第五章-安全人機(jī)系統(tǒng)中人的作業(yè)崗位與空間設(shè)計(jì)

第五章安全人機(jī)系統(tǒng)中的作業(yè)崗位與空間設(shè)計(jì)1學(xué)習(xí)目標(biāo)：具備根據(jù)不同工作確定作業(yè)姿勢(shì)的能力具有對(duì)作業(yè)崗位的初步設(shè)計(jì)能力具有作業(yè)場(chǎng)所布置能力具有典型作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)能力具有安全作業(yè)空間的設(shè)計(jì)能力

第五章安全人機(jī)系統(tǒng)中人的

作業(yè)崗位與空間設(shè)計(jì)

化學(xué)工業(yè)出版社2§1作業(yè)崗位

§2作業(yè)空間分析

第五章安全人機(jī)系統(tǒng)中人的

作業(yè)崗位與空間設(shè)計(jì)

3一、作業(yè)崗位的分類確定姿勢(shì)原則：

最高作業(yè)效率

人-機(jī)之間最協(xié)調(diào)

工作者輕松、舒適、自然、持久地進(jìn)行作業(yè)

第一節(jié)作業(yè)崗位

4第一節(jié)作業(yè)崗位

作業(yè)崗位（按其作業(yè)時(shí)的姿勢(shì)）立姿崗位、坐姿崗位、坐立姿交替崗位、跪姿崗位和臥姿崗位5(a)仰臥100(b)坐姿103~105(c)立姿108~110(d)跪姿130~140(e)彎腰150~1606確定作業(yè)姿勢(shì)因素：

①工作空間的大小及照明條件等②體力負(fù)荷大小、頻度、用力方向、作業(yè)要求的準(zhǔn)確性與速度等③作業(yè)場(chǎng)所各種儀器、機(jī)具和加工件的擺放位置，取用、操作的方法等④工作臺(tái)面與座椅的高度，有無足夠容膝空間⑤作業(yè)方式、方法，特別是操作時(shí)起坐頻率，變換姿勢(shì)的可能性⑥作業(yè)者主動(dòng)采取的體位等第一節(jié)作業(yè)崗位

7不良姿勢(shì)：靜止不動(dòng)的立姿長(zhǎng)期或反復(fù)彎腰，特別是彎度超過15°彎腰并伴有軀干扭曲或半坐姿負(fù)荷不平衡，單側(cè)肢體承重長(zhǎng)時(shí)間雙手平舉或前伸長(zhǎng)時(shí)間或高頻率地使用一組肌肉第一節(jié)作業(yè)崗位

8二、典型作業(yè)崗位

坐姿作業(yè)崗位立姿作業(yè)崗位坐立姿交替作業(yè)崗位跪姿作業(yè)崗位臥姿作業(yè)崗位第一節(jié)作業(yè)崗位

91.坐姿作業(yè)崗位

坐姿作業(yè)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)宜采用坐姿的作業(yè)最合理的作業(yè)姿勢(shì)是坐姿作業(yè)。因此，必須坐著工作的，就一定要保證坐著工作。可以坐著工作的，就應(yīng)該爭(zhēng)取坐著工作。101.坐姿作業(yè)崗位坐姿作業(yè)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)宜采用坐姿的作業(yè)1）持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的靜態(tài)作業(yè)。坐姿時(shí)，支持身體的力較小，腿上消耗的能量和負(fù)荷較小，血液循環(huán)暢通，可減少疲勞和人體能量的消耗。2）精密度要求高而又要求仔細(xì)的作業(yè)。坐姿時(shí)，當(dāng)設(shè)備振動(dòng)或移動(dòng)，人體有較大的穩(wěn)定度和平衡度。3）需要手足并用，并對(duì)一個(gè)以上踏板進(jìn)行控制的作業(yè)。坐姿時(shí)，雙腳容易移動(dòng)，且可借助座椅支撐對(duì)腳控制器施以較大力量。112.立姿作業(yè)空間

立姿作業(yè)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)宜采用立姿的作業(yè)缺點(diǎn)立姿作業(yè)時(shí)，作業(yè)者可變換位置，減少疲勞和厭煩；無需任何容膝空間等重要優(yōu)點(diǎn)。122.立姿作業(yè)空間

優(yōu)點(diǎn)宜采用立姿的作業(yè)缺點(diǎn)1）需要經(jīng)常改變體位的作業(yè)。立姿時(shí)消耗能最少些；2）常用的控制器分布在較遠(yuǎn)區(qū)域、需要手足有較大運(yùn)動(dòng)幅度的作業(yè)。立姿時(shí)作業(yè)者可以走動(dòng)，可以看見或使用坐姿作業(yè)者夠不到的部件；3）需要用力較大的作業(yè)。立勢(shì)時(shí)手臂力量較大，易于操作大操縱桿。132.立姿作業(yè)空間

優(yōu)點(diǎn)宜采用立姿的作業(yè)缺點(diǎn)不易進(jìn)行精確而細(xì)致的工作；不易轉(zhuǎn)換操作；立姿時(shí)支持體重，易引起疲勞；下肢負(fù)擔(dān)較重，長(zhǎng)期站立易引起下肢靜脈曲張等。143.坐—立姿交替作業(yè)崗位

坐—立姿交替作業(yè)的特點(diǎn)為了克服坐姿、立姿作業(yè)的缺點(diǎn)，在工作崗位上經(jīng)常采用坐—立姿交替作業(yè)的方式。這種作業(yè)方式的優(yōu)點(diǎn)是能使作業(yè)者在工作中變換體位，從而避免由于身體長(zhǎng)時(shí)間處于一種體位而引起的疲勞。例如，長(zhǎng)時(shí)間的坐姿作業(yè)會(huì)引起心理性疲勞，改成立姿適當(dāng)走動(dòng)，有助于維持工作能力，而長(zhǎng)時(shí)間的立姿作業(yè)會(huì)產(chǎn)生肌肉疲勞，坐下來就可以消除。154.跪姿作業(yè)崗位

宜采用跪姿的作業(yè)缺點(diǎn)如在需要拆裝設(shè)備低部零件、擦洗設(shè)備、擦地板、取物等，則需采用跪姿。164.跪姿作業(yè)崗位

宜采用跪姿的作業(yè)缺點(diǎn)消耗能量較大、可能引起腿部麻木，腫脹等。17在修理汽車等場(chǎng)合常采用臥姿。常見的臥姿為俯臥、側(cè)臥、仰臥等。5.臥姿作業(yè)崗位

18圖5-1以靜臥為基礎(chǔ)，坐、立、彎腰、跪四種姿勢(shì)的能耗百分比19三、作業(yè)崗位設(shè)計(jì)要求和原則設(shè)計(jì)要求：保證作業(yè)者在上肢活動(dòng)所能達(dá)到的區(qū)域內(nèi)完成各項(xiàng)操作，并應(yīng)考慮下肢的舒適活動(dòng)空間

考慮操作動(dòng)作的頻繁程度。很頻繁（≥2次/分鐘）；頻繁（＜2次/分鐘，且≥2次/小時(shí)）；不頻繁（＜2次/小時(shí)）考慮作業(yè)者的群體，全部為男性；全部為女性；男性和女性共同使用

第一節(jié)作業(yè)崗位

20設(shè)計(jì)原則：必須考慮作業(yè)者動(dòng)作的習(xí)慣性、同時(shí)性、對(duì)稱性、節(jié)奏性、規(guī)律性等生理特點(diǎn)，以及動(dòng)作經(jīng)濟(jì)性原則各組成部分（座椅、工具、顯示器、操縱器及其他輔助設(shè)施）的設(shè)計(jì)，均應(yīng)符合工作特點(diǎn)及人機(jī)工程學(xué)要求在作業(yè)崗位上不允許有與作業(yè)崗位結(jié)構(gòu)組成無關(guān)的物體存在第一節(jié)作業(yè)崗位

21合適的作業(yè)空間設(shè)計(jì)需要考慮的因素：元件布置的造型與樣式操作者的舒適性和安全性便于使用、避免誤差、提高效率控制與顯示既緊湊又可分區(qū)四肢分擔(dān)均衡，避免局部超負(fù)荷作業(yè)作業(yè)者身材的大小第二節(jié)作業(yè)空間分析

22一、作業(yè)空間類型

1.作業(yè)空間

人、機(jī)器設(shè)備、工裝以及被加工物所占的空間。（1）近身作業(yè)空間（2）個(gè)體作業(yè)場(chǎng)所（3）總體作業(yè)空間

第二節(jié)作業(yè)空間分析

23第二節(jié)作業(yè)空間分析

一、作業(yè)空間類型近身作業(yè)空間

定義：作業(yè)者在某一位置時(shí)，考慮身體的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)尺寸，在坐姿或站姿狀態(tài)下，其所能完成作業(yè)的空間范圍

24第二節(jié)作業(yè)空間分析

作業(yè)場(chǎng)所指操作者周圍與作業(yè)有關(guān)的、包含設(shè)備因素在內(nèi)的作業(yè)區(qū)域不同個(gè)體作業(yè)場(chǎng)所的布置構(gòu)成總體作業(yè)空間

25作業(yè)空間設(shè)計(jì)

從廣義上講：按照作業(yè)者的操作范圍、視覺范圍以及作業(yè)姿勢(shì)等一系列生理、心理因素對(duì)作業(yè)對(duì)象、機(jī)器、設(shè)備、工具進(jìn)行合理的空間布局，給人、物等確定最佳的流通路線和占有區(qū)域，提高系統(tǒng)總體可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

從狹義上講：合理設(shè)計(jì)工作崗位，以保證作業(yè)者安全、舒適、高效工作。第二節(jié)作業(yè)空間分析

26作業(yè)空間設(shè)計(jì)27作業(yè)空間設(shè)計(jì)28作業(yè)空間設(shè)計(jì)29

在集體辦公條件下，應(yīng)盡量避免桌子的面對(duì)面排列或順序排列。30二、作業(yè)空間設(shè)計(jì)總則

總體作業(yè)空間設(shè)計(jì)的依據(jù)作業(yè)場(chǎng)所布置總則作業(yè)場(chǎng)所布置考慮順序第二節(jié)作業(yè)空間分析

31

總體作業(yè)空間設(shè)計(jì)的依據(jù)

企業(yè)的生產(chǎn)方式、工藝特點(diǎn)決定了總體作業(yè)空間內(nèi)的設(shè)備布局，在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)人機(jī)關(guān)系，按照作業(yè)者的操作要求進(jìn)行作業(yè)場(chǎng)所設(shè)計(jì)及其他設(shè)計(jì)第二節(jié)作業(yè)空間分析

32作業(yè)場(chǎng)所布置總則重要性原則—將最重要的設(shè)施布置在離操作者最近或最方便的位置使用頻率原則—將信息交換頻率高的設(shè)施布置在操作者易見、易及的位置，便于觀察和操作功能原則—按功能性相關(guān)關(guān)系對(duì)顯示器、控制器以至于機(jī)器進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幗M排列，把具有相同功能的機(jī)器設(shè)施布置在一起，以便于操作者記憶和管理

使用順序原則—根據(jù)人操作機(jī)器或觀察顯示器的順序規(guī)律布置機(jī)器第二節(jié)作業(yè)空間分析

33圖5-2面板布置原則與作業(yè)執(zhí)行時(shí)間的關(guān)系34三、典型作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)坐姿作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)立姿作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)坐立交替作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)受限作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)第二節(jié)作業(yè)空間分析

351坐姿作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)工作面高度：略低于肘部(坐面高度加坐姿肘高)50～100mm當(dāng)精細(xì)的或需較大視力的工作，高于肘部50～150mm當(dāng)從事需要較大用力的重工作，低于肘部150～300mm第二節(jié)作業(yè)空間分析

36圖5-3坐姿作業(yè)工位的工作面高度、坐椅高度的關(guān)系示意圖

37表5-1坐姿工作的工作面尺寸范圍38作業(yè)范圍定義：操作者以站姿或坐姿進(jìn)行作業(yè)時(shí)，手和腳在水平面和垂直面內(nèi)所能觸及的最大軌跡范圍水平作業(yè)范圍

澳大利亞學(xué)者海蒂提出的“MODAPTS記號(hào)”

第二節(jié)作業(yè)空間分析

39圖5-4上肢動(dòng)作一般記號(hào)40圖5-5平面作業(yè)范圍(cm)411坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)垂直作業(yè)范圍421坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)立體作業(yè)范圍

立體作業(yè)范圍指的是將水平和垂直作業(yè)范圍結(jié)合在一起的三維空間，實(shí)際上，坐姿作業(yè)時(shí)，操作者的動(dòng)作被限制在工作臺(tái)面以上的空間范圍，其作業(yè)范為一立體空間。431坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)（3）容膝、容腳空間 在坐姿工作臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，在工作臺(tái)下部就要有足夠的容納腿腳的區(qū)域，就叫容膝、容腳空間。符號(hào)尺度部位尺寸最小最大a容膝孔寬度5101000b容膝孔高度640680c容膝孔深度460660d大腿空隙200240e容腿孔深度6601000單位：mm44第二節(jié)作業(yè)空間分析

腳作業(yè)空間圖5-6腳作業(yè)區(qū)域451坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)對(duì)腳作業(yè)空間的研究主要在于腳踏板的設(shè)計(jì)，腳與踏板應(yīng)成90°，對(duì)于蹬力較大的腳踏板，大、小腿間的夾角應(yīng)在105°~135°，以120°為最佳，對(duì)瞪力較小的，應(yīng)在105°~110°范圍內(nèi)。夾角462.立姿作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)工作面高度：不僅與身高有關(guān)，還與作業(yè)時(shí)施力的大小、視力要求和操作范圍等很多因素有關(guān)，可為固定值，也可隨需要調(diào)整寬度：視需要而定

第二節(jié)作業(yè)空間分析

47圖5-7立姿作業(yè)的工作臺(tái)高度推薦值(cm)0參照線是地面至肘的高度線，其平均值男性為105cm，女性為98cm48作業(yè)范圍水平面作業(yè)范圍：與坐姿時(shí)相同垂直作業(yè)范圍：正常作業(yè)范圍、最大作業(yè)范圍（設(shè)計(jì)控制臺(tái)、配電板、駕駛盤和確定控制位置的基礎(chǔ)）

第二節(jié)作業(yè)空間分析

49圖5-8立姿作業(yè)的垂直作業(yè)空間(a)單臂(b)雙臂50第二節(jié)作業(yè)空間分析

立姿作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)臨時(shí)座位

51第二節(jié)作業(yè)空間分析

表5-3立姿作業(yè)空間垂直方向布局設(shè)計(jì)

垂直方向高度(mm)區(qū)域特點(diǎn)作業(yè)空間設(shè)計(jì)內(nèi)容0～500適宜于腳控制只能設(shè)計(jì)腳踏板、腳踏鈕等常用的腳控制器500～700手、腳操作不方便不宜在此區(qū)域設(shè)計(jì)控制器700～1600最適宜于人的操作和觀察設(shè)置各種重要的、常用的手控制器、顯示器和工作臺(tái)面；特別是人最舒適的作業(yè)范圍900～1400mm高度之間1600～1800手操縱不方便，視力條件也略有下降布置極少操縱的手控制器和不太重要的顯示器1800以上布置報(bào)警裝置523.坐立交替作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)工作臺(tái)高度既適宜于立姿作業(yè)又適合于坐姿作業(yè)，這時(shí)工作臺(tái)高度應(yīng)按立姿作業(yè)設(shè)計(jì)

為使工作臺(tái)高度適合于坐姿操作，需要提高坐椅高度坐椅應(yīng)設(shè)計(jì)得高度可調(diào)+可移動(dòng)，椅面設(shè)計(jì)略小些為防止坐姿操作時(shí)兩腿懸空而壓迫靜脈血管，一般在坐椅前設(shè)置擱腳板

第二節(jié)作業(yè)空間分析

53第二節(jié)作業(yè)空間分析

表5-4坐立交替作業(yè)崗位操作的控制臺(tái)尺寸5455564.受限作業(yè)崗位的空間設(shè)計(jì)受限作業(yè)是指作業(yè)者被限定在一定的空間內(nèi)進(jìn)行操作。57圖5-10幾種通道空間尺度5859湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系圖8-17由上肢和零件尺寸限定的維修空間/mm4.4其它作業(yè)姿勢(shì)的作業(yè)空間設(shè)計(jì)59第二節(jié)作業(yè)空間分析

作業(yè)空間安全空間潛在危險(xiǎn)空間危險(xiǎn)空間四、安全作業(yè)空間的設(shè)計(jì)

60安全作業(yè)空間要考慮一定的富?？臻g，即安全作業(yè)空間＝作業(yè)的物理空間＋操作者心理要求的富?？臻g〔實(shí)例〕作業(yè)空間周圍如有危險(xiǎn)源(如高壓電)及危險(xiǎn)區(qū)(轉(zhuǎn)動(dòng)的大型設(shè)備等)，應(yīng)加護(hù)網(wǎng)、欄等設(shè)施加以隔絕第二節(jié)作業(yè)空間分析

61作業(yè)空間附近如有彈射出物體、濺射液體可能性時(shí)，應(yīng)設(shè)欄板、欄網(wǎng)加以防護(hù)〔實(shí)例〕作業(yè)空間上方不得有墜物的危險(xiǎn)性作業(yè)和設(shè)施作業(yè)空間的作業(yè)環(huán)境要符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)要求第二節(jié)作業(yè)空間分析

62心理空間個(gè)人心理空間個(gè)人心理空間是指圍繞一個(gè)人并按其心理尺寸要求的空間。接觸類型心理距離親密距離（緊身區(qū)）<=450個(gè)人距離（近身區(qū)）450~1200社交距離（社交區(qū)）1200~3500公共距離（公共區(qū)）3500~9000人際交往心理距離表單位：mm6364湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系①個(gè)人心理空間

人們對(duì)正面要求較大，而側(cè)面要求較少。因此，有必要通過工作場(chǎng)所的布局設(shè)計(jì)，使工作崗位具有足夠的、相對(duì)獨(dú)立的個(gè)人空間，并預(yù)先對(duì)外來參觀人員的通行區(qū)域做出恰當(dāng)?shù)囊?guī)劃。

6465湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系①個(gè)人心理空間有些座椅設(shè)計(jì)的雖然考慮了人的舒適性和使用效率，但由于放置的位置和排列不當(dāng)，總體使用效率并不高。例如長(zhǎng)排放置的多人座椅，中間不加分隔，即使落座者旁邊有空位人們通常也不愿意坐上去，如果加上扶手或隔開座椅，就可以提高座椅利用率。6566

在集體辦公條件下，應(yīng)盡量避免桌子的面對(duì)面排列或順序排列。6768湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系①出入口出口形狀尺寸最小最佳矩形405×610510×710正方形460560圓形560710表8-10應(yīng)急出口的尺寸/mm6869湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系圖8-20通道和走廊的最小空隙圖8-19各種情況下通道的尺寸/㎜②通道和走廊6970湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系③樓梯、梯子和斜坡道1）樓梯。樓梯的斜度應(yīng)設(shè)計(jì)為30o～35o角左右，坡度在20o以下應(yīng)設(shè)計(jì)為坡道，50o以上應(yīng)該使用梯子。2）梯子3）斜坡道

表

8-11樓梯的設(shè)計(jì)參數(shù)

坡度抬步高度/mm踏腳板深度/mm30o16028035o18026040o20024045o22022050o2402007071湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系2）梯子。常用的梯子有移動(dòng)式和固定式兩種，固定的梯子一般設(shè)計(jì)有扶手，稱為扶梯，其坡度為50o～75o之間。移動(dòng)的梯子一般可折疊，使用時(shí)應(yīng)使其坡度大于70o，以免出現(xiàn)滑移。梯子的坡度決定其抬步高度和踏板深度，坡度越大，踏板越淺，而抬步高度也越大，具體尺寸可參考樓梯設(shè)計(jì)參數(shù)。

7172湖南科技大學(xué)工業(yè)工程系3）斜坡道。坡道是在作業(yè)區(qū)域連接兩個(gè)不同高度作業(yè)面的地面通道，經(jīng)常用于裝卸貨物、運(yùn)輸重物等。斜坡道的設(shè)計(jì)要考慮的是人的力量和安全性，一般對(duì)于手推車和運(yùn)貨車