芻議適宜作業的人機工程學設計理念

賈麗萍

（哈爾濱哈輕塑膠有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 人機工程學設計

許多機械與操作者直接接觸，甚至長期在機器旁進行操作，如機床、汽車、和許多儀器、儀表等。這些機器的尺寸、形狀、色彩等不但影響操作者的工作效率和是否能夠持久工作，而且當設計不合理時會產生各種職業病，甚至人身事故。而且機械是否適用，操作者的舒適性，也對該產品在市場上面的競爭力有很大的影響。因此，“人機工程學”受到廣泛重視。人機工程學又稱人機學，也稱為人類工效學；它是在設計機械時，考慮如何使人獲得操作簡便而又準確的一門學科。

1.1 人機工程學設計的內涵和目的

舉車床設計為例。車床里的傳動系統、各種機構、材料及熱處理、潤滑系統，電動機及電路系統、床身、底座和其他零部件的剛、強度，等等，都不是人機界面，因此不屬于人機工程設計的對象，而是工程技術設計的工作。而車床操作部件的尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系統和刻度盤等標識系統等等，才是車床人機工程設計的內容。至于車床的造型和色彩設計，一般地屬于工業設計(工業產品藝術設計)的范圍，但造型和色彩顯然與人的心理因素、精神因素有關，可見與人機工程學設計也是相關的。

1.2 人機工程學設計包括的主要內容有

設計時考慮人體的尺寸、動作特點、感覺器官的要求、人體力學的要求、美學要求(形狀、尺寸、顏色等)、作業安全和習慣要求。

2 作業研究與機械設計

2.1 作業與工效

作業是具體的勞動動作，是為完成一定工藝過程而作出的一系列動作的聯合，是通過作業手段把材料變成合乎工序要求的活動。

通常作業的要素包括作業對象(材料)、作業手段(人的勞動、設備的運轉，信息的流通等)和作業成果 (產品)。由于作業手段主要是人或機器，故作業可分為手工作業與機器作業兩類。分類的目的是為確定作業研究的重點。例如對手工作業，主要考慮操作方法、技能的研究，對機器作業則以機器設備設計作為研究的重點，對人機系統作業則應以系統特性、功能作為作業研究的重點。

為了進行作業，必須形成作業區域。作業區域是根據作業需要、設備體積和人的活動范圍來確定的。人在作業中要采取或保持一定作業姿勢，要同作業對象、機械設備和作業成果在作業區域內保持一定的空間關系。

功效(工效)指工作效率或作業效率，這是指為達到工作或作業的目的所用的投入與產出的比值。人機工程學中所謂的工效，因為其研究目的已由效率逐漸轉向安全、舒適，滿意等人類生存目標，所以當我們說工效學時其工效的意義是比較廣泛的。

工效即使在作業研究中，也不是僅僅由作業姿勢、作業區域等因素決定的，它同作業的速度、精度、強度、復雜度有關，又同作業主體的功能，作業環境條件和各種激勵因素有關。所以，只有人機工程學才將各種影響作業工效的因素作了綜合全面的考慮，并提出比較全面的解決辦法。

2.2 作業研究與設計

作業研究是以作業系統為對象的工程活動。任何一種工程活動，其目的都是為了設計、建立或改進目標系統，使之更為經濟有效。作業研究的目的正是為了尋找最經濟有效和使作業者勝任愉快的工作方法與工作時間，以有效利用資源、增進系統的工效。

機械工程技術人員研究作業的目的是為人機工程學設計提供設計依據，使設計的機械達到作業要求（即機械的使用與維護）。“適宜作業”是機械工程技術人員人機工程學設計的目標。

3 適宜作業的人機工程學設計

3.1 人機工程學設計的基本原則

對于一個運行成功的系統而言，僅有機器的高效運轉是不夠的，機器還必須在系統操作者的范圍內使用方便或者可用。

人機環境系統的性能并不是系統中各要素本身性能的簡單疊加，而取決于各要素之間的匹配關系，取決于系統的整體協調。人機工程學設計的基本原則是以人為本，整體協調，適宜作業。具體表現在以下幾方面：作為工作系統的人-機器-環境系統，要以人為中心來進行設計;機器和環境的設計，要考慮作業人員的心理，心里特征及其限制；機器和環境應首先適應人，然后才是人要適應機器和環境；始終關注人的工作效績。

3.2 人機工程學設計時需要考慮的主要因素

人類工效學家的目標是將設備設計在大多數人的強度、耐力、可及性、敏感性和信息處理能力的范圍之內。應該在概念階段考慮操作者與設備之間如何交互。這一問題不能在已有設計中得到有效解決，或者不易于結合進已有設計中考慮。人類是一個系統中最靈活的部分，因而操作者能夠在有設計缺陷的設備周圍工作，但這要求使用者付出額外的努力，只能留出較少的時間和精力去做其他工作，因此未充分使用人力資源。機械的設計對人們在工作中的安全和操作有極大的影響。機械設計工作者在設計中必須考慮的主要因素有：總體考慮(如身體要求和安全):作為制造系統中的一個極為重要的系統，可通過兩個途徑來設計生產機械設備以提高人類這一系統因子的操作技能：第一，合理地分配人或機器的任務；第二，設計設備使其符合人的能力范圍以便優化其操作。可維護性:生產設備從開始設計時就要考慮可維護性問題。因為系統變得越來越復雜且系統內各部分更加相互依賴，維護必要性的評價和及時提供故障檢修方面的幫助變得更為重要。顯示器的設計:為了使生產設備高效運轉，必須向操縱者提供了解機器狀態的信息并使其能使用機器上的控制器對這些信息作出適當的反應。生產系統中使用顯示器的目的是給操作者提供關于設備功能狀況或過程的信息。控制器的設計:信息通過顯示器提供給操縱者。操作者對顯示的反應通過控制器或資料輸入裝置來實現。如果控制器的操作與人們的期望一致（符合人群的習慣模式），它們的尺寸與人體相適應，以及它們的運行特征在大多數人力量和精確度所能達到的范圍內，那么系統的性能將得到加強。工具設計:在大多數工作中手持工具是用于執行所要求的精度和力度非人手可完成的任務。很少有手持工具的大小設計可滿足不同操作者的首部特征；通常把柄的大小根據電動工具產生的扭矩而定，而雙炳工具的跨距設計要求與所使用的扣件大小相匹配。設備的選擇和評價：無論是識別工作場所設計中的不足還是計劃購買新工具，對所選擇的干預措施或候選工具的評估將有助于作出更合理的決定。

3.3 符合人機工程學設計準則

根據現代機械設計的特點和要求，從人類工效學觀點可歸納出以下五條適宜作業的人機工程學設計的一般設計準則：基于人體形態學的設計準則；基于人體感覺器官要求的設計準則；基于人體力學的設計準則；按美學造型要求的設計準則;確保作業安全的設計準則。

結語

二十一世紀人類步入了信息時代，人機工程學的發展必然向著信息化、智能化、網絡化的方向發展。人機工程學作為應用性學科，與人的工作生活息息相關，設計生產出更加人性化、高效能的設備、工具和日常生活用品是努力的目標。“適宜作業”是機械工程技術人員人機工程學設計的目標。

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