學生組合床的安全人機工程學分析及改進

劉 璐 孫會利

(鄭州大學 力學與工程科學學院，河南 鄭州 450001)

1 安全人機工程學在產(chǎn)品設計中的應用

安全人機工程學著眼于人機結(jié)合面，以人的生理、心理、生物力學等因素為依據(jù)，分析研究人、機、環(huán)境三者之間的相互作用，為確保人在安全健康、舒適愉快的環(huán)境中從事各項活動提供理論和方法。

在運用人體測量數(shù)據(jù)進行人機工程學分析時，應遵循以下幾個準則:(1)最大最小準則。該準則要求根據(jù)具體設計目的選用最小或最大人體參數(shù)。(2)可調(diào)性準則。與健康安全關(guān)系密切或減輕作業(yè)疲勞的設計應遵循該準則。(3)平均準則。諸如門拉手高、錘子和刀的手柄等常用平均值設計更合理。(4)使用最新人體數(shù)據(jù)準則。(5)地域性準則。

2 學生組合床安全人機工程學分析

現(xiàn)有的學生組合床為上下劃分結(jié)構(gòu)，即上部床位，下部家具，基本滿足了學生休息和學習的需求。但其細節(jié)方面的缺陷，在長期使用過程中逐漸暴露出來。

2.1 上部床鋪大小的分析

床的長寬設計應選用大尺寸，即選擇人體身高、肩寬的第九十九百分位為設計依據(jù)，由于每件產(chǎn)品在使用設計時不可能滿足所有人的使用習慣以及喜好，也就沒有必要為極少數(shù)人群進行不必要的設計。現(xiàn)有床鋪的尺寸基本滿足人機工程學的設計要求，在考慮心理修正量的情況下可適當增加其長度和寬度。

2.2 下部桌面作業(yè)區(qū)域及光環(huán)境分析

依據(jù)控制臺作業(yè)控制區(qū)域，如下圖1，人的手眼協(xié)調(diào)區(qū)域?qū)挾葹?0.7cm，長度在人體正中矢狀面左右各7.6cm～53.5cm。書桌平行于床長方向，長度遠遠超出了人眼協(xié)調(diào)范圍，使用者頻繁出現(xiàn)單手工作，眼睛注意力不集中，易造成疲勞。人身體和上部床鋪均遮擋光源，使視野昏暗不開闊，不利于學生身體健康。

圖1 控制臺作業(yè)控制區(qū)域

2.3 容腿空間的分析

對于Ⅱ型產(chǎn)品設計只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值或下限值的依據(jù)。坐膝高的第九十九百分位數(shù)為549mm，功能修正量為33mm，故容腿空間高的最小功能尺寸為582mm。現(xiàn)有的書桌設計留有心理修正量，是符合安全人機工程學的設計。但受桌子寬度和擺放位置的限制，存在腿伸不直的現(xiàn)象，不利于腿部活動。

2.4 衣柜和爬梯的分析

衣柜高度適合大多數(shù)人使用，且內(nèi)置橫梁，方便懸掛衣服，設計合理。由于現(xiàn)在學生個人物品普遍較多，在宿舍空間允許的情況下建議擴大。

爬梯多為金屬制垂直式格子爬梯，爬起來費力。腳橫梁較窄，硌痛感明顯，冬季冰涼且腳底易打滑，安全系數(shù)較低。

3 學生組合床改進方案

針對學生組合床的人機工程學分析中發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合長期使用的經(jīng)驗，現(xiàn)對桌子設計和爬梯設計重點提出改進方案，同時增加更多人性化設計。

3.1 桌面改進方案

將桌面改為垂直于床長方向放置，采光良好，同時縮短桌面長度，有利于提高工作效率。改進后的書桌節(jié)省了很大空間，在空余地方增加多層書架，滿足學生存放書籍的需要。在桌面上方和側(cè)面較高位置處設置儲物隔板，根據(jù)個人習慣放置經(jīng)常使用的物品，方便使用。此方案滿足了基本使用和采光要求，視野開闊，容腿空間合適，并且更加充分地利用原有空間。

圖2 改進后的書桌

3.2 爬梯改進方案

方案一:將鋼制垂直式爬梯略加改動，設置一定的傾角，方便用力。增加腳踏橫梁的寬度，并包裹柔軟橡膠材料，以預防打滑和硌腳現(xiàn)象，增加安全系數(shù)和舒適感。此方案保留了原設計支撐床鋪、節(jié)省空間的優(yōu)點，同時改進其明顯缺陷，方便實用，適合大多數(shù)現(xiàn)有學生宿舍使用。但由于格子式設計本身存在的缺陷，仍存在一些不方便不安全的因素。

方案二:采用內(nèi)陷式設計，用具有儲存功能的抽屜做成樓梯臺階，并加以固定，放置在兩張床鋪之間公用。用起來最為省力，安全系數(shù)最高，且增加儲物空間，為學生提供了更多的方便。與方案一相比，此方案需要更大的空間，故只能在宿舍空間允許的情況下加以改進。

3.3 其他人性化設計方案

在衣柜中下部增加一個隔板，方便分類放置衣服;在桌面上方的儲物隔板的底部安裝一個有燈罩保護的20W 的日光燈，保障學習光環(huán)境;在床鋪上方設置小型壁柜或隔板，為同學們提供一個放置睡前讀物或者其他非床上用品的地方，避免多余雜物影響睡眠。

4 結(jié)語

本方案在分析設計的過程中，從學生安全舒適的角度出發(fā)，引入了人性化設計，為學生組合床的改進提出意見。受時間和作者水平限制，僅對學生組合床設計進行初步探究。

［1］丁玉蘭.人機工程學(第三版)［M］.北京:北京理工大學出版社，1999.

［2］歐陽文昭，廖可兵.安全人機工程學［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2002.

［3］楊晶.大學生公寓人機學分析與設計［J］.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2012.

［4］朱軼蕾，楊昌鳴.淺析高校學生宿舍內(nèi)部空間的環(huán)境設計［J］.重慶建筑大學學報.2007.