某高校D區(qū)學(xué)生公寓組合床人機(jī)分析與改進(jìn)

湖南工學(xué)院安全與環(huán)境工程系 牛美玲 梁華召

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某高校D區(qū)學(xué)生公寓組合床人機(jī)分析與改進(jìn)

湖南工學(xué)院安全與環(huán)境工程系 牛美玲 梁華召

本文以某高校D區(qū)現(xiàn)有學(xué)生組合床為研究對象，采用觀察法、實(shí)地測量法對其進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有組合床的床鋪、桌面作業(yè)域、光環(huán)境、容膝空間、衣柜和爬梯等方面存在不足之處。本文通過人機(jī)工程學(xué)的方法對其進(jìn)行分析和改進(jìn)，以達(dá)到人機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)，更好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的合理功能分配，保障學(xué)生的安全健康。

學(xué)生組合床 分析與改進(jìn) 人機(jī)系統(tǒng)

一、前言

當(dāng)前，很多大中專院校實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化學(xué)生公寓，給學(xué)生創(chuàng)造了優(yōu)越的學(xué)習(xí)生活條件，這是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步的表現(xiàn)，使人感到欣慰。但是現(xiàn)代化學(xué)生公寓的某些方面尺寸設(shè)計不合理，人機(jī)不協(xié)調(diào)，給學(xué)生帶來不便。大學(xué)生的床鋪大多數(shù)是上床和下桌的結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)較于以前的上下鋪好很多。宿舍是學(xué)生的第二個家，組合床是家里最重要的家具。組合床的設(shè)計不合理，給學(xué)生造成很多不便。學(xué)校現(xiàn)有的學(xué)生組合床包括床鋪、桌子、椅子、書柜、衣柜等部分，這些部分的不足之處需要改進(jìn)。

二、學(xué)生組合床人機(jī)工程學(xué)分析

1.上部床鋪的大小

床的長度設(shè)計屬于Ⅱ型產(chǎn)品。因?yàn)樵冖蛐彤a(chǎn)品設(shè)計中只需要采用一個人體百分位作為上限值和下限值的依據(jù)，所以要依據(jù)人體尺寸設(shè)計。以下是組合床數(shù)據(jù)：①桌規(guī)格：長700mm×寬800mm×高420mm；②衣柜規(guī)格：長538mm×寬215mm×高1685mm；③床架規(guī)格：長1975mm×寬795mm× 高1785mm（外徑）。公式1：最小功能尺寸（Smin）=人體百分位數(shù)（Sa）+功能修正量（△f）；公式2：最佳功能尺寸=人體百分位數(shù)+功能修正量+心理修正量

人體部分測量數(shù)據(jù)

根據(jù)公式1，查表中人體部分測量數(shù)據(jù)，選擇男子身高的第九十九百分位數(shù)是1800mm，加上睡覺功能修正量100mm，得到最小功能尺寸1900mm。測床的寬度和床的長度選用男子肩寬第九十五百分位數(shù)為基本參數(shù)Sa，得Sa=403mm，功能修正量取125mm，最小功能尺寸為528mm。床鋪基本滿足安全人機(jī)設(shè)計要求，但是由于床鋪存在細(xì)節(jié)上的不足，不能滿足人的需求，考慮到心理修正量的情況，學(xué)校需要做出一些細(xì)節(jié)上的改進(jìn)。

2.下部桌面作業(yè)區(qū)域及光環(huán)境

（1）桌面作業(yè)區(qū)域。坐膝高的第九十九百分位為549mm，根據(jù)公式1算出書桌的最小功能尺寸為582mm。學(xué)校現(xiàn)有書桌設(shè)計為865mm。根據(jù)安全人機(jī)工程學(xué)坐姿的第九十九百分位數(shù)，滿足99%的人使用要預(yù)留一點(diǎn)心理修正量，所以書桌的高度設(shè)計符合安全人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計原則。

（2）光環(huán)境。由于燈源位于宿舍的中央正上方，人體和床鋪是遮光物，使學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境昏暗。學(xué)生長時間在這種環(huán)境下學(xué)習(xí)會導(dǎo)致近視眼，不利于健康。

（3）容膝空間。容膝空間屬于Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計，人體的尺寸百分位作為尺寸設(shè)計上限值或下限值的依據(jù)是最大、最小準(zhǔn)則。

坐膝高的第九十九百分位為549mm，功能修正量為33mm，所以容膝空間高的最小尺寸為582mm。學(xué)生宿舍組合床現(xiàn)有的容膝空間留有功能修正量，是符合要求的。但是由于受書桌寬度和位置擺放不合理的影響，學(xué)生的腿伸不直，不利于腿部活動。容膝空間應(yīng)為200mm以上，最好能達(dá)到150×150mm以上。

（4）衣柜。衣柜的規(guī)格為：長538mm×寬215mm×高1685mm。根據(jù)公式1取女性身高的第九十五百分位1665mm加上功能修正量13mm，最小功能尺寸為1678。由此數(shù)據(jù)看來，衣柜的設(shè)計基本符合安全人機(jī)設(shè)計要求。但是物質(zhì)是需要滿足人類需求的，只有滿足人類需求的物品才會有人買。由于很多學(xué)生的衣物很多，衣柜空間不夠，學(xué)校需要改進(jìn)衣柜。

三、學(xué)生組合床的改進(jìn)

針對學(xué)生組合床安全人機(jī)方面的問題，筆者結(jié)合學(xué)生需求以及長期的使用經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為學(xué)生組合床應(yīng)從以下方面改進(jìn)：上部床鋪的改進(jìn)，下部桌面作業(yè)域及光環(huán)境的改進(jìn)，容腿空間的改進(jìn)，衣柜和爬梯的改進(jìn)。

1.上部床鋪

床鋪的長度屬于一般用途設(shè)計。根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則，選用男子身高第九十五百分位Sa為基本參數(shù)，根據(jù)公式2取Sa=1775mm，棉被厚度（功能修正量）取125mm，人的頭頂無壓迫感最小高度（心理修正量）為 100mm，得出床的最佳長度為 2000mm。實(shí)際中，床的長度為2000mm符合安全人機(jī)工程要求。

床的寬度要依照人體的體寬尺寸設(shè)計。床鋪的寬度屬于一般用途設(shè)計。根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則，應(yīng)選用男子最大肩寬第九十五百分位數(shù)Sa為基本參數(shù)，取 Sa=469mm，棉被厚度（功能修正量）取125mm，考慮到人在睡眠中會左右翻動，因此取左右空間量（心理修正量）為300mm，得出床鋪?zhàn)钚挾群妥罴褜挾确謩e為594mm和894mm。實(shí)際中，學(xué)生的床的寬度為820mm，在最小寬度和最佳寬度之間，符合安全人機(jī)工程要求。由于人體尺寸數(shù)據(jù)近似服從正態(tài)分布規(guī)律，人體尺寸之間一般具有線性相關(guān)性，人體各尺寸大小及各尺寸間的比例關(guān)系與不同國家、種族、時代的人群相關(guān)，人體尺寸受多方面因素影響。

2 .下部桌面作業(yè)域及光環(huán)境

（1）下部桌面作業(yè)域。在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)桌面，運(yùn)用的人體參數(shù)包括胸廓前徑、手長、肩峰高、上肢展開長、坐高、椅高。改進(jìn)書桌長寬需要選用適合大多數(shù)人的數(shù)據(jù)，可以選用第九十九百分位的數(shù)值。坐姿工作面的高度主要由人體參數(shù)和作業(yè)性質(zhì)等因素決定。從人體參數(shù)看，一般用坐面高度加三分之一坐姿高或坐姿肘高減25mm來確定工作面高度。從作業(yè)性質(zhì)看，作業(yè)需要的力越大，工作面高度越高。由于學(xué)生的人體參數(shù)不一樣，對工作臺的高度設(shè)計需要取第九十五百分位數(shù)值設(shè)計，這樣身材矮小的人可以用，身材高大的人也同樣適用。

（2）光環(huán)境。桌面的放置垂直于床長方向，采光良好。或者在桌面的書架處安置一個20W的日光燈。改進(jìn)后的書桌更加有效地體現(xiàn)人與機(jī)的結(jié)合。設(shè)計坐姿用工作臺時，設(shè)計者必須根據(jù)腳可達(dá)到的區(qū)域，在工作臺下部布置容膝空間，保證作業(yè)者在作業(yè)過程中腿腳有方便的姿勢。

（3）衣柜。現(xiàn)在的衣柜在爬梯的邊上。學(xué)生上床的過程中衣柜可能阻礙學(xué)生爬梯。設(shè)計者可以將衣柜的位置換到床頭位置，這樣不僅可消除阻礙，還可使桌面光線更加明亮。原有的衣柜內(nèi)部空間有些窄，設(shè)計者可以適當(dāng)加大衣柜內(nèi)部空間，在衣柜內(nèi)部安置部分隔板，方便分類放置衣物。

四、結(jié)束語

本文以某高校D區(qū)學(xué)生公寓為例，運(yùn)用觀察法、實(shí)地測量分析法分析D區(qū)現(xiàn)有組合床的不足。以機(jī)械安全設(shè)計、人機(jī)系統(tǒng)功能分配、人機(jī)界面的安全設(shè)計、作業(yè)環(huán)境的設(shè)計為原理，設(shè)計者可以改進(jìn)D區(qū)現(xiàn)有組合床的床鋪、桌面作業(yè)域及光環(huán)境、容膝空間、衣柜和爬梯，從學(xué)生的安全舒適出發(fā)，引入人性化改進(jìn)方案。

［1］張 力，廖可兵.安全人機(jī)工程學(xué)［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2008

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［4］羅 云.注冊安全工程師手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012

［5］劉 璐，孫會利.學(xué)生組合床的安全人機(jī)工程學(xué)分析與改進(jìn)［J］.河南科技出版社，2013

牛美玲（1981—），女，實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：安全人機(jī)工程

ISSN2095-6711/Z01-2016-07-0235