坐姿作业工作台和座椅设计的人因分析

坐姿作业工作台和座椅设计的人因分析以东软医疗系统公司多参数监护仪生产线为例

工业052班葛淑荣摘要:针对多参数监护仪生产线上工人反映的作业空间设计不合适、作业不方便、容易疲劳等问题，对工作台和座椅尺寸进行测定，根据坐姿作业工作台、座椅设计的人因原则，运用人体测量数据重新计算了工作台高度、宽度，以及座椅高度,为公司进行作业空间改善提供了理论依据。关键词：作业空间设计；座椅设计；人因分析一、多参数监护仪简介东软医疗系统股份有限公司下属的医电事业部致力于生产全自动生化分析仪、多参数监护仪两类医电产品。多参数监护仪是一些医学仪器的有机结合，用来对多种生理或生化参数进行连续、长时间、自动地实时监测，并通过计算机分析处理后，实现多类别信息的自动报警、自动记录。比如由单一的心电监护、血压监护、血氧饱和度监护，逐步发展成为包括心电、呼吸、无创血压、双体温、血氧饱和度、有创血压、呼吸末二氧化碳、心输出量及麻醉气体分析等在内的多参数监护仪。利用多参数监护仪，对危重病人实施多参数实时联测，可以及时地了解病人的心功能、肺功能以及氧合能力、麻醉深度等综合因素，有利于医生对患者病情分析判断能力的提高，使医务人员在患者病情变化时釆取及时而有效地护理或急救措施，从而极大地降低危重病人的死亡率。目前，多参数便携监护仪占据整个医用便携医疗电子市场的26.7%,是所有产品中比例最大的一个。二、多参数监护仪生产线设计的人因问题1.工作台问题目前多参数监护仪生产线上的工人釆取坐姿作业，工作台高度一致。经测定,生产监护仪的所有工作台高度均为90.5cm,宽为83.5cm；如图1所示。据生产监护仪人员的普遍反映，生产监护仪的工作台高度和宽度设计有缺陷，主要是工作台设置过高过宽，使部分坐在椅子上的操作者感到很不舒适。尤其是整机检测的工作台设计过高，当在工作台上填写记录和操作仪器时需把肘部抬得很高,长时间工作上肢会感到很疲惫；工作台设置过宽，每次整机测试均需要其他的辅

助仪器，而辅助仪器均需用电才能工作，因此插、拔电源是必需做的，在插、拔电源时，操作者需要掂起脚尖，很吃力，这无疑会影响工作进度，增加疲劳。2.装配工作台物品摆放不合理装配工人进行装配的工作台与检测的工作台布局一致,这样就给装配工作带来不利，由于装配所需的部件繁多，工作时工作台上摆放各类零件，过于单调的工作台设计给装配人员带来不便。另外，装配工作台上零件盒摆放随意，工人作业时伸手距离长，不符合动作经济原则，影响了装配效率，增加了作业疲劳，应该进行改善。3.座椅设计问题操作人员的座椅高度分为两类，一类是蓝色高度可调旋转靠椅，最高可达48cm,最低可达43cm,见图2；第二类是黑色高度可调防静电旋转靠椅，最高可达58cm,最低高度为45cmo但是，部分工人反映即使放到最低值，还是感觉椅子有点高，工作时脚有时悬空，操作不方便，工作时间长脚有些肿胀，膝部难受。不仅影响工作效率，还容易形成静脉曲张等疾病。

图2图2座椅三、改善方案座椅的最佳高度根据人体测量学理论，座面高度类设计，一般取低百分位数据，常取第5百分位的人体数据，因该生产部门95%为男性，所以决定釆用男子第5百分位的“小腿加足高”人体数据为基本数据，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适。根据资料，知男子第5百分位的“小腿加足高”为383cm,方面：一是鞋跟高的修正量，一般为25-38皿，这里取38mm；另一方面是着装(裤厚)修正ill量，一般为3mm.o即功能修正量的尺寸△f=(38+3)mm=41mm.座椅座面高度的设计不需考虑心理修正量，即Ap=Oo因此最佳功能尺寸Xopm=Xa+Af+Ap=(383+41+0)mm二424mm。ill由于人们在身体尺寸上存在着个别差异，高度固定的工作面很难适应身材高度不同的人使用。上述座椅的高度是可以调节的，就可以使这个问题得到较好的解决。关于整机检测工作台高度的最佳尺寸

坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定。从人体力学的角度来看，作业者小臂接近水平或稍微下倾放在工作面上而上臂处于自然悬垂状态，是最适宜的操作姿势。考虑到是生产车间工作台肘部平放高度的设计，由于主要目的是能使手臂得到舒适的休息，故选用男子第50百分位数据进行设计是合理的。根据工作台高度=小腿加足高+小腿加足高修正量+坐姿肘高，男子小腿加足高的第50百分位为413mm,功能修正量同样考虑如上的两个方面，即鞋跟高38mm和裤厚3mnb男子坐姿肘高第50百分位为263mm,不考虑心理修正量,得到：工作台高度=(413+38+3+263)mm=717mm。为了使工作台的设计更加合理，观察对象的位置、眼睛的高度和视野所及的范围也是作业空间设计中协调人机关系必须考虑的重要问题。在人因工程学中,通常以人眼的静视野为依据设计有关内容，以减轻人眼的疲劳。所谓静视野，是指头部固定、眼球静止不动的状态下自然可见的范围。垂直面内双眼静视野最优视线与视水平线的夹角上下均为10°。视力是眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺度。有效视力范围的视角为30。，其特点是利用头部和眼球的转动,在该区内注视物体时，必须集中注意力方能有足够的清晰视觉。目标坐在560mm处最适宜，当观察目标需要转动头部时，左右均不宜超过45°,上下也均不宜超过30°o以上述内容为依据进行计算：眼睛直视正前方的高度=坐姿眼高+座位高，根据人体测量学数据运用中“平均设计的原则"，取男子第50百分位坐姿眼高798mm,座位高即是上面提到的424mm,加总为1222mm。通过测量，可知监护仪1:1高250mm,去除30nun上下边缘，也就是说从监护仪顶端至地面的距离为1:1(717+250-30)mm=937mm。计算得到，若保持头部不动，从监护仪顶端引发的视线与坐姿状态下水平视线的夹角为arctan〔(1222-937)/560)=27°；从监护仪底端引发的视线与坐姿状态下水平视线的夹角为arctan((1222-717-30)/560)=40°，头部向下17°〜30。，符合上述理论要求，并且由于整机检测属于轻作业，所以将整机检测的工作台高度设计为717mm是合理的。if工作台宽度设计根据人体测量学理论，凡属于可及距离类设计，一般应使用低百分位数据,if如涉及到伸手够物等。所以对于整机检测工作台宽度的设计，应取男子第5百分位坐姿上肢功能前伸长，这里是673mm。所以整机检测工作台宽度的设计为673mm。3.装配工作台零件布置的改善改善前的装配工作台，盛装螺丝和螺帽的零件盒放在操作者的右手侧，而且部分零件靠近工作台的里侧，根据“人体之动作应以最低的等级而能得到满意的结果为妥”的原则，工具及物料应布置在使人能运用第3级动作的范围，最大亦只能在第4级动作的范围。人体第3级动作的范围，是以左右手自然下垂，以肘为中心、小臂为半径所能达到的空间范围，称为“正常工作范围”O人的第四级动作范围，是以肩为中心整个手臂为半径所能达到的空间范围，称为最大工作范围。显然改善前的工作台螺丝等零部件的摆放欠佳。对于装配作业这样的精细作业，工作面高度要高于正常位置50〜100mm,使眼睛接近操作对象，便于观察。所以在上述计算得岀的整机检测工作台的高度基础上，加上100mm,即817mm便是装配工作台的合适高度。装配工作台的合适宽图3改善后的工作台四、改善效果评价现将改善前后监护仪生产作业空间尺寸列表1。表1改善刖右a豊尸仅生产线作业至同尺、］对比衣（单位：mm）项^\座椅整机检测工作台装配工作台蓝色可週靠椅黑色可调靠椅咼度宽度高度宽度改善前430〜480450〜580905835905835改善后最佳高度：424717673817673430〜180450〜580在改善前，从检测工位取来的电源板和电源转接板均堆放于工作台前，毫无秩序，很凌乱。在操作中，如果工具及材料都没有固定的位置，则操作者势必在每一个周期中都要浪费部分时间去寻找，耗费精力。而工具和物料有明确而又定的存放地点时，可以促使工人培养习惯和迅速做出反应。所以改善方向一是着眼于将各装配件放于伸手可及的正常工作范围内，二是物料箱的设置方式也应考虑。物料箱的高度有30cm,如果装配人员以坐姿进行装配，那么他们将很难看到箱中的物件，也不利于伸手够到物料箱中的材料，因此只有站立起来，虽然坐立交替对身体有益，但是频繁的交替也会增加操作者的疲劳，所以改善后的物料Ml箱是倾斜放置，以便装配人员看清物料的具体位置，方便抓取。Ml改善后，零件盒放在舒适作业区域内，靠近操作者，操作者以3级动作即可取到零件，零件盒紧靠并集中于操作者的正前方，如图1所示。图4.4中的A角应越小越好，而距离应越短越好。视角最好在正常视角以内为佳，正常视角即S3操作者头不动，两眼向前直视时，所能看到的最大视觉范S3以人体测量学为依据设计的工作台会更适合大部分操作者的作业要求，减少操作者的工作疲劳。学生作品点评：在坐姿作业工作台和座椅设计的人因分析中，作者通过参加企业的生产实践，详细了解了多参数监护仪的生产过程以及员工的生产作业情况，从中发现了生产作业过程中的一些问题，并且针对作业车间内作业工作台和座椅的问题做了具体的