探析人因工程學在起重機械設計中的運用分析

林琳

摘 要：當前我國在起重機機械設計方面的成熟度比較高，包括結構與操作系統等方面的設計均取得了顯著的發展成果，但在起重機械的實際使用過程中，人們發現其工作效率并未有效達到預期目標，尤其是由部分操作起重機械的工作人員表示在操作過程中會感覺到不舒服。而導致這一情況出現的根本原因在于設計起重機械的過程當中并未與人因工程學相結合，因此本文通過簡單介紹人因工程學的內容，著重圍繞人因工程學在起重機械設計當中的實際運用進行簡要分析研究。

關鍵詞：人因工程學；起重機機械設計；運用分析

引言

起重機械廣泛應用于工礦企業、港口碼頭、車站倉庫、建筑工地、海洋開發、航空航天、能源建設（火力、水力、風電、核電）等國計民生各個部門，是進行物質生產和物資流通不可或缺的關鍵工藝設備和重要裝備。起重機械屬國家明文規定的特種設備（具有高能量積聚和高危險性作業特點），其作業本身就具有突發性、集中性、嚴重性、全面性等特點，并逐漸呈現出大型化、集中化、群體化、惡性化等趨勢。因此，在進行起重機械設計中應該結合人因工程學，規避傳統設計中的缺陷，使得其中機械設計更合理化和科學化。

1人因工程學基本概念

人因工程學是一項考慮人類身體特性的研究，其宗旨是通過對人類身體特性的深入研究，使人與機器以及工作條件達到和諧與統一。人因工程學的應用，在根本上改變了傳統的人與機器相分離的觀點，強調了整體的重要性，視人與機器為一個整體，將符合人體條件的機械設計進行了融合，使人類的工作更舒適。在進行人因工程學的全面運用時，要涉獵廣泛的學科，例如工程學、機械學、生理學和心理學等。只有強大的理論知識作為后備基礎，才能在最大程度上發揮人因工程學的優勢，使人與機器達到真正的和諧統一，不斷提高人機系統的經濟性和安全高效性。

2人因工程學在起重機械設計中運用分析

2.1對駕駛操作室的設計

在駕駛操作員對機械設備進行操作時，最為舒適的姿勢就是坐姿。在一般的駕駛室的設計中，通常會對司機座椅和安全裝置、操控裝置以及其他的相關附件進行設計。但是在起重機械的操作中，其操作者的坐姿與普通操作員有所不同，為了方便駕駛員對起重機械周邊情況有全方位的了解，一般其駕駛室位置都設置的比較高，這就使得駕駛員的前方要盡量少配置裝置設施。在操作者進行操作中，主要利用居于操作桿兩側的操作桿來進行起重機械的操作，所以，在運用人因工程學來進行駕駛操作室的設計時，不必過多考慮其膝蓋和腳步等的容納空間，只重點針對座椅以及操作裝置的布置進行考慮即可。例如，以通用橋式起重機司機操作室為例，其操作控制器的頁面設置如圖1所示，在進行操縱桿的布置時，結合人因工程學，要對人體的手臂伸長范圍進行充分考慮。根據據相關研究顯示，司機工作區域一般是以其肩部為圓心以手臂為半徑的扇形區域，因此在這一區域內司機在進行起重機械作業時必須施加一定的力，才保障操作具有較高的精確度，因此建議在設置操縱桿時，保障半徑在394mm左右最為合適。

2.2對起重機械爬梯的設計

在進行起重機械的爬梯設計中，更尤為體現出了人因工程學的優越性。運用人因工程學對起重機械中爬梯的寬度、角度、梯階間距以及兩側扶手寬度和材料選擇等方面進行優化設計，使得人們能夠更加靈活方便的使用爬梯。一般起重機械的爬梯分為直立爬梯和斜梯兩種。斜梯的設置角度在75°以內，一般超過斜梯設置角度的梯子我們稱之為直立梯。由人因工程學的研究可知，在我國的人均平均尺寸的分析在，爬梯的角度在65°到75°之間，攀爬者的攀爬不便感覺最為強烈，因為此角度使得攀爬者在攀爬過程中經常小腿和膝蓋部位與梯階發生碰撞，所以在進行爬梯設計時，應避開此角度。此外，還應該根據實際情況對爬梯進行比較有針對性的改變與調整設計，例如，在進行大型起重機的爬梯設計時，由于起重機的體積龐大，其空間往往比較充足，所以爬梯可以進行適當角度的調小，并將其結構設計為樓房樓梯的類似結構，這樣可以在很大程度上降低攀爬者的疲勞感。特別是在進行梯階間距的設計時，要對人體的抬腿高度進行充分的考慮，在人因工程學的研究下，一般采取270mm到300mm之間；在進行小型的起重機械設計時，由于其空間范圍比較狹小，結合人因工程學一般采用適當縮小樓體間距的方法，對爬梯的梯階距離設計為150mm以上。

2.3便攜式操控裝置設計

列舉遙控器在設計中人因工程學的應用為實例，對其進行分析。在便攜式的遙控裝置的設計中，由人因工程學的分析可以得知操作者一般使用四指相握并使用拇指操作的方式進行操作，因此在設計中對便攜式操控裝置的外形可以采用長方體，并將其前端設置為寬于后端，以此來方便操作者的使用。人手握持，而由于設計遙控器的前方略寬，因此可以將各種功能按鍵設置在遙控器前方處，而為進一步方便使用者使用，并有效降低其對人體的危害度，在尖角部分可以選擇使用圓弧的方式進行過渡。通過該種設計能夠在保障遙控器能夠擁有各項基本功能以及操作功能的同時，更加方便使用者持握遙控器同時使用圓弧設計完成尖角部分的過渡也能夠有效提升遙控器的視覺美感。而根據國人的平均人體尺寸數據，便攜式操控裝置在150mm到200mm之間其長度最符合人體尺寸，其寬度和厚度分別在500mm到600mm以及400mm到500mm之間最為適宜。

2.4起重機械走臺設計

對于擁有走臺的起重機械而言，在這一方面的設計當中同樣需要充分運用人因工程學。一般情況下工作人員會使用站、蹲和跪姿進行起重機械的動態操作，因此在空間設計過程中需要重點對蹲和跪姿這兩種對于空間尺寸要求較高的姿勢進行充分考量。在一般情況下，人們的坐蹲姿勢所需要的空間大于跪姿所需要的空間，所以在進行空間設計時，應該采用在不超過走臺寬度，且不大于1000mm的條件下，對空間尺寸進行盡可能的擴大。方便操作人員身著較厚的御寒衣物以及攜帶工具儀器的情況下仍然可以靈活作業。

3結束語

總之，人因工程學使得機械與人體進行了完美的結合，在起重機械設計中具有重要作用。在我國實現“制造強國”重要目標的過程當中，起重機械設計也需要積極同時代發展需要相結合。而其中最為關鍵的一步便是需要將人因工程學的知識內容運用在起重機械當中，使得人與機械能夠達到完美統一的境界。在對爬梯、司機室以及便攜式操控裝置和起重機械走臺等進行設計的過程當中，工作人員還需要積極與使用者的身體尺寸等進行充分結合，從而有效使得起重機械能夠更加方便好用，真正達到緩解使用者疲勞感，使得工作效率能夠切實得到大幅提升。

參考文獻：

[1]王全偉，徐格寧，文豪.起重機司機行為建模與操作可靠度分析[J].人類工效學，2016，22（03）：58-65.

[2]周光輝，馬若飛，江平宇.人因工程在6σ質量管理中的應用[J].四川兵工學報，2010，31（03）：122-125.

[3]上少軍.基于人機工程學的防止起重機械起吊物墜落事故的對策[J].安全，2012，33（02）：12-15.