第十二章 作业空间

第十二章作业空间设计

12.2作业空间设计中的人体因素

12.3作业姿势与作业空间设计

12.1作业空间设计概述

12.4工作场所性质与作业空间设计

12.5座椅设计12.1作业空间概述（1）作业空间——人、机器设备、工装以及被加工物所占的空间

——近身作业空间：

——个体作业场所：

——总体作业空间：（2）作业空间设计

——指按照作业者的操作范围、视觉范围以及作业姿势等一系列生理、心理因素对作业对象、机器、设备、工具进行合理的布置、安排，并找出最适合本作业的人体最佳作业姿势、作业范围，以便为作业者创造一个最佳的作业条件。12.1.1作业空间设计的有关概念12.1作业空间概述（3）设计两个作业需求“距离”

——“安全距离”：放置碰到某物而设计的障碍物距离作业者的尺寸范围；

——“最小距离”：确定作业者在工作时所必须的最小范围。（4）重要性

——一个设计优良的作业空间，不仅可以增加生产的安全性、有序性和效率，降低作业的危险性，更可以提高作业者的满意度和工作动机，经济地利用空间资源。12.1作业空间概述（1）作业空间设计的关键因素

——作业特点：工作需要，工作性质和工作内容

——作业空间特点：近身作业、个体作业、总体作业

——人体尺寸：参照人体尺寸数据，要考虑净尺寸和实际工作时的着装尺寸

——视觉范围：视野、视距、照明

——作业姿势：坐姿、立姿和坐立交替结合姿势

——个体因素：性别、年龄、体形和人种等因素

——控制面板布置：重要程度、作业顺序、使用频率、功能对应性、控制器的间距

——设备布局：作业顺序、设备功能、混合布置

——维修活动：定期检修或更换机器部件时所必需的活动空间12.1.2作业空间设计的一般要求12.1作业空间概述（2）作业空间设计的基本原则

——作业空间的设计应以人的生理、心理特点为依据，不能超出作业者的作业范围；

——从人的要求出发，处理好总体空间与局部空间之间的关系；

——处理好个体场所之间的相互关系；

——要保证作业的安全，尽量减少疲劳；

——各控制器、显示器装置要根据它们的重要程度与使用频率依次布置在作业者作业范围的最佳区、易达区和可达区。

12.2作业空间设计中的人体因素

作业空间的设计即首先要考虑人的需要，为操作者创造舒适的作业条件，因此必须考虑人的认知特点和人体动作的自然性、对称性和节奏性等。作业空间设计需要考虑的人体因素：

——人的视觉要求

——人的行为影响

——人的主要工作体位（1）视野

——水平视野：双眼视区约为60°，其中辨别字的视线角度为10°—20°；

——垂直视野：最大视区为视平线以上60°，以下

70°；而辨别颜色为视平线以上30°，以下40°。（2）视力

——中心视力范围：1.5°－3°；

——瞬间视力范围：视角为18°；

——有效视力范围：视角为30°；

（3）眼高

——立姿眼高：（1470－1750）mm12.2.1人体视觉要求12.2作业空间设计中的人体因素（1）坐姿——人体做合理的作业姿势

①优点

——不易疲劳，持续时间长；

——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。

②适用作业

——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、脚并用的作业。12.2.2工作体位12.2作业空间设计中的人体因素（2）立姿

①优点

——可活动空间大；

——频繁起坐消耗能量小；

——手的力量大；

——减少作业空间。

②缺点

——不易进行精确和细致的作业；

——不易转换操作；

——容易引起疲劳；

——长期站立容易引起下肢静脉曲张。12.2作业空间设计中的人体因素③

适用作业

——需经常改变体位的作业；

——工作地的控制装置布置分散，需手、足活动幅度较大的作业；

——没有容膝空间的机台旁作业；

——单调作业。（3）坐、立交替

①优点

——避免由于长期立姿作业而引起的疲劳；

——可以较大的区域内活动以完成作业；

——可以完成一些较精细的作业；

②适用作业

——只适合一些特殊的作业；

12.2作业空间设计中的人体因素（1）个人心理空间

①定义——指围绕一个人并按其心理尺寸要求的空间。

——紧身区（亲密距离）

——近身区（个人距离）

——社交区（社交距离）

——公共区（公共距离）（2）人的行为惯性

——捷径反应

——躲避行为

12.2.3人的行为影响12.2作业空间设计中的人体因素（1）工作面的高度和宽度

①高度

——最适宜的操作姿势；作业者小臂接近水平或稍微下倾放在工作面上而上臂处于自然悬垂状态；

——正常作业：肘部以下50－100mm；

——负荷较重的作业：低于正常位置的50－100mm；

——精细作业：高于正常位置的50－100mm。

②宽度

——最小宽度：100mm；

——最佳宽度：200mm；

——写字最佳宽度：400mm；12.3.1坐姿作业空间设计12.3作业姿势与作业空间设计（2）作业范围

①水平作业范围

——指人坐在工作台前，在水平面上方便的移动手臂所形成的轨迹，包括正常范围和最大范围。

②垂直作业范围

——人体手臂最适合的作业区域是一个近似梯形的区域，设计时应根据人体尺寸和图中所示范围决定作业空间。③立体作业范围

——立体作业范围指的是将水平和垂直作业范围结合在一起的三维空间12.3作业姿势与作业空间设计（3）容膝空间

——在设计坐姿用工作台时，必须根据脚可达到区在工作台下部布置容膝空间，以保证作业者在作业过程中，腿脚能有方便的姿势。12.3作业姿势与作业空间设计（4）椅面高度及活动余隙

——座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，减少徒步压力，避免椅子前沿压迫大腿；

——座椅放置空间的深度距离，至少在810mm以上；

——座椅放置空间的宽度距离应保证作业者自由地伸展手臂，座椅的扶手至侧面的距离应大于610mm。（5）脚作业空间

——多数作业都需要由脚部的踏板配合完成，但脚的活动精度差很多，所以脚作业空间一般范围较小。

12.3作业姿势与作业空间设计12.3作业姿势与作业空间设计（1）工作面的高度

——立姿工作面的高度不仅跟身高有关，还与作业时施力的大小，视力要求和操作范围等因素有关；

——通常，可以通过调整脚垫的高度来调整作业者的身高和肘高

；

——应按身高和肘高的第95百分位数设计。

12.3.2立姿作业空间设计12.3作业姿势与作业空间设计12.3作业姿势与作业空间设计（2）作业范围

①水平作业范围

——与坐姿作业时基本相同。

②垂直作业范围

——比坐姿大一些。③立体作业范围

——是立姿水平面作业范围与垂直面作业范围在三维空间的结合，其空间形状呈贝壳状。（3）工作活动余隙

——站立用空间：不得小于760mm，最好能达到

910mm以上；

——身体通过的宽度：不得小于510mm，最好能保证在

810mm以上；

——身体通过的深度：不得小于330mm，最好能满足

380mm；

——行走空间宽度：不得小于305mm，一般须在380mm

以上；

——容膝容足空间：提供容膝容足空间，可以使作业者站在工作台前能够曲膝和向前伸脚；容膝空间最好200mm以上，容足空间最好150×150mm以上；

——过头顶余隙：过头顶余隙最小应大于2030mm，最好在2100mm以上。

12.3作业姿势与作业空间设计（1）工作面的高度

——应以立姿作业高度为准；

——提高座椅高度

；

——椅面高度应可调；

——应提供脚踏板，踏板中心位置高度应为座面高度减去坐姿腘窝高。

12.3.2坐立姿交替作业空间设计12.3作业姿势与作业空间设计12.4工作场所性质与设计（1）工作间

——避免产生心理障碍和身体损伤，要求工作地面积＞

8m2；

——每个操作者的最佳活动面积为4m2。（2）机器设备与设施间的布局尺寸

12.4.1主要工作岗位的空间设计12.4工作场所性质与设计（1）出入口

（2）通道和走廊

——应遵循最小空隙的原则

12.4.2辅助性工作场地的空间设计12.4工作场所性质与设计（3）楼梯

——坡度应设计为30°-50°；

——楼梯应设计扶手和护栏；（4）护栏

——尺寸设计一般根据第95百分位数设计；

——扶手的高度一般大于1050mm；

——立柱间距应小于1000mm。

12.4工作场所性质与设计（1）工位器具的选用

——原材料毛坯等不需隔离放置的工件可选箱式和架式；

——大型零部件等可选用托板式；

——小工件、标准件等可选盘式；

——需要酸洗、清洗或热处理的工件可选筐式；

——细长的轴类工件可选吊挂式；

——贵重及精密件可选柜式（如量具、刃具等）。

12.4.3工位器具的设计12.4工作场所性质与设计（2）工位器具设计要求

——周转运输要求；

——工件摆放、保存要求；

——便于统计工件数量；

——搬运与拿取要求；

——人力搬运的应有适当的把手和手持部位；

——应有供起重的辅助装置，叉车应留有插入空间，同时还要考虑重心的分布；

——应有效地节省容器空间；

——需考虑人的心理和生理特征及合理的作业范围；

——需贴身作业的工位器具，应留有容脚空间；

——工位器具不得有尖角、毛刺等，应有定位装置。

12.4工作场所性质与设计（3）工位器具的使用和布置要求

——放置的场所、方向和位置应相对固定；

——放置的高度应与设备等工作面高度相协调（必要时应设有自动调节装置）；

——堆码高度应考虑人的生理特征、现场条件、稳定性和安全；

——带抽屉的工位器具应根据拉出的状态，在其两侧或正面留出手指、手掌和身体的活动距离；

——应用文字、颜色或符号等进行编码或标示；

作业空间的布置——指根据人因学的布置原则，在有限的空间内定位和安排作业对象（包括机器、设备及其显示器、控制器等其它元器件）。在作业空间的布置中，不仅要考虑人与机器的关系，还要考虑机器、元器件之间的相互关系。而对于控制面板的布置采用如下原则：按重要程度布置按作业顺序布置按使用频率的高低布置按功能对应性原则排列控制器的间距12.4工作场所性质与设计12.4.3作业空间的布置机器设备的布置原则

按作业顺序布置按设备功能布置混合布置12.4工作场所性质与设计12.4工作场所性质与设计12.4工作场所性质与设计12.5座椅设计坐姿是人体较自然的姿势，相对于立姿有很多优点：

——站立时血液像腿部集中；

——坐姿时，肌肉松弛、腿部血管稳定、不易疲劳；

——坐姿稳定性好。（1）坐姿生理坐姿时，支撑身体的是脊柱、骨盆、腿和脚：

①脊柱（33节椎骨）

——颈椎（7节）：支撑头部

——胸椎（12节）：与肋骨构成胸腔

——腰椎（5节）

——骶骨（5节）

——尾骨（4节）12.5.1坐姿生理和生物力学分析腰椎、骶骨和椎间盘承受坐姿主要负荷，并保证弯腰、扭转动作12.5座椅设计②正常坐姿

——颈椎：前凸

——胸椎：后凹

——腰椎：前凸

——骶骨：后凹

一旦改变这种自然弯曲状态，会引起椎间盘压力改变，长时间会致使腰部疼痛。③肌肉活动度一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力作用，是肌肉活动度增加，会导致疲劳。肌腱组织受力时，会产生一种活动电势——肌电图：

——挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，肌肉组织紧张受力；

——加靠背支承腰椎，活动度则明显减少；

——身体前倾时，背上方、肩部肌肉活动度高。12.5座椅设计（2）坐姿的生物力学由人体解剖学可知，人体骨盆下坐骨结节承受坐姿时人体上身及大腿的重量，由于大腿下面和膝盖后面有主动脉，受力后易产生麻木感。（3）姿势变换臀部局部受压时间过长时，都会阻滞受压部分微血管血液循环，影响神经末梢，引起麻木和疼痛感。因此不宜长时间采取一种坐姿，需变换坐姿：

——调整身体个部分的负荷，减轻疲劳；

——为脊柱椎间盘提供养料创造条件。12.5座椅设计（1）座椅的种类

①工作椅

——要根据工作要求进行设计，如汽车驾驶员的座椅、办公椅等

——特点：舒适、稳定、便于操作

②多用座椅

——可供多种场合使用，如快餐厅座椅、会议室等

——特点：通用性（为主）、便于移动、不突出舒适

③休闲椅

——专供休息用的座椅，如沙发、躺椅等

——特点：以舒适性为主12.5.2座椅的设计要求（2）坐姿设计原则

——考虑人体尺寸及受力原理（主要负荷由坐骨结节承担）；

——座椅的形式和尺寸应该与其功用有关；

——使坐用者保持舒适坐姿，保持或接近自然坐姿；

——稳定、牢固，可变换或调节坐姿。12.5座椅设计（3）座椅设计

①椅面高度

——指地面至就坐后座面上坐骨支承处的高度；

——参考基准点；腘窝高度以下50mm左右；选取第5百分位；

——我国成年人的腘窝高：380-450mm——工作椅：略高些，并且高度可调，范围为工作台面下方240-300mm；

——休息椅：略低些，腿能前伸，大小腿肌肉和关节可以放松。

12.5座椅设计②宽度

——以女性臀宽尺寸的第95百分位进行设计；

——一般取400-500mm，不宜太宽（若长时间作业，双臀想得到支撑，更易疲劳）；

——若左右成行排列的座位，要适当放大宽度；

③深度

——指座面前后距离；