人機工程學在機械設計、制造中應用的必然性

席志強

摘 要：人機工程學分析了人和機器之間的關系，將融合其中的功能最好的發揮出來，屬于一門價值綜合型的學科內容，在機械制造中應用人機工程學的概念，能夠為人們創造出十分安全且舒適的工作環境，且能夠將人和機器的最大價值發揮出來，提升機械制造和設計出產品的科學性、合理性和安全性。

關鍵詞：人體工程學；機械設計；機械制造；必然性

前言

隨著社會進步，科學技術處于不斷創新的階段，很多只是向企業提供的機器本身工作效率的機械產品和市場需求出現了矛盾，企業工人的需求開始朝向人機工程學在機械上運用的實際狀況，分析機械設計是否可以滿足工人的情緒需求、能力需求和操作習慣等。工人希望其操作的機械設備不需要付出太多的體力勞動，且確保操作者可以保持持續性且飽滿的精神。

1 人機工程學概述

就工程學發展的角度分析，人機工程學實際上是一門交叉性質的學科內容，其整個學科的范圍已經涵蓋了工程學范圍、心理學范圍和力學范圍等，建立在人體工程學基礎上的深入分析，由此確保實現人、機和外部環境三者之間的良好協調和分配。就機械設計的角度來看，整個設計過程實際上是系統性的工程，就設計者的角度分析，整個設計過程中需要針對不同的設計元素進行充分考慮分析，例如，分析工作環境、分析機械設備自身和實際的工作強度等因素。隨著智能化技術的不斷創新，當前機械設計的諸多項目中，人本設計的理念得到了良好的推廣和應用。就實用性的角度分析，機械設計的實際目的是為了有效提升項目作業的實際效率，由此可見，設計者需要關注人機工程學發展的有關理論內容，注重理論應用于實踐的適應性。

2 機械設計制造中需要考慮到的人體機能系統

就機械設計制造的過程分析，需要考慮的因素很多，例如，需要分析使用者的神經系統、感覺系統和運動系統等，以上也都是人機工程學發展的重要影響因素。

2.1 人體神經系統

人體中的大腦中樞功能運轉主要表現在對不同種類信息的獲取和整合，做好信息的處理，中樞功能表現為對獲取的各類信息進行整合與處理，由此能夠及時的應對外部環境的刺激，基于以上分析，研究人員針對機械設備設計的時候，需要避免產品實際反映速度太快，避免人腦的反應比不上機械反應速度的情況，除了以上考慮，研究人員還需針對人腦的記憶功能進行合理分析和利用，由此來有效提升研發產品的實際工作效率。

2.2 人體感覺系統

就生理學研究的角度分析，人體內涵蓋了很多的感覺神經，諸多的感覺通道都各自對應了不同的場合，例如，視覺通道主要是為了向外部傳達信息；聽覺通道的作用主要是為了獲取外部的信息。就機械設計的研究人員來看，產品實際設計的過程中需要關注人體的實際感覺，注重使用者的感受，針對人的視力范圍和聽力范圍進行思考，確保產品設計的科學性和合理性。

2.3 人體運動系統

運動系統的主要職能是為了確保不同動作和勞動的完成，機械設計需要考慮到骨關節和肌肉強度，例如，肢體運動過程中需要分析肢體的運動范圍和出力強度，分析運動的速度等。

3 人機工程學在機械設計、制造中應用的必然性

3.1 便于操作、觀察與維護

工廠操作中，需要實現人-機-環境協調，如果處理不好人機關系，會顯著影響到員工的工作效率，例如，機具太低的話，工人工作要彎腰，不僅很容易疲勞且會給員工帶來不好的身體影響，導致駝背。如果照明不好，影響員工視力和工作效率。因此應用人機工程學有助于將部件合理安排和擺放，有助于員工的日常操作、觀察和維護。應用的原則是為了更加簡便，減少操作位置和修理位置的數量，需要保障操作部件的位置、大小和力度方向和一般人身材基本特征的適應性。不同類型的部件操作需要顯著區分開，信號顯示的形式也要有差異。駕駛員與汽車之間是十分典型的人機關系。汽車駕駛室的內部布置需要符合駕駛員的視野范圍，確保乘坐舒適和安全，方向盤和座椅的位置、坐墊到腳踏板之間的距離都需要符合人機工程學標準。

3.2 創造舒適的工作環境

如果工人的工作環境比較舒適，其身體可能不會發生很大的疲勞，精神可能也會保持十分愉悅的狀態，間接的影響到工作效率。由此可見，人機工程學十分關注實際環境對于個人工作效率和身體健康的影響，例如，噪聲污染問題。就實際的生產生活來看，人們經常受到噪聲的實際苦惱，很多噪聲可能聲音不太大，但是也能給人帶來很多的煩躁。溫度和濕度對于人的影響也是很大的，高溫很容易使人分散注意力，操作準確性降低，協調能力變弱。根據調查研究顯示，夏季溫度控制在18℃～24℃，冬季溫度控制在17℃～22℃，這樣員工的工作效率較高。

3.3 提供安全防護

安全防護的內容包含兩點，第一，采取針對性措施避免操作失誤的產生，良好防護機器運行。操作的失誤可能來自于外部因素或者內部因素，由此產生很多誤動作，也可能是因為操作者自身的因素發生了失誤。可以采取的措施包含設置避免超載的安全裝置，自動鎖緊裝置、控制開關等。第二，針對操作者自身實施的安全防護措施，例如，行走的車輛為了保障駕駛員的人身安全，已經設置出防翻滾駕駛臺、防震座椅等。人身防護關系到的安全技術很多，例如，構件可靠性技術、有限損壞技術等；除此之外，報警系統、防護罩、擋板等設備的應用效果都不錯。

3.4 提升人機功能分配的協調性

人機功能分配的協調性是機械設計制造過程中需要關注的重要內容，不能只是簡單的考慮到技術能力、經濟能力、材料的性能，避免設計出來的機械產品只注重性能，忽視了設備和人之間的協調性，降低了人們的購買率和使用率。經過分析，筆者認為，人機功能協調性的主要影響因素包含以下兩點，第一，機械制造和設計的過程中片面的將機械作為主體，忽視了人的因素，由此產生了機械設備十分先進但是人協調性很差的情況。第二，隨著科學技術的進步，人們更多的關注自己的生理情況，機械設計需要滿足人們的生理需求。就未來機械設計制造的發展前景來看，設計人員可能不僅要分析機械設計知識，還需不斷學習相關的物理學知識、生理學知識和人體工程學等知識，綜合全面的分析人和機器工作效率的各方面因素，良好的模擬很多預發情況，良好的選擇人和機器工作效率之間的一個最佳點，提升人的高效率，同時保障機器運行的高效率。將工作項目和機械的實際功能良好的分配到人和機器上，實現人機的合理分配，提升機械運行效率。例如，對機械設計制造的過程中需要考慮到不同人的行為和操作習慣，分析身體彎弓時產生的實際推力，提重物的時候人們的身體重心會顯著下降，機器控制上還需考慮到人體實際的反應時間，確保機械運行的安全性。

4 結束語

不管科學技術未來的發展怎么樣，時代都將是隨著科學技術不斷變遷的，機械制造設計的全程目標都為了良好的服務人們，因此機械設計和制造的過程中不能只是一味的思考機械運行的效率，需要關注機電一體化的發展趨勢，將人機工程學的理念運用在設計中，實現人機結合的最終目標。人機工程學理論融合機械設計和制造過程中，肯定會給機械行業帶來新的競爭環境，提升行業競爭力，由此良好實現機械設計的功能，促進科學技術和經濟的良好發展。

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