第八章作業(yè)崗位與空間設計上課講義

1、人機工程學第一頁，共42頁。第八講工作(gngzu)臺椅與工具設計第二頁，共42頁。8.1作業(yè)(zuy)崗位的選擇作業(yè)崗位按人作業(yè)時的姿勢(zsh)分為坐姿崗位、立姿崗位和坐、立姿交替崗位三類。在人機系統(tǒng)設計時選擇哪一類作業(yè)崗位，必須依據(jù)工作任務的性質來選擇。圖8-1推薦(tujin)的作業(yè)崗位選擇依據(jù)S=坐姿；ST=立姿；S/ST=坐或立姿；ST/C=立姿，備有座椅第三頁，共42頁。8.1.1三種(sn zhn)作業(yè)崗位的特征1. 坐姿作業(yè)崗位：適于從事輕、中作業(yè)且不要求作業(yè)者在作業(yè)過程中走動的工作。當具有以下基本特征時，宜選用坐姿崗位。在坐姿操作范圍內，短時作業(yè)周期需要的工具、材料(cil

2、io)、配件等都易于拿取或移動。不需用手搬移物品的平均高度超過工作面以上15cm的作業(yè)。不需作業(yè)者施用較大力量，如搬動重物不得超過4.5kg，否則，應采用機械助力裝置。在上班的絕大多數(shù)時間內從事精密裝配或書寫等作業(yè)。第四頁，共42頁。8.1.1三種作業(yè)崗位(gng wi)的特征2. 立姿作業(yè)崗位：適于從事中、重作業(yè)以及坐姿作業(yè)崗位的設計(shj)參數(shù)和工作區(qū)域受到限制的工作。當具有以下基本特征時，宜選用立姿崗位。當其作業(yè)空間不具備坐姿崗位操作所需的容膝空間時。在作業(yè)過程中，常需搬移重量超過4.5kg物料時。作業(yè)者經(jīng)常需要在其前方的高、低或延伸的可及范圍內進行操作。要求操作位置是分開的，并需要作

3、業(yè)者在不同的位置崗之間經(jīng)常走動。需作業(yè)者完成向下方施力的作業(yè)，如包裝或裝箱作業(yè)等。第五頁，共42頁。8.1.1三種(sn zhn)作業(yè)崗位的特征3. 坐、立姿交替崗位：適于操作者在作業(yè)的過程(guchng)中不得不采用不同的作業(yè)姿勢來完成的工作。當具有以下基本特征時，宜選用坐、立姿交替崗位。經(jīng)常需要完成前伸超過41cm或高于工作面15cm的 重復操作。如果不考慮人體可及范圍和靜負荷疲勞的特點，可取坐姿作業(yè)崗位；但考慮人的特點，應選擇坐、立姿交替崗位。對于復合作業(yè)，有的最好取坐姿操作，有的則適宜立姿操作，從優(yōu)化人機系統(tǒng)來考慮，應取坐、立姿交替崗位。第六頁，共42頁。8.1.2作業(yè)崗位設計要求(y

4、oqi)和原則1. 設計要求 1）作業(yè)崗位的布局應保證工作能在上肢所能達到的范圍內完成，且考慮下肢(xizh)的舒適性。 2）考慮操作動作的頻繁程度。 3）考慮作業(yè)者的群體。2. 設計原則 1）作業(yè)崗位應考慮作業(yè)者的生理特點和動作的經(jīng)濟性原則。 2）作業(yè)崗位的各組成部分應符合工作特點和人機工程學要求。 3）作業(yè)崗位不允許無關物體存在。 4）作業(yè)崗位設計應符合國家有關標準和規(guī)程的要求。第七頁，共42頁。8.2手工作業(yè)崗位(gng wi)設計8.2.1手作業(yè)崗位(gng wi)類型在工業(yè)生產中，以手工操作為主的生產崗位稱為(chn wi)手工作業(yè)崗位，國標GB14776-93為崗位設計提供了基本原

5、則和確定尺寸的基本方法。1. 坐姿手工作業(yè)崗位，見圖8-22. 立姿手工作業(yè)崗位，見圖8-33. 坐、立姿交替作業(yè)崗位，見圖8-4第八頁，共42頁。8.2.2手作業(yè)崗位尺寸(ch cun)設計1. 與人體有關的作業(yè)崗位尺寸2. 由國家標準中與作業(yè)者人體有關部位(bwi)第5或第95百分位數(shù)值推導出與人體有關的崗位尺寸，見表8-1尺寸符號坐姿工作崗位立姿工作崗位坐立姿工作崗位橫向活動間距 D1000向后活動間距 W1000腿部空間進深 T133080330腳空間進深 T2530150530坐姿腿空間高度 G340340坐姿腳空間高度 I120腿部空間寬度 B480480B800700B800表8

6、-1 與人體有關的作業(yè)崗位(gng wi)尺寸，單位mm第九頁，共42頁。2. 與作業(yè)有關(yugun)的作業(yè)崗位尺寸（1）作業(yè)面高度C，通常依據(jù)作業(yè)對象、工作面上相關配置(pizh)尺寸確定；對較大的或形狀復雜的加工對象，則以加工對象方位處于滿足最佳加工條件狀態(tài)下確定。（2）作業(yè)臺面厚度K，在設計時應滿足以下關系：K=A-S5%-Z5% K=A-S95%-Z95% 式中，S5%、S95%為第5和第95百分位數(shù)人體座位面高度；Z5%、Z95%為第5和第95百分位數(shù)人體大腿空間高度。第十頁，共42頁。類別舉例坐姿崗位相對高度H1立姿崗位相對高度H2P5P95P5P95女男女男女男女男調整作業(yè)檢驗

7、工作精密元件裝配4004505005501050115012001300分檢工作包裝作業(yè)體力消耗大的重大工件組裝25035085095010001050布線作業(yè)體力消耗小的小零件組裝300350400450950105011001200表8-2 作業(yè)崗位相對高度和工作(gngzu)高度，單位mm（3）坐姿崗位相對高度H1和立姿崗位工作高度H2，可根據(jù)作業(yè)(zuy)中使用視力和臂力情況，分三類來確定。第十一頁，共42頁。（4）作業(yè)平面高度A的最小限值，對圖8-2所示的坐姿作業(yè)崗位(gng wi)，可用下式確定：AH1+S-C 或 AH1+U+F-C對圖8-3所示的立姿作業(yè)崗位(gng wi)，可

8、用下式確定：AH2-C（5）座位面高度S的調整范圍計算式如下：S95%-S5%=H1(5%)-H1(95%)（6）腳支撐高度F的調整范圍計算式如下：F5%-F95%=S5%-S95%+U95%-U5%（7）大腿空間高度Z和小腿空間高度U的最小值見表8-3表8-3 大腿(dtu)和小腿空間高度最小限值，單位mm尺寸符號P5P95女性男性女性男性Z135135175175U375415435480第十二頁，共42頁。3. 與性別有關(yugun)的作業(yè)崗位尺寸（1）當作業(yè)(zuy)人員性別一致時，即全部為男性或全部為女性時，此情況下工作崗位高度H2計算式為：H2=【H2(5%)+H2(95%)】/

9、2式中，H2(5%)、H2(95%)為某類別作業(yè)(zuy)的男性或女性第5和第95百分位數(shù)立姿崗位高度。（2）當作業(yè)(zuy)人員性別不一致時，工作崗位高度H2計算式為：H2=【H2(W,95%)+H2(M,5%)】/2式中，H2(W,95%)為某類別作業(yè)(zuy)的女性作業(yè)(zuy)者第95百分位數(shù)立姿崗位高度；H2(M,5%)為某類別作業(yè)(zuy)的男性作業(yè)(zuy)者第5百分位數(shù)立姿崗位高度。以上兩式中有關數(shù)據(jù)的選擇見表8-2。第十三頁，共42頁。8.3視覺信息作業(yè)崗位設計(shj)8.3.1視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機界面圖8-5視覺顯示終端崗位(gng wi)的人機界面第十四頁，共42

10、頁。1. 人椅界面(jimin) 在人椅界面上，首先要求作業(yè)者保持正確坐姿：頭部不過分彎曲，頸部向內彎曲；胸部的脊柱向外彎曲；上臂和下臂之間約成90，而上臂近乎垂直；腰部的脊柱向內彎曲；大腿下側不受壓迫；腳平放在地板或腳踏板上。 組成良好人椅界面的另一要求是，采用適當尺寸、結構和可以調節(jié)的座椅，當調節(jié)座椅高度時，作業(yè)者坐下后，使腳能平放在地板或腳踏板上；調節(jié)座椅靠背，使其正好處于(chy)腰部的凹處，如此由座椅提供的符合人體解剖學的支撐作用，而使作業(yè)者保持正確坐姿。第十五頁，共42頁。2. 眼視屏界面(jimin) 在眼視屏界面上，首先要求滿足人的視覺特點：從人體軸線至視屏中心的最大閱讀距離為

11、710760mm，以保護人眼不受電子射線傷害；俯首(f shu)最大角度不超過15，以防止疲勞；視屏的最大視角為40，以保持一般不轉動頭部。 眼視屏界面的另一要求是，選用可旋轉和可移動的顯示屏，建議顯示器可調高度約為180mm，顯示器可調角度為-5+15，以減少反光作用；如設置固定顯示器，其上限高度與水平視線平齊，以避免頭部上轉。第十六頁，共42頁。3. 手鍵盤(jinpn)界面 在手鍵盤界面上，要求上臂從肩關節(jié)自然下垂，上臂與前臂的最適宜的角度為7090，以保證肘關節(jié)受力而不是上臂肌肉受力；還應保持手和前臂呈一直線，腕部向上不得超過20。 在手鍵盤界面設計時，為適應所有成年人的使用，可選擇(

12、xunz)高度固定的工作臺，但應選擇(xunz)高度可調的平板以放置鍵盤。鍵盤在平板上可前后移動，其傾斜度在515范圍內可調。在腕關節(jié)和鍵盤間應留有100mm左右的手腕休息區(qū)；對連續(xù)作業(yè)時間較長的文字、數(shù)據(jù)輸入作業(yè)，手基本不離鍵盤，可設置一舒適的腕墊，以避免作業(yè)者引起手腕疲勞綜合癥。第十七頁，共42頁。4. 腳地板(dbn)界面 如果臺、椅、地三者之間高度不合適，則有可能形成作業(yè)者腳不著地，從而引起下肢靜態(tài)負荷；也有可能形成大腿上抬，而引起大腿受到工作臺面下部的壓迫。這兩種由不良設計引起的后果，都將影響(yngxing)作業(yè)人員的舒適性和安全性。第十八頁，共42頁。8.3.2視覺信息作業(yè)崗位(

13、gng wi)的人體尺寸視覺顯示終端作業(yè)崗位的人體尺度見圖8-6該圖是通過前述的人機界面關系分析后，將各關鍵尺寸具體化的結構。儀表控制(kngzh)作業(yè)崗位的人體尺度見圖8-7該圖中(a)、(b)、(c)分別表示因控制(kngzh)臺結構形式不同，相應的作業(yè)崗位尺寸也有一定的差異。熒光屏觀察作業(yè)崗位的人體尺度見圖8-8該圖表示采用坐姿和立姿不同作業(yè)姿勢時，作業(yè)崗位中的人機界面關系和作業(yè)崗位尺寸的變化。第十九頁，共42頁。8.4作業(yè)空間的人體尺度(chd)8.4.1有關概念作業(yè)空間設計應以“人”為中心，以人體尺度為重要設計基準。1.近身作業(yè)空間 指作業(yè)者在某一位置時，考慮身體的靜態(tài)和動態(tài)尺寸，在

14、坐姿或站姿狀態(tài)下所能完成作業(yè)的空間范圍。2.個體作業(yè)場所 指操作者周圍(zhuwi)與作業(yè)有關的、包含設備因素在內的作業(yè)區(qū)域，如：汽車駕駛室，計算機操作臺（包括計算機、工作臺與座椅等）。3.總體作業(yè)空間 不同個體作業(yè)場所的布置構成總體作業(yè)空間?？傮w作業(yè)空間不是直接的作業(yè)場所，它反映的是多個作業(yè)者或使用者之間作業(yè)的相互關系，如計算機房或辦公室。第二十頁，共42頁。8.4.2近身作業(yè)(zuy)空間1.坐姿近身作業(yè)(zuy)空間圖8-9坐姿近身作業(yè)(zuy)空間圖8-10坐姿抓握尺度范圍/cm第二十一頁，共42頁。2.站姿近身作業(yè)(zuy)空間圖8-11站姿單臂作業(yè)(zuy)近身空間圖8-12站姿雙

15、臂作業(yè)(zuy)近身空間第二十二頁，共42頁。圖8-13腳作業(yè)(zuy)區(qū)域3.腳作業(yè)(zuy)空間第二十三頁，共42頁。圖8-14水平(shupng)作業(yè)面的正常尺寸和最大尺寸（cm）4.水平(shupng)作業(yè)面第二十四頁，共42頁。5.作業(yè)面高度(god)表8-4 坐姿作業(yè)面高度(god)，單位cm作業(yè)類型男性女性精細作業(yè)（如鐘表裝配）991058995較精密作業(yè)（如機械裝配）89948287寫字或輕型裝配74787075重荷作業(yè)69726670第二十五頁，共42頁。圖8-15站姿作業(yè)面高度與作業(yè)性質的關系(gun x)（a）精密作業(yè) （b）一般作業(yè) （c）負荷作業(yè)第二十六頁，共42頁。

16、圖8-16站姿一般作業(yè)面高度(god)與身高的關系第二十七頁，共42頁。8.4.3受限作業(yè)(zuy)空間應根據(jù)作業(yè)特點和人體尺寸確定受限作業(yè)空間的最低尺寸要求(yoqi)。如圖8-17為幾種受限作業(yè)空間尺度，圖8-18為幾種常見通道的空間尺度。許多維修空間都是受限作業(yè)空間，表8-7是由上肢和零件尺寸限定的維修空間，表8-8是由標準工具尺寸和使用方法限定的維修空間。第二十八頁，共42頁。8.5作業(yè)(zuy)空間的布置作業(yè)空間的布置：在限定的作業(yè)空間內，設定合適的作業(yè)面后，顯示器和控制器（或其它作業(yè)設備、元件(yunjin)）的定位與安排。8.5.1作業(yè)場所的布置(bzh)總則1.重要性原則：優(yōu)先

17、考慮實現(xiàn)系統(tǒng)作業(yè)的目標或達到其它性能最為重要的元件2.使用頻率原則：經(jīng)常使用的元件應布置于作業(yè)者易見易及的地方。3.功能原則：把具有相關功能的元件編組排列。4.使用順序原則：按使用順序排列布置各元件，見圖8-19。第二十九頁，共42頁。8.5.2作業(yè)(zuy)空間布置考慮順序第一位：主顯示器第一位：與主顯示器相關(xinggun)的主顯示器第一位：控制與顯示的關聯(lián)（相合性）第一位：按順序使用的元件第一位：使用頻繁的元件應處于觀察、操作方便的位置第一位：與本系統(tǒng)或其他相關(xinggun)系統(tǒng)的布局一致。第三十頁，共42頁。第三十一頁，共42頁。返回(fnhu)圖8-2坐姿手工(shugng)作

18、業(yè)崗位第三十二頁，共42頁。圖8-3立姿手工(shugng)作業(yè)崗位返回(fnhu)第三十三頁，共42頁。圖8-4坐、立姿交替手工作業(yè)(zuy)崗位返回(fnhu)第三十四頁，共42頁。圖8-6視覺顯示終端作業(yè)崗位(gng wi)尺寸返回(fnhu)第三十五頁，共42頁。圖8-7儀表(ybio)控制作業(yè)崗位尺寸返回(fnhu)第三十六頁，共42頁。圖8-8熒光屏作業(yè)(zuy)崗位的人體尺寸返回(fnhu)第三十七頁，共42頁。圖8-17幾種(j zhn)受限作業(yè)空間尺度，單位mm代號ABCDEFGHIJKLMNOPQ高身材男性6404301980 198069051024407401520 10006901450 1020 12207901450 1220中