《工学工效学》PPT课件.ppt

功效學,目 錄,一. 工效学概述 二. 作业能力和产业疲劳 三. 工作环境分析 四. 人机系统设计与评价 五. 劳动安全与事故,一. 工效学概述,1.1 什么是工效学 1.2 国内工效学近期研究动态,1.1 什么是工效学 1.1.1 工效学命名 西欧: Ergonomics 美国: Human Engineering / Human Factors 台湾: 人因工程 大陆: 工效学，人机工程，人体工学 1.1.2 定义： 美国、前苏联、国际工效学会各有自己的定义 中国：研究人和机器、环境系统的相互作用及其合理结构， 使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到 在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。心理等特点， 达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。,不同定义的共同点 工效学研究的对象是人与广义环境的相互关系 工效学研究的目的如何达到安全、健康、舒适和工作效率的最优化 “以人为本”是工效学研究的通俗概括，它是一门涉及多种学科的边缘学科,1.1.3 工效学的研究应用领域 工效学研究领域 人-机-环三者的协调 人体生理特征，能量的消耗与补充 劳动条件与工作疲劳的关系 显示装置与控制装置 工作环境的影响 人的工作行为及产生错误的原因分析 培训与素质的提高 合理操作规程的制定,生活中的工效学 人居环境中的工效学 产品设计中的工效学 物品存放中的工效学 室内环境的工效学 物理环境的要求 心理环境的营造 关爱人的科学-工效学,1.1.4 工效学的发展过程 1884 德国学者对人体疲劳的研究 1898 F.W.泰勒的铁锹试验、搬铁块试验 1911 吉尔布雷斯夫妇的动作研究 二战期间：美国武器装备研究 逐步形成一门新兴的学科-工效学 1949 成立了第一个“工效学研究会” 1961 第一次国际工效学会议 每三年开一次，研究成果被纳入国际标准,1.1.5工效学的研究范围 各类产品所应遵循的工效学标准 人与机器的合理分工及其相关问题 人与被控对象的信息交换过程 人对环境机制的生理、心理反应及对策 1.1.6 工效学的研究方法 测量法 个体和小组测试法 询问法 实验法 观察分析法 系统分析评价法（作业空间分析、作业方法分析、环境分析等）,1.1.7 工效学的研究注意问题 测量方法的可靠性、有效性 工效学的结论只表征正常情况下多数人的特征 工效学的作用优势是间接的 工效学的成果被人接受需要一个过程,1.2 国内工效学近期研究动态 1.2.1 论著 中国男性飞行员人体尺寸测量资料分析 一种用于载人航天器人机功能分配的模型 听觉界面与盲人用户手机界面 湖南回族体型特征初步研究 成功企业经理人员成就取向的个案研究 1.2.2 技术与方法 航空工效中的脑力负荷测量技术 交通事故现场自动测绘系统开发及应用 工作研究方法在生产作业过程优化中的应用,1.2.3 综述 飞机座舱人机几何适配性评价技术研究进展 人脸认知研究综述 视觉搜索的非对称性研究综述 当前国外有关超文本信息检索的工效学研究 超文本浏览中的迷路问题与用户心理模型 语音超文本界面设计中的工效学问题 GDSS及其绩效分析,1.2.4 研究与探讨 知识资本所有者的激励模式初探 用人类工效学原理评析我国目前伤亡事故频发和难以遏制的致因 层次分析法(AHP)在驾驶疲劳致因分析中的运用 依据统计界限幅度确定质量控制的分析 卫生化学实验教学的改革与探索,二 作业能力和产业疲劳,2.1 作业能力的动态分析 2.2 产业疲劳及其测定 2.3 提高作业能力和降低疲劳的途径,2.1 作业能力的动态分析,2.1.1 作业能力: 完成某项作业所具备的生理心理特征,1:入门期 2:稳定期 3:疲劳期 4:终末激发,2.1.2 影响作业能力的主要因素 生理因素 环境因素 工作条件和性质 设备、工具 劳动强度 劳动组织 锻炼与熟练效应,2.2 产业疲劳及其测定,2.2.1 产业疲劳: 作业者在作业过程中，产业作业机能衰退，作业能力明显下降，并伴有疲劳感等主观症状。 2.2.2 产业疲劳的特点与分类 特点 四种类别 器官疲劳 全身性疲劳 智力疲劳 技术疲劳,2.2.3 产业疲劳的测定 生化法 敏感阈生理、心理测试法 两点刺激限检查法 频闪融合阈限检查法 连续色名呼叫检查法 脑电图法 肌电图法 心率、血压测定法（可实时测定） 疲劳的他觉观察和主诉症状调查法 日本将产业疲劳分为三类 身体疲劳、精神症状、神经感觉症状,2.2.4 日本将产业疲劳调查表,2.3提高作业能力和降低疲劳的途径,2.3.1 改进操作方法合理应用体力 合理的体位和姿势 不同姿势下的劳动强度 正确体位的确定 避免不良体位 立位操作的适应范围 坐位操作的适应范围 改善作业内容的单调感 单调感对作业这心理、生理的影响,2.3.2 合理设计作业中的用力方法 合理安排负荷 注意用力做功的有效性 降低动作能级 充分考虑不同体位的用力特点 动作研究的成果- 模特排时法(MODAPTS) 特点 模特法的动作分类及其标记 利用人体活动的经济原则,MODAPTS,上肢基本动作,移动动作,反射动作,终结动作,手指动作M1 手腕动作M2 小臂动作M3 大臂动作M4 肩部动作M5,手指反射动作M1/2 手腕反射动作M1 小臂反射动作M2 大臂反射动作M3,抓取G,放置P,触及动作G0 简单抓取G1 复杂抓取G3,简单放置P0 一般放置P2 复杂放置P5,下肢既腰部基本动作,辅助动作,其他符号,模特排时法动作构成,辅助动作,重量修正L1 眼睛动作E2 校正动作R2 判断动作D3 加压动作A4 旋转动作C4,其它符号,延迟BD 保持H 有效时间UT,2.3.3 模特法实例,狭窄场地使用螺丝刀,2.3.4 合理设计作业中的用力方法 利用人体活动的经济原则 （动作经济原则） 关于身体使用原则（9条） 关于作业区的原则（8条） 关于工具、设备的设计原则（9条）,2.3.5 合理安排作业休息制度: 根据劳动强度确定休息时间 合理的轮班制度,工厂宽裕率的参考值,2.3.6 克服单调感的途径 合理操作设计 操作变化 突出工作的目的和绩效 合理调整作业速率 正常速率的概念 合理科学的劳动定额 短时间的休整 变速率 案例,合理调整作业速率 (案例),3.1 微气候及其影响 3.2 环境照明 3.3 环境噪声 3.4 色彩调节 3.5 空气污染,三 工作环境分析,3.1 微气候,3.1.1 微气候 生产环境局部的气象条件 3.1.2 微气候的若干条件及其影响 气温:空气的冷热度 温度单位: 湿度:空气的干湿程度 绝对湿度和相对湿度,绝对湿度: 每立方米空气中所含的水汽的克数 相对湿度: 某温度、气压条件下空气的绝对湿度（f）与饱和水气压（F）的百分比，记为： 热辐射：物体在绝对温度 时的辐射能量 气流速度：空气流动的速度,微气候条件的影响 人体受热辐射的影响可被气温抵消,3.1.3 微气候 人对微气候的主观感觉 高温作业环境 高温高湿环境 夏季露天作业环境 低温作业环境 有效温度的概念 它是干球温度、湿球温度以及气流速度的函数 绝大多数人的舒适区（快感域）：在冬季：湿度：3070%，有效温度：16.821.7 在夏季：湿度：3070%，有效温度：18.823.9,3.1.4 微气候的改善 高温作业环境的改善 改进生产工艺 保健措施 生产组织 低温作业环境 采暖与保暖 适当提高负荷 个体保护 热辐射取暖,3.2 环境照明,视觉与照明的关系 照明对供销、质量、安全、人的情绪、视力、健康等均有影响 工效学研究： 光的物理特性 视觉特性分析 照明的人为控制 照明系统的改善,3.3 环境噪声,噪声：人类不希望听见的声音 噪声单位：dB（分贝） 噪声污染及其影响 噪声的控制途径 降低噪声源 控制噪声传播 个人防护 音乐调节（江阴钢绳集团的案例）,色彩：既是物质的物理属性，也是人体视觉的反映 色彩对人的影响 生理影响 心理影响 暖色、冷色与远近感 工作场所的色彩调节 合理选择色彩，形成一个良好的色彩环境 工作房间和工作面的色调 机器设备涂色,3.4 色彩调节,安全标志,禁止、停止、防火、警报,必须遵守的规定,警告、注意,提示安全状态、可通行、正常,空气污染：生产性有害因素 按来源和性质可分为：化学因素、物理因素和生物因素 空气污染源 工效学研究： 空气中污染物的来源及其对人的危害 空气污染的防治措施 空气调节,3.5 空气污染,四 人机系统设计,4.1 概述 4.2 作业空间设计 4.3 显示装置的工效学设计 4.4 控制器的工效学设计,4.1 概述,4.1.1 人机系统的构成 系统概念 什么是系统 系统的观点 系统范围和分类 人机系统的基本结构,4.1.2 系统设计的基本思想 4.1.3 系统设计的流程,人机系统目标的建立与功能分析 4.1.4 功能分配:根据人与机器的特性进行功能分配 在建设方面: 机器比人强 在连续性方面: 机器优于人 在接受信息和记忆方面: 人优于机器 在运算方面: 机器高与人类 在智能方面: 人优于机器 4.1.5 分配原则: 分给人的: 图形识别、信息的归纳、推理、判断决策 分给机器：单一、重复、长时间的大功率的作业、高速度的作业、恶劣条件下的作业等,4.1.6 人员开发 作业描述 编制作业规范 4.1.7 界面设计 人机的接口 人机界面设计原则 显示器和控制器的布置 4.1.8 系统开发与评价,按工艺原则,4.2 作业空间设计,按对象原则,4.2.1 坐姿作业空间设计 坐姿的特点,上肢最大可及范围为一个立体空间,平面作业范围,坐姿作业空间设计 坐位空间的尺寸设计 设计原则 工作台的高度尺寸,坐位空间的尺寸设计 工作台的高度与作业性质有关 精密、小型零部件加工装配 对视力要求高的作业 容膝空间、容脚空间的确定 一般尺寸要求,坐姿作业空间设计（一般尺寸）,坐姿作业空间设计（德国的案例）,坐姿作业空间设计（脚控制的位置）,4.2.2 立姿作业空间设计（立姿的特点）,立姿作业空间设计（头部姿势与视线的影响）,立姿作业空间设计 立姿的不同高度的适应作业类别,立姿作业空间设计 立姿工作台高度的设计 作业时上臂自然下垂，小臂自然弯曲，工作台高度应在肘部以下（800900mm） 被加工件的大小也影响工作台的高低 坐-立姿的作业空间设计 坐-立姿的特点 适应对象 高度按立姿设计 设置搁脚板 座椅面较小,坐-立姿的作业空间设计（美国的例子）,坐-立姿的作业空间设计（德国的例子）,坐-立姿的作业空间设计（中国的例子）,座椅设计 座椅的影响 不同作业类型应有相应的座椅设计,座椅设计 座椅设计的几个重要的工效学参数,作业空间的调节与改善 不能生搬硬套 工作台面的布置应随着加工件的变化做出适当调整 电烙铁的案例 “5S”活动中的工效学原则及其做法,4.3.1 引言,显示装置（显示器） 传递方式 显示器的影响 显示器工效学设计内容 类别选择、显示盘面的设计 显示盘（群）的布置 设计基本原则,4.3 显示装置的工效学设计,4.3.2 显示装置的分类及功能特点,分类：按显示性质分：数字显示和指针显示,数字显示器 指针显示器,数字显示器的特点 指针显示器的特点 显示装置设计应考虑的工效学问题 大小尺寸与视距的比例 刻度的形状 数字与字母的形状大小、配色 布置位置,4.3.3 显示装置的设计,刻度盘的设计：刻度盘的大小与形状选择 五种显示器读书准确度比较（设圆形为100%）,刻度盘的设计：刻度盘的大小与形状选择 圆形刻度盘标记数量、视距与度盘直径的关系,刻度盘的设计：刻度与刻度线的设计 刻度线的形式 单刻度线 双刻度线 递增式,刻度盘的设计：刻度与刻度线的设计 刻度线的宽度与长度,刻度盘的设计：字符的选择 通常体与仪表体比较：仪表体的误读率较低 数码管七段字体误读率较高 汉字字体对误读率有影响 字体高度、粗细选择,刻度盘的设计： 盘面字符的布局 指针的设计 指针与盘面的色彩匹配,显示装置报警信号设计 分类：提示性信号、警告性信号 特点 设计原则 仪表盘总体布局 一字形 弧形 弯折性,4.4.1 控制器的类型,按输入信息分类 生物力控制器 其它物理量控制器,4.4 控制器的工效学设计,按功能分类 阶跃控制(开关控制) 间断控制 连续控制 定量控制 信息输入控制,4.4.2 控制器的设计或选择,一般要求 控制器的类别和工效学原则 控制器的形状、大小、颜色 手动控制器的类别 扳动开关的类型和功能 旋钮的形状和功能 按键的形状和功能 杠杆控制器,扳动开关的类型和功能,旋钮开关的类型和功能,同心层旋钮开关的类型和功能,按键的类型和功能,杠杆控制器,转轮、手柄、曲柄,脚踏控制器：种类,脚踏控制器：各种脚踏板的功率比较,脚踏控制器：脚踏板的位置,控制器的布置原则 常用和重要的至于手脚活动最灵敏，之别程度高，反应速度快，用力最恰当的位置上； 尽可能减少需要视觉导向的控制操作； 一般垂直布置比水平布置识别率高； 对引起设备状态翻转、或清零的控制器，不宜安排在常用控制操作的轨迹上，以免引起误操作。,4.5 人机系统分析（连接分析法）,连接表示法：连接种类、图标 分析目的,连接分析的步骤： 绘制连接图； 对人、机位置进行调整，使交叉线尽量减少； 对各连线进行综合评价 示例,连接 分析： 示例,连接分析：示例,人机系统评价,系统价值的评价指标,五 劳动安全与事故,“不注意”与事故的关系 “不注意”不是事故的根本原因 日本“幽灵驾车”案例 “不注意”是“注意”方向的转移 事故发生的原因 事故发生的根本原因 不良的物理环境 强烈的无关刺激 对象物设