作业岗位与空间设计课件

1、第7章作业岗位与空间设计7.1作业岗位的选择7.2手工作业岗位设计7.3视觉信息作业岗位设计7.4作业空间的人体尺度7.5作业面设计7.6作业空间的布置7.1作业岗位的选择作业岗位按人作业时的姿势分为坐姿岗位、立姿岗位和坐、立姿交替岗位三类。在人机系统设计时选择哪一类作业岗位，必须依据工作任务的性质来考虑。工业生产中常用的联合作业所推荐的最适用的方案见图7-1。7.1.1三种作业岗位的特征1.坐姿作业岗位坐姿作业岗位是为从事轻作业、中作业且不要求作业者在作业过程中走动的工作而组织的。当具有下述基本特征时，宜选择坐姿岗位。在坐姿操作范围内，短时作业周期需要的工具、材料、配件等都易于拿取或移动。返

2、回7.1作业岗位的选择不需用手搬移物品的平均高度超过工作面以上15cm的作业。不需作业者施用较大力量，如搬动重物不得超过4. 5 kg，否则，应采用机械助力装置。在上班的绝大多数时间内从事精密装配或书写等作业。2.立姿作业岗位立姿作业岗位是为从事中作业、重作业以及坐姿作业岗位的设计参数和工作区域受到限制的情况下而组织的。因而下列基本特征是选用立姿岗位的依据。当其作业空间不具备坐姿岗位操作所需的容膝空间时;在作业过程中，常需搬移重量超过4. 5 kg物料时;作业者经常需要在其前方的高、低或延伸的可及范围内进行操作;上一页下一页返回7.1作业岗位的选择要求操作位置是分开的，并需要作业者在不同的作业

3、岗位之间经常走动;需作业者完成向下方施力的作业，如包装或装箱作业等。3.坐、立姿交替作业岗位因工作任务的性质，要求操作者在作业过程中采用不同的作业姿势来完成，而只有不同的作业岗位刁能满足作业者采用不同作业姿势的要求，为此情况而组织的作业岗位称坐、立姿交替作业岗位。具有下列特点时，建议采用坐、立姿交替岗位:上一页下一页返回7.1作业岗位的选择经常需要完成前伸超过41 cm或高于工作面15 cm的重复操作。如果不考虑人体可及范围和静负荷疲劳的特点，可取坐姿作业岗位;但考虑人的特点，应选择坐、立姿交替岗位。对于复合作业，有的最好采取坐姿操作，有的则适宜立姿操作;从优化人机系统来考虑，应取坐、立姿交替

4、岗位。7.1.2作业岗位设计要求和原则1.设计要求作业岗位的布局，应保证作业者在上肢活动所能达到的区域内完成各项操作，并应考虑下肢的舒适活动空间。上一页下一页返回7.1作业岗位的选择设计作业岗位时，应考虑操作动作的频繁程度，此处对动作频率程度的划分是:每分钟完成两次或两次以上的操作动作为很频繁;每分钟完成的操作动作少于两次，而每小时完成两次或两次以上时为频繁;而每小时完成的操作动作少于两次的为不频繁。设计作业岗位时，还应考虑作业者的群体，如全部为男性或女性，应选用两种不同性别各自的人体测量尺寸;如果作业岗位是男性和女性共同使用，则应考虑男性和女性人体测量尺寸的综合指标。2.设计原则设计作业岗位

5、时，必须考虑作业者动作的习惯性、同时性、对称性、节奏性、规律性等生理特点，以及动作经济性原则。作业岗位的各组成部分，如座椅、工具、显示器、操纵器及其他辅助设施的设计，均应符合工作特点及人因工程学要求。上一页下一页返回7.1作业岗位的选择在作业岗位上不允许有与作业岗位结构组成无关的物体存在。作业岗位的设计还应符合GB 5083 , GB 3861 , GB 4064等有关标准和劳动安全规程要求。上一页返回7.2手工作业岗位设计7.2.1手工作业岗位的类型在工业生产中，以手工操作为主的生产岗位称为手工作业岗位。按工作任务的性质，也分为三种类型。国标GB 14776-1993中对三种类型的手工作业岗

6、位的设计提供了有关的基本原则和确定尺寸的基本方法。1.坐姿手工作业岗位图7-2(a)(b)分别为坐姿手工作业岗位的侧视图和俯视图，图中标注的代号为设计时需确定的与作业有关和与人体有关的尺寸。2.立姿手工作业岗位图7-3为立姿手工作业岗位的侧视图，其俯视图同图7-2(b)。图中代号同图7-2。下一页返回7.2手工作业岗位设计3.坐、立姿交替手工作业岗位坐、立姿交替手工作业岗位侧视图见图7-4。7.2.2手工作业岗位尺寸设计根据作业岗位与作业和人体相关的程度，三种手工作业岗位中的尺寸均分为与作业有关和与人体有关两类，下面分别介绍两类尺寸确定方法。1.与人体有关的作业岗位尺寸由国家标准中与作业者人体

7、有关部位第5或第95百分位数值推导出与人体有关的岗位尺寸，列于表7-1 。上一页下一页返回7.2手工作业岗位设计2.与作业有关的作业岗位尺寸作业面高度C，通常依据作业对象、工作面上相关配置件尺寸确定;对较大的或形状复杂的加工对象，则以加工对象方位处于满足最佳加工条件状态下确定。工作台面厚度K，在设计时应满足下式关系:坐姿岗位相对高度H1和立姿岗位工作高度H2可根据作业中使用视力和臂力情况，分为三类来确定。其中类为以视力为主的手工精细作业;类为使用臂力为主，对视力有一般要求的作业;类为兼顾视力和臂力的作业。各类作业的举例及其相应的H1 、 H2尺寸见表7-2 。上一页下一页返回7.2手工作业岗位

8、设计工作平面高度A的最小限值，对图7-2所示的坐姿作业岗位，可用式7-2或式7-3确定:或对图7-3所示的立姿作业岗位，则由式(7-4)确定:座位面高度S的调整范围计算式如式(7-5):上一页下一页返回7.2手工作业岗位设计脚支撑高度F的调整范围计算如式(7-6) :大腿空间高度Z和小腿空间高度U的最小限值见表7-3。3.与性别有关的作业岗位尺寸在作业岗位尺寸设计中，除了上述两类尺寸外，还会遇到与作业人员性别有关的尺寸，例如，在生产流水线工作平面高度A必须统一的情况下，工作高度H2应按作业人员性别异同分两种情况确定:当作业人性别一致时，即全部为男性或全部为女性，此情况下工作高度H2计算式如式(

9、7-7):上一页下一页返回7.2手工作业岗位设计当作业人员性别不一致时，工作岗位高度H2按式(7-8)确定:上一页返回7.3视觉信息作业岗位设计7.3.1视觉显示终端作业岗位的人-机界面1.人-椅界面在人-椅界面上，首先要求作业者保持正确坐姿，正确坐姿为:头部不过分弯曲，颈部向内弯曲;胸部的脊柱向外弯曲;上臂和下臂之间约成900角，而上臂近乎垂直;腰部的脊柱向内弯曲;大腿下侧不受压迫;脚平放在地板或脚踏板上。下一页返回7.3视觉信息作业岗位设计2.眼-视屏界面在眼-视屏界面上，首先要求满足人的视觉特点，即从人体轴线至视屏中心的最大阅读距离为710 760 mm，以保护人眼不受电子射线伤害;俯首

10、最大角度不超过150，以防止疲劳;视屏的最大视角为400，以保持一般不转动头部。3.手-键盘界面 在手-键盘界面上，要求上臂从肩关节自然下垂，上臂与前臂的最适宜的角度为700900，以保证肘关节受力而不是上臂肌肉受力;还应保持手和前臂呈一直线，腕部向上不得超过200。上一页下一页返回7.3视觉信息作业岗位设计4.脚-地板界面脚-地板界面对坐姿视觉显示作业岗位也是一个重要的人机界面，如果台、椅、地三者之间高差不合适，则有可能形成作业者脚不着地，从而引起下肢静态负荷;也有可能形成大腿上抬，而引起大腿受到工作台面下部的压迫。这两种由不良设计引起的后果，都将影响作业人员的舒适性和安全性。7.3.2视觉

11、信息作业岗位的人体尺寸视觉显示终端作业岗位在各种视觉信息作业岗位设计中最具典型性，对其人一机界面关系的分析方法也适用于类似的视觉信息作业岗位的分析，故不一一列举。下面提供几种视觉信息作业岗位的人体尺寸，虽图中数据不是来源于有关标准，但其设计原则值得参考。上一页下一页返回7.3视觉信息作业岗位设计视觉显示终端作业岗位的人体尺度见图7-6(a)该图是通过前述的人-杉L界面关系分析后，将各关键尺寸具体化的结果。仪表控制作业岗位的人体尺度见图7-7。该图中(a)(b)(c)分别表示因控制台结构形式不同，相应的作业岗位尺寸也有一定的差异。办公室观察作业岗位的人体尺度见图7-8该图表示采用坐姿和立姿不同作

12、业姿势时，作业岗位中的人一机界面关系和作业岗尺寸的变化。上一页返回7.4作业空间的人体尺度7.4.1有关概念在讨论作业空间设计之前，必须澄清几个迄今定义含糊的概念，即近身作业空间，个体作业场所和总体作业空间。1.近身作业空间指作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下，其所能完成作业的空间范围。2.个体作业场所指操作者周围与作业有关的、包含设备因索在内的作业区域，如汽车驾驶室、计算机操作台(包括计算机、工作台与座椅等)。下一页返回7.4作业空间的人体尺度3.总体作业空间不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。总体作业空间不是直接的作业场所，它反映的是多个作业者或使用者之间

13、作业的相互关系，如一个办公室或计算机房。7.4.2近身作业空间近身作业空间即指作业者操作时，四肢所及范围的静态尺寸和动态尺寸。近身作业空间的尺寸是作业空间设计与布置的主要依据。它主要受功能性臂长的约束，而臂长的功能尺寸又由作业方位及作业性质决定。此外，近身作业空间还受衣着影响。上一页下一页返回7.4作业空间的人体尺度1.坐姿近身作业空间坐姿作业通常在作业面以上进行，其作业范围为图7-9所示的三维空间。随作业面高度、手偏离身体中线的距离及手举高度的不同，其舒适的作业范围也在发生变化。若以手处于身体中线处考虑，直臂作业区域由两个因索决定:肩关节转轴高度及该转轴到手心(抓握)距离(若为接触式操作，则

14、到指尖)。图7-10为第5百分位的人体坐姿抓握尺度范围，以肩关节为圆心的直臂抓握空间半径:男性为65 cm，女性为58 cm。2.站姿近身作业空间站姿作业一般允许作业者自由地移动身体，但其作业空间仍需受到一定的限制。上一页下一页返回7.4作业空间的人体尺度图7-11为站姿单臂作业的近身作业空间，以第5百分位的男性为基准，当物体处于地面以上110165 cm高度，并且在身体中心左右46 cm范围内时，大部分人可以在直立状态下达到身体前侧46 cm的舒适范围(手臂处于身体中心线处操作)，最大可及区弧半径为54 cm;对于双手操作的情形，由于身体各部位相互约束，其舒适作业空间范围有所减小，见图7-1

15、2。这时伸展空间为:在距身体中线左右各15 cm的区域内，最大操作弧半径为51 cm。3.脚作业空间与手操作相比，脚操作力大，但精确度差，且活动范围较小，一般脚操作限于踏板类装置。正常的脚作业空间位于身体前侧，座高以下的区域，其舒适的作业空间取决于身体尺寸与动作的性质。上一页下一页返回7.4作业空间的人体尺度图7-13为脚偏离身体中线左右150范围内作业空间的示意，深影区为脚的灵敏作业空间，而其余区域需要大腿、小腿有较大的动作，故不适于布置常用的操作元件。4.受限作业空间作业者有时必须在限定的空间中进行作业，有时还需要通过某种狭小的通道。虽然这类空间大小受到限制，但在设计时，还必须使作业者能在

16、其中进行作业或经过通道。为此，应根据作业特点和人体尺寸确定受限作业空间的最小尺寸要求。为防止受限作业空间设计过小，其尺寸应以第95百分位数或更高百分位数人体测量数值为依据，并应考虑冬季穿着厚棉衣等服装进行操作的要求。图7-14表示几种受限作业空间的尺寸，图中代号所表示的尺寸见表7-4。上一页下一页返回7.4作业空间的人体尺度图7-15为几种常见通道的空间尺度，图中代号所表示的尺寸见表7-5。许多维修空间都是受限作业空间，在确定维修空间尺寸时，应考虑人的肢体尺寸、维修作业姿势、零件最大尺寸、标准维修工具尺寸以及维修时是否需要目视等因索。表7-6所列是由上肢和零件尺寸确定的维修空间，表7-7所列是

17、由标准工具尺寸和使用方法确定的维修空间。上一页返回7.5作业面设计7.5.1水平作业面水平作业面主要在坐姿作业或坐/立作业场合采用，它必须位于作业者舒适的手工作业空间范围内。对于正常作业区域，作业者应能在小臂正常放置而上臂处于自然悬垂状态下舒适地操作;对最大作业区域，应使在臂部伸展状态下能够操作，且这种作业状态不宜持续很久。见图7-16中细实线与虚线所示。作业时，由于肘部也在移动，小臂的运动与之相关联。考虑到这一点，则水平作业区域小于上述范围，见图7-16中粗实线所示。在此水平作业范围内，小臂前伸较小，从而能使肘关节处受力减小。因此考虑了臂部运动的相关性，确定的作业范围更为合适。下一页返回7.

18、5作业面设计7.5.2作业面高度进行作业场所设计时，作业面高度是必须选择的要索之一。作业面如太低，则背部过分前屈;如果太高，则必须抬高肩部，超过其松弛位置，引起肩部和颈部的不适。作业面高度的确定应遵从下列原则: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。应使臂部自然下垂，处于合适的放松状态，小臂一般应接近水平状态或略下斜;任何场合都不应使小臂上举过久。不应使脊椎过度屈曲。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。上一页下一页返回7.5作业面设计一般，作业面高度应在肘部以下510 cm。对于特定的作业，其作业面高度取决于作业的性质、个人的喜好、座椅

19、高度、作业面厚度、操作者大腿的厚度等。表7-8所列为作业面高度推荐值，适用于身材较高地区。对于写字或轻型装配，其作业面高度为正常位置;重荷作业面高度低是为了臂部易于施力，且避免手部负重;对于精细作业，较高的作业面使得眼睛接近作业对象，便于观察。对于站姿作业，其作业面高度的设计要索与坐姿相似，即肘高(此时应从地板面算起)和作业类型。基本原则与坐姿作业面相同。图7-17为三种不同作业面的推荐高度，图中零位线为肘高，我国男性肘高均值为102 cm，女性为96 cm。图7-17为轻荷作业面高度随身高不同而调节的情况，它可作为设计可调作业台的依据。上一页返回7.6作业空间的布置7.6.1作业场所布置总则

20、1.重要性原则即首先考虑操作上的重要性。最优先考虑的是实现系统作业的目标或达到其他性能最为重要的元件。一个元件是否重要往往根据它的作用来确定。有些元件可能并不频繁使用，但却是至关重要的，比如紧急控制器，一旦使用，就必须保证迅速而准确。2.使用频率原则显示与控制器应按使用的频率优先排列。经常使用的元件应置于作业者易见易及的位置，比如冲床的动作开关。3.功能原则在系统作业中，应按功能性相关关系对显示器、控制器以至于机器进行适当的编组排列。下一页返回7.6作业空间的布置4.使用川页序原则在设备操作中，为完成某动作或达到某一目标，常按顺序使用显示器与控制器。这时，元件则应按使用顺序排列布置，以使作业方便、高效。在进行系统中各元件布置时，不可能只遵循一种原则。通常，重要性和频率原则主要用于作业场所内元件的区域定位阶段，而使用顺序和功能原则侧重于某一区域内各元件的布置。选择何种原则布置，往往是根据理性判断来确定，没有很多经验可供借鉴。在上述四种原则都可以使用的情况下，有研究表明，按使用顺序原则布