人机工程学第8章 作业空间与用具设计

人机工程学第8章作业空间与用具设计作业空间与用具设计是人机工程学的重要内容之一，它关注的是如何创造一个适合人类工作的环境，在这个环境中，人们可以高效地完成工作，并且不会对身体和心理产生过大的负荷。

本章将通过介绍作业空间的设计原则和用具设计的要点，来讨论人机工程学在提高工作效率和保护人体健康方面的应用。

作业空间的设计原则主要包括以下几点：合理的布局、适当的尺寸、充足的照明和通风、安全与舒适。

首先，合理的布局意味着根据工作的需求和工作流程来安排各个工作区域的位置和相对关系。

例如，把使用频率高的工具放在工作台上方的便捷位置，使得工人使用起来更加方便。

其次，适当的尺寸是指作业空间的尺寸应该适合工人的身体尺寸，既要考虑工人在工作中的动作范围，又要避免空间过大或过小对工人的影响。

再次，充足的照明和通风也是作业空间设计的重要方面，良好的照明可以提高工人的视野和警觉性，而良好的通风可以保持空气的流通，减少有害物质对工人的影响。

最后，安全与舒适是作业空间设计的核心目标，要保证工人在工作中的安全和舒适，减轻工作产生的身体和心理负荷。

用具设计是指针对具体工作需要设计相应的工具和设备，使其既能满足工作的要求，又能保护工人的身体健康。

用具设计的要点主要包括以下几个方面：符合人体工程学原理、易于操作和控制、可调节和适应个体差异、耐久和易于维护。

首先，符合人体工程学原理是指用具的设计应该遵循人体结构和功能的原则，使得使用起来更加自然和舒适。

例如，电脑键盘的形状和键位的布局应该符合人手的形状和动作习惯，减少手部的疲劳和不适。

其次，易于操作和控制是指用具的控制面板和按钮应该设计成易于理解和使用的形式，减少错误操作和提高工作效率。

再次，可调节和适应个体差异是指用具的一些参数和功能可以根据不同个体的需要进行调节和适应，以提供更好的使用体验。

最后，耐久和易于维护是指用具应该具有较长的使用寿命，并且维护起来方便快捷，减少因设备故障而造成的停工和维修成本。

3.2 肢体的运动与肌肉施力人体的一切活动都是通过人体的运动系统实现的。

运动系统由三个主要部分组成：骨骼、关节和肌肉，运动系统的运动作用实际是肌肉收缩牵动骨骼绕关节的转动，所以人体活动能力决定于肌肉。

无论是人体自身的平衡稳定或人体的运动，都离不开肌肉的机能。

肌肉的机能是收缩和产生肌力，肌力可以作用于骨，通过人体结构再作用于其他物体上，称为肌肉施力。

3．2．1 肌肉肌肉占人体总重量的40％左右，分布于人体的各个部位，肌肉由肌纤维组成，每块的肌肉的两端形成肌腱，肌腱的强度极高，牢牢地附着在骨骼上。

肌肉具有一个重要的特性，他的长度可以比正常的长度缩短一半，称为肌肉的收缩。

肌肉收缩的能力与长度有关，肌肉越长，收缩肌做功能力越强。

每条肌肉都有一定大小的力收缩，肌肉的最大肌力为每平方厘米截面3—4公斤力，可见人的肌力大小取决于肌肉的横截面积的大小。

由于女性的肌肉较小，肌力比男性约小30％。

肌肉产生力的大小还与收缩的长度有关，长度为静息状态长度时产生的力量最大。

随着肌肉长度的缩短，肌肉产生肌力的能力逐渐下降。

肌肉在收缩的过程中，消耗肌肉中的化学能而产生机械能，即肌肉的收缩是通过将化学能转换为机械能来实现的。

化学能的转换是一个复杂的过程，需要消耗能量，能量的来源主要依靠葡萄糖、脂肪和蛋白质，同时还需要有氧的参与，葡萄糖和氧这些重要的产能物质在肌肉中的贮存量很少，必须靠血液的输送，所以血液的输送是影响肌肉活动的限制性因素。

3．2．2 静态肌肉施力肌肉施力有两种方式t(1)动态肌肉施力：(2)静态肌肉施力(图3—30)。

血液输送动态和静态施力的基本区别之一在于它们对血液流动的影响。

静态施力时，收缩的肌肉组织压迫血管阻止血液进入肌肉，肌肉无法从血液中得到糖和氧的补充，不得不依赖于本身的能量储备。

对肌肉影响更大的是代谢废物不能迅速排除，积累的废物造成肌肉酸痛，引起肌肉疲劳。

由于酸痛难忍，静态作业的持续时间受到限制。

与此相反，动态施力时，肌肉有节奏地收缩和舒张，这对于血液循环而言，相当于一个泵的作用，肌肉收缩时将血液压出肌肉，舒张时又使新鲜血液进入肌肉，此时血液输送量比平常提高几倍，有时可达静息状态时输入肌肉血液量的10°20倍。

作业空间设计作业空间包括作业者在操作时所需的空间及在作业中所需的机器、设备、工具和操作对象所占的空间范围。

作业空间的设计是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。

一个设计优良的作业空间，不仅可以使作业者作业舒适、安全，操作简便，而且有助于提高人机系统的作业效率。

本章主要分析了影响作业空间设计的主要因素，在“人”方面有：作业者的操作范围、视觉范围、作业姿势等因素；在“机”方面有：单个机器设备的控制面板布置以及多个机器布置时局部与整体的关系等；在此基础上研究了坐姿作业空间与站姿作业空间，虚拟车间、工厂，以及作业空间的辅助用具如座椅、工作台的设计等；最后论述了作业空间的设计评价。

第一节作业空间设计概述研究作业空间的设计，首先要明确以下几个相关概念：一、近身作业空间是指作业者在某一固定的工作岗位上，保持站姿或坐姿等一定的作业姿势时，由于人体的静态或动态尺寸的限制，作业者为完成作业所及的空间范围。

如人在坐姿打字时，四肢（主要指上肢）所及的空间范围，就是近身作业空间。

近身作业空间作为作业空间设计的最基本内容，主要依据作业者在操作时四肢所及范围的静态尺寸和动态尺寸来确定。

根据人体的作业姿势不同，近身作业空间又可分为坐姿近身作业空间和站姿近身作业空间。

二、个体作业场所是指作业者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域，简称作业场所。

如电脑、计算机桌、电脑椅就构成一个完整的个体作业场所。

同近身作业空间相比，作业场所更复杂些，除了作业者的作业范围，还要包括相关设备所需的场地。

当仅有一台机器设备时，我们就可以把它当作个体作业场所来设计，而不必考虑多台设备布置时总体与局部的关系。

三、总体作业空间多个相互联系的个体作业场所布置在一起就构成了总体作业空间。

总体作业空间不是直接的作业场所，它更多地强调多个个体作业场所之间尤其是多个作业者之间的相互关系。

人机工程学要点1第1章：1、人机工程学的英文名称？2、人机工程学的综合定义和发展历史？3、人机工程学到底研究什么？4、人机工程学的研究方法？5、了解人机工程学学科体系有什么意义？第2章：1、感觉与知觉的定义；2、感觉与知觉的相同点与区别及其关系；3、知觉的基本特性；4、视觉与本体感觉的定义；5、视野（包括垂直面与水平面内视野与色觉视野）的定义；6、本体感觉的种类。

7、人的个性心理类型及含义。

第3章：1、人类环境行为的类型，形成的因素。

2、环境行为特征、基本模式。

3、人的行为习性。

4、人的行为模式的分类及其要点。

5、环境行为的空间分布包括那些方面？空间分布图形、分布规律、空间状态和空间尺度、空间设计概念和空间组合。

第4章：1、什么是人体测量学？2、你熟悉总体、样本、均值、标准差、适应域、百分位、百分位数的含义吗？3、人体尺寸的应用原则主要掌握什么数据？4、设计一套你认为最合理的上课课桌、桌椅。

（效果图与简单结构工程图）第5章：1、天然采光主要考虑那些因数?2、色彩在室内环境气氛中所起的作用与方法？3、什么是空间界面设计？质地设计的原则与方法？4、空间形成的原因？5、空间构成的分类？6、空间视觉特性的分类？7、什么是空间旷奥度？它的视觉特性？第6章：1、工业设计活动的层面。

2、消费者的类型、消费者心理的共同性和差异性、消费者的行为规律和满意度。

3、工业设计与消费者的关系。

第7章1、工作椅设计：根据人体尺寸及椅子设计原则，分析目前学生用椅的缺点，设计一种适合学生用的椅子。

请注意：你可以根据自己的兴趣，设计其他椅子。

2、根据手握工具的设计原则，设计一种新型鼠标，并分析其设计根据。

第8章作业岗位与空间设计1、作业岗位有哪三种？2、作业岗位的选择的要求及原则？3、手工作业岗位类型有哪三种？4、手作业岗位尺寸设计与人体及与作业有关的作业岗位尺寸有哪些？5、视觉显示终端作业岗位的人机界面包括哪几个界面？6、作业面高度设计的原则是什么？7、作业空间布置考虑顺序如何？第9章人与环境的界面设计1、试述影响影响热环境的要素？2、过冷、过热环境对人体的影响体现在哪些方面？3、根据环境因素试分析高考时间从7月初调整到6月初是考虑了哪些因素？4、试分析光环境对安全的影响。

《人机工程学》课后作业
——作业空间设计
现代电子化办公台设计
现代化办公室内电子设备的更新和完善，逐渐形成了电子化办公室。

与其电子设备相适的办公家具设计，已显得非常重要。

1、电子化办公台人体尺度
现代电子化办公室内大多数人员是长时间面对显示屏进行工作，因而要求像控制台一样具有合理的形状和尺寸，以避免工作人员肌肉、颈、背、腕关节疼痛。

按照人机工学原理，电子办公台尺寸应符合人体各部位尺寸。

上图是依据人体尺寸确定的电子化办公台主要尺寸，该设计所依据的人体尺寸是从大量调查资料获得的平均值。

2、电子化办公台可调设计
由于实际上并不存在符合平均值尺寸的人，即使身高和体重完全相同的人，其各部位的尺寸也有出入。

因此，在电子化办公台按人体尺寸平均值设计的情况下，必须给予可调节的尺寸范围，如图，下部三个高度尺寸范围和座椅靠背调节范围等。

电子化办公台调节方式有：垂直方向的高低调节、水平方向的台面调节以及台面的倾角调节等，如图示，国外电子化办公台使用实践证明，采用可调节尺寸和位置的电子化办公台，可大大提高舒适程度和工作效率。

3、电子化办公台组合设计
采用现代办公设备和办公家具，即意味着办公室内部的重新布置，因而要求办公室隔断、办公单元系列化、办公台易于拆装、变动灵活等特点。

为适应这些要求，电子化办公台大多设计成拆装灵活方便的组合式，根据电子化办公台的几种基本组合单元，可组合成各种型式多变的办公单元系列。

第八章作业空间设计第一节作业空间设计的基本原则作业空间设计时，一般应遵守以下原则：1.根据生产任务和人的作业要求，首先应总体考虑生产现场的适当布局，避免在某个局部的空间范I制内，把机器、设备、工具和人员等安排得过于密集，造成空间劳动负荷过大。

然后再进行各局部之间的协调。

在作业空间设计时，总体与局部的关系是相互依存和相互制约的。

若总体布局不好，就不能保证每个局部都有适当的作业空间。

而只保证个别局部有适当的作业空间，也不能保证整个工作系统的安全、高效、舒适与方便的人机工程学要求。

因此，必须正确协调总体设计与局部设计相互之间的关系。

2.作业空间设计要着眼于人，落实于设备。

即结合操作任务要求，以人员为主体进行作业空间的设计。

也就是首先要考虑人的需要，为操作者创造舒适的作业条件，再把有关的作业对象（机器、设备和工具等）进行合理的排列布置。

否则往往会使操作者承受额外的心理上的和体力上的负担，其结果不仅降低工作效率，而且往往不经济、也不安全。

考虑人的活动特性时，必须考虑人的认知特点和人体动作的自然性、同时性、对称性、节奏性、规律性、经济性和安全性。

在应用有关人体测量数据设计作业空间时，必须合格证至少在90%的操作者中具有适应性、兼容性、操纵性和可达性。

第二节工作空间人体尺寸及应用原则1.工作空间立姿人体尺寸（6项）2.工作空间坐姿人体尺寸（5项）2.工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸（6项）第三节工作空间设计一、工作空间设计的一般原则在GB/T 16251-1996《工作系统设计的人类工效学原则》中，给出了工作空间设计的以下一般性原则：1）操作高度应适合于操作者的身体尺寸及工作类型，座位、工作面（工作台）应保证适宜的身体姿势，即身体躯干自然直立，身体重量能得到适当支撑，两肘置于身体两侧，前臂呈水平状。

2）座位调节到适合于人的解剖、生理特点。

3）为身体的活动，特别是头、手臂、手、腿、脚的活动提供足够的空间。

4）操纵装置设置在肌体功能易达或可及的空间范I韦I内，显示装置按功能重要性和使用频度依次布置在最佳或有效视区内。