人机工程学应用

人机工程学在运输包装中的应用摘要：介绍了运输包装和人机工程等基本概念，分析了运输包装和人机工程之间的关系，并且列举了一些人机工程在运输包装中的应用例子。关键词：运输包装；人机工程；运输效率。1、 运输包装和人机工程的基本概念1.1包装和运输包装根据我国国家标准(GB/T4122.1-1996)，包装的定义为：为在流通过程中保护产品、方便储运、促进销售，按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物等的总体名称。也指为了达到上述目的而采用容器、材料和辅助物的过程中施加一定技术方法的操作活动。包装的基本功能主要有：保护产品、方便储运、促进销售。运输包装(Transportpackage)，我国国家标准(GB/T4122.1-1996)将其定义为“以满足运输储存要求为目的的包装。它具有保障产品的安全、方便储运装卸、加速交接、点验等作用。但运输包装最主要的作用是保护产品和方便储运。运输包装需要实现保护产品这一功能，必须确保在产品装卸和储存时避免产品破坏；如何在装卸和储存中避免产品破坏，除了在保证包装具有足够的缓冲能力外，也需要考虑用人机工程原理来降低产品跌落的概率。1.2人机工程学首先，人机工程是通过改进设备、改善劳动环境，提高劳动者的基本技能，达到提高劳动效率，保护劳动者安全健康的目的。它应用人类学、生物学、心理学和工程技术的成就，研究劳动者和劳动之间怎样才能最适应，才能使劳动者消除劳动时的紧张状态，降低机器强度，安全、均衡而高效地进行劳动。在我国《辞海》(1989年版)中，人机工程学定义为“一门新兴的综合性学科。以人体测量学、生理学、心理学和生物力学等作为研究手段和方法，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位置。”简言之，人机工程学是从人的生理和心理出发，研究人-机-环境相互关系和相互作用的规律，以优化人-机-环境系统的新兴边缘学科。2、 运输包装常出现的一些不符合人机工程原理的问题运输包装中，除了大型机器设备因体积庞大，重量重而采用机械装卸外(机械装卸一般很少跌落）；一般的家电、生活物资的搬运还是以人工装卸为主。因此设计运输包装时应充分考虑人体的一般身体尺寸和工作强度等因素，即“人机”这类因素。常见的不符合人机工程原理的包装会降低包装搬运的效率，增加产品跌落的概率，具体一些实例如下：2.1与人搬运的包装件尺寸不符据资料表明，双臂外展5-10度是人搬运最有利的角度，在此范围内，兼备肌肉不易疲劳，若外展角度超过25度，则肌肉易疲劳，工作效率明显下降［2］。如果包装件的体积太大，搬运时人的双臂伸张的角度太大，搬运起来十分费力，导致搬运效率降低;如果包装件的体积太小，人的双臂伸张角度小，搬运起来也不舒服，并且还可能导致野蛮装卸。2.2包装件的开孔设计包装件开孔的大小，如果包装件的开孔长宽太小，人手就不易伸进去，造成搬运时的不便；但是开孔长宽太大，会影响包装件的强度，并且在搬运时人手可能会滑动使产品跌落。包装件开孔的位置，如果开孔位置不恰当，可能导致搬运时，工人不能正常舒展，只有在弯腰后仰时才能搬动包装件，增加搬运工人的疲劳强度，降低了工作效率。如果开孔的对角线不在包装体的重心，搬运时就不能保证包装件的平衡。包装件开孔的个数，有些产品体积大，重量重，一般需要两人或两人以上的人搬运；若开孔的数目不够，就不利于搬运。而且在开孔时，如果没有设计两层预留孔，那么上楼梯时搬运就十分不方便了。但是开孔的数目也不是越多越好，过多的孔洞会降低包装件的抗压强度。2.3不恰当的装箱量不恰当的装箱量分两种情况：装箱量过大，工人作业时所承受的工作负荷过小，不利于作业效率，而且还可能出现抛掷装卸现象，即野蛮装卸；装箱量过大，工人作业时所承受的工作负荷过大，超过了人的生理疲劳极限，容易造成肌肉疲劳或者韧带拉伤，而且也会造成野蛮装卸现象。3、运输包装和人机工程的关系首先人机工程学研究的是人、物与环境的关系问题。其目的是通过揭示三者之间相互关系和规律，达到人-机-环境系统整体配合的最优化。从运输包装的设计要求来看运输包装与人机工程学有着密不可分的关系。运输包装是以运输和储存为主要的目，设计运输包装的目的就是将流通过程中可能出现的包装件损坏降到最低。运输包装设计所考虑的人工装卸安全性、效率和人机工程学紧密相关。可以说人机工程学是设计运输包装的一个基本原理之一，运输包装中的搬运工人、包装件、搬运环境一一对应着人机工程学系统中的人、物，环境这三个要素。在设计运输包装时，不但要充分考虑包装件抵抗振动和冲击的能力，同样要考虑到人机工程方面的问题。对于运输包装来说，一方面运输包装的规格尺寸必须满足运输和装卸的要求，精良采用和集装箱、托盘等集合包装相适应的规格以避免空间浪费。但是，另一方面，在运输过程中，即使现代化的机械装卸水平很高，人不可避免人力搬运的需要，因此人力搬运的合理化很重要。根据人机工程学的研究，人力搬运合理化也很重要。根据人机工程学研究，采用不同搬运方式和不同移动重物方式，其合理使用体力的效果不同，科学选择一次搬运质量和科学确定包装质量可促进人力搬运的合理化。所以，采用人工装卸作业时，其包装重量必须限制在人的允许能力之下包装的外形尺寸必须适合人工作业。4、人机工程在运输包装中的应用在运输包装设计的过程中，人机工程学原理主要是考虑包装件的体积和重量，以达到适合人工装卸搬运的要求，提高人工装卸搬运的效率。4.1定型产品包装体结构设计运输包装的主要目的是为了运输和储存。大型机器设备由于体积大、重量重需采用机械装卸，但日常家电，生活物资的装卸搬运还是以人力为主。因此，包装体的结构要符合“人机”关系总体要求，使包装体的尺寸、结构与人体各部分尺寸、生理解剖结构相适应，以方便搬运。定型产品如彩电、洗衣机、电冰箱、微波炉等家用电器，它们产品外型尺寸是固定的，所以这类包装件的尺寸要根据产品的尺寸进行设计。有些定型包装件尺寸较大，并且具有一定重量，单人搬运困难；则在外包装箱上应设计可供双人或多人搬运时手掌抓握的孔洞，孔洞的数量要视包装体的重量及单臂极限拉力决定。如小型彩电、洗衣机可设计成双孔，可单人或双人提运；大型彩电及电冰箱等宜设计成四孔，供双人或多人搬运。另外，还有些大型彩电的外包装设计成上下两层预留孔，方便上楼梯时搬运。孔洞高度设计应小于成年人手功能高度，即手掌心至地面的平均高度，使人抬运时上臂自由舒展处于着力状态。孔洞的对角线应通过包装体的重心，以保持搬运时的平衡。孔洞口宜有泡沫塑料内衬，使搬运者在搬运时，手掌接触的面积增大，减小搬运时作用到手上的压力。资料表明，人手抓握厚度的理想尺寸大约在30-40mm。另外孔洞的大小要依据人手掌的厚度和宽度来设计，在统计的一般成人手掌厚度和宽度的基础之上，孔洞的尺寸有一定的放大，一边人手可以轻易的伸入，但是这种放大系数是有限制的，并不是越大越好，尺寸过大反而不利于搬运时固定包装件而造成滑动甚至跌落。4.2装箱包装体的设计装箱包装体的外形尺寸设计，如食品、啤酒、水果、日用品等的运输包装体，应考虑人在站姿下装卸与搬运时的舒适度及工作效率，包装箱体结构尺寸取决于人体的结构尺度、人肢体有效活动范围及适宜用力角度。研究资料表明，人搬运时上肢活动最有利的角度是上劈外展5°-20°，在此范围内，肩背肌肉不易疲劳。如外展角度超过25°时，肌肉易疲劳，工作效率明显下降。以成年男性为例，包装箱箱长最大不超过750mm，女性以不超过700mm为宜。物体重心距躯干前300mm,上肢肌不易疲劳，据此可知包装箱最大宽度在440mm左右为宜。根据纸箱堆码、抗压强度理论可知，一般设计纸箱高度最大不要超过箱宽为宜。装箱包装件的尺寸一方面由人体的尺寸限制，但是另一方面由人体所能承受的负荷限制。例如，五金产品在人工搬运时的运输包装尺寸不宜设计的比较大，因为同等体积的包装箱如果装五金产品，其重量会比一般产品包装件中多很多，可能会超出人体所能承受的负荷；相反，如果是膨化食品，其包装件的尺寸则可以设计的相对大一些。4.3装箱量的选取在设计装箱量时，根据单个产品的尺寸和重量，即单位时间内人体承受的体力活动工作负荷必须在一定范围之内，以此选取适当的装箱量。在批量装卸和搬运过程中，装箱量太大，导致负荷过大而超出人的生理“疲劳极限”，容易造成肌肉疲劳或拉伤，损害人体健康。装箱量过大，可能还会造成野蛮装卸现象。但是，装箱量太小，则负荷过小，不利于作业效率，同时还会造成抛掷装卸现象。装箱量应当符合人机工程原理，否则会降低搬运效率和甚至导致产品破损。因此，像酒类的装箱瓶数、水果的装箱重量、批量教材的包扎册数、粮食的装袋体积等，都应首先考虑到单箱、单包的重量是否有利于装卸工人的健康与装卸作业效率来设计。5、结语运输包装与人机工程学有着密不可分的关系，在设计运输包装时不但要考虑到包装件保护产品的作用，也要充分考虑人机工程学原理，保护装卸工人的健康，使工人作业舒适，从而提高人工搬运装卸的效率，减少包装件人工搬运的跌落破损。参考文献朱建萍。物流包装与人机工程学[J].包装工程,2005,(01)。/