人机工程学

中国地质大学安全工程系

人机工程学

安全工程系


第七章　作业空间设计


人机工程学人机工程学第七章　作业空间设计大纲

本章主要内容：

作业空间设计的基本原则

工作空间人体尺寸及应用原则

工作空间设计

工作岗位设计


人机工程学人机工程学第七章　作业空间设计重难点分析

　　本章主要内容是介绍作业空间设计的方法和原则，并且充分运用人体测量所涉及的人体尺寸，进行简单的作业空间设计以及作业岗位设计。

　　其中，作业空间设计的基本原则、工作空间人体尺寸及应用原则要求重点掌握，具体的作业空间设计及作业岗位设计要求高起专了解。


人机工程学人机工程学第一节　作业空间设计概念及原则

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。


人机工程学人机工程学

1.1 　作业空间设计的基本原则

作业空间包含三种不同的空间范围：

　　　　作业范围

　　　　作业活动空间

　　　　安全防护空间


人机工程学人机工程学1.1.1 　作业空间 ---- 作业范围

　　作业范围：

人体在规定的位置上进行作业时（如操纵机器、维修设备等） , 必须触及的空间，也称为作业接触空间。

人们为完成劳动任务的大部分工时主要在这个范围内度过。



1.1.2 　作业空间 ---- 作业活动空间

　　作业活动空间：

　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。


人机工程学人机工程学1.1.3 　作业空间 ---- 安全防护空间

　　安全防护空间：

　　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。

　　在进行工作场地和器设备的设计与布局时，必须充分考虑作业空间的安全人机工程学设计问题。


人机工程学人机工程学1.2 　作业空间设计意义（ 1 ）

　　作业空间设计意义：

　　从大的范围来讲，就是组织生产现场，把所需要的机器、设备和工具，按照生产任务、工艺流程的特点和人的操作要求进行合理的空间布置，给能量、物质和人员确定一个最佳的流通路线和占有区域，避免冲突，提高工作系统总休上的可靠性和经济性。


人机工程学人机工程学1.2.1 　作业空间设计意义（ 2 ）

　　从小的范围来讲，就是合理设计工作岗位。以保证作业者在工作位置上便于工作，保证操作活动的准确高效，并以最低的体力强度和心理强度获得最高的劳动生产率，同时，又能确保劳动者的安全和健康。


人机工程学人机工程学1.3 　作业空间设计原则（ 1 ）

　　 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。


人机工程学人机工程学1.3.1 　作业空间设计原则（ 2 ）

　　 2. 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。



　　 3. 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。



　　 4. 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。



1.4 　作业空间设计国家标准（ 1 ）

　　 GB／ T l3547--1992《工作空间人体尺寸》

　　 GB／ T l3547--1992《工作空间人体尺寸》给出了 3 组、 l7项与工作空间有关的中国成年人人体尺寸的数据。



1.4.1 　国家标准（ 2 ）

GB／ T l3547--1992《工作空间人体尺寸》

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 )

3. 工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸 (6项 )


人机工程学人机工程学1.5 　工作空间立姿人体尺寸图 GB／ T l3547--1992《工作空间人体尺寸》

工作空间立姿人体尺寸


人机工程学人机工程学1.5.1 　工作空间立姿人体尺寸表



人机工程学人机工程学1.6 　工作空间坐姿人体尺寸图

工作空间坐姿人体尺寸

GB／ T l3547—1992《工作空间人体尺寸》


人机工程学人机工程学1.6.1 　工作空间坐姿人体尺寸表


人机工程学人机工程学1.7 　跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸图（男）

工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸


人机工程学人机工程学1.7.1 　跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸表




1.8 　跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸图（女）




第二节　工作空间人体尺寸应用原则

　　工作空间人体尺寸数据的应用原则

　　 GB／ T l3547--1992

　　 1) 表列数据为裸体测量的结果，使用时需附加穿着修正量。

　　 2) 表列数据为在挺直、标准姿势下测量所得，使用时需附加姿势修正量。

　　 3) 与 GB／ T l0000--1988配套使用。

　　姿势修正量、心理修正量及百分位数的选择等均应遵循 GB／ T l2985--199 1指出的原则。


人机工程学人机工程学第三节　工作空间设计一般原则 (1)

　　在 GB／ T l6251--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。


人机工程学人机工程学3.1 　工作空间设计一般原则（ 2 ）

　　 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。


人机工程学人机工程学3.2 　工作高度的安排布置

立姿手臂活动及手操作的适宜范围 a)正视 b)侧视


人机工程学人机工程学3.3 　工作空间设计原则

　　成年男子人体尺寸第 50百分位，在不计鞋底厚度的条件下，立姿正视、侧视手臂活动及手操作适宜范围见上图。

　　图中粗实线所画为最大握取范围，是以肩关节为中心，以臂长 (到手掌掌心 ) 为半径所确定的区域；

　　虚线所画小圆基本上是以 (手臂自然下垂时的 )

肘关节为圆心，以前臂长 (到手掌掌心 ) 为半径所确定的区域，是最有利的握取范围。


人机工程学人机工程学3.3.1 　工作空间设计原则 (2)

　　图中阴影部分为手操作的最适宜区域。图 b 中细实线所画的大圆弧为指尖可达的范围。

　　上图是在腿脚与躯干挺直不动的条件下所得到的数据，虽然人体通过膝、腰等关节的转动即可明显扩大手的操作范围，且工作中偶尔转动关节、移动躯干也是容易做到的；


人机工程学人机工程学3.3.2 　工作空间设计原则 (3)

　　但多次转动关节、移动躯干将增大工作强度、影响工作效率；而过高频度地转动关节、移动躯干则对体能消耗、工作效率影响更大。

　　人机学一般只给出操作者标准姿势下的数据资料，应用时可根据实际情况灵活掌握。


人机工程学人机工程学3.4 　立姿工作高度表


人机工程学人机工程学3.5 　水平工作面设计

水平面内手臂活动及手操作的范围


人机工程学人机工程学3.6 　脚的工作范围图

脚的工作空间范围a)坐姿侧视与俯视 b)立姿侧视


人机工程学人机工程学3.7 　脚工作空间 (1)

　　脚的工作空间

　　脚操作的灵敏度、精确度比手操作差，但操纵力大于手操作。脚操作多在坐姿下采用。坐姿下由臀部支承身体，必要时两脚均可进行操作。

　　立姿下只能由单脚进行操作。坐姿下侧视与俯视脚的工作空间范围见上图 a；


人机工程学人机工程学3.7 　脚工作空间 (2)

　　脚的操作区域在坐面以下的前方，图中深影区为操作较为灵便的区域，画斜线区域为臀部不需移动条件下的可达操作区域。

　　从俯视图可知，偏离正中矢状面左右各 15 。左右的方向适宜于脚的操作。

　　图 b 为立姿侧视单脚操作所需要的空间尺寸。



第四节　工作岗位类型

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

　　　　　坐立姿交替工作岗位。


人机工程学人机工程学4.1 　坐姿工作岗位

　　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。

　　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。


人机工程学人机工程学4.1.1 　坐姿工作岗位尺寸图示

坐姿工作岗位的尺寸图示　　 a)侧视 b)俯视


人机工程学人机工程学4.2 　立姿工作岗位

　　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。

　　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。


人机工程学人机工程学4.3 　坐立姿交替工作岗位

　　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。

　　适用范围

　　操作动作、操纵力等工作形式较为多样的工作。


人机工程学人机工程学4.4 　工作岗位设计示图

立姿工作岗位的尺寸图示坐立姿交替工作岗位的尺寸图示


人机工程学人机工程学4.4.1 　工作岗位尺寸设计

　　工作岗位的尺寸设计　　 GB／ T l4776—1993

　　《人类工效学工作岗位尺寸设计原则及其数值》　　 GB／ T l4776 一 l993 按两种条件给出三种工作岗位的尺寸数据。　　第一种是仅以人体尺寸为依据而不细分作业的类型　　第二种是把作业分为以下三种类型，分别给出了工作岗位的尺寸



4.4.2 　工作岗位设计分类

I 类：使用视力为主的手工精细作业；

Ⅱ类：使用臂力为主，对视力也有一般要求的作业；

Ⅲ类：兼顾视力和臂力的作业。


人机工程学人机工程学4.4.3 　工作岗位尺寸表


人机工程学人机工程学4.4.4 　不同类型作业的工作岗位高度


人机工程学人机工程学4.5 　工作岗位设计原则　　不同的作业类型，人体操作有不同的要求：　　精细作业的工作对象离头部要近，以便能看得仔细；　　重作业操作中要挥动手臂，甚至借助腰的力量，工作对象位置宜低于肘高 (注意，肘部与腰部的高度大体相当 )；　　一般较轻作业的工作高度则介于两者之间。　　所以立姿下工作台面的高度因作业类型不同而与立姿肘高有不同的相对关系，具体尺寸可参照下图。



立姿不同作

业工作台面

的适宜高度

a)

精细作业

b)轻作业

c) 重作业

4.6 　工作岗位设计图示


人机工程学人机工程学本章小结

　　本章主要介绍了作业空间设计的方法和原则，并且阐述了如何运用人体测量及其所得的人体尺寸，进行简单的作业空间设计以及作业岗位设计。

　　其中，作业空间设计的基本原则、工作空间人体尺寸及应用原则要求重点掌握，具体的作业空间设计及作业岗位设计要求高起专了解。

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