基于人因?qū)W的坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)研究初探

曹詠 韓方珍 余平祥

摘 要：文章從人因角度出發(fā)，探討了良好的作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng)滿足人因要求，并針對(duì)坐姿的具體情況進(jìn)行了分析，確定了坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，提出了基于模糊層次分析法的評(píng)價(jià)方法，以期為坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)方案的評(píng)估提供思路，從而能夠有助于選擇和應(yīng)用更符合人因要求的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：人因要求;作業(yè)空間;設(shè)計(jì);評(píng)價(jià)

0 引言

作業(yè)空間包括作業(yè)者操作所需的空間以及作業(yè)所需的機(jī)器設(shè)備、工具和操作對(duì)象等所占的空間范圍總和。在工業(yè)化程度日漸提高的當(dāng)今，坐姿正在成為最主要的工作姿勢(shì)。確保作業(yè)者在坐姿狀態(tài)下的作業(yè)空間設(shè)計(jì)符合人因要求，從而使作業(yè)者在作業(yè)過(guò)程中便利、安全、舒適，有良好的作業(yè)體驗(yàn)并最終提高作業(yè)效率，是人因研究與應(yīng)用的重要課題。因此，基于人因考慮確定坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而建立起規(guī)范的分析與評(píng)估體系，為坐姿作業(yè)空間的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)提供依據(jù)，具有重要意義。

1 作業(yè)空間設(shè)計(jì)的基本要求

基于人因?qū)W的作業(yè)空間設(shè)計(jì)，是指考慮作業(yè)者的操作范圍、視覺(jué)范圍、作業(yè)姿勢(shì)等一系列生理、心理因素對(duì)作業(yè)對(duì)象、設(shè)備設(shè)施等空間要素進(jìn)行合理布置和安排，從而為作業(yè)者提供最佳作業(yè)條件。良好的作業(yè)空間設(shè)計(jì)可以降低作業(yè)疲勞和危險(xiǎn)性，提高作業(yè)的有序性、效率和作業(yè)者的滿意度。基于此，進(jìn)行作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的要求：

1.1 可達(dá)性要求

可達(dá)性要求主要指依據(jù)人體尺寸，首先應(yīng)保證作業(yè)者操作的機(jī)具、設(shè)備設(shè)施及作業(yè)對(duì)象等在其操作范圍內(nèi)，同時(shí)在此基礎(chǔ)上，考慮人的最大作業(yè)范圍和正常作業(yè)范圍，在相應(yīng)操作范圍內(nèi)按照頻率原則、重要性原則、順序原則等將操作的機(jī)具、設(shè)備設(shè)施及作業(yè)對(duì)象等進(jìn)行合理布置。如果采用的工作姿勢(shì)為坐姿，不僅應(yīng)基于人的臂長(zhǎng)（包括上臂長(zhǎng)、前臂長(zhǎng)等）考慮上肢的操作范圍，還應(yīng)視人的下肢尺寸考慮下肢的具體操作范圍。

1.2 可視性要求

作業(yè)區(qū)域內(nèi)的空間布置應(yīng)充分考慮人的視覺(jué)特性，滿足人的可視性要求，將操作的機(jī)具、設(shè)備設(shè)施及作業(yè)對(duì)象等布置在人的視野范圍內(nèi)，同時(shí)，按照頻率原則、重要性原則、順序原則等空間布置原則結(jié)合人的最大視區(qū)和最佳視區(qū)進(jìn)行合理布置。另外，眼高、視距及光照條件也是在滿足人的可視性要求時(shí)需要考慮的因素。

1.3 舒適性要求

坐姿狀態(tài)下的舒適性包括座椅的舒適性和工作臺(tái)的舒適性。座椅的舒適性主要考慮椅面高度、寬度、傾角等是否與人體尺寸相適應(yīng)，如椅面高度應(yīng)以人的小腿加足高尺寸作為設(shè)計(jì)依據(jù)。工作臺(tái)的舒適性主要考慮工作面高度，一般以人體肘部高度作為基準(zhǔn)，再結(jié)合工作任務(wù)性質(zhì)即考慮作業(yè)過(guò)程中的施力大小及視距因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后作為工作面設(shè)計(jì)高度，旨在盡量使大臂和肘部在工作中保持自然放松的狀態(tài)，提高舒適性。另外，在坐姿工作姿勢(shì)下，工作臺(tái)下方還應(yīng)為下肢留出足夠的容膝空間。

1.4 心理空間要求

作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng)考慮人的心理空間要求，主要包括距離要求及私密性要求。不同的作業(yè)空間有不同的作業(yè)空間要素及作業(yè)用途，因此作業(yè)者對(duì)于作業(yè)空間的具體心理要求也不同，如距離要求可表現(xiàn)為作業(yè)者希望與門窗、頂棚等之間需要大于一定的距離，也可表現(xiàn)為因?yàn)榻涣鹘唤有枰?，工位之間要小于一定的距離。私密性要求相對(duì)于作業(yè)空間的不同會(huì)有所不同，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別進(jìn)行考慮。

2 作業(yè)空間設(shè)計(jì)的模糊綜合評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)上述對(duì)于坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的人因要求的分析，歸納出相應(yīng)的作業(yè)空間設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并構(gòu)建相應(yīng)的層次模型，分為以下三個(gè)層次：

2.1.1 目標(biāo)層

即評(píng)價(jià)總目標(biāo)，對(duì)坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1.2 準(zhǔn)則層

包括可達(dá)性要求Z1、可視性要求Z2、舒適性要求Z3和心理空間要求Z4。

2.1.3 指標(biāo)層

基于空間設(shè)計(jì)的要求和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，相應(yīng)給出具體的指標(biāo)。如基于可達(dá)性要求，對(duì)應(yīng)的指標(biāo)包括坐姿作業(yè)空間在人的上肢操作范圍之內(nèi)P1，坐姿作業(yè)空間在人的下肢操作范圍之內(nèi)P2，機(jī)具設(shè)備設(shè)施布置的合理性P3。類似的，基于其他要求也都有相應(yīng)指標(biāo)。

2.2 基于F-AHP 方法的評(píng)價(jià)方法

2.2.1 確定指標(biāo)權(quán)重

模糊判斷矩陣是將若干個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象兩兩比較后所建立的矩陣，可借此來(lái)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行重要度比較從而確定指標(biāo)權(quán)重。

首先，對(duì)準(zhǔn)則層的四個(gè)方面的要求兩兩進(jìn)行重要性比較，根據(jù)比較結(jié)果確定模糊矩陣A=（aij）4×4，即：

由判斷矩陣可得到權(quán)向量Z=（Z1，Z2，Z3，Z4 ）T，所求權(quán)向量就是準(zhǔn)則層各個(gè)要求的權(quán)重?cái)?shù)值，反映了各個(gè)要求的重要性。

然后，基于準(zhǔn)則層的各個(gè)要求，分別對(duì)要求中的具體指標(biāo)進(jìn)行兩兩重要性比較，得到模糊矩陣B1，B2，B3和B4，即（bij）n×n。例如基于可達(dá)性要求，對(duì)其中的三個(gè)指標(biāo)P1，P2和P3進(jìn)行比較，可得到

由該判斷矩陣可得到權(quán)向量PB1=（P1，P2，P3）T，

所求權(quán)向量就是在準(zhǔn)則Z1 要求下的各指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)值，即為各個(gè)指標(biāo)的重要性。類似可分別基于其他各準(zhǔn)則要求下的各指標(biāo)判斷矩陣得到權(quán)向量PB2=（P4，P5，P6 ）T，PB3=（P7，P8） T，和PB4=（P9，P10）T。因此，可得到各指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表1。

2.2.2 建立評(píng)價(jià)矩陣

建立評(píng)價(jià)矩陣，需要分別基于上述評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)n個(gè)作業(yè)空間設(shè)計(jì)方案兩兩進(jìn)行比較。具體步驟如下：

首先，針對(duì)P1指標(biāo)，兩兩比較各設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，獲得判斷矩陣R1。

之后，與計(jì)算權(quán)重矢量方法類似，計(jì)算矩陣R1的優(yōu)先級(jí)矢量r1。

然后，依次分別在評(píng)價(jià)指標(biāo)P2～P10下，對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案重復(fù)上述步驟，相應(yīng)得到優(yōu)先級(jí)矢量r2～r10。

最后可建立評(píng)價(jià)矩陣為：R =（r1，r2，…，r10）。

2.2.3 確定評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)矩陣的各個(gè)元素進(jìn)行加權(quán)而獲得的，即W =Rω=（W1，W2，…，Wn）T。

其中，R為評(píng)價(jià)矩陣，ω為根據(jù)各級(jí)權(quán)重計(jì)算得到的實(shí)際評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重矢量。從W中，可以看出評(píng)價(jià)對(duì)象集合中各元素的優(yōu)先級(jí)順序，如果最大值為Wj，則對(duì)應(yīng)于Wj的第j個(gè)設(shè)計(jì)方案得分最高，j方案就是所有方案中的最佳作業(yè)空間設(shè)計(jì)方案，相對(duì)而言最大程度滿足了各項(xiàng)人因要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于人在使用作業(yè)空間時(shí)的可達(dá)性要求、可視性要求、舒適性要求和心理空間要求，提出了對(duì)坐姿作業(yè)空間設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)的指標(biāo)，以及確定指標(biāo)權(quán)重和對(duì)于設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估選優(yōu)的方法，旨在有助于使更多符合人因要求的設(shè)計(jì)優(yōu)良的作業(yè)空間設(shè)計(jì)方案能夠得到應(yīng)用，從而提升作業(yè)者的作業(yè)效率、作業(yè)體驗(yàn)和工作能動(dòng)性。

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