人因工程《第12章 作业空间设计》

1第十二章作业空间设计《人因工程学》机械工业出版社2主要内容：第一节作业空间设计概述第二节作业空间设计中的人体因素第三节作业姿势与作业空间设计第四节工作场所性质与作业空间设计第五节座椅设计《人因工程学》机械工业出版社3第一节作业空间设计概述一、作业空间设计的有关概念二、作业空间设计的一般要求《人因工程学》机械工业出版社4第一节作业空间设计概述一、作业空间设计的有关概念1.作业空间（1）近身作业空间（2）个体作业场所（3）总体作业空间2．作业空间设计《人因工程学》机械工业出版社5第一节作业空间设计概述二、作业空间设计的一般要求（一）近身作业空间设计应考虑的因素（1）作业特点（2）人体尺寸（3）作业姿势（4）个体因素（5）维修活动（二）作业场所布置原则（1）重要性原则（2）使用频率原则（3）功能原则（4）使用顺序原则（三）总体作业空间设计的依据《人因工程学》机械工业出版社6平均执行时间/min20151050低中高频率重要性功能使用顺序原则的适用性图12-1面板布置原则与作业执行时间的关系《人因工程学》机械工业出版社7第二节作业空间设计中的人体因素一、作业空间设计时人体测量学数据运用（1）确定对于设计至为重要的人体尺度（2）确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的尺度范围（3）确定数据运用原则（4）选择合适的数据定位群体的百分位（5）查找表选择有关数据值（6）如有必要，对数据作适当的修正（7）考虑测量衣着情况（8）考虑人体测量学数据的静态和动态性质《人因工程学》机械工业出版社8第二节作业空间设计中的人体因素二、人体视野及所及范围（一）视野（二）主要视力范围（三）眼高（四）视觉运动规律《人因工程学》机械工业出版社9视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。视野的大小和形状与视网膜上感觉细胞的分布状况有关，正常人两眼的视野大致相同。在水平面内的视野是：双眼视区大约60º以内的区域，辨别字的视线角度为10º～20º；分辩字母的视线角度为5º～30º，在各自视线范围以外，字和字母模模糊糊，趋于消失。对于特定的颜色的辨别，视线角度为30º～60º。最敏锐的视力是在标准视线每侧1º的范围内。（一）视野《人因工程学》机械工业出版社10垂直平面的视野：以标准视线水平为0º基准,则最大视区为视平线以上50º和视平线以下70º。颜色辨别界限为视平线以上30º，视平线以下40º。实际上人的自然视线是低于标准视线的，一般状态下，站立时自然视线低于水平线40º，坐着时低于水平线15º；在站姿松弛时，自然视线偏离标准线30º，在坐姿松弛时，自然视线偏离标准线38º。最佳观看展示物的视区在低于标准线30º的区域里。（一）视野《人因工程学》机械工业出版社11根据对物体视觉的清晰度，一般把视野分成三个主要视力范围区：1.中心视力范围（直视区）。人们通常所说的视力，是指视网膜中心窝处的视力，又称中心视力。1.5º～3º，其特点是对该区内的事物的视觉最为清晰。2.瞬间视力范围，视角18º，其特点是通过眼球的转动，在有限的时间内就能获得该区内物体的清晰形象。3.有效视力范围，视角18º，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。（二）主要视力范围《人因工程学》机械工业出版社12有时，对被观察物体并不要求获得十分细致的清晰程度，所以注意力不必集中，视力也不紧张。此外，视力范围与被观察的目标距离有关。目标在560mm处最为适宜，低于380mm时会发生目眩，超过760mm时，细节看不清楚。当观察目标需要转动头部时，左右均不宜超过45º，上下也均不宜超过30º。（二）主要视力范围《人因工程学》机械工业出版社13人眼具有视觉特性，在目视工作中人眼的适应性至关重要。人眼适应性与人眼的高度及显示器、控制器的位置有关。显示器、控制器的配置应当满足人的视觉特性的要求。配置不当将引起作业者的视觉疲劳，从而导致作业的效率降低，安全和可靠性也无法保障。立姿眼高是从地面至眼睛的距离，在一般工业人口中，眼高的范围约为（147～175）mm。坐姿眼高是从座位面至眼睛的距离，其范围约为（660～790）mm。两组数据值均为正常衣着和身体姿势状态。这些尺寸是目视工作必须适应的眼高范围。（三）眼高《人因工程学》机械工业出版社14（四）视觉运动规律（1）眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此，很多仪表外形设计成横向长方形。（2）视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。所以仪表刻度方向设计应遵循这一规律。（3）人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28％）比垂直式仪表的误读率（35％）低。《人因工程学》机械工业出版社15（4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左下限、而右下限最差。视区内仪表的布置应考虑这一点。（5）两眼的运动是协调的、同步的。在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛视物而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计依据。（四）视觉运动规律《人因工程学》机械工业出版社16第二节作业空间设计中的人体因素三、工作体位（一）决定工作体位和姿势的因素（二）工作体位1.坐姿作业2.立姿作业3.坐、立交替的作业《人因工程学》机械工业出版社17（一）决定工作体位和姿势的因素操作者在作业过程中，通常采用坐姿、立姿、坐立交替相结合姿势，也有一些作业采用跪姿和卧姿。在作业中使用良好的作业姿势可使作业者时刻处于轻松的状态。在确定作业姿势时，主要考虑以下因素：1.作业空间的大小和照明条件；2.作业负荷的大小和用力方向；3.作业场所各种仪器、机具和加工件的摆放位置；4.作业台高度及有没有容膝空间；5.操作时的起坐频率等因素。《人因工程学》机械工业出版社181.坐姿作业坐姿是指身躯伸直或稍向前倾角为100～150，上腿平放，下腿一般垂直地面或稍向前倾斜着地，身体处于舒适状态的体位。坐姿作业具有以下特点：不易疲劳，持续工作时间长；身体稳定性好，操作精度高；手脚可以并用作业；脚蹬范围广，能正确操作。人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。对于以下作业应采用坐姿作业：精细而准确的作业；持续时间较长的作业；施力较小的作业；需要手、足并用的作业。（二）工作体位《人因工程学》机械工业出版社192.立姿作业立姿通常是指人站立时上体前屈角小于300时所保持的姿势。立姿作业的优点及缺点如下：（1）立姿作业的优点可活动的空间增大；需经常改变体位的作业，立位比频繁起坐消耗能量少；手的力量增大，即人体能输出较大的操作力；减少作业空间，在没有坐位余地的场所，以及显示器、控制器配置在墙壁上的情况，立姿更好。（二）工作体位《人因工程学》机械工业出版社20（2）立姿作业的缺点不易进行精确和细致的作业；不易转换操作；立姿时肌肉要做出更大的功来支持体重，容易引起疲劳；长期站立容易引起下肢静脉曲张等。对于需经常改变体位的作业；工作地的控制装置布置分散，需要手、足活动幅度较大的作业；在没有容膝空间的机台旁作业；用力较大的作业；单调的作业，应采用立姿操作。（二）工作体位《人因工程学》机械工业出版社213.坐、立交替的作业某些作业并不要求作业者始终保持立姿或坐姿，在作业的一定阶段，需交换姿势完成操作。这种作业姿势称为坐、立交替的作业姿势。采用这种作业姿势既可以避免由于长期立姿操作而引起的疲劳，又可以在较大的区域内活动以完成作业，同时稳定的坐姿可以帮助作业者完成一些较精细的作业。坐、立交替作业的作业面按立姿作业设计，座椅面高度应与作业面高度相匹配，因此应提高座椅高度。一般使人坐在椅面上双脚刚好着地。该类座椅一般设计成可调的。（二）工作体位《人因工程学》机械工业出版社22（三）人的行为特征前面讨论的是人进行正常作业所必须的物理空间。实际上，人对作业空间的要求，还受社会和心理因素影响。一般来说，人的心理空间要大于操作空间要求。当人的心理空间要求受到限制时，会产生不愉快的消极反应或回避反应。因此，在作业空间设计时，必须考虑人的社会和心理因素。1.个人心理空间2.人的捷径反应和躲避行为《人因工程学》机械工业出版社23接触类型心理距离亲密距离≤450个人距离450～1200社交距离1200～3500公共距离3500～9000表12-1人际交往心理距离/mm图12-2人身空间区域1.个人心理空间（三）人的行为特征《人因工程学》机械工业出版社241.个人心理空间人们对正面要求较大，而侧面要求较少。因此，有必要通过工作场所的布局设计，使工作岗位具有足够的、相对独立的个人空间，并预先对外来参观人员的通行区域做出恰当的规划。有些座椅设计的虽然考虑了人的舒适性和使用效率，但由于放置的位置和排列不当，总体使用效率并不高。例如长排放置的多人座椅，中间不加分隔，即使落座者旁边有空位人们通常也不愿意坐上去，如果加上扶手或隔开座椅，就可以提高座椅利用率。（三）人的行为特征《人因工程学》机械工业出版社252.人的捷径反应和躲避行为人的捷径反应是指人在日常生活中，为了贪图方便，采用最便捷的途径，直接指向目标的行为倾向。如伸手取物往往直接伸向物品，穿越空地走直线等。当发生危险时，人类也有一些共同的躲避行为。如从众心理、左右躲避等行为。人的这种行为倾向在作业过程中常常是引起事故的原因，因此，在设计总体布局、通道、机器、堆放物时就应该提前考虑到。（三）人的行为特征《人因工程学》机械工业出版社26第三节作业姿势与作业空间设计一、坐姿作业空间设计（一）工作面高度和宽度工作类型对男性的推荐高度对女性的推荐高度精密工作900—1100800—1000轻作业740—780700—740用力作业680650表11-2坐着工作时推荐的工作面高度/mm《人因工程学》机械工业出版社27工作面宽度视作业功能要求而定:一般若单供靠肘之用，最小宽度为100mm，最佳宽度为200mm；仅当写字用时，最佳宽度为400mm；工作面板的厚度一般不超过50mm，以便保证大腿的容膝空间。一、坐姿作业空间设计《人因工程学》机械工业出版社28一、坐姿作业空间设计（二）作业范围（1）水平作业范围图12-3平面正常范围和最大范围，以及斯夸尔斯提出的正常范围/cm《人因工程学》机械工业出版社29一、坐姿作业空间设计（二）作业范围（2）垂直作业范围图12-4坐姿作业时手的垂直作业范围/mm《人因工程学》机械工业出版社30一、坐姿作业空间设计（二）作业范围（3）立体作业范围图12-5坐姿上肢运动范围《人因工程学》机械工业出版社31图12-6坐姿立体作业范围(㎜)图12-7坐姿人体尺寸和工作面高度、座椅高度的关系示意图一、坐姿作业空间设计《人因工程学》机械工业出版社32一、坐姿作业空间设计（三）容膝、容脚空间尺寸部位最小尺寸最大尺寸容膝孔宽度5101000容膝孔高度640680容膝孔深度460660大腿空隙200240容腿孔深度6601000表12-3容膝空间尺寸/mm《人因工程学》机械工业出版社33一、坐姿作业空间设计（四）椅面高度及活动余隙（1）座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，以便使全部脚掌着地支撑下肢重量，方便下肢移动，减少臀部压力，避免椅子前沿压迫大腿。（2）座椅放置空间的深度距离（台面边缘到固定壁面的距离），至少应在810mm以上，以便作业者起身与坐下时移动椅子。（3）座椅放置空间的宽度距离应保证作业者能自由的伸展手臂，座椅的扶手至侧面的距离应大于610mm。《人因工程学》机械工业出版社34一、坐姿作业空间设计（五）脚作业空间图12-8脚作业空间《人因工程学》机械工业出版社35图12-9蹬力较大的脚操作器作业空间图12-10蹬力较小的脚操作器作业空间一、坐姿作业空间设计《人因工程学》机械工业出版社36二、立姿作业空间设计（一）工作面高度图12-11工作面调整的高度《人因工程学》机械工业出版社37工作类型对男性的推荐高度对女