淺談人機工程理論對農機產品設計的影響*

馬君芹

（江蘇省灌云中等專業學校，江蘇 連云港 222200）

隨著科技水平與經濟的不斷發展，農機用戶在實際操作中對于農機產品的需求也在不斷提升，尤其是在產品的安全、效率以及使用性能等方面。因此，研發高性能的農機產品對推動我國農業的現代化發展以及鄉村振興戰略均具有重要意義。隨著全球經濟一體化的深入推進，科學技術水平是一個國家國際競爭力的重要元素之一。因此，在現代化農機產品設計中，設計人員需要將人機工程理論與農機的設計巧妙結合，通過人性化、科技化的創新改良，進而提升我國農機產品設計的整體技術水平，滿足科技時代的現代化需求。

1 人機工程理論概述

1.1 人機工程理論

人機工程學是一門研究人體測量、人體力學以及勞動生理學等一系列內容的綜合性學科。該門學科主要以人體結構為基礎，對人體不同部分的機能、尺寸以及面積等與機械工程中人力勞動的關系進行研究，形成人體的結構特征參數[1]。在機械工程中，人體對機械勞動的適應能力具有一定的范圍，因此合理設置人機之間的配合參數，能夠較好地提升人機工程的效率。

1.2 人機工程理論的顯著特點

人機工程理論的研究不同于傳統的人力機械研究，在傳統的機械工程中，技術人員通常將人力與機械的性能分開研究。而人機工程理論，提倡在人機配合的過程中，要綜合考量人、機械以及環境多元化的關系，利用先進的科學技術加以創新，從而實現人、機、環境三者之間的有機結合。并且，人機工程理論指出人、機械以及環境三者的影響對于工程的開展同樣重要，在農機設計中需要綜合考慮三者之間的內在聯系，最終通過不斷改良而形成最優的方案。因此，在當前農機設計的背景下，利用人機工程理論能夠較好地處理機械工程中的分工問題、配合問題以及操作問題等，能夠較好地拓寬當前的農機設計思路，對于我國人機工程的發展具有重要的戰略意義。

1.3 人機工程發展前景

隨著科技的快速進步，在未來的人機工程發展中，勢必會更加注重人與機械之間的有機結合，更加側重設計理念的革新，使整體的人機設計不斷向更為廣泛的領域拓展。在現代科技的發展中，人機工程已經逐漸向虛擬技術、互聯網絡等數字化領域發展。在未來的人機工程市場里，無論是小型的科技農機產品還是大型的農機設備，都將在人機協調關系上達到極致，使得機械的操作方式更為優化。同時，以人機工程為依托設計的產品，在結構的設計以及界面的布置上都將滿足絕大多數消費者的需求。總之，中國未來利用人機工程制造的產品將在設計的各個環節實現全面革新，憑借出色的設計外觀、高效的使用效率等優勢屹立在世界的科技前沿，將人與自然、科技與應用完美結合[2-3]。

2 人機工程理論在現代農業產品設計中的應用

在現代農機產品發展中，人機工程理論與農機產品的設計有著密切的關系，如圖1所示。在農機產品設計過程中，設計人員需要以人的身體特征作為產品設計的必要條件，對一些具體的數據進行約束。同時，設計的標準要以人的正常操作為依托，使產品的使用更加貼近的人的使用習慣，進而提升農機產品的舒適性與高效性。

圖1 人機工程理論與農機產品設計的聯系

2.1 “智慧”農機促進糧食增收

近年來，為了深化農業改革，促進我國農業綜合實力的提升，國家大力推進科技發展，將農機產品的研發擺在了重要位置。農業相關部門緊緊圍繞農機裝備技術升級這一主線，深挖產業潛能，不斷創新農機制造的核心技術，打造了具有中國農業特色的智慧農機發展模式。以北大荒集團為例，相關統計數據顯示，2021年該集團農作物播種面積高達4 500余萬畝，糧食總量超過230億kg。在農機方面，該集團的農機機械水平高達99.7%，能夠實現施肥、育種等多個流程的同時運行，極大地提升了產量，充分發揮了智慧農機的優勢。近年來，在智慧農機的推動下，我國又在農業領域推出基于北斗導航的智能化農機管理體系，極大地提升了農機的使用效率，為未來農機的發展奠定了堅實基礎。

雖然當前我國智慧農機發展迅速，但是仍然存在提升空間。未來，國家將在農機設計領域繼續創新，合理分配材料資源，推動農機產品與現代信息技術的充分融合，進而使我國農機的整體設計水平能夠在現有基礎上突破瓶頸，走在世界農機發展的最前列[4]。

2.2 以“微農機”助力農業提質增效

我國地大物博，擁有廣袤的土地資源，農機的發展具有龐大的市場。但是，受到地形地貌的影響，很多大型農機無法用于一些丘陵、盆地等特殊地形的農業生產。因此，我國便積極發展微農機產品，以推動國內全域的農業協同發展。在具體的微農機推廣中，國家提倡對農機產品的設計要分類型但不分區域，對不同品種的農業產物進行分類制作，進而滿足農業產業發展的需求[5]。同時，為了提升對于微農機的設計動力，近年來國家頒布了很多惠民政策，為農機產品及配套設施的設計生產提供了強大的動力。例如山地玉米收割機、棉花采摘機等，都是在結合實際環境條件的情況下設計生產的，極大地促進了我國各區域農業的均衡發展。

在農機產品使用過程中，農機操作需要與配套設施形成合力方能發揮最大能力。在我國農機的設計中，國家不僅提倡設計者要緊密結合地形地貌，使農機切合地勢特點。同時，還提倡設計者與相關部門或企業進行聯系，及時合理地改造地勢，例如農田連片、高標準農田等等，使地勢滿足機械的設計要求。這樣可以有效改善農機的通行條件及使用效率，極大地提升產量。另外，在農機設計中，國家還提出可以對農作物的品種進行改良，通過改進品種、種植方式等，使農作物能夠與農機的使用相匹配，最大程度提升農作物的質量與數量[6]。

3 人機工程理論對農機產品設計的影響

3.1 對操作人員的影響

在農機產品的使用中，操作人員的操作方式對農機的使用效率具有重大影響。正是如此，農機產品的設計直接關乎操作人員使用的舒適程度、心理狀態等。目前，我國農民的數量巨大，很多農民由于受教育程度較低，對于農機的使用通常會選取簡單容易操作的產品，因此農機的設計要充分與使用者的訴求相融合，才能最大程度提升產品的使用效率。在農機產品的設計中，設計者要堅持簡單易懂的設計原則，對于危險部位要盡量隔離，防止誤操作出現安全事故。另外，農機產品的設計說明書也要簡單易懂，盡量不要出現專業術語或者生僻字，這些都會影響操作人員的認知與使用。在設計理念上，農機的構圖要充分結合操作人員的平均身體尺寸，將體重、環境等多方面元素都考慮在內，這樣才能真正發揮農機產品的性能[7]。

3.2 對農機設備的影響

1）對農機產品操縱器設計的影響。隨著科學技術的不斷進步，現代農機產品的設計已經開始實現與電子技術、信息技術的融合，以保障農機產品使用人員的舒適度和安全性。自動化的操縱器在使用中，能夠極大地降低操作者的勞動強度，減少操作的時間，對于農作物的增收具有重要作用。因此多功能的農機操作器已經成為當前以及未來農機需要探索的重要方向。例如，在現代飛機使用過程中，操作室會存在一個復合型的操作桿，飛行員利用此操作桿便能夠實現多種復雜飛行變向；現代汽車的方向盤周圍會存在多個功能按鈕，駕駛員利用這些按鈕便能夠在日常駕駛中對各種功能進行開關。因此，復合型的農機結構設計將成為未來農機產品發展的重要趨勢[8]。

2）對農機產品顯示設計的影響。在人機系統中，顯示裝置是各部分操作的外在表達，是機械使用的重要組成部分。操作中，使用人員利用顯示器能夠快速掌握使用情況以及相關信息，對于農機的正確使用與效率提升具有重要作用。目前，我國的農機產品儀表均以顯示為主，儀表的外觀形狀通常分為圓形、方形或者多邊形，以滿足不同生產作業的需求。利用人機工程理論進行農機產品顯示設計，能夠有效提高使用者的使用效率，同時還能夠滿足市場對于產品研發的需求。再者，在人機工程理論的指導下，市面上的農機產品顯示設計均采用較為整齊排列排版，以適應人的視覺需求，凸顯了人機之間的巧妙結合。

3）對農機產品安全性的影響。在農機產品設計中，安全性能的好壞直接影響使用者對產品的使用。利用人機工程理論對農機產品的安全性能進行設計，需要在設計環節突出對各類因素的安全分析，使操作者能夠在使用時盡量減少誤操作。因此，結合人機工程理論的內容，設計者在農機產品的設計中要以人性化為前提，展現人機之間的結合。例如，在水稻插秧機的設計中，當前仍然有很多農機產品未實現人機的有效匹配。借助人機工程理論，設計者如果在插秧機的頂部設計遮陽板，在底部設置擋泥板，這樣不僅能在烈日下正常開展工作，同時在雨天也能夠正常操作，不影響操作效率。因此，利用人機工程理論調整農機產品的設計，可以在提升農機產品使用舒適度的同時，增強安全性能[9]。

3.3 對農機使用環境的影響

在農機產品的設計中，很多設計者只是從產品的使用、生產以及舒適度入手，忽略了產品在不同環境中使用的差異性。以人機工程理論為基礎，設計者需要針對環境對農機產品使用時造成的影響，進行有效的產品設計，從而使農機產品能夠適應各類特殊的環境。例如，在一些道路較為顛簸的地區，設計者在農機產品設計中要充分考慮產品使用過程中的強度，通過提升產品的強度，適應土地的不同硬度；在一些溫度較低、風沙較大的地區，設計者同樣要結合人機工程理論的內容，對產品進行有針對性的改造設計，以期實現人、機、環境三者的有機結合[10]。

4 結語

在現代農機產品的設計中，人性化的設計已經成為未來農機發展的重要趨勢。利用人機工程理論，設計者能夠有效地將農機產品的設計與人的特征、使用特點和環境等因素相結合，設計出滿足市場、環境雙重需求的農機產品。相信在未來的發展中，我國農機產品的設計將會不斷創新，進而全面推進人機之間的深入融合。