宿舍組合床鋪的人機(jī)工程學(xué)分析及改造-張鵬飛

宿舍組合床鋪的人機(jī)工程學(xué)分析及改造學(xué)號姓名張鵬飛摘要：本文主要介紹了人機(jī)工程學(xué)的定義、概述以及簡短歷史，通過對人機(jī)工程學(xué)這門學(xué)科的了解，從而提高在對于產(chǎn)品的開發(fā)、使用時(shí)候能夠按照人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行分析的能力，并且提出合理化建議，這次以浙江理工大學(xué)藝設(shè)學(xué)院男生宿舍的組合床鋪為例，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，對于床鋪的高度、長度、寬度，書桌的高度，書架高度、寬度，以及衣櫥設(shè)計(jì)做了符合人機(jī)工程學(xué)的分析，本著以人為本的原那么，根據(jù)宿舍具體情況和同學(xué)們對于現(xiàn)在床鋪設(shè)計(jì)的意見，對于現(xiàn)有床鋪提出合理的改造意見，在保障學(xué)生的身體健康的前提下，提高學(xué)生的工作學(xué)習(xí)效率。引言現(xiàn)在的大學(xué)宿舍的組合床鋪往往是上面是床鋪，下面是書桌、書架以及衣櫥，并且配備一個椅子，本學(xué)院也不例外。對于一般的組合床鋪，學(xué)校根據(jù)自己宿舍大小和設(shè)計(jì)的不同，從而會選擇不同的床鋪，床鋪的設(shè)計(jì)者沒有根據(jù)每個實(shí)際環(huán)境進(jìn)行具體的改良，對于學(xué)生生活習(xí)慣，工作方式?jīng)]有具體了解，因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，很多不符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)理念，不符合學(xué)生習(xí)慣的設(shè)計(jì)方法會給同學(xué)在生活，學(xué)習(xí)以及工作中帶來很大的不方便和困擾，從而大大降低了學(xué)生的工作學(xué)習(xí)效率，有些不合理的設(shè)計(jì)甚至?xí)绊憣W(xué)生們的身體健康。以學(xué)院的男生宿舍的組合式床鋪?zhàn)鳛檠芯繉ο?，進(jìn)行一系列的人機(jī)工程學(xué)研究、分析，并且在分析完成的根底上提出合理化改良意見。人機(jī)工程學(xué)概述1.人機(jī)工程學(xué)概述人機(jī)工程學(xué)是研究人，機(jī)械及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。是以人的生理、心理特性為依據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，分析研究人與機(jī)器、人與環(huán)境以及機(jī)器與環(huán)境之間的相互作用，為設(shè)計(jì)操作簡便省力、平安、舒適，人—機(jī)—環(huán)境的配合到達(dá)最正確狀態(tài)的工程系統(tǒng)提供理論和方法的科學(xué)。2.人機(jī)工程學(xué)簡史人機(jī)工程學(xué)在各個國家的命名和定義的不同，有些國家稱之為工效學(xué)。工效學(xué)在人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)的研究中，經(jīng)歷了人適應(yīng)機(jī)、機(jī)適應(yīng)人、人機(jī)相互適應(yīng)幾個階段，現(xiàn)在又已深入到人、機(jī)、環(huán)境三者協(xié)調(diào)的人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)。在系統(tǒng)內(nèi)，從單純研究個人生理和心理特點(diǎn)，開展到研究怎樣改善人的社會性因素。隨著市場競爭的加劇和生產(chǎn)水平的提高，工效學(xué)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用也更加廣泛和深入。工效學(xué)是根據(jù)人的心理、生理和身體結(jié)構(gòu)等因素，研究人、機(jī)械、環(huán)境相互間的合理關(guān)系，以保證人們平安、健康、舒適地工作，并取得滿意的工作效果的機(jī)械工程分支學(xué)科。3人機(jī)工程學(xué)的目的人類工效學(xué)的目的有三個：第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得更平安；第三，使人工作得更舒適。這三個目的有時(shí)是相一致的。例如一種新機(jī)器可能比舊機(jī)器的效率更高，更平安，更舒適。但是在許多情況下，這三個目標(biāo)是相矛盾的。一種更平安，更舒適的操作方法可能比舊方法效率要低些。某一新機(jī)器可以使人工作的更舒適，但增加的效率可以缺乏以補(bǔ)償增加的投資。這個矛盾的解決顯然取決于人與機(jī)器的相對重要性，取決于人所處的時(shí)代，環(huán)境等[1]。綜上，人機(jī)工程學(xué)在工程歷史上扮演重要的的角色，不僅僅在提高人們的工作效率方面起到了重大作用，還在人機(jī)系統(tǒng)平安舒適方面有了成熟的理論，為后來人們設(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)提供了巨大的幫助。3數(shù)據(jù)建立通過對現(xiàn)有宿舍組合型床鋪進(jìn)行的測量，得到了以下的具體數(shù)據(jù)：床高1750mm、長1960mm、寬800mm，衣櫥高1700mm、寬420mm、內(nèi)橫杠距頂90mm，椅子高410mm、寬380mm、長390mm、高距地790mm，長書架長565mm、距桌面580mm，桌子高1335mm、長775mm、寬590mm，短書架高290mm、長385mm，右邊柜子寬390mm、高660mm，左邊抽屜寬380mm、高140mm，左邊柜子寬390，高520.容腿空間高660mm、長610mm。人體百分位數(shù)尺寸百分位數(shù)，見表1。表1人體主要尺寸百分位數(shù)表年齡分組百分位數(shù)/%男〔18-60〕151050909599女(18-55)151050909599數(shù)據(jù)工程坐高/mm836858870908947958979789809819855891901920身高/mm599158316041678175417751814563148415031570164016591697坐姿肘高/mm214228235263291298312201215223251277284299坐姿大腿厚/mm103112116130146151160107113117130146151160坐姿膝高/mm441456461493523532549410424431458485493507小腿加足高/mm372383389413439448463331342350382399405417續(xù)表1人體主要尺寸百分位數(shù)表坐深/mm407421429457486494510388401408433461469485坐姿下肢長/mm8929219379921046106310698268518659129609751005人體功能修正量，見表2。表2人體尺寸修正量表工程尺寸修正量修正原因肩寬100mm被子厚度坐姿高3mm褲厚膝高33mm鞋高大腿厚13mm褲厚4現(xiàn)有組合式床鋪人機(jī)系統(tǒng)分析對于現(xiàn)有的宿舍組合型床鋪，在一定程度上設(shè)計(jì)符合了人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)要求，但是在一些細(xì)節(jié)性的問題上面，只有在長期使用過程中才會暴露出來。根據(jù)宿舍現(xiàn)狀，見圖1。圖1現(xiàn)有宿舍組合床鋪的現(xiàn)狀照片通過分析，得到以下結(jié)論。一．不合理分析床長的問題分析因?yàn)樵诖蟪叽缭O(shè)計(jì)中只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據(jù)，對于床長設(shè)計(jì)應(yīng)該使用大尺寸，由第三章數(shù)據(jù)以及表1數(shù)據(jù)可知，人體身高的第九十九百分位長度為1814mm，床的長度1950mm，現(xiàn)有床鋪長度大于第九十九百分位數(shù)，即滿足了百分之九十九的人使用，由于每件產(chǎn)品在使用設(shè)計(jì)時(shí)候不可能滿足所有人的使用習(xí)慣以及喜好，也就沒有必要為了極端少數(shù)的人群的要求進(jìn)行一些不必要的設(shè)計(jì)，所以在床鋪的長度的尺寸上，現(xiàn)有的組合式床鋪滿足人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)。桌面作業(yè)面積的問題分析在測量的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，桌子的長度為1335mm、寬775mm。查得人的手眼協(xié)調(diào)的作業(yè)頁面控制區(qū)域見圖2。圖2推薦控制臺作業(yè)面控制區(qū)域人的手眼協(xié)調(diào)區(qū)域?qū)挾葹?9.7-19=40.7cm，長度在人體正中矢狀面左右各7.6cm～53.5cm，所以現(xiàn)有組合式床鋪的桌面設(shè)計(jì)長133cm、寬75cm遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人眼協(xié)調(diào)區(qū)域，不符合人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原理，這樣設(shè)計(jì)讓使用者在使用過程中由于各個物品擺放問題，使用起來會頻繁出現(xiàn)的單手工作，眼睛注意力隨工作的變化而左右上下移動，這樣不僅會出現(xiàn)效率不高，還會引起使用者的操作疲勞。由此可見，課桌應(yīng)該是對于組合式床鋪改良設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。書架的問題分析桌面上的小書架在設(shè)計(jì)制造時(shí)候產(chǎn)生了一些小偏差，短書架高290mm，當(dāng)在使用的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，A4紙張?jiān)嚲碇绷⒎胖脮r(shí)候有些不方便，可知A4紙張的長度為297mm，這就導(dǎo)致了在放置A4紙張大小的試卷時(shí)候的出現(xiàn)的困難問題。作業(yè)光環(huán)境的問題分析由于是組合式床鋪，在設(shè)計(jì)時(shí)候下層是書桌，但是橫向，平行于床長的設(shè)計(jì)，桌子寬度為590mm小于床的寬度為800mm。所以在日常寫作業(yè)時(shí)候，身體和床會擋住宿舍的光源，這樣不僅十分不利于學(xué)生們的學(xué)習(xí)生活，也十分不利于學(xué)生的身體健康，長期在昏暗的光環(huán)境下看書會引起近視等生理疾病，是不良的工作光環(huán)境。這也成為了改良的重點(diǎn)。這一點(diǎn)深有體會，如果沒有臺燈，即使白天書桌也是偏黑。宿舍面積和組合床的問題分析學(xué)校在買床鋪時(shí)候直接很據(jù)現(xiàn)有的床鋪進(jìn)行選擇，而沒有針對學(xué)校宿舍的具體環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致在床鋪和洗漱柜之間存在一定的空間，這樣不僅浪費(fèi)了對于宿舍的使用空間，由于清潔工作不到位，導(dǎo)致這個空間經(jīng)常被堆放雜物，臟亂不堪。二．改良方案的設(shè)計(jì)分析改良設(shè)計(jì)主要針對在工作臺面的問題，光環(huán)境等問題，在此次設(shè)計(jì)中，還主要增加了一些讓學(xué)生們更好的進(jìn)行學(xué)習(xí)、生活的改良。在改良設(shè)計(jì)的同時(shí)，大幅度增加了組合床鋪的平安性和易用性，在滿足各種需求以后，提高了使用效率。床的大小的改良由于針對學(xué)院的宿舍設(shè)計(jì)，在宿舍面積條件的允許下，增加了床的長度。因?yàn)樵诖蟪叽缭O(shè)計(jì)中只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據(jù)，所以依據(jù)人體大尺寸設(shè)計(jì)。最正確功能尺寸=人體尺寸分位數(shù)+功能修正量+心理修正量選擇了人體身高的第九十九百分位數(shù)，長度為1800mm，加上加上睡覺的功能修正量100mm，可以算出最小功能尺寸為1900mm，加上人體心理修正量100mm，可以計(jì)算出最正確床長度設(shè)計(jì)尺寸為2000mm。改良設(shè)計(jì)的尺寸為2000mm大于最小功能尺寸，等于最正確功能尺寸，滿足百分之九十九的人使用，符合設(shè)計(jì)要求。床的寬度選擇人體肩寬的第九十九百分位數(shù)，長度為480mm，睡覺的功能修正量由表2功能修正量表可得為100mm，可以算出最小功能尺寸為580mm，加上人的心理修正量380mm，可以計(jì)算出最正確床寬設(shè)計(jì)尺寸為960mm。改良設(shè)計(jì)的尺寸為960mm大于最小功能尺寸，等于最正確功能尺寸，滿足百分之九十九的人使用，符合設(shè)計(jì)要求。這樣的設(shè)計(jì)可以在滿足使用者工作需求的同時(shí)盡量給使用者創(chuàng)造一個舒適的環(huán)境，使使用者舒適度盡可能到達(dá)最大滿足。書架的分層設(shè)計(jì)在改良設(shè)計(jì)的時(shí)候采用了分層設(shè)計(jì)的原理，不同層次放置不同的書籍，設(shè)計(jì)的尺寸也不同。由于改變了書架和書桌的整體設(shè)計(jì)，查得數(shù)據(jù)：32開書籍長度為203mm，16開書籍長度為26mm，A4紙張?jiān)嚲黹L度為297mm，根據(jù)第四章公式1可以計(jì)算出書架的最小功能尺寸分別為300mm、270mm、220mm，根據(jù)5.1節(jié)公式2可以計(jì)算出最正確的書架設(shè)計(jì)高度尺寸分別為350mm、320mm、250mm、250mm、230mm、230mm，大于最小功能尺寸，這樣的設(shè)計(jì)，使得在放書時(shí)候更加方便，由于根據(jù)不同大小的書進(jìn)行擺放，在找書時(shí)候也能迅速找到，這樣可以大大提高對于書架的使用效率。光源設(shè)計(jì)新的設(shè)計(jì)改變了宿舍課桌的設(shè)計(jì)，側(cè)向的設(shè)計(jì)讓使用者在工作時(shí)候沒有擋住宿舍總體光源，還在書桌上方的書架底部設(shè)計(jì)一個20W日光燈，這樣在保障了學(xué)生的平安，也保障了學(xué)習(xí)光環(huán)境，良好的光環(huán)境能保障學(xué)習(xí)效率。容腿空間根據(jù)第三章表1可以知道人體坐姿膝高第九十九百分位數(shù)為549mm，根據(jù)表2可以知道坐姿功能修正量為33mm，可以計(jì)算出容腿空間的最小設(shè)計(jì)尺寸為582mm，加上人體心理修正量，可以計(jì)算出最正確的容腿空間長為640mm，這樣的設(shè)計(jì)尺寸大于最小功能尺寸，能保證人腿在一般坐姿時(shí)候有足夠的空間進(jìn)行活動。針對宿舍的面積設(shè)計(jì)改良方案中完全根據(jù)宿舍面積進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了完全符合宿舍的組合式床鋪。配合宿舍現(xiàn)有的洗漱柜，可以在保證安裝的前提下，留下盡量少的空間，這樣可以大大減少了臟亂差的問題出現(xiàn)。人性化設(shè)計(jì)在床上設(shè)計(jì)出了一個可以支撐的板，這個板可以支撐起來，也可以收起來，主要的目的是為同學(xué)們提供一個放置睡前讀物或者其他非床上用品的地方，這樣就不會因?yàn)闁|西放在床上而影響睡覺空間，從而影響睡眠質(zhì)量。在這點(diǎn)設(shè)計(jì)上，還特別平安性設(shè)計(jì)了，支撐板角度斜向上9°左右，這樣，能保證放在上面的物品不會應(yīng)為重力而滑落，砸傷學(xué)生。根據(jù)分析和重新設(shè)計(jì)的到得新尺寸，做出設(shè)計(jì)如圖4。