作业空间设计.ppt

1 第六章作业空间设计 6 1作业空间设计概述6 2作业空间设计中的人体因素6 3作业空间的设计 2 作业空间设计的有关概念作业空间设计的一般要求 6 1作业空间设计概述 3 4 5 6 7 8 9 10 11 作业空间包括作业者在操作时所需的空间及在作业中所需的机器 设备 工具和操作对象所占的空间范围 1 作业空间设计的有关概念 近身作业空间作业者在某一固定工作岗位时 考虑人体的静态和动态尺寸 在坐姿或站姿状态下 为完成作业所及的空间范围 个体作业场所作业者周围与作业者有关的 包括设备等因素在内的作业区域 总体作业空间多个相联系的个体作业场所布置在一起构成的作业空间 12 2 作业空间设计 按照作业者的操作范围 视觉范围以及作业姿势等一系列生理 心理因素对作业对象 机器设备 工具等进行合理的空间布局 给人 物等确定最佳 合理 的流通路线和占有区域 以提高系统的可靠性 舒适性和经济性 广义 合理设计工作岗位空间 狭义 13 安全距离 为了防止碰到某物而设计的障碍物距离作业者的尺寸范围 最小距离 确定作业者在工作时所必须的最小范围 设计作业空间主要考虑两个作业 距离 14 6 2作业空间设计的一般要求 作业空间设计的依据作业空间设计的关键因素作业空间设计的基本原则 15 根据生产任务和人的作业要求 首先应总体考虑生产现场的适当布局 然后再进行各局部之间的协调 作业空间设计要着眼于人 落实于设备 必须考虑人的认知特点和人体动作的自然性 对称性和节奏性等 作业空间设计的依据 16 作业特点 工作需要 工作性质和工作内容作业空间特点 近身作业 个体作业 总体作业人体尺寸 要考虑净尺寸和实际工作时的着装尺寸视觉范围 视野 视距 照明作业姿势 坐姿 立姿和坐立交替姿势个体因素 使用者的性别 年龄 体形和人种等因素控制面板布置 重要程度 作业顺序 使用频率 功能对应性 控制器的间距设备布局 作业顺序 设备功能 混合布置维修活动 定期检修或更换机器部件时所必需的活动空间 作业空间设计的关键因素 17 应以人的生理 心理特点为依据 不能超出作业者的作业范围 从人的要求出发 处理好总体空间与局部空间之间的关系 处理好个体场所之间的相互关系 保证作业的安全 尽量减少疲劳 各控制器 显示器装置要根据它们的重要程度与使用频率依次布置在作业者作业范围的最佳区 易达区和可达区 作业空间设计的基本原则 18 作业空间设计的设计即首先要考虑人的需要 为操作者创造舒适的作业条件 因此必须考虑人的认知特点和人体动作的自然性 对称性和节奏性等 作业空间设计需要考虑的人体因素人体尺寸人的视觉要求人的行为影响人的主要作业姿势 6 2作业空间设计中的人体因素 19 6 2 1人的行为影响 个人心理空间个人心理空间是指围绕一个人并按其心理尺寸要求的空间 通常把心理空间分为四个范围 即紧身区 亲密距离 近身区 个人距离 社交区 社交距离 公共区 公共距离 A 紧身距离B 近身距离C 社交距离D 公共距离 20 人的行为惯性 捷径反应 是指人在日常生活中为了贪图方便 采用最便捷的途径 直接指向目标的行为倾向 例如直接伸手取物 穿越空地走直线等 躲避行为 指当发生危险时 人类的一些共同躲避行为 例如从众心理 面对飞来的危险一半以上的人以左右方向躲避 顺着墙按左转方向前进等 21 捷径反应 22 作业时姿势正确 可以减少静态疲劳 有利于提高工作效率和工作质量 作业空间设计时 应能保证在正常作业时 作业者具有舒适 方便和安全的姿势 作业过程中 作业者通常采用坐姿 立姿 坐立交替相结合的姿势 也有一些作业才有跪姿和卧姿 6 2 2作业姿势 23 在确定作业姿势时 主要考虑以下因素 1 工作场地的大小 照明条件与视觉 2 体力负荷的大小及用力方向 3 工作场所各种物质 包括必需的工具 加工材料等 的安放位置 4 控作台或工作台的台面高度 有无合适的容膝空间 5 作业时起坐的频率等 24 1 坐姿作业 指身躯伸直或稍向前倾角为10o 15o 上腿平方 下腿一般垂直地面或稍向前倾斜着地 身体处于舒适状态的体位 特点 不易疲劳 持续工作时间长 身体稳定性好 操作精度高 手脚可以并用 脚蹬范围广 能正确操作 但活动范围小 操纵力小 适用范围 精细而准确的作业 持续时间较长的作业 施力较小的作业 需要手 足并用的作业 作业所需的工具 材料等在坐姿状态下易于拿到 人体最合理的作业姿势就是坐姿作业 25 坐姿工作岗位尺寸图示 坐姿工作岗位的尺寸图示a 侧视b 俯视 26 通常是指人站立时上体前屈角小于30o时所保持的姿势 2 立姿作业 优点 较大范围的活动和较大力量的操作 需经常改变体位的作业 立位比频繁起坐消耗能量少 减少作业空间 缺点 不易进行精确而细致的工作 不易转换操作 易引起疲劳 长期站立易引起下肢静脉曲张等等 适用范围 对于需经常改变体位的作业 工作地的控制装置布置分散 需要手 足活动幅度较大的作业 在没有容膝空间的机台旁作业 用力较大的作业 单调的作业 27 1 人体上肢操作范围的最佳区域 适宜配置最重要和使用最频繁的显示器 控制器 2 人体上肢操作范围中容易达到的区域 适宜配置较重要和使用较频繁的显示器 控制器 3 人体上肢操作范围中能够达到的最大区域 适宜配置不重要和使用不频繁的显示器 控制器 图站姿作业空间的尺寸 立姿适合操纵范围和操纵力大 且一般不是长时间连续进行的工作 28 29 3 坐 立交替姿势 某些作业并不是要求作业者始终保持立姿或坐姿 在作业的一定阶段 需交换姿势完成操作 这种作业姿势称为坐 立交替的作业姿势 坐立姿的尺寸图示 适合一些特殊的作业 如作业中需要重复前伸超过41cm或高于15cm的操作等 30 坐 立姿交替作业垂直面布局设计 31 人体测量在作业空间设计中有很重要的作用 作业空间经常又被称作工作空间包迹 指人体进行工作的三维空间 在实际作业中 人们常采取坐姿 立姿和坐立姿交替操作 这三种姿势下的作业空间设计内容包括 作业范围设计工作面设计作业空间的布置原则 6 3作业空间的设计 32 6 3作业空间的设计 6 3 1坐姿作业空间设计 1 工作面高度和宽度作业面高度是决定作业场所舒适性的重要因素 作业面既不能太低 又不能太高 33 34 作业面高度的确定应遵循以下原则 1 如果作业面高度可调节 则必须将高度调节至适合操作者身体 尺度及个人喜好的位置 2 作业面的高度应能使人的上臂自然下垂 处于舒适放松状态 小臂一般应接近水平状态或略下斜 在任何情况下都不能让小臂上举过久 3 若在同一作业面内完成不同性质的作业则作业面高度应可调节 调节范围在人体尺度的5 95 之间 4 作业面下空隙高度应该提供足够的大腿空间 35 表6 2坐着工作时推荐的工作面高度 mm 在正常情况下 作业面高度应在肘部以下50 100mm 对于特殊的作业 其作业面高度取决于作业的性质 个人的兴趣与爱好 以及与作业面相联系的坐椅的高度等 36 工作面高度和工作高度 a的台面高度为880 20毫米 眼睛到被观察物体的距离为120 250毫米 能区分直径小于0 5毫米的零件 适合对视力强度 手臂活动的精度和灵巧性要求都很高的作业 如钟表组装 b的台面高度为840 20毫米 眼睛到被观察物体的距离为250 350毫米 能区分直径小于l毫米的零件 适合对视力强度要求较高的工作 如微型机械和仪表的组装 精确复制和画图等 c的台面高度为740 20毫米 眼睛到被观察物体的距离小于500毫米 能区分直径小于10毫米的零件 适合于一般的作业要求 如一般的钳工工作 坐着的办公工作等 d的台面高度为680 20毫米 眼睛到被观察物体的距离大于500毫米 适合于精度要求不高 需要较大力气才能完成的手工作业 如包装 大零件安装 打字机上打字等 37 不合理的座椅 38 表6 3坐姿作业空间设计参数 毫米 1 j k为推算值 其余为实测值 2 着装时的修正值为 男高 眼高 肩高 肘高加6毫米 穿鞋时再加30毫米 胸厚加10毫米 肩宽加14毫米 臂膝距加20毫米 3 身体放松坐姿修正值为 身高 眼高减44毫米 39 工作面宽度视作业功能要求而定 一般若单供靠肘之用 最小宽度为100mm 最佳宽度为200mm 仅当写字用时 最佳宽度为400mm 工作面板的厚度一般不超过50mm 以便保证大腿的容膝空间 40 1 水平作业范围在水平方向上方便地移动手臂所形成的轨迹 覆盖的范围 2 作业范围 41 2020 2 4 第41页 坐姿作业的水平面作业范围的设计 42 43 44 图坐姿立体作业范围 图坐姿人体尺寸和工作面高度 座椅高度的关系示意图 45 坐姿工作台设计 推荐的工作台设计范围值 表8 1推荐的工作面高度 矮小女性 5 女性 正常握拳范围 23 2cm最大握拳范围 59 7cm高大男性 95 男性 正常握拳范围 34 8cm最大握拳范围 76 9cm 46 坐姿工作台设计 图低台式坐姿工作台 图高台式坐姿工作台 47 2 垂直作业范围 图坐姿作业时手的垂直作业范围 mm 3 立体作业范围 图坐姿上肢运动范围 48 3 容膝 容脚空间 表6 4容膝空间尺寸 mm 49 6 3 2立姿作业空间设计 1 工作面高度 立姿工作面的高度不仅跟身高有关 还与作业时施力的大小 视力要求和操作范围等很多因素有关 可以通过调整脚垫的高度来调整作业者的身高和肘高 立姿工作面高度应按身高和肘高的第95百分位数设计 对男女共用的工作面高度按男性的数值设计 50 立姿作业空间设计参数 说明 1 j k为推算值 其余为实测值 2 差鞋时的修正值 身高 眼高 肩高 肘高加30mm 3 身体放松站立修正值 身高 眼高等减19mm 4 着装时的修正值 胸厚加10mm 以工代臀膝距加20mm 51 身高 作业面高度 图作业面的高度与身高的关系 cm 52 表6 4立姿工作时推荐的工作面高度 cm 53 下图按男性身高的第95百分数给出了立姿情况下不同作业性质对工作面高度的要求 a的台面高度为1050 1150毫米 适用于精密工作 靠肘支承的工作 如书写 画图等 b的台面高度为1130毫米 虎心钳固定在工作台上的高度 c的台面高度为950 1000毫米 适用于要求灵巧的工作 轻手工工作 如包装 安装等 d的台面高度为800 950毫米 适用于要求用劲大的工作 如刨床 重的钳工工作等 工作面高度与工作性质 54 2 立姿作业范围 图12 13立姿作业的作业范围 55 3 工作活动余隙 表6 5立姿作业活动余隙设计参考尺寸 mm 56 4 立姿作业空间垂直方向布局设计 57 坐 立姿作业空间设计用人体参量与选用原则 是在设计立姿作业空间的人体测量项目参数的基础上 增加了坐姿腘窝高n和大腿厚i这两个坐姿作业的设计参数工作面高度及水平面和垂直面的最大作业范围和舒适作业范围 均与单独采用立姿作业的设计结果相同 坐 立姿交替作业的工作座椅的坐面高与坐姿作业时的坐面高是不同的 它是由立姿时的工作面高度减去工作台面板厚度和大腿厚度i的第95百分位数所确定的 椅子高以680 780cm为宜 同时提供脚踏板 6 3 3坐立姿交替作业空间设计 58 6 3 3坐立姿交替作业空间设计 图12 14坐立交替工位设计 cm 59 6 3 4其它作业姿势的作业空间设计 1 受限作业空间设计 受限作业的空间尺寸 mm 60 2 维修空间设计 标准工具尺寸和使用方法限定的维修空间 mm 61 图12 17由上肢和零件尺寸限定的维修空间 mm 62 虚拟现实 虚拟训练 INRS虚拟一台金属板弯折机 来做人员培训和人机工效分析 起重机的虚拟训练 虚拟维修训练 虚拟维修训练 核反应堆的模拟操作 63 虚拟现实 人机工效分析软件JACK Jack是一个人机功效分析软件 使用这个软件 用户能在虚拟环境中定义精确的不同尺寸的数字人体 定义其完成指定的任务并分析相应的性能 Jack的数字人体能告诉工程师他们能看到什么 能接触到什么 是否感到舒适 在什么时候及为什么会受到伤害 是否感到疲劳及其他的重要的人体功效学信息 这些信息帮助你快速的设计更安全 更有效的产品 主要用途 1 产品设计过程人体仿真 设计中考虑人的因素 开发以人为中心的产品 2 产品制造过程人体仿真 减小操作伤害 提高生产效率 3 产品可用性评估 4 产品生命周期的维护阶段的人体仿真 64 家居空间设计 65 厨房的人因工程分析 66 厨房的人因工程分析 67 厨房的人因工程分析 68 作业空间设计案例 银行柜台设计 双通道改进 玻璃窗 进通道 顺直部分 出通道 变曲部分 顺直的手臂图2出纳人员的手臂动作示意 69 70 绘图工作台的设计较差的设计较好的设计颈部及背部较小的压力 71 直立坐姿倾斜坐姿倾斜座椅下的工作状态 72 公交车空间设计 方案一 方案二 方案三 设计图说明 a绿线区位驾驶员操作区域及投币箱b红线指车门C粉红色线为台阶d 蓝色线为多功能扶杆 并非通常情况下的横杆 如下图 73 电脑桌的设计 图一 显示可拖动的主机和固定好的鼠标线 图二 可移动主机座 图三 升降式