作业空间设计

1、第八章 作业空间设计第一节 作业空间设计的基本原则作业空间设计时，一般应遵守以下原则：1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，避免在某个局部的空间范围内，把机器、设备、工具和人员等安排得过于密集，造成空间劳动负荷过大。然后再进行各局部之间的协调。在作业空间设计时，总体与局部的关系是相互依存和相互制约的。若总体布局不好，就不能保证每个局部都有适当的作业空间。而只保证个别局部有适当的作业空间，也不能保证整个工作系统的安全、高效、舒适与方便的人机工程学要求。因此，必须正确协调总体设计与局部设计相互之间的关系。2作业空间设计要着眼于人，落实于设备。即结合操作任务要求，以人员为主

2、体进行作业空间的设计。也就是首先要考虑人的需要，为操作者创造舒适的作业条件，再把有关的作业对象（机器、设备和工具等）进行合理的排列布置。否则往往会使操作者承受额外的心理上的和体力上的负担，其结果不仅降低工作效率，而且往往不经济、也不安全。考虑人的活动特性时，必须考虑人的认知特点和人体动作的自然性、同时性、对称性、节奏性、规律性、经济性和安全性。在应用有关人体测量数据设计作业空间时，必须合格证至少在 90%的操作者中具有适应性、兼容性、操纵性和可达性。第二节 工作空间人体尺寸及应用原则1 工作空间立姿人体尺寸（6 项）2工作空间坐姿人体尺寸（5 项）2 工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（6 项

3、）第三节 工作空间设计一、工作空间设计的一般原则在 GBT 16251-1996工作系统设计的人类工效学原则 中，给出了工作空间设计的以下一般性原则：1）操作高度应适合于操作者的身体尺寸及工作类型，座位、工作面（工作台）应保证适宜的身体姿势，即身体躯干自然直立，身体重量能得到适当支撑，两肘置于身体两侧，前臂呈水平状。2）座位调节到适合于人的解剖、生理特点。3）为身体的活动，特别是头、手臂、手、腿、脚的活动提供足够的空间。4）操纵装置设置在肌体功能易达或可及的空间范围内，显示装置按功能重要性和使用频度依次布置在最佳或有效视区内。5）把手和手柄适合于手功能的解剖学特性。第四节 工作岗位设计一、工作

4、岗位的类型与选择根据人体的工作姿势，工作岗位分为三种类型：坐姿工作岗位、立姿工作岗位和坐立姿交替工作岗位。现对三种工作岗位的特点和适用范围说明如下。1坐姿工作岗位（1）特点 全身较为放松，不易疲劳，身体稳定性好，易于集中精力进行思考和精细的操作。手和脚可同时参与工作。但活动范围小，手和手臂的操纵力也小。（2）适用范围 操纵范围和操纵力不大，精细的或需稳定连续进行的工作。2立姿工作岗位（1）特点 能进行较大范围的活动和较大力量的操作。只有单脚可能与手同时操作。长时间站立使人感到疲劳，而这在生理和心理上都对精细工作有不利影响。（2）适用范围 操纵范围和操纵力大，且一般不是长时问连续进行的工作。3坐

5、立姿交替工作岗位（1）特点 能够交替发挥坐姿工作岗位和立姿工作岗位的优点。与单一的工作姿势对比，交替变换工作姿势对身体和精神一般是有益的。（2）适用范围 操作动作、操纵力等工作形式较为多样的工作。课后强化训练1、 作业空间包含了哪三种不同的空间范围？2、工作空间设计的一般原则？3、为给出工作岗位的尺寸，可以把作业分为哪三种类型？参考答案 1、在工作系统中，人、机、环境三个基本要素是相互关联而存在的。每一个要素都根据需要占用一定的空间，并按优化系统功能的原则，使这些空间有机地结合在一起。这些空间的总和，就叫做作业空间。第一种是人体在规定的位置上进行作业时（如操纵机器、维修设备等）, 必须触及的空

6、间，即作业范围，或称为作业接触空间。第二种是人体在作业时或进行其他活动时（如进出工作岗位、在工作岗位进行短暂的放松与休息等），人体自由活动所需要的范围，即作业活动空间。第三种是为了保障人体安全，避免人体与危险源（如机械转动部位等）直接触所需要的安全防护空间。2、1）操作高度应适合于操作者的身体尺寸及工作类型，座位、工作面（工作台）应保证适宜的身体姿势，即身体躯干自然直立，身体重量能得到适当支撑，两肘置于身体两侧，前臂呈水平状。2）座位调节到适合于人的解剖、生理特点。3）为身体的活动，特别是头、手臂、手、腿、脚的活动提供足够的空间。4）操纵装置设置在肌体功能易达或可及的空间范围内，显示装置按功能

7、重要性和使用频度依次布置在最佳或有效视区内。 5）把手和手柄适合于手功能的解剖学特性。3、类：使用视力为主的手工精细作业；类：使用臂力为主，对视力也有一般要求的作业；类：兼顾视力和臂力的作业2、感觉的基本特征（1）人的各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限。 （2）从人的感觉阈限来看，刺激本身必须达到一定强度才能对感受器官发生作用。（3）一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征，眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。人的感觉印象80%来自眼睛，14%来自耳朵，6%来自其他器官。 （4）同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽视其它信息，如果同时输

8、入的是两个强度相同的听觉信息，则对要听的那个信息的辨别能力将下降50%，并且只能辨别最先输入的或是强度较大的信息。 感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。 垂直最佳视区：上、下15度最佳视野范围：水平视线以下30度。有效视野范围：水平视线以上25度、以下35度。最大固定视野：115度。扩大的视野：150度。在垂直面内，实际上人的自然视线低于标准视线，直立时低15度，放松站立时低30度，放松坐姿时低40度。因此，视野范围在垂直面内的下界限也应该随着放松立姿、放松坐姿而改变。4）视觉运动规律眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。视线运动的顺

9、序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不需要一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。当两种颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。 方向敏感度（双耳效应） 双耳效应产生的原因：声音

10、到达两耳的微小时间差、强度差和由于头部对声音阻挡而使声音频谱发生改变。 声音的频率越高，辨别声音方向越容易，即：听觉的方向敏感性随频率增大而增大。 右耳的方向敏感性与声音频率的关系掩蔽效应 掩蔽：一个声音（主体声）被另一个声音（掩蔽声）所掩盖的现象。 掩蔽效应：主体声的听阈因掩蔽声的掩蔽作用而提高的效应。 听觉残留：掩蔽声去掉后，掩蔽效应并不立即消除的现象。1、人体活动时机体的调节与适应神经系统血管系统（心率、血压、血液再分配 、 血液成分 ）呼吸系统体温调节 2、脑力劳动时机体的调节与适应3、人体信息处理系统 4、人体节律周期和昼夜周期(P54) 第九章人机系统安全人机系统主要由人、机、环境

11、这三部分组成。人机环境系统工程的设计，重点是解决系统中人的效能、安全、身心健康以及人机匹配最优化的问题 。必须做到机宜人，人适机，使人机之间达到最佳匹配，这是一条基本的原则。 处理好人-机关系，才可能确保人机环系统总体性能的实现。 1.在一定的环境条件下，人机系统包括人和机两个基本组成部分，它们互相联系构成一个整体。对于一个复杂的人-机-环境系统，一方面对人的功能进行适当开发和利用，对操作人员进行必要的系统训练；另一方面在机、环技术上采取措施，保证人员能力的发挥。更重要的是采用系统分析方法对人机环系统的研究与设计，合理的进行人与机之间任务的科学分配。举一个宇宙航行中飞船的例子，对于绕

12、月球飞船飞行的成功率来讲，国外文献分析显示：如果采用全自动化飞行时成功率仅为22%；如果采用有人参与时则为70%；如果在飞行中航天员还能承担维修任务时则为93%；对于登月飞行的成功率来讲，这时后者为前者的4.2倍，充分说明了合理的功能分配对完成人机系统的成功设计非常重要。下图给出了人在操作活动中的基本功能示意图，它集中体现在信息输入（即感受刺激（S）、信息处理（即意识或称大脑信息加工（O）以及行为输出（即作出反应（R）这三个过程中。上述过程，心理学家称之为行为反应的SOR模式2.机的子系统分为CM和MD系统。 CM系统由控制器和机器的转换机构（或计算机主板）组成。这个系统的任务是使机器接受操作

13、者的指令，实现机器的运转与调控，把输入转换为输出。 MD系统由机器的转换机构和显示器组成。 三、人机特性比较在人机系统设计中，首先要按照科学的观点分析人和机器各自的不同特点，以便研究人与机器的功能分配，从而扬长避短，各尽所长，充分发挥人与机器的各自优点；从设计开始就尽量防止产生人的不安全行动和机器的不安全状态，做到安全生产。人具有智能、复杂感觉能力、综合判断能力、随机应变能力，对各种情况的决策和处理能力等。而人的功能限度是准确性、体力、速度和知觉能力；机的优点是作用力大、速度快、高阶运算能力和存储能力强、连续作业能力和耐久性能好。机的功能限度是性能维持能力、正常动作、判断能力、造价及运营费用。人机功能匹配：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能以固定的方式恰当地分配给人或机，而且系统在运行中不随时加以调整，叫静态人机功能分配。静态的功能匹配：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能以固定的方式恰当地分配给人或机，而且系统在运行中不随时加以调整，叫静态人机功能分配。动态人机功能匹配：考虑作业时变性及人的响应可变性的条件。系统功能的分配依据作业定义、工作环境和当前系统组成要素的能力等条件，随时作出相应的分配。 人机功能