《安全人机工程》课程设计

问南城建学院HenanUniversityofUrbanConstruction《安全人机工程》课程设计万祥云姜忠峰河南城建学院安全人机工程课程设计目录 41.1研究历史 41.2研究现状 51.3研究目的与意义 52.图书馆阅览室的安全人机工作环境 52.1书架设施存在的弊端 62.1.1不合理的底层隔板角度 62.1.2功能单一的可移动取书凳 62.2桌椅设施存在的弊端 82.2.1桌子的合理性及其建议 82.2.2椅子的合理性及其建议 82.3阅览室工作环境存在的问题 92.3.1清除积尘的困扰 92.3.2光照污染的危害 93.安全人机工程学与图书馆阅览室设施及环境的设计 3.1创新性阅览室家具产品的功能与特色 3.1.1书架设计中的创新 3.1.2轻便灵活的多功能书架梯 3.2改善阅览室的工作环境的新方法 3.2.1静电吸尘技术 3.2.1灯网 3.2.2窗网 4.设计总结 [参考文献] -2-河南城建学院安全人机工程课程设计[摘要]针对图书馆阅览室设施、采光、通风及照明环境设计中存在的某些弊端，应用安全人机工程学理论，引入人性化设计理念，优化阅览室照明环境，改进书架及桌椅功能尺寸(对学生)适应性等系列产品的设计。文章详细介绍了图书馆阅览室中人-机-环境工程学的问题与改进设计人性化设计的创新和人的因素的含量及其主要功能。[关键词]安全人机工程学；人性化设计；图书馆阅览室environmentsomeproblemsexistinginthedesign,applicationofsafetyergonomicstheory,introducingthehumanizeddesignconcept,optimizestacklightingenvironment,improvedshelvesandtablesandchairsfunctionsize(forstudents)adaptiveseriesproductdesign.Thispaperintroducesiofthelibraryinman-machine-environmentengineeringproblemsandimprovementdesignofhumanizationdesigninnovationandhumanfactorsthecontentanditsmainfunctions.[Keywords]ergonomics;humanizeddesign;thereadingroomofthelibrary河南城建学院安全人机工程课程设计4安全人机工程学(SafetyErgonomics)是研究人一机一环境三者之间相互关系的学科，是近几十年发展起来的一门边缘性应用学科。该学科在发展过程中有机地融合了生理学、心理学、医学、卫生学、人体测量学、劳动科学、系统工程学、社会学和管理学等学科的知识和成果，形成自身的理论体系、研究方法、标准和规范，研究和应用范围广泛并具有综合性。该学科与人体科学、工程科学和环境科学密切联系，相互渗透、交叉。其研究目的在于设计和改进人一机一环境系统，使系统获得较高的效率和效益，同时保证人的安全、健康和舒适。安全人机工程学的研究涉及到人类工作、生活和休息的各个领域。随着现代技术的发展，科技和人的因素的含量在工作环境中日益增多，安全人机工程学理论在我国图书馆的应用也逐渐受到重视。为研究安全人机工程学与阅览室设施及环境的设计问题，本人根据安全人机工程学的理论及相关资料书籍，对本校图书馆进行某些设计与改进，运用安全人机工程学理论，引入人性化设计理念，设计具有安全人机工程学思想的图书馆系列家具产品，优化图书馆的人一机一环境系统，营造出舒适、高效、便捷的办公环境。限于篇幅，本文拟着重介绍安全人机工程学与城建学院五楼阅览室设施、采光、通风及照明环境设计。1.1研究历史安全人机工程技术是21世纪信息领域需要解决的重大课题。美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为4项：软件、安全人机交互、网络、高性能计算机。其中，安全人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“对于计算机工业有着突出的重要性，对其它工业也很重要”。美国国防关键技术计划不仅把安全人机交互列为软件技术发展的重要内容之一，而且还专门增加了与软件技术并列的安全人机界面这项内容。日本也提出了FPIEND21计划(FuturePersonalizedInformationEnvironmentDevelopment),其目标就是要开发21世纪个性化的信息环境。我国973、S-863、十五计划及未来的十一五计划均将安全人机交互列为主在中国，安全人机工程学的研究在20世纪30年代开始即有少量和零星的开展，但系统和深入的开展则在“文革”以后。1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。1984年，河南城建学院安全人机工程课程设计5国防科工委成立了国家军用人一机一环境系统工程标准化技术委员会。这两个技术委员会的建立，有力地推动了我国安全人机工程学研究的发展。此后在1989年又成立了中国人类工效学学会，再在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。20世纪90年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业。当前，随着我国科技和经济的发展，人们对工作条件、生活品质的要求正逐步提高，对产品的安全人机工程特性也会日益重视。一些厂商把“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品的卖点，也1.2研究现状由于现代工艺技术的发展和进步，人类的生活质量正逐渐的往上提升，对进餐氛围也越加挑剔。可以说一套新颖实用有个性话的桌椅，从一个侧面体现出主人的生活品味。现在市场上的大多数桌椅都是以实现功能为主要目的，很少考虑到安全人机工程学的因素。一款符合人的行为习惯以及生理上和心理上因素的桌椅显得非常有必要。1.3研究目的与意义桌椅的主要操纵者是在坐姿的状态下工作的，为了使操作者在使用时处于舒适的状态和适宜的环境中，在设计中就必须充分考虑人体坐姿的尺度。以座椅的结构为例，主要考虑座宽、座高、座深的设计尺寸。并为了使操作者在操作过程中始终处于安全和能够准确无误的完成操作，对桌椅的表面的材质进行一定的改和加工使使用者更加舒适。同时对其座椅的形态和材质也进行一定的改变，让操作者在工作中不会处于疲劳的状态下，从而使椅子更好的发挥它的功能。2.图书馆阅览室的安全人机工作环境阅览室的人一机一环境系统由图书馆工作人员与读者、家具、计算机、室内环境(通风、采光、色彩、照明、热辐射、温度和湿度等)因素构成。目前，国内外图书馆的家具设计，与其他家具设计相比，发展较为缓慢，多年来少有创新，偏重经济实惠，强调空间利用，因而忽视了人体功能学及环境协调等方面的问题，设计中很少应用安全人机工程学理论思想，以致在阅览室的人一机一环境系统中存在着以下一些不和谐的因素：河南城建学院安全人机工程课程设计2.1书架设施存在的弊端作为阅览室最重要的办公家具，书架的主要功能是便于人们取阅和保管图书、节省时间及空间。其造型、高度、颜色及放置方向等因素，将直接影响图书馆工作人员整理书架及读者检索图书的便利程度。反观本校图书馆的书架，在使用过程中，仍存在着一些问题：2.1.1不合理的底层隔板角度国内图书馆采用的书架一般是钢制或木制的六层双面架，由于每一层隔板都是水平放置的，令排放于其上的图书必须竖放，书脊和书标朝外，与地面成90°直角。人们在查找存放于最下面两层的图书时，不得不采取下蹲姿势，弯腰侧头才能使眼睛平视书标，看清书名。这样，就会由于人体腰背部位产生很多的重复受力，会使人产生累积损伤疾病，如腰部酸痛等等。图书馆工作人员上架、倒架、整架时，须保持这种姿势移动视线和身体，容易产生体力疲劳；身材高大的读者在检视、查找图书时，会导致视觉疲劳。2.1.2功能单一的可移动取书凳在我国，根据1989年7月1日开始实施的成年人人体尺寸国家标准GB10000—1988(见表1),成年男子身高大于或等于1678mm的百分位数为50,成年女子身高大于或等于1640mm的百分位数为90。而图书馆采用的书架顶层隔板一般定在1730mm,可见，这一高度适宜于50%左右的男子，但对于80%左右的女子来说，却是较高的。而在阅览室工作的图书馆工作人员常以女性居多，面对高大的书架，身材矮小的图书馆工作人员对存放在顶层隔板上的图书进行上架、倒架、整架时，往往力不从心，令存放在顶层隔板上的图书容易产生乱架现象，不利于读者查阅。但书架高度因为空间有效利用等原因一般不会进行调整，所以这里就要用到移动取书凳，这是传统的工具。而这种移动取书凳虽然可以登高作业，但由于其存在诸多缺点：功能单一，十分笨重，不便于牵拉移动，会增加图书馆工作人员工作中的能量消耗及疲劳程度，降低工作效率。所以，有必要对其进行改进和设计，使工作人员和读者能安全、舒适和高效的使用。表1成年人人体尺寸(部分)分目项年分目项年龄百18~60岁(男)18~55岁(女)1515人体主要尺寸身高体重上臂长前臂长大腿长 2.2桌椅设施存在的弊端2.2.1桌子的合理性及其建议从人因工程学的角度出发，考虑到工作高度时允许大臂在工作中保持自然放松的姿势。在读书，写字时保持大臂的放松姿势以及保持在90度可以使人在工作中很舒适，同时可以保持腕部处于中立的姿势。我校图书馆桌子高度为75cm,根据表2,一些工作的建议工作面高度，读写一栏，男性为74~78cm,女性为70~75cm,较为合理。另外，桌面长220cm,宽100cm,一般为六个人，根据人体上肢操作范围的最佳区域每人的手臂可及范围均符合要求。表2坐姿作业面高度作业类型男性女性精细作业(如钟表装配)99~10589~95较精密作业(如机械装配)89~9482~87写字或轻型装配重负荷作业69·7266~702.2.2椅子的合理性及其建议根据表3中各座椅的高度设计建议，又根据ANSI(美国国家标准学会)推荐最小范围为40.6~52cm。不可调节的、普通用途的座面应该具有46~48cm的高度，我校图书馆椅子座面距地面高度为43cm,较为符合要求。ANSI推荐的下列用于计算机工作站的座椅参数：座椅深度：38~43cm,座椅宽度：45cm。我校图书馆的椅子宽度为46cm,深度为43cm,均较为合理表3座椅设计参数名称汽车乘客座客机乘客坐轿车驾驶座客车驾驶座座高/cn48~45~4440~47座宽/cm45~48~5348~5248~52座深/cm42~4543.240~4240~42靠背高/cm45~5045~50扶手高/cm23~24 座面与靠背夹角/(度)105~110~115座面倾斜角/(度)792.3阅览室工作环境存在的问题2.3.1清除积尘的困扰清理图书积尘，目前学校还没有一种操作简便、高效彻底、省时省力的除尘设备(吸尘器仅能吸掉浮灰)。若图书积尘严重，惟有定期进行人工清除，只能采用刷子刷、弹子弹、干布擦等方式，工作时灰尘飞扬，费时费力，效率低下，有损健康，且扬灰落下后，容易造成二次积尘。这样的工作环境即不方便，也不舒适，更谈不上高效了。2.3.2光照污染的危害阅览室的照明环境既影响馆藏图书的存放，也影响图书馆工作人员和读者的视力及健康。多数图书馆的照明设计是以最大限度地利用自然光为原则，阅览室设有巨大的玻璃窗，力求提高阅览室通风采光功能，减少滋生霉菌。可是，采光良好的阅览室难免会受到阳光的照射，临近窗边的图书因长期暴露于阳光下，容易导致纸张发黄变脆，进而破损等现象；图书馆工作人员和读者在查找靠近窗边书架上的图书时，因一边光线太强，急剧的适应增加了眼睛的疲劳，以致产生视觉性疲劳。若拉上窗帘遮挡阳光，则使光线变暗，且影响室内通风。另外，在人工照明方面，有的阅览室人工光源分布不够均匀，灯光直射阅览桌面会产生反光、眩光、频闪、投影、光帘等现象，容易引发视觉疲劳，这种室内环境，将有损使用者的视力健康。河南城建学院安全人机工程课程设计--3.安全人机工程学与图书馆阅览室设施及环境的设计安全人机工程学致力于人一机一环境之间的协调。要改进阅览室设施，改善工作环境，应从保证人体健康、安全、舒适和高效出发，综合运用安全人机工程学理论，增加产品的科技和人的因素的含量，设计出具有创新性和人性化的图书馆新型家具产品，消除阅览室中的不和谐因素，优化阅览室的人--机--环境系统。3.1创新性阅览室家具产品的功能与特色设计阅览室家具时，运用人体科学研究方法，分析人体结构及机能特征，为设计考虑人的因素提供人体尺度参数，如：人体各部分的合理尺寸，人体各部分活动时的发力范围、活动范围、可及范围、动作速度、重心变化以及动作惯性等动态参数。另外，须分析图书馆工作人员工作时的生理变化、能量消耗、疲劳程度等，探讨工作中影响图书馆工作人员心理状态的各种因素，及其对工作效率的影响，优化家具产品与人相关的各种功能，设计出与人的生理和心理机能相协调的产品，这些产品包括：书架、书架梯、阅览桌椅等办公家具。本文主要介绍具有创新意义的书架和书架梯，这两者配合使用，可使人们对书架最下层及最高层的图书均取放自如。3.1.1书架设计中的创新对隔板进行方位调整，将书架底下两层隔板的设计角度由平面改为斜面。改进后，书架总的高度和宽度不变，上面四层净空高度保持350mm,隔板保持水平放置，底下两层净空高度改为420mm,隔板向内倾斜，与地面成15°倾斜角，这样，置于底下两层的图书也向内倾斜15°,人们无须采取蹲姿，站立时即可看到架上图书书脊的书名及索取号，大大提高了图书馆工作人员和读者整理书架、检索图书的舒适性及高效性。3.1.2轻便灵活的多功能书架梯为便于身材矮小的图书馆工作人员和读者检索置于高层书架的图书，采用轻质材料，运用伸缩、滑轮、折叠等设计方法，设计出多功能书架梯(见图1)。它轻便灵活，具有体积小、多功能等特色，宽度仅35cm,不致阻挡书架间的通道；且一梯多用，集书架梯、助站椅、周转台于一体。读者检视存放于高层书架的图书时，可登上书架梯，座在助站椅上悠闲地翻看；图书馆工作人员整理书架时，可利用书架梯的椅面河南城建学院安全人机工程课程设计放置图书，登上书架梯，再把图书按索取号的顺序插入高层架位；梯子装有滑轮，便于随时牵动，可沿多功能书架底部的地轨直线移动；不需使用时，还可折叠靠墙存放，不占用空间。人性化的书架梯，在国内图书馆家具设备中尚属创新性产品，具有美学意识和人体工程学等科技内涵，为身材矮小的读者和图书馆工作人员提供了极大的便利。3.2改善阅览室的工作环境的新方法设计阅览室环境时，运用环境科学研究方法，分析图书馆工作人员对阅览室环境中各种物理因素的适应能力、生理变化、能量消耗和疲劳程度等；分析阅览室环境因素(照明、温度、尘埃和有毒气体等)对图书馆工作人员生理、心理及工作效率的影响，确定图书馆工作人员在阅览室中的舒适和安全程度，为设计中考虑环境因素提供设计准则。针对目前阅览室工作环境中存在的积尘污染和光污染的问题，设计中引入了静电吸尘技术、光线导向网(简称灯网)和窗前导光安全网(简称窗网)等产品，营造出洁净宜人的阅览室环境。3.2.1静电吸尘技术飞尘对人体有害，其中最严重的是尘肺，而且会影响人的工作与学习，所以应该对其进行防治。积尘的防治方法有：①控制尘源；②除尘；③个人防护；④改善劳动管理。这河南城建学院安全人机工程课程设计--里介绍一种除尘的新技术。为满足家具智能化需求，提高家具的科技含量，引入对人体无副作用的静电吸尘技术，全天候地对馆藏图书进行自动吸尘与除尘。静电吸尘盒则被安装在书架隔板的下面，以便对其下方的图书进行自动吸尘、除尘。这种装置采用活动设计，每列书架配备一只，图书馆工作人员可根据需要将其安装在该列书架的不同位置。既节约了成本，又避免浪费设备，且无异味、无噪音、无副作用。加装此技术的书架轻松地解决了图书除尘的难题，降低了图书馆工作人员的劳动强度，充分体现出现代家具的人性化设计理念，使图书馆工作人员得以把更多的时间和精力投入到深层次的读者服务工作中，为人们营造一个更加健康、舒适的库室阅读环境。3.2.1灯网当视野内出现过高的亮度或过大的亮度对比时，人们就会感到刺眼，影响视度。这种刺眼的光线叫做炫光。阅览室里的灯光会产生炫光，而炫光的视觉效应主要是使暗适应破坏，产生视觉后像，使工作区的视觉效率降低，产生视觉不舒适感和分散注意力，易造成视疲劳，长期下去，会损害视力。所以设计灯具时应防止和控制炫光，其措施有：①限制光源亮度；②合理分布光源；③光线转为散射；④避免反射炫光；⑤适当提高环境亮度，减少亮度对比。这里就第三点介绍一种新产品一灯网。其采用光线导向技术，选用轻便耐用的材料，附加在原有灯具前，它安装简便，网孔以同一方向倾斜，人为地改变灯光的照射方向并进行漫射，有效地遮挡住灯源的眩光部分，消除室内光污染，保护使用者的视力。窗网与灯网相似，同样采用光线导向技术，同样利用光触媒净化室内环境，不仅保护了人们的视力，而且解决了长期困扰阅览室的自然采光问题。窗网的网孔以同一方向倾斜，改变了户外光线进入的方向，产生折射和漫射，使室内采光均匀柔和，避免阳光直接照射到临近窗边书架的图书上，但光照度并不因此而减低，也不影响室内通风。这样既保持库室空气洁净、对流，又无须购置窗帘，充分利用自然光，节能环保。更重要的是，它可减缓图书因长期暴露于阳光下，所引致的纸张发黄、变脆，进而破损等现象。此外，窗网安装在原窗洞中，具有“防盗网”的作用，既防止从室内向外抛掷图书，也可阻止盗贼越窗而入。一举数得，对阅览室环境、图书保护、财产安全均有益处。运用安全人机工程学理论思想，通过对图书馆家具及环境的人性化设计，建立人与产品之间的和谐关系，关怀人的健康、安全和舒适层面，激发图书馆工作人员的幸福感、信河南城建学院安全人机工程课程设计赖感和归属