人機工程學在工程機械中的應用分析

張宇暉

摘 ? 要：人機工程學是一門集人體科學、勞動科學以及工程技術等學科為一體的綜合性學科，是高等教育新興的學科，將其應用到工程機械中可以通過對機械的系統、任務以及作業環境等方面合理設計，從而提高工程機械的工作效率、工作安全性以及舒適性，獲得了良好的應用效果。為此，本文著重分析了人機工程學在工程機械中的實踐應用，希望可以進一步推動人機工程學的應用發展。

關鍵詞：人機工程學 ?工程機械 ?人-機-環境 ?應用

中圖分類號：TH12 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0026-02

近年來，隨著科學技術的不斷發展以及高等教育的深化改革，人機工程學獲得了較快的發展，已經被廣泛的應用在工程機械中，通過科學的作業環境管理和工程機械設計等措施實現工程機械運行系統的最優化，進而有效提高工程機械的工作效率和穩定性。

1 ?人機工程學概述

人機工程學最早發源于歐洲，并在美國形成具體理論并獲得進一步發展，它是一門研究人在生產活動中如何合理、適度的勞動和用力的學科，簡稱“人機學”。人機工程學的基礎研究對象是人-機-環境，通過運用心理學、生理學等有關學科按照人體和機械的工作特點和規律，合理的設計人和機械工作中所承擔的職能，實現人-機的有效配合，進而為人營造一個舒適且安全的生產作業環境，實現工作效率最優化[1]。企業產品附加值的提高需要從人機工程學的角度入手，設計并制造出符合人類工作習慣的人性化產品，從而激發消費者的購買欲望。

2 ?人機工程學在工程機械中的基本應用

伴隨人機工程學的發展，在工程機械中，充分考慮人-機-環境這個整體系統的協調，讓機器如何適合人的要求，創造更為高效和舒適的工作環境，提升機械產品的整機造形和操作舒適性，提高整機的使用價值和生產效率。使人-機-環境這個整體系統達到最優化，是工程機械的一個發展趨勢。

2.1 提高人-機功能的匹配度

工程機械種類繁多，而且有特定的性能指標、結構參數以及人-機關系等，以適應各種用途和作業環境。所以，工程機械在設計和制造的過程中要充分考慮到其實際的作業環境和功能，同時要注意人-機之間的匹配度問題，以此為基礎才能設計制造出符合人類操作習慣和規律的工程機械，實現工程機械系統的優化[2]。人機工程學在工程機械中的應用可以通過對工程機械使用者的心理特征和行為特點進行分析，并結合工程機械的工作特點和使用性能等方面，挖掘出人的潛力與工程機械進行完美的匹配。人-機匹配度指的是人的操作特性與機械的工作特性匹配情況，是衡量一個工程機械實用性能的標準。在人-機功能匹配的設計過程中，人是設計主體，機械是按照人的主觀意愿制造而成的，是附屬品，所以，工程機械的工作特性要以符合人的操作特性為前提。

目前，隨著自動化水平的不斷提高，人機工程學在工程機械中的應用逐漸改變了以往只考慮工程機械使用性能的思想，逐漸發展為從人、機兩方面因素進行考量的新設想，希望可以通過提高工程機械自動化水平、智能化程度等，進一步提高人-機功能的匹配度。

2.2 降低工程機械操作難度

為了迎合工程機械的實際操作人，人機工程學從簡化工程機械操作流程、省力、省時等方面入手，有效降低工程機械的操作難度。具體來看，需要工程機械的設計制造者通過合理的安排和規劃，在操作空間、操作姿勢、操作界面以及儀器顯示等具體的介質上實現工程機械與人高度匹配，提高人-機系統的效率[3]。

人-機系統的實際工作效率取決于系統功能的合理分配，簡單的說就是按照人和工程機械的特性合理的劃分人-機系統的功能，各司其職、協同合作，通過人、機的緊密配合完成工作任務。例如，在設計工程機械的操作平臺時，設計人員要通過對人機工程學的深入分析，找到人的工作姿勢與操作工程機械之間的最優關系，充分發揮操作者的最大潛能，提高工程機械的操作科學性和合理性，并提升其工作舒適度，減少力量的損失[4]。

3 ?人機作業環境優化的實際應用分析

人-機作業環境對工程機械的工作效率具有很大的影響，既要保證工作環境的安全、穩定，又要確保人的舒適度，提高人-機系統作業的效率和持久性。從人機工程學的研究內容出發，人-機作業環境的優化主要有操作安全、操作舒適性兩個方面[5]。

3.1 工程機械操作安全

人在操作工程機械的過程中，會面臨著各種各樣的安全隱患，例如夾傷、撞傷、摔傷等，甚至會致殘或死亡。因此，工程機械在設計制造的過程中，需要在人機工程學的指導和輔助下，全方位提高工程機械的使用安全性，克服人為操作不當或者意外而出現安全事故。所以，人-機作業環境的優化必須考慮到工程機械的作業環境問題，通過人機工程學的分析，并結合以往的現場作業經驗，找到工程機械實際工作中可能發生的安全故障問題，合理的配置人-機系統的功能區域，提前作出應對，減少工程機械安全事故的發生[6]。例如，在汽車的駕駛室內安裝自動監控設備和報警系統，并在前后配備紅外掃描裝置，在遇到障礙物的時候能提前報警，提醒駕駛人及時應對處理。另外，在道路駕駛視野十分有限，車輛通過安裝智能制動系統，作出智能判斷，自動啟動制動操作，降低意外事故的發生概率。

3.2 家用轎車的操作舒適性

伴隨我國經濟發飛速發展，人民生活水平的不斷提高，汽車已經走進千家萬戶，人們對駕駛汽車的舒適性要求越來越高。人機作業環境優化，座椅、儀表區、前后門、前后蓋、前后門把手、遮陽板、頂燈、天窗、儲物箱等整車舒適性操作，不但提高了家用轎車的使用安全性，而且提高了操作者的使用舒適性，應用成效良好。

在家用轎車設計制造和使用的過程中，需要將操作的舒適度需求考慮在內，尤其是家用轎車的操作平臺和裝置等，一定要符合人機工程學的原理，操作裝置的位置、大小、運動形態以及操作力度等都要符合人體的構造和特性，要保證操作者的操作過程簡單、省力，操作室空間要合理，要保證操作者的工作視野和身體活動范圍，提高操作人員的工作舒適性。家用轎車的舒適性開發流程如圖1所示。

家用轎車舒適性包括：汽車平順性、噪聲、空氣調節性能、乘坐環境及駕駛操作性能等，而整車操作舒適性是指用戶在操作時直觀的舒適性感受。所有的操作按鈕、手柄的位置都是基于駕駛人在座椅的C位來定義調節，保證人舒適操作。

基于市場的反饋，越來越多的家用轎車座椅都設計了腰脫、按摩、通風、加熱等功能，已滿足客戶的個性化需求和操作舒適性。

腰脫操作，可以在長時間駕駛情況下，輸出適宜的腰部頂出支撐量及腰部支撐位置，減輕駕駛員的腰部酸疼。

按摩操作，有效地緩解人體長時間保持一個姿勢帶來的血液循環不順暢。通過控制充氣量來自動調節按摩的力度和時間。

通風操作，就是在座椅上增加通風功能，汽車在炎熱的夏天暴曬后溫度達到五、六十度情況下，讓車內快速降溫，比立即啟動空調系統降溫更環保舒適。

加熱操作，就是在車輛點火后，無需等待發動機預熱，加熱座椅墊，在寒冷的冬天，提高人體舒適度的同時，減少立即開啟空調對車輛造成的損傷[7]。

4 ?結語

總之，人機工程學在工程機械中的應用獲得了很好的效果，不但提高了人-機系統的匹配度、降低了操作難度，而且優化了工程機械的操作環境，顯著提升了人-機系統的整體性能，從而獲得了更高的效益。

參考文獻

[1] 黃騰輝，彭寧濤，龍罡，等.人機工程學在機械設計中的應用研究[J].內燃機與配件，2018（6）：227-228.

[2] 喬冬陽.人機工程學在機械設計中的應用研究[J].信息記錄材料，2018，19（2）：48-49.

[3] 柳明磊.論工業產品設計中人機工程學應用[J].今日財富，2019（2）：211.

[4] 席志強.人機工程學在機械設計、制造中應用的必然性[J].科技創新與應用， 2017（3）：124.

[5] 陳圓.基于人機工程學的控制室設計研究[J].控制工程， 2019（4）：664-669.

[6] 周凱.人機工程學在人性化煤礦機械設計中的應用[J].內燃機與配件， 2017（9）：124.

[7] 徐全信，任文蕾，石仁杰，等.工業產品設計中人機工程學的應用方向探討[J]. 數碼世界，2019（5）：141.

[8] 龔治人.家用轎車的座椅舒適性研究與應用[D].上海交通大學，2017.