑手工作业时人的生理和心理特征，及合理的作业范围。

（9）对需要身体贴近进行作业的工件器具，应在其底部留有适当的放脚空间。

（10）工位器具不得有妨碍作业的尖角、毛刺、锐边、凸起等，需堆码放置时应有定位装置以防滑落。

带抽屉的工位器具在抽屉拉出一定行程的位置应设有防滑脱的安全保险装置。

工位器具的使用和布置要求：
（1）放置的场所、方向和位置一般应相对固定，方便拿取，避免因寻找而产生走路、弯腰等多于动作。

（2）放置的高度应与设备等工作面高度相协调，必要时应设有自动调节升降高度的装置，以保持适当的工作面高度。

（3）堆码高度应考虑人的生理特征、现场条件、稳定性和安全。

（4）带抽屉的工位器具应根据拉出的状态，在其两侧或正面留出手指、手掌和身体的活动距离。

（5）为便于使用和管理，应按技术特征用文字、符号或颜色进行编码或标示，以利于识别。

（6）编码或标示应清晰鲜明，位置要醒目，同类工位器具标示应一致。

11．座椅设计原则
（1）座椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。

因此在设计座椅前，首先要明确设计的座椅供谁坐用。

要把使用者群体的人体尺寸测量数据作为确定座椅设计参数的重要依据。

（2）座椅设计应尽可能使就坐者保持自然的或接近自然的姿势，并且要使坐用者必要时可以在坐位上不时变换自己的坐姿。

（3）座椅设计应符合人体生物力学原理。

座椅的结构与形态要有利于人体重力的合理分布和有利于减轻背部与脊柱的疲劳与变形。

（4）座椅要尽可能设计得使坐用者活动方便，操作省力，体感舒适。

（5）座椅要设计得牢固、稳定，防止坐者倾翻、滑倒。

12．座椅主要部分的设计要求
（1）椅面高度。

椅面高度一般指椅面至地面的高度。

（2）深度与宽度。

座椅的深度要设计成使人的腰背自然地倚靠在靠背上时椅面前缘不会抵到小腿。

（3）坐位面倾角。

不同用途的座椅，坐面倾角应有不同的要求。

供休息用的座椅，椅面一般后倾200左右。

（4）靠背。

设置靠背的目的是为了使人坐着工作或休息时，把身体的一部分重力压在靠背上，以减轻脊柱尤其是腰椎部的负荷，同时能使脊柱保持自然的弯姿，产生轻松省力的感受。

（5）扶手。

扶手有用来放置手臂、起坐时的扶持及分隔坐位、防止与相邻者碰触的作用。

（6）坐垫。

设置坐垫的主要目的是使坐者的体重压力能较均匀地分布在椅面上。