基于人因工程學的流水線設計

劉展宏 鄭曉蝶 尤婷 常智權 向明森

【摘要】在現代企業高速發展的時代，流水線作為企業的重要組成部分。其在人因工程學方面人性化應用，將更快更好地推動整個企業的發展與前進。

【關鍵詞】人因工程 流水線 人性化

一、背景介紹

本論文以我校C區IE專業物流實驗室生產流水線設備為研究對象，以產品的組裝生產作為研究背景。對流水線的工作臺、工作椅、腳踏等設施，進行人因工程價值的導入，達到人一機系統的高效協調。使操作者在使用該設備時既能獲得較高效率，又能保證其安全和舒適度。

二、工作臺人因設計

（一）高度

坐立姿交替作業的工作面高度及水平面和垂直面的最大作業范圍和舒適作業范圍，均與單獨采用立姿作業時的設計結果相同。為了適應不同的操作者，可以將工作臺做成可調節的，初步采用雙限設計，取功能修正量△f=25 mm（鞋厚）-19mm（人體放松姿態修正）=6mm

根據立姿人體尺寸數據，取男性肘高的第95%為上限，得出操作臺上限為：1096mm+6=1101mm；女性肘高的第5%作為尺寸下限，操作臺尺寸下限為：899mm+6mm=905mm。

（二）長度

根據雙手動作關聯的正常區域圖可知，水平作業時左右手工作的正常區域都是半徑為394mm的半圓，右手的最大工作區域是半徑為597mm的半圓，左手的最大工作區域是半徑為508mm的半圓，為了能夠充分利用工作臺的水平空間，取流水線的工作臺長度為1105mm。

（三）凹槽

工作人員在操作臺上工作時，由于失誤可能導致細小零件（如小螺母，墊片等）滑落到流水線的傳送面上或其鏈槽中，導致流水線出現故障，影響整條流水線的生產。為了避免這種情況，我們在工作臺的左右兩側設立與人體手指結構相同的弧形凹槽，暗槽深度根據工作臺厚度設計，取其深度為20mm，取全國男性食指遠位指關節均值16mm作為凹槽最大寬度。綜上所述，運用proe軟件繪制改善后三維建模圖，如圖1所示。

三、工作椅的人因設計

（一）椅高

坐立姿交替作業的工作座椅的坐面高度與坐姿作業時的坐面高度不同。它是以立姿時的工作臺高度減去工作臺面板的厚度和大腿厚度。

椅高下限=工作臺高度下限工作臺面板的厚度成年女性大腿厚度的第95百分位

據人體大腿厚度（P95），女：151mm；工作臺高度下限905mm，工作臺面板的厚度為20mm；計算得座椅高度下限為734nHn。經試驗，發現734mm的高度不適合第5百分位和第10百分位的人群，因此采取對高度采取適當的降低，取座椅高度下限為680mm。

椅高上限=工作臺高度上限-工作臺面板的厚度-成年女性大腿厚度的第95百分位

據人體大腿厚度（P95），女：151mm，工作臺高度上限1101mm，工作臺面板的厚度為20mm；計算得，座椅高度上限為930mm。綜上所述，本論文的椅高高度范圍為680-930mm。

（二）椅寬

基于人因工程的知識町知：根據人的坐姿及動作，椅子坐面通常呈前寬后窄的形狀。坐面寬度應以作業人員自然垂臂時的肩寬為準，按人體平均肩寬尺寸加一適當的余量。根據人因工程中人體水平尺寸的測量數據可知，女性的平均坐姿臀寬大于男性的平均坐姿臀寬。所以椅面寬度在空間允許的條件下，以女性臀部寬度尺寸的95百分位進行設計，為滿足最寬人體的需要，可取400-450nHn，為了使作業者起坐方便，坐立姿交替作業的工作座椅的椅面寬度應該略小一些，因此本次設計采用的尺寸為400mm。

（三）坐面

坐立姿交替的工作座椅是不設靠背的，當人坐下后大腿前傾成斜面，與小腿的夾角大于90°，人體的重量由椅面腿和腳共同承擔。因此一般的坐面大部分設計為向前傾斜，坐面傾角設置為0°-5°。椅面的承受重量略小，人的重心沒有完全落在椅中，且臀部承受的力相對減少，方便坐立自由轉換。

（四）腳踏

踏板中心位置的高度應為座面高度減去坐姿小腿加足高的第95%百分位數。為適應大多數人群，以椅面高度800mm為基礎來確定，坐姿小腿加足高的第95%百分位數為448mm，踏板高度為352mm。綜上所述，運用proe軟件繪制設計出的三維建模圖，如圖2所示。

四、總結

本文結合人因知識對流水線進行設計，讓流水線工作生產更加人性化，乃至使整個制造業步入一個人性化生產的時代，并進一步擴大了人因工程學的影響范圍。

參考文獻：

[1]丁玉蘭.人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社，2000.

[2]陳蓉蓉.基于維持健康坐姿的工作椅設計研究[D].浙江大學，2007.