人因工程《作业空间设计》.docx

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人因工程《作业空间设计》

第十二章作业空间设计

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

£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

£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

占第一节作业空间设计概述

b二、作业空间设计的_般要求

（1）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

（2）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

（3）总体作业空间设计的依据

平均执行时间、min

低中高

原则的适用性

图12・1而板布置原则与作业执行时间的关系

第二节作业空间设计中的人体

•、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）

（5）

查找表选择有关数据值

选择合适的数据定位群体的百分位

（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

第二节作业空间设计中的人体

人体视野及所及范围

因素

（一）视野

（二）主要视力范围（三）眼高（四）视觉运动规律

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。

《人因工程学》机械工业出版社

在水平面内的视野是：

双眼视区大约60。

以内的区域，辨别字的视线角度为10。

〜20。

；分辩字母的视线角度为5。

〜30。

，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30。

〜60。

。

最敏锐的视力是在标准视线每侧1。

的范围内。

垂直平面的视野：

以标准视线水平为0。

基准，则最大视区为视平线以上50。

和视平线以下70。

。

颜色辨别界限为视平线以上30。

，视平线以下40。

。

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40。

，坐着时低于水平线15°；在站姿松弛时，自然视线偏离标准线30。

，在坐姿松弛时，自然视线偏离标准线38。

。

最佳观看展示物的视区在低于标准线30。

的区域里。

视力范围

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。

1.5。

〜3。

，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48。

，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48。

，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

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45。

上下也均不宜超过30。

。

（三）眼高

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）mmo坐姿眼高是从座位面至眼睛的距离，其范围约为（660〜790）mmo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。

（四）视觉运动规律

*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。

（四）视觉运动规律

（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。

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

（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。

仁坐姿作业坐姿是指身躯伸直或稍向前倾角为10。

〜45。

，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。

对于以下作业应釆用坐姿作业：

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。

2.立姿作业

立姿通常是指人站立时上体前屈角小于30。

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

坐位余地的场所,

以及显示器、

控制器配置在墙

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

壁上的情况，立姿更好。

《人因工程学》机械工业出版社

（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。

置分散，需要手、足活动幅度较大的作业;

在没有

单调的

对于需经常改变体位的作业；工作地的控制装置布容膝空间的机台旁作业；用力较大的作业;作业，应采用立姿操作。

3■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。

（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O

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

士（三）人的行为特征

接触类型

心理距离

亲密距离

W450

个人距离

450〜1200

社交距离

1200〜3500

公共距离

3500〜9000

A紧身距离

a社螂离

K近身距离

D•公共距离

表124人际交往心理距离/mm

L个人心理空间

图12・2人身空间区域

（三）人的行为特征

1•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。

三

1-1

l¥i

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産椅，就可以堤高座椅利用率。

（三）人的行为特征

2■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，釆用最便捷的途径，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

｝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

表1—2坐着工作时推荐的工作面高度/mm

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—1100

800—1000

轻作业

740—780

700—740

用力作业

680

650

■、坐姿作业空间设计

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400mm,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。

（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

（二）作业范围

（3）立体作业范围

图12・5坐姿上肢运动范围

280

380

——s'卜〜0」9

腰高

I（二II

肘高A\I大腿高他窝髙

图12-6坐姿乂体作业范圉（mm）

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

（三）容膝、容脚空间

表12-3容膝空间尺寸/mm

尺寸部位

最小尺寸

最大尺寸

容膝孔宽度

510

1000

容膝孔高度

640

680

容膝孔深度

460

660

大腿空隙

200

240

容腿孔深度

660

1000

（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

610mmo

每格10cm2

■”吻■

亠、：

饥■■■磁■

（五）脚作业空间

图12・8脚作业空间

90°

iO5°~135°

2W00Z

图12・9蹬力较大的脚操作器作业空间图丄2・10蹬力较小的脚操作器作业空间

土二、立姿作业空间设计

（一）工作面高度

精细作业轻作业重作业

图12・11工作面调整的高度

表12・4立姿工作时推荐的工作面高度/cm

工作类型

精密工作

轻度工作

重工作

对男性的推荐高

度

对女性的推

荐高度

100-110

95-105

90-95

75-90

5-90

70-85

作业而高度

150185

身高

图1242作业面的高度与身高的关系/cm

（二）作业范围

图12・13立姿作业的作业范围/mm

（三）工作活动余隙

表12・5立姿作业活动余隙设计参考尺寸/mm

余隙类型

最小值

推荐值

站立用空间

（工作台至身后墙壁的距离）

M760

910

身体通过的宽度

N510

810

身体通过的深度（侧身通过的前后间距）

工330

380

行走空间宽度

N305

380

容膝空间

M200

容脚空间

^150X150

过头顶余隙

$2030

2100

（四）立姿作业空间垂直方向布局设计

表12-6立姿作业空间垂直方向布局尺寸/mm

控制器种类

报警装置

推荐值

1800

极少操纵的手控制器和不抬重要的显示器

常用的手控制器、显示器、工作台面等

不宜设计控制器

脚控制器

1600〜1800

700〜1600

500〜700

0〜500

三、坐立姿交替作业空间设计

在设计坐■立交替的

图1244坐立交替工位设计（cm）

工作面时，工作面的高度以站立时的工作高度为准，椅子高以680〜780cm为宜，同时提供脚踏板，使人坐着工作时脚有休息的地方，否则人们很难工作持久。

四、其它作业姿势的作业空间设计

1■受限作业空间设计

图12・15受限作业的空间尺寸/mm

四、其它作业姿势的作业空间设计

2•维修空间设计

图12-16标准工具尺寸和使用方法限定的维修空间/mm

650

630

W+150

2°j）O^

W+150

130'

图12・17由上肢和零件尺寸限定的维修空间/mm

《人因工程学》机械工业出版社

+第四节工作场所性质与作业空间设计

一、主要工作岗位的空间尺寸

（1）工作间

表12-7工作间面积/nP

作业性质

作业面积

坐姿工作人员

$12

不以坐姿为主人员

N15

重体力作业者

M18

、主要工作岗位的空间尺寸

（2）机器设备与设施间的布局尺寸

表12-8机器设备与设施布局间的尺寸/ni

间距

设备类型

小型

中型

大型

加工设备间距

M0.7

设备与墙、柱间距

M0.6

MO.7

MO.9

操作空间

M0.6

M0・7

Ml.1

•、主要工作岗位的空间尺寸

（3）办公室管理岗位和设计工作岗位

表12・9办公室人员的空间尺寸

最小面

积/m2

活动空间/m3

最低高度

管理人员

$15

设计人员

$20

卒何爵武I甦P

图12-18办公台的空间布置

辅助性工作场地的空间设计

（1）岀入口

表12-10应急出口的尺寸/mni

出口形状

尺寸

最小

最佳

矩形

405X610

510X710

正方形

460

560

圆形

560

710

（a）主道与旁道（b）二人通行（c）三人并肩

（f）两辆货车通行间隙

图12-20通道和走廊的最小空隙

《人因工程学》机械工业出版社

二、辅助性工作场地的空间设计

（3）楼梯、梯子和斜坡道

1）楼梯2）梯子3）斜坡道

（4）平台和护栏

一、辅助性工作场地的空间设计

1）楼梯•楼梯的斜度应设计为30。

〜35。

角左右，坡度在20。

以下应设计为坡道，50。

以上应该使用梯子。

坡度

抬步高度

/mm

踏脚板深度

/mm

30°

/11II11

160

/11it11

280

35°

180

260

40°

200

240

45°

220

50°

240

200

《人因工程学》机械工、

丄出版社

表12・11楼梯的设计参数

二、辅助性工作场地的空间设计

2）梯子

常用的梯子有移动式和固定式两种，固定的梯子一般设计有扶手，称为登梯，其坡度为50。

〜75。

步高度也越大,

步高度和踏板深度，坡度越大，踏板越浅，而抬

之间。

移动的梯子一般可折叠，使用时应使其坡度大于70。

，以免出现滑移。

梯子的坡度决定其抬

二、辅助性工作场地的空间设计

3）斜坡道

坡道是在作业区域连接两个不同高度作业面的地面通道，经常用于装卸货物、运输重物等。

斜坡道的设计要考虑的是人的力量和安全性，一般对于手推车和运货车，斜度不能超过45。

，无动力时设计坡道要缓一些。

坡道也要设计防滑表面，并在两边安装扶手，搬运设备还要设计刹车装置。

、辅助性工作场地的空间设计

（4）平台和护栏

1）平台

在生产中，经常需要将作业人员升至一定高度进行作业，这时就需要建立围绕工作区域或在工作区域

的相关部分建立连续工作面，这种工作面叫平台。

平台的设计要求负荷要大于实际负荷，并与相邻工作设备衾面的嵩度差小^±50mm,年台的尺寸血大

于910X700mrm空间高度大于1800mm,此外，还要在平台面板四周装踢脚板，高度应大于150mmo

二、辅助性工作场地的空间设计

保证作业者远离

危险部位时，都

应该设计合理的

护栏以保证作业者的安全。

图12・21护栏的合理设计

2）护栏

当作业者的工作平台高于地面200mm时，或为

障碍物高度

A=200

B二180

C=160

D=140

E=120

F二100

20406080TOO120140

护栏与防护物间的距离

图12・22栏杆与防护物的间距关系/cm

第四节工作场所性质与作业空间设计

三、工位器具的设计

工件器具设计要求

（三）

（一）工位器具的选用

工位器具的使用和布置要求

（一）工位器具的选用

工位器具按其用途可分为通用和专用两种：

通用的工位器具

一般适用于单件小批生产；专用的工位器具一般适用于成批

生产。

III

工位器具按其结构形式可分为箱式、托板式、盘式、筐式、吊式、挂式、架式和柜式輕。

选用方法如下：

（1）原材疯毛坯等不需隔离放置的工件可选用箱式和架式。

（2）大型零部件等可选用托板式。

（3）小工件、标准件等可选用盘式。

（4）需要酸洗、清洗、电镀或热处理的工件可选用筐式。

（5）细长的轴类工件可选用吊挂式、架式。

（6）贵重及精密件如工具、量具可选用柜式。

（1）周转运输首先应考虑工件存放条件、使用的工序和存

放数量，需防护部位及使用过程残屑和残液的收集处理等,

（2）应使工件摆放条理有序,

并保证工件处于自身最小

并要求利用和现场定置管理。

形状态，防止磕砸划伤部位应采用加垫等保护措施。

（3）应便于统计工件数量。

（4）要减少物件搬运及拿取工件的次数，一次移动工件数量要多，但同时应对人体负荷、操作频度和作业现场条件加以综合考虑。

（5）依靠人力搬运的工位器具应有适当把手和手持部位。

（6）重量大于25kg或不便使用人力搬运的工位器具应有供起重的吊耳、吊钩等辅助装置，需用叉车起重的应在工位器具底部留有适当的插入空间，起吊装置应有足够的强度并使其分布对称于重心，以便起重抬高时按正常速度运输不至于发生倾复事故。

（7）应保证拿取工件方便并有效地节省容器空间。

应

1=1

【小入手空间。

按拿取工件时的手、臂、指等身体部位伸入形式，留出

（8）工位器具的尺寸设计要考虑手工作业时人的生理

和心理特征，及合理的作业范围。

（9）对需要身体贴近进行作业的工件器具，应

在其底部留有适当的放脚空间。

nit

（10）工位器具不得有妨碍作业的尖角、毛刺、锐边、凸起等，需堆码放置时应有定位装置以防滑落。

带抽屉的工位器具在抽屉拉出一定行程的位置应设有防滑脱的安全保险装置。

（三）工位器具的使用和布置要求

（1）放置的场所、方向和位置一般应相对固定,

方便拿取，避免因寻找而产生走路、弯腰等多于动作。

（2）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升降高度的装置，以保持适当的工作面高度。

（3）堆码高度应考虑人的生理特征、现场条件、

稳定性和安全。

（4）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。

（三）工位器具的使用和布置要求

（5）为便于使用和管理，应按技术特征用文字、

符号或颜色进行编码或标示,

以利于识别。

（6）编码或标示应清晰鲜明,