人機工程學視角下的農機產品分析

羅潤民　王俊發　李生寶　楊德華　胡付生　劉彥兵

摘 要：我國是傳統農業大國，現在已成為農業機械產品制造和使用大國，同時，農業現代化離不開農機產品的現代化。近年來，不同品牌的農業機械產品在技術層面的差距越來越小，產品功能已經不再成為品牌競爭的主要手段。在這樣的背景下，作為能使產品與眾不同的重要特質，人機工程學在農業機械產品中的應用情況，將是農業機械產品差異化競爭的重要手段。因此，對農機產品人機工程學的研究將有助于農業機械企業發展戰略的形成。

關鍵詞：農機產品；人機工程學；安全；便利

農機產品作為一種需要使用者長時間、持續性的操作的機械系統，在其設計之初是否充分運用人機工程學理論知識，將直接關系到使用者生產作業時的安全和舒適，以及能否減輕使用者疲勞程度和提高工作效率。如果農機產品能夠具備優良的人機性能，既能滿足使用者的作業要求，又能使作業者操作起來更加方便、安全和舒適，同時可以減少使用者身體疲勞和精神負擔。

中國是一個農業大國，農業現代化離不開農機產品的現代化。隨著科技和經濟的發展，中國農機在普及率、產量上不斷提高，農業機械化程度越來越高。然而不可忽略的一點是農機產品的質量卻沒有同步增長，存在著設計理念缺失、造型粗狂簡單、操作不便、不符合人體工程學要求等諸多問題。這樣就造成了我國農機產品在國際市場上缺乏競爭力，所以，加強我國農機產品的人性化設計刻不容緩。

1 人機工程學簡介

在人機工程學發展的不同歷史時期，不同的學者提出過多種關于人機工程學的定義，分別反映了當時人機學學科思想的側重點。國際上較為常見的名稱有：人類工效學，或簡稱工效學，這個學科名稱在世界上應用最廣；人的因素（學），或人因工程（學），美國一直沿用的名稱，某些東南亞國家和我國臺灣也采用這個名稱；人類工程學，或稱人體工程學；工程心理學以及人-機-環境系統工程學、宜人性設計（人機工程設計）等等。國際人機工程學學會（IEA，International Ergonomics Association）對人機工程學下過國際學者較為認可的定義，即人機工程學是研究人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素，研究人和機器及環境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中與閑暇時怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學科。

2 農機產品簡介

農機，即農業機械，是指在作物種植業和畜牧業生產過程中以及農、畜產品初加工和處理過程中所使用的各種機械。我國新石器時代的仰韶文化時期就有了原始的耕地工具——耒耜；在公元前3世紀，與耕地、播種、收獲、加工和灌溉等種植業相關的鐵、木制農具開始大量出現；公元前90年前后，趙國發明的三行耬，即三行條播機，其基本結構至今仍被應用；到9世紀已形成結構相當完備的畜力鏵式犁。

在20世紀30年代，馬拉收割機、馬拉谷物聯合收獲機等畜力機械相繼出現；40年代起，自走式的谷物聯合收獲機逐漸成為主流；到了50年代，先后制造并推廣使用了谷物播種機、割草機和玉米播種機等；到了60年代，水果、蔬菜等農副產品的收獲機械開始迅速發展；從70年代開始，伴隨著科技革命的進程，電子技術開始逐步應用于農業機械產品作業過程的監測和自身控制，產品的自動化程度逐漸提高。進入21世紀，液壓技術、電子技術、電子計算機、紅外線、GPS等新技術已廣泛應用于農業機械，農業機械產品開始朝著人性化、智能化、集成化、多元化的方向發展。

3 農機產品設計中的人機工程學分析

3.1 農機駕駛視野分析

農機的駕駛視野起到掌握農機工作情況和確保行駛安全的作用。除了駕駛室內的監控設備外，其視野主要受農機玻璃門窗的影響。因此，為了提高農機駕駛者的視野，一是可以改進、擴大門窗玻璃，二是可以改進倒車鏡、駕駛室內電子監控設施等設施。

3.2 農機顯示設備分析

農機的顯示設備（儀表）的人機因素設計尤為重要，不僅關系到作業效率，更關系到操作者的人身安全。農機的儀表設計應將各種信息盡可能地顯示在人的視覺特點范圍內，使得操作人員頭部自然轉動甚至不需要轉動的情況下就可以方便地看清儀表顯示數據。

儀表排列時水平范圍應大于垂直范圍，且遵循自左至右、自上而下和順時針方向排列。按儀表的重要程度和使用頻率差異，應以左上方布置為最優，然后依次為右上方、左下方、右下方。表盤上字符的設計應該力求能淸晰地顯示信息，應選擇恰當地字體和大小。儀表的指針方面，形狀盡可能簡單，宜采用頭部尖、尾部平、中間等寬的指針。除了顯示儀表在農機中的應用，聲音提示、數字顯示、屏幕顯示也越來越多地運用到農機設計中來，并且為及時、有效、直觀地反映農機運行狀況起到了很好的保障作用。

3.3 農機駕駛座椅分析

座椅的相關尺寸數據來源于對人體動態和靜態尺寸的研究。但由于操作人員需要長時間動態操作，故而人體的尺寸參數僅僅是參考因素之一。面臨不同的座椅參數，需要綜合考慮操作需要、動態尺寸、大小百分位等因素，進行靈活運用。為了保證坐墊上合理的體壓分布 ， 坐墊應相對結實平坦。另外，座椅靠背應保證有對人體背部和腰部的合理支承。在農機駕駛座椅的材料選擇方面，要充分考慮到座椅材料的震動舒適性以及對人體熱環境的影響。

3.4 操控裝置分析

對作業空間內的操控裝置進行設計，必須要注重以人為中心，結合人體測量學數據，同時操控裝置的排布還必須要兼顧人的心理因素，以減輕農機作業時操作者的疲勞感和單調厭倦感。

操控裝置設計時除了必須使用手來操作的工作外，應盡量釆用腳踏控制裝置，并要確保所有操控裝置簡單易操作，靠單人即可完成。布置時還應考慮功能性，將功能上相關或相近的控制器按順序就近布置。對于按鈕等性質的操作裝置或重要的操控器須有燈光或聲音的配合。

4 結語

當前，我國農機產品鼓勵政策的出臺以及國內外農機市場需求不斷增加，對農機產品的性能及人性化要求也不斷提高。因此，企業必須要將人機工程學理論應用到農機產品的設計和制造過程中，為國內外農機用戶提供質量可靠、充滿人性化的農機產品。

參考文獻：

[1] 王鳳仙.農業機械設計中的人機工程學研究[J].內蒙古科技與經濟，2009（3）.

[2] 丁玉蘭.人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社，2005.

[3] 徐中舒.耒耜考[J].農業考古，1983（1）.

[4] 謝斌，朱忠祥，宋正河，毛恩榮.拖拉機懸掛系統控制技術的發展特點[A].中國農業機械學會2008年學術年會論文集[C]. 2008.

作者簡介：羅潤民，佳木斯大學機械工程學院工業設計專業2012級本科生。

通訊作者：王俊發，教授，佳木斯大學機械工程學院博士生導師。