人机工程学第七章作业姿势与动作设计

1、作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 人机工程学中人机关系体现在人对物的使用过 程，使用过程是由人的一系列的姿势和动作来完成 的。 姿势和动作的合理设计是提高效率减少疲劳强 度的有效方法。 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 姿势、动作与人体机能的关系 （1）与视觉的关系 （2）与循环的关系 （3）与手、上下肢、上半身等运动关系 （4）与身体重心的关系 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 姿势、动作与人体机能的关系 （1）与视觉的关系 作业时应考虑眼睛的高度与物体离眼睛的距离 如：作业姿势必须降低眼睛高度时需要下蹲 过高时需要踮脚 下蹲和踮脚的动作都会增加作业者的疲劳程度 作业姿势与

2、动作设计 作业姿势与人体机能 姿势、动作与人体机能的关系 （2）与循环的关系 作业姿势的设计应考虑人体的血液循环 例如： 长期下蹲会影响血液的循环 长时间站立脚会浮肿 长时间承受压力人会有发麻的感觉 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 姿势、动作与人体机能的关系 （3）与手、上肢、下肢、上半身的关系 例如：用铁锨铲土时上肢是运动中心 搬运物体时下肢时运动中心 动作设计要考虑中心点的高度与动作的可动范围 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 姿势、动作与人体机能的关系 （4）与重心的关系 例如：举升重物时身体后倾 推拉小车时身体前倾 动作类型不同，重心位置不同，考虑姿势的重心 位置有利于保

3、持身体的平衡 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 立姿工作时考虑作业姿势的重心 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 人 的 肢 体 活 动 范 围 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 人 的 肢 体 活 动 的 关 节 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 重要关节的最大活动范围与舒适活动范围 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 重要关节的最大活动范围与舒适活动范围 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 人的不同姿势的施力范围 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 人的不同姿势的施力范围 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 人的不同姿势的施力范围 作业姿势与动作设计

4、作业姿势与人体机能 人的不同姿势的能耗 仰卧100% 坐姿103-105 立姿108-110 跪姿130-140 弯腰150-160 以仰卧时的耗氧量为基准各种姿态下的耗氧量比较 作业姿势与动作设计 作业姿势与人体机能 不同姿势的能耗 单位Kcal/Min 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 作业姿势的选择 作业姿势的确定因素 1、工作空间的大小与照明条件 2、体力负荷的大小和用力方向 3、工作场所各种物品的安放位置 4、工作台面的高度，有无容膝空间 5、操作时起座的频率 6、尽量避免一些不良体位 ：长期站立；反复弯腰等 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 作业姿势与动作设计 作业姿势设计

5、原则 作业姿势的选择 适宜立姿作业 1、经常改变体位的操作，站立能耗小于频繁起座 2、常用的控制器分布在较大的区域内 3、没有容膝空间，坐着不如站着舒服 4、需要用力比较大的场合，站着容易出力 5、单调的作业容易引起心理疲劳，立位时可以适当的走动。 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 作业姿势的选择 适宜坐姿作业 1、持续时间较长的工作宜采用坐姿以减小疲劳 2、精确而细致的工作 3、需要手足并用的工作 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则 “动作经济原则”又称“省工原则”，是使作业 （动作的组成）能以最少的“工”的投入，产生最有 效率的效果，达成作业目的的原则。“动作经济原则

6、”是由吉尔布雷斯（Gilbreth）开始提倡的，其后经 许多工业工程的专家学者研究整理而成。熟悉掌握“ 动作经济原则”对有效安排作业动作，提高作业效率 ，能起到很大的帮助。 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 在动作分析时，经常需用到“动作经济原则”。“动作 经济原则”是一组指导人们如何节约动作、如何提高动作效 率的准则，它的目的是减少工作疲劳与缩短操作时间。“动 作经济原则”可划分为三大类，共22项。 第一类是关于人体的使用， 第二类是关于工作场所的布置， 第三类是关于工具设备的设计。 更综合地说，它可归纳为四点： （1）同时使用两手，避免一手操作一手

7、空闲； （2）力求减少动作单位数，避免不必要的动作； （3）尽可能减少动作距离，避免出现全身性活动； （4）追求舒适的工作环境，减少动作难度，避免不合理的工 作姿势或操作方式。 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则肢体使用原则 1.双手同时开始并同时结束动作 单手作业会造成另一只手的空闲及不平衡 2.双手的动作应对称反向进行 双手在某一方向单向动作的话，会造成体重心的转移，而维 持这种平衡的劳动将带来精神以及肌肉的疲劳。双手反向对称动 作是最省力的作业方式 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则肢体使用原则 3.身体的动作应以最低等级的动作来进行 身体的动作幅度越小越

8、好，动作时间越短越好 人体的动作等级以下列次序递减 腿的动作腰的动作肩的动作肘的动作手腕的动作 手指的动作 4.动作姿势稳定 使作业者能够在身体整体相对稳的情况下更轻松地工作，这 样才能提高工作效率 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则肢体使用原则 5.连续圆滑的曲线动作 动作的速度和方向突然改变的话，会打乱工作节奏，同时会 消耗大量体力 6.利用物体的惯性 像使用手捶时我们所感觉的那样，当尽可能利用手捶的惯性 和动量重量时，就会越省力，所以利用物体惯性能节省体力提高 效率 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则肢体使用原则 7.降低动作注意力 动作过程中产生迷惑或需

9、要判断时，动作会有停顿、迟凝 降低动作注意力例子： 放置螺丝刀的固定位以喇叭形为佳； 需要对准及嵌入时，以导向槽及机构装置减少对准的难度； 测量时用固定规格及定位等手段，使测量工作减少脑力判断过程； 利用声光等进行识别，减少注意力； 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则肢体使用原则 8.动作应尽可能有节奏，习惯性的节奏有助于提高熟练度 改善作业节奏的方法 作业速度应适当，以一定的节拍规律进行 物品的摆放按工艺顺序放置； 缩小手的动作范围，保持手部适当高度； 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则作业配置原则 1.材料、工装的三定 三定是指整顿中的物品摆放的基本事项，包

10、括定点、定容、定量 三原则 2.材料、工装预置在小臂的工作范围内 这样人可以以比较低级的动作即小臂、手及手指拿取物品及工具 完成工作 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则作业配置原则 3.简化材料、工装取放 对产品及材料按工序的取拿原则进行放置，另外对一些细小的、 不便取放的零件，如小薄垫征、针型物等以小容器及弹性毯垫等方法 使之容易取拿 4.物品的移动以水平移动最佳 物品的移动应尽量避免垂直向上的移动，这种较高等级的动作使 人易间生疲劳及工时的增加 另外较重的物品，用水平滚轴的方式进行水平移动 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则作业配置原则 5.利用物品自重进行

11、工序间传递和移动 物品的取放，废脚料的收集等作业都可以利用物品重力，在斜导 槽、导轨平面及圆筒等辅助下进行传递与移动 6.作业高度适度以便于操作 7.满足作业要求的照明 工作场所之光线应适度，通风应良好，温度应适度 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则工装夹具的设计原则 1.用夹具固定产品及工具 以固定用台钳及夹持具等来固定产品及工具，以解放人手从而进行双 手作业 2.使用专用工具 生产线中所用工装应最适合该产品及人工操作的专用工具以提高 生产效率 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则工装夹具的设计原则 3.合并二种工装为一种 减少工具的更换麻烦，以减少转拉的工时消

12、耗，提高工作效率。 生活中我们常见的红、蓝两用毛及带有橡皮的铅笔 4.提高工具设计便利性减少疲劳 工具手柄方便抓握 作业工具与人体动作相协调 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作经济原则工装夹具的设计原则 5.机械操作动作作相对固定并且操作流程化 操作位置应相近集中 让机械尽量减少或脱离人的监控和辅助 开关位置与下工序兼顾 工件自动脱落 能够自检的自动化 安全第一 小型化 容易进行作业准备 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作重构原则 研究动作的经济和效率的目的是寻求省时省力的方法在动作设计 中可将操作的全部动作一一列出，再依据取消、合并、重排、简化的 原则进行动作重构 作业姿势与

13、动作设计 作业姿势设计原则 动作重构原则取消 1、取消所有可能取消的作业、步骤和动作 2、取消工作中的不规律性使动作具有自发性 3、取消以手作为持物工具的动作 4、取消不方便、不正常的动作 5、取消必须使用肌力才能维持的姿势 6、取消危险的工作 7、取消所有不必要的闲置时间 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作重构原则合并 1、把必须突然改变方向的小动作结合成一个连续的曲线运动 2、合并各种工具为多用途工具 3、合并可能的作业 4、合并可能同时进行的动作 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作重构原则重排 1、使工作平均分配给两手 2、作业组作业时将工作平均分配给每个成员 3、将取消

14、合并后的工序重新排序 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 动作重构原则简化 1、使用最低级次的工作 2、减小每次动作的复杂性 3、使用最简单的动作组合完成动作 4、缩短动作的距离 5、使手柄、按钮、操纵杆等在手脚可以触及的地方 作业姿势与动作设计 作业姿势设计原则 工作级次 人身体的动作可按其难易度划分等级，具体如下： 等级1：以手指为中心的动作 等级2：以手腕为中心的动作 等级3：以肘部为中心的动作 等级4：以肩部为中心的动作 等级5：以腰部为中心的动作 等级6：走动 动作等级越低，动作越简单易行。反之，动作 等级越高，耗费的能量越大，时间越多，人也越容 易感到疲劳。 作业姿势与动作设计

15、作业姿势设计要点 1、作业动作的类型 有意识的动作：受大脑皮层智慧有目的的动作 无意识的动作： 处于本能危险时人躲避、眨眼 有意识的动作 无意识的动作 训练 例如打字员看到汉字和字母后手指会做出相应的动作 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 有意识动作的类型 定位动作 逐次动作 重复动作 连续动作 调整动作 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 有意识动作的类型-定位动作 定位动作是身体的某一部分移到一个特定的位置 例如：抓取物体、按开关等 借助于视觉帮助的定位动作称为视觉定位 -衡量其质量的标准是动作的速度和质量 反复重复的定位动作可以在脱离视觉的条件下进 行成为盲目定位：打字员盲打 汽车

16、驾驶员挂档 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 有意识动作的类型-逐次动作 一系列不同目标的定位动作加起来就是逐次动作 例如：逐次按下电话号码、按一定的程序开动汽车 衡量逐次动作的标准是：速度、准确性、差错率 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 有意识动作的类型-重复动作 在一段时间内连续做同一个动作叫做重复动作 例如： 走路、骑自行车 重复动作时肌肉处于松弛、紧张的交替过程一般不宜疲劳 但重复的最高频率因人而异 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 有意识动作的类型-连续动作 对操作对象进行连续的控制的动作称为连续动作 如用枪瞄准运动的目标、打太极拳 连续动作属于全程控制行为，因此耗费精

17、力较大 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 有意识动作的类型-调整动作 通过不断调整动作改变某一部分的受力情况属于调整动作 调整动作属于肌体自我保护动作 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 有意识动作的关系 定位、重复、逐次、连续、调整动作常常不以独 立的方式存在，而是以混合形式存在。了解这些动作 的特点有利于设计出符合人类动作行为的作业。 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 2、避免静态肌肉施力 为提高工作效率降低疲劳应尽量避免静态肌 肉施力，如长时间的抓握物体。当这种行为无法避 免时，使施力的大小低于最大肌力的15%。简单重 复动作不超过30% 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点

18、2、避免静态肌肉施力-设计要点 1、避免弯腰和不自然的身体姿势 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 2、避免静态肌肉施力-设计要点 2、避免长时间的抬手 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 2、避免静态肌肉施力-设计要点 3、坐着比站着省力 4、双手同时动作时，方向应相反或对称 5、作业位置的高度应根据人的眼睛高度与观察距 离来设计 6、常用的工具:钳子、手柄等应按使用频率，操作 频率布置 7、当不得不在较高位置作业时，应使用支撑物托 住肘关节、前臂、或手。 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 2、避免静态肌肉施力-设计要点 8、利用重力作用 保持从高到低装卸货物 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 3、避免弯腰提重物 直腰弯膝弯腰直膝 弯腰动作椎间 盘压力较大 作业姿势与动作设计 作业姿势设计辅助方法 1、使用人体模板 通过使用人体模板完成人机相对位置的有关参 数设计为合理布置人机系统提供依据 作业姿势与动作设计 作业姿势设计要点 坐姿人体模板 作业姿势与动作设计 作业