飛機維修性分析中的RULA方法改進

陳浩

【摘 要】快速上肢評估（rapid upper limb assessment， RULA）是一種人機工效分析方法，針對飛機維修和維修性分析的特點，改進評分標準并修正得分表和姿態分級，經過實際應用證明其更為有效和準確。

【關鍵詞】RULA；姿態分級

在眾多工作姿態分析方法中，RULA（快速上肢評估）可在不打斷維修人員的情況下進行分析，且簡單易行，受到工效學界的廣泛認同[1]。傳統的RULA方法主要針對上肢姿態，由于飛機維修具有工作量大、涉及零部件多、維修人員身體素質較強等特點，考慮對傳統的RULA方法加以改進，提高下肢的重要性。改進的RULA分為三個步驟：記錄工作姿態、評分和姿態分級。

1 記錄工作姿態

將人體的各部分分為兩組，分別以A和B表示。A組包括上臂、前臂、腕部，B組包括頸部、軀干、腿等[2]。按照身體部位關節的舒適度程度進行評分，分為1-4分，其中1分為較為舒適的區域，4分為不舒適的區域。

在原RULA評分標準的基礎上，保持A組評分標準不變，主要修正B組的部分評分標準。根據維修工程師的反饋信息，在飛機維修時維修人員經常出現仰臥和俯臥的情況，雖然軀體的關節角度是0度，但是長時間操作必然會有不舒適的現象，在評分標準應當有所體現。

著重研究大腿和小腿部位的評分標準，假定人體大腿矢狀面的關節活動角度為-18度至60度，小腿為0度至120度。從整體考慮，腿部的權重沒有手臂高，小腿的權重沒有大腿高，假定大腿和小腿的分值為1至2分（大腿為負角度時均視為2分）。采取主觀問答的形式，選擇16名測試者：包括人機工效學專家1名，維修機務人員6名，維修訓練教員6名，維修仿真設計人員3名，他們的權重依次為0.35、0.25、0.25、0.15。以無負荷堅持1分鐘為要求，測試者身體其余部位保持不動，僅移動大腿或小腿，根據自身經驗和實際測試情況，給出自己認為與指定分值對應較為合理的關節角度最大值，其中機務、教員和設計人員的角度值取各自的平均值。

綜合以上因素，B組具體的評分標準如表1所示，單位均為度。表中的角度以人體矢狀面為參考面，橫斷面和冠狀面的影響以備注的形式體現。

2 RULA得分表

用數字來描述A組和B組總體的得分，數字值越高，表明舒適性越差，上限為9分。以A組為例，A組的總得分并不是上臂、前臂、手腕三者得分的疊加，如當上臂分值為1、前臂分值為2、手腕分值為3、手腕扭轉分值為1時，A組的得分若為7分顯然不夠合理。

在上述16名測試者的協助下，仍然以實驗加問答的形式進行得分表數值的統計，最后的加權平均值按照四舍五入的原則進行取整。在參考原RULA得分表的基礎上，遵從橫向和縱向遞增的規律，統計結果即A組和B組的得分分別記為A和B。

除了虛擬人的姿態，還要考慮負荷的影響。傳統RULA方法中的負荷是以長時間、持續性為前提的，在飛機維修中，搬運重物性質的負荷是在短時間即可完成的，可考慮適當提高負荷的標準。參考飛機設計手冊20卷的相關規定，單人搬運重物的上限為16KG，負荷超過32KG時必須使用吊架等輔助設備[3]。綜合以上因素，負荷的評分標準如下：

0分：沒有負荷或有少于2kg的間斷負荷；

1分：有2-8kg的間斷負荷；

2分：有2-8kg的靜態負荷或往復負荷；有8-16kg的間斷負荷；

3分：有16kg以上的靜態負荷或往復負荷；

+1分：負荷重心遠離身體或肌肉使用超過1分鐘。

根據以上評分標準可以分別得出A組和B組的負荷得分，分別加到分值A和分值B上，得到分值C和分值D，查表2即可得到工作姿態對應的總得分。

表2 工作姿態對應的總得分

3 姿態分級

根據總得分將工作姿態分為4個等級：

1級：1-2分，工作姿態可以接受；

2級：3-4分，需要對該姿態進行分析調整；

3級：5-6分，表明該姿態不在人體舒適范圍內，需要盡快進行分析調整；

4級：7分，各部分姿態處于或接近極限，需要重復動作且超負荷。

除了生成RULA的評分列表，在人機工效軟件中還有另一種更為直觀的方式來表達這種姿態的分級。將評分較高的部位定義為紅色，表示不舒適需立即修改；評分中等的部位定義為黃色，表示不太舒適，可以修改；評分較低的部位定義為綠色，表示舒適，不需要修改。

4 應用舉例

在DELMIA軟件環境下，對虛擬人的某一工作姿態進行RULA分析，在負荷同為2KG的前提下，原RULA方法的總得分為4分，改進和由于新增了大、小腿的影響，總得分為5分。經過飛機維修工程師和人機工效學專家的確認，維修人員的腿部會不可避免地會產生疲勞感，后者的分析結果相對更為準確。

圖1是改進的RULA在拆卸某設備時工作姿態分析中的應用，在工作空間有限虛擬人無法直立進行操作的情況下，有兩種工作姿態可供選擇，一種是跪姿另一種是蹲姿。圖中可以清楚地看到改進的RULA對兩種姿態分析結果的對比，蹲姿相對于跪姿更容易使虛擬人感到疲勞。

在同樣滿足可達性的前提下，圖a跪姿的RULA評分為3分，而圖b的評分為5分，所以選擇跪姿作為這種情況下的工作姿態。

【參考文獻】

[1]蘇潤娥，薛紅軍，宋筆鋒.快速上肢評估（RULA）方法的改進.人類工效學，2008，14（1）：5-17.

[2]McAtamney L， Corlett E N. RULA： A survey method for the investigation of work-related upper limb disorders. Applied Ergonomics，1993，24（2）：91-99.

[3]飛機設計手冊總編委會.飛機設計手冊：20分冊.北京：航空工業出版社，1999.

[責任編輯：朱麗娜]