第五章_工位设计

1、1第五章 工位设计 第二节 工位尺寸设计 第三节 工位评价23第一节 工位姿势选择12作业姿势产品形态3工作空间定义： 人操作机器时所需要的活动空间，加上机器、设备、工具、用具、被加工物件所占有空间的总和。 机器、设备、工具按操作要求进行合理空间布置。4工作空间设计包括：作业场所设计（工厂布局）；工位设计（人的肢体在既定施力点位置的工作状态）；座椅设计。包括：1.作业区域布局设计2.作业台面设计工作岗位（简称工位）是保证单个作业者获得省力、高效和舒适的作业空间、作业机具和作业环境。工作空间工位设计5第一节 工位姿势选择 根据工作特点选择作业姿势，有利于身体健康和减少局部肌肉疲劳。6第一节 工位

2、姿势选择 7第一节 工位姿势选择 坐姿工位一般适于操纵范围和操纵力不大，精细的或需稳定连续进行的工作。 对于长时间工作、集中精力思考、精细工作、手脚同时需要参加工作或经常需要完成前伸超过高于工作面41cm或高于工作面15cm的重复操作的工种，尽量设计为“坐姿工作”。 坐姿作业：8第一节 工位姿势选择 坐姿作业：9第一节 工位姿势选择 立姿作业：立姿作业适于在较大作业场所频繁走动，操纵范围和操纵力大，非连续的短时间工作。 10第一节 工位姿势选择 坐、立姿交替作业：既要求坐姿的稳定体位以提高操作的精确度，又要求体位易于改变的作业方式，可以采用坐、立姿交替作业岗位。 测绘工作11一、工位尺寸确定一

3、、工位尺寸确定二、作业台面的深度二、作业台面的深度三、其它尺寸三、其它尺寸第二节 工位尺寸设计12操作高度适合于操作者的身体尺寸及工作类型；座位、工作面(工作台)保证躯干自然直立的身体姿势；身体重量得到适当支撑，两肘置于身体两侧，前臂呈水平状。座位调节到适合于人的解剖、生理特点。身体、头、手臂、手、腿、脚有足够的活动空间。操纵装置设置在肌体功能易达或可及的空间；显示装置按功能重要性和使用频度布置在最佳或有效视区内。把手和手柄适合于手功能的解剖学特性。工作空间设计的一般原则GBT 16251199613一、工位尺寸确定坐姿工作12m3立姿工作15m3重体力工作18m3作业空间需求14（表5.1）

4、坐姿工作岗位 操纵范围和操纵力操纵范围和操纵力不大，精细的或需不大，精细的或需稳定连续进行的工稳定连续进行的工作。作。 1.按工位姿势确定尺寸15立姿工作岗位 在较大作业场所在较大作业场所频繁走动，操纵频繁走动，操纵范围和操纵力大，范围和操纵力大，非连续的短时间非连续的短时间工作。工作。 （表5.1）1.按工位姿势确定尺寸16坐立姿交替工作岗位操纵方式多样。操纵方式多样。（表5.1）1.按工位姿势确定尺寸17182.按作业性质确定尺寸I类：使用视力为主，手工精细作业；II类：以臂力重作业为主，一般视力要求；III类：兼顾视力、臂力的作业。19立姿下不同作业类型，对人体操作要求不同。2.按作业性

5、质确定尺寸10cm差异20作业性质是正确确定立姿、坐姿作业状态下作业台面高度的基本依据。实用的“拇指准则”。作业台面高度“拇指准则”：立姿作业，相对于肘部所在平面高度，作业面低510cm;坐姿作业，作业台面与肘部所在平面等高。21作业台面高度坐姿作业，作业台面与肘部所在平面等高。2223考虑眼高确定作业台面高度 立姿眼高是指地面到眼睛的距离，一般在1470mm1750mm；坐姿眼高是指座位面到眼睛的距离，一般在660mm790mm。 24二、作业台面深度25二、作业台面深度26平直型控制台和弯折型控制台 平直型控制台的宽度若超过1m，会降低认读边缘显示器、操作边缘操纵器的速度。 27二、作业台

6、面深度28评价几种作业姿势29案例分析模度理论选定身高为170厘米人的下垂手臂指端、下垂手臂肘关节、身高三部位为控制点。这些控制点与地面的距离分别为65厘米、105 厘米、170厘米.显然，这些数值之间具有黄金比率关系(65：105 0619；105：170 0618)。65厘米、105 厘米、170厘米.显然，这些数值之间具有黄金比率关系(65：105 0619；105：170 0618)。在这些数值中插入40厘米、25厘米等，形成以5厘米为模数单位的一套费波纳奇级数：170、130、105、65、40、25设计时，如果产品的各组成部分受到这些数值的制约，同时又把控制、操作、显示器件安置在人

7、的最佳控制和最佳视觉范围内，这将使产品设计既满足人机关系的要求，又表现小出例协调美。肩高30研究资料表明：阅读时，倾斜15桌面有利于阅读；写作时，桌面水平最好。三、其它工位尺寸31三、其它工位尺寸如何计算的？32汽车驾驶员工位设计。案例分析1.分别考虑大、小个头司机（P95男、P5女）伸及域；2.考虑座椅移动量，保证大个头在最后、低位置便于操作；小个头在最前、上位置便于操作；3.作业台面离人体最远处应以大个头驾驶员的最大伸及范围确定，最近处应以小个头驾驶员舒适操作位置确定出座椅前、后、上、下调节量 。 33设计目标1：设计合理的操作姿势。女子D10D90工作姿势设计：腰椎有支靠手腕顺直前臂有支

8、托案例分析34设计目标2：设计设备的最小高度。不变不变尺寸：尺寸：A设备底座厚度C鞋厚G料斗高度需要需要变化尺寸：变化尺寸：B踏钮垫片厚度D椅面高度E椅面台面高度差F操作高度设备最小高度:H =A+B+C+D+E+F+G案例35设计目标2：设计椅面工作台高度差E。包装工作需要眼睛配包装工作需要眼睛配合，属于精细工作，合，属于精细工作，工位高度应在肘部上工位高度应在肘部上方，经过测试结果资方，经过测试结果资料：料：上臂外展625操作较为舒适高效。案例方法1：查阅人体尺寸，画人体姿势操作以及设计图，进行几何计算。方法2：找符合人实测。36设计目标2：设计椅面工作台高度差E。案例最终确定：1.保证大

9、个女工操作最大号包装袋2.椅面高度D应该满足大个头女性坐姿需要，取D=Dmax=D90 3.椅面台面高度差E应该满足大个头女性坐姿容腿空间的需要，取E=Emax=E90 37设备最小高度:H=A+Bmin+C+D90+E90+Fmax+G=A+B+C+D+E+F+G案例设计目标：设计设备的最小高度。不变尺寸：不变尺寸：A设备底座厚度C鞋厚G料斗高度需要变化尺寸：需要变化尺寸：B踏钮垫片厚度D椅面高度E椅面台面高度差F操作高度说明：考虑尺寸修正量。38第三节 工位评价 一、工位评价的原则1.坐姿工位评价1）座椅能否容易调节座椅高度：380560座面宽度P460座面深度：380410坐面倾角：10

10、靠背腰靠靠背尺寸P20030039第三节 工位设计评估 2）操作者是否处于合理坐姿 是否有足够下肢空间； 座椅调节到腘窝高度；躯干与大腿夹角P90；靠背腰靠是否在作业者腰身位置。40第三节 工位设计评估 3）工位台面是否可调节 工位台面是否处于上臂自然下垂的肘部稍下位置；对于重体力粗活，台面低于自然放松肘部50100；对于精细或需要视力检测工作，台面高于自然放松肘部50100；足够容腿空间。41足够容腿空间42第三节 工位设计评估 4）坐姿作业是否需要交替站立或走动 43第三节 工位设计评估 2.立姿工位设计评估1）工作台面是否可调节 工位台面是否处于上臂自然下垂的肘部稍下位置；对于重体力粗活

11、，台面低于自然放松肘部100200；对于精细或需要视力检测工作，台面高于于自然放松肘部100200（或带斜面台面）；足够容腿空间。44第三节 工位设计评估 2）是否有足够容腿、脚容足空间 45第三节 工位设计评估 3）是否有坐立姿两用凳46第三节 工位设计评估 3）是否有坐立姿两用凳47第三节 工位设计评估 4）立姿作业是否需要交替采用坐姿 48第三节 工位评价 二、工位姿势的研究方法仪器测量法 主观评价反馈法35姿势观察法1NIOSH提升分析法249研究方法一 姿势观察法姿势靶标定位法（科勒特法） RULA法（上肢快速评估法） Priel法（普里尔法） Gil法（吉尔法） OWAS法 50姿

12、势观察法RULA法（上肢快速评估法）观察作业周期内最频繁使用关节，观察在作业中关节处于极限角度时的身体和上肢的姿势，依据关节当前角度对各关节打分，得到最终分数为评价值。 导致上肢不适的因素很多，除了作业姿势因素（整个身体姿势、手腕姿势、手臂姿势等），还受到关节使用频率、上肢施力大小、在整个作业周期内姿势变动情况等因素影响。51姿势观察法RULA法（上肢快速评估法）表5.6 人体动作级别级别动作部位和特点操作工作举例1手指动作键盘操作、织毛衣2手指和手腕动作茶叶等级分检、小产品的测量、装配3手指、手腕和前臂的动作服装流水线上的缝纫、小件检测、包装、车辆和工程机械的驾驶和操纵、采茶4手指、手腕、前

13、臂和上臂的动作中小产品装箱、非重型钳工修配、卫生清扫5手指、手腕、前臂、上臂和肩部的动作大中产品装箱与搬运、建筑工地劳动注：“动作部位”指完成主要操作功能的人体部位，不包括起配合作用的辅助动作部位。52姿势观察法Priel法（普里尔法） Priel法是研究人员通过观察分析，将作业姿势绘制成草图，在3个正交参考面体系中分析对比14个肢体段工作位置，找出活动最频繁的肢体段与其活动范围。 14个肢体段：双手、双前臂、双上臂、双大腿、双小腿、双脚、颈部、头部。53姿势观察法姿势靶标定位法（科勒特法）针对高度重复性工作进行分析，以4个同心圆描述头部、颈部、上下肢在作业周期中位置，相对于标准姿势变化量记录

14、得到作业人体活动范围。 54姿势观察法Gil法（吉尔法） 以15为增量记录矢状面上躯干、大腿、小腿、上臂之间角度，分析姿势对舒适度的影响。 55姿势观察法OWAS法 记录整个身体姿势、躯干姿势、上肢姿势、下肢姿势，可以定性描述身体姿势状态，帮助识别不良作业姿势。56NIOSH提升分析法 NIOSH提升分析法主要针对工人双手搬起重物作业，以避免或减轻工人背部损伤进行研究，给出“提升方程计算式”对工人举升重物能力进行评估，方程的输出结果为许用负载极限RWL和LI（被举升物体重量与许用负载极限之比 ） 。在设计一项任务时确保被举升重物在工人能够承重的范围之内。57研究方法二 仪器测量法 借助计算机和人机实验仪器动态捕捉姿势进行分析研究，结合计