人體工程學在生產制造中的應用

楊 慶

（航空工業鄭州飛機裝備有限責任公司，河南 鄭州 450005）

1 概述

人體工程學也稱人機工程學，通過對人的生理學、心理學知識應用，在考慮人的功能能力的基礎上，研究人與機器、人與環境的配合。其目的在于使設備與環境設計更好的適用于人，提高人在生活與工作中的安全度、舒適度和效率。人體工程學是一門綜合性的邊緣科學，屬于系統工程學的一個分支，系統論、控制論、信息論均是人體工程學的基本指導思想，并且人體工程學還涉及較多學科，與人體測量學、生理學、心理學、行為科學、環境科學等有著密切聯系。在人機系統中，只有人與機器及環境相互適應，顯示器、控制器的設計符合人的感覺器官、運動器官的生理特性，才能建立安全高效的人機系統[1]。

對于生產制造型的企業來說，在生產制造設計中，應多考慮人的生理特征，讓人體工程學貫穿在生產流程中的各個環節，讓人員的能動性和環境能相互作用，進而大幅提升企業的運營質量和員工的生活、工作質量。

2 人體典型的生理特征

2.1 視線特征

人眼是人類獲得環境信息最直接的途徑，雜亂的現場、昏暗的光線等，都會通過人眼進入大腦，從而會使操作人員的心情煩躁，而清晰整潔的生產環境會讓操作者身心愉快。另外，人眼的生理特征決定人眼的水平運動比垂直運動快，即先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西，視線運動的順序習慣于從左到右，從上至下，順時針進行。在視線突然移動的過程中，約有3%的視覺能看清目標，其余97%的視覺都是不真實的。人眼在觀察儀表時，視距對認讀速度和準確性有一定的影響，觀察者的姿勢和觀察對象大小形狀不同，最佳視距也不相同。在進行生產廠房設計時，車間工藝布置一般要求做到生產流程順暢、簡潔、緊湊，廠房設備通常有工藝專業化原則和成組制造單元原則布置的兩種形式，工藝專業化原則將同類設備集中一起，完成相同工藝加工任務，如車床、銑床、磨工等按加工特點不同，各自分區域布置。按成組制造單元布置，即以零件加工工藝路線進行設備布置，即常說的生產線。不論哪種布置，對于設備的布置時，雖然操作人員在固定區域內移動，但對生產作業管理人員，如對各工位的配餐人員，生產線設備巡查人員來說，橫向的、順時針的移動，更容易適應人體，能夠提升工作質量，減少出錯。在生產線的流程設計中，不應有對產品操作視線突然轉移的要求，否則會降低視覺的準確性[2]。若生產操作中難以避免視覺突然轉移，可將生產流程的節拍放緩，或在移動過程中增加箭頭之類的提醒標志，消除人眼突然轉移造成的不真實性。對于操作者需要準確識別儀表，經結合實際情況放置合適位置，如電器組裝中需操作者觀看的表盤，其距離應保持在250～350 mm 范圍內，可降低操作者出錯的概率。

2.2 顏色特征

人眼對波長相同的單一光波產生顏色視覺，能感受的可見光波長為380～780 nm，在可見光范圍內，人眼雖能辨別出150 種以上的顏色，但主要還是紅、橙、黃、綠、紫、藍。一般顏色對人體的心理作用是不同的，如紅色會讓人興奮，橙色令人誘發食欲，黃色最能刺激人的神經、綠色能讓人平靜，藍色則降低脈搏，紫色則會讓人的心臟系統有壓抑作用，黑色會產生厚重感、壓抑感。同時，同種重量不同顏色的物體給人的重量感覺也不相同，從重到輕的感覺順序依次為：黑—藍—紅—橙—綠—黃—白。對于車削加工這類的設備，最好選用暖色調，能讓操作者心理興奮、工作積極性高。而對于同為暖色的黃色，雖能讓人感覺明亮，但對日常維護管理要求嚴，因為黃色受污染后，讓人感覺有嘔吐感，所以黃色盡量少使用。而對于熱處理的設備，要使用冷色調，如藍色，藍色可讓人血壓降低，熱處理屬于熱加工的范疇，其高溫作業屬于有害作業，高血壓屬于熱處理從事人員的職業禁忌癥，即高血壓的人員不得從事熱處理工作，熱處理設備盡可能采用藍色，能起到降低操作者血壓的功效。

顏色給人的重量感覺也不相同，如1940 年，紐約的碼頭工人因為搬運的彈藥箱太重而舉行罷工，后公司僅是將黑色彈藥箱的顏色重新噴漆為淺綠色，工人覺得彈藥箱變輕了，罷工停止。在生產制造中，零件進行周轉是必不可少的環節，周轉箱顏色的選定應給人以輕便感，所以應避免選用黑色和藍色，最好選綠色，抗污染性強且給人感覺輕。

2.3 光照特征

在生產廠房布局時，要考慮光照度的影響，當光照度不足時，人體的視覺活動過程開始變緩，視覺效率下降，人體感覺頭暈、眼痛，工作效率、工作質量都大幅下降。在廠房設計中，應保證作業場所所規定的光照度，最好自然采光，日常照明應考慮照明燈的布置，避免光源直射出強烈光線產生讓人眼不舒服的眩光，如有公司在噴漆廠房設備布置時，因考慮不當，噴漆的抽風、烘箱等都遮擋廠房窗戶，造成室內光照度只有60 lx，遠低于涂裝作業的廠房，其光照度標準不能低于300 lx 的要求，后續只能增加照明燈提高光照度至標準要求。人工照明缺少自然光帶給操作者的平和、舒適感低，操作者在工作中易產生疲憊感，注意力下降，在噴漆生產中，經常出現因防護不當而造成不該噴涂的部位噴上漆，在噴涂標識時經常出現噴錯、漏噴等低級質量問題，雖然多次提醒要求操作者提升質量意識，但過一段此類問題仍然出現。后續對噴漆廠房進行改造后，將阻礙采光的設備重新調整，使廠房內的采光主要以自然光為主，噴漆生產中出現的低級質量問題較往年大幅下降。

2.4 聽覺特征

人耳對聲音強弱的承受能力，一般最高可達120 dB,超過此值的聲音會使耳膜產生壓疼感，故一般廠房設計要求聲音強度不得超過85 dB。人耳對聲音的頻率很靈敏，人們將無規則的聲音常稱之噪音，噪音對人的工作和身體有很大的影響，如影響注意力、降低工作效率、易出差錯、加速人的疲勞、影響人們之間的交流，嚴重時還會造成聽力下降，引起神經衰弱、消化系統紊亂等[3]。在生產中，管理者應降低聲音強度和減少噪音，避免不良聲音影響職工身心。在日常生產制造中，經常會因進行打磨、鉚接、敲擊等工序而產生噪音。雖然直接操作者工作時配戴耳塞，但所產生的噪音還會影響其他操作人員。對此種情況，最初改進要求操作者佩戴耳塞，并在四周封閉的工作區域內進行，但實施后，操作者因呆在密閉空間產生急躁情緒，抗拒工作，要求移到廠房內進行。后續通過在規定區域內進行改裝，利用聲音傳播的特點，對此區域的地面刷涂吸聲涂料，墻面鋪設吸聲板，并設計工作區域周邊增加聲音反射板將噪音向上或向廠房外傳遞。通過該系列措施，成功消除了噪音對廠房內所有操作者的影響。

2.5 肌肉特征

在生產制造中，手工操作的環節是必不可少的，在工作中，應遵循盡可能減少體力上付出的原則。在工作流程設計中，應避免操作者彎腰或其他不自然的姿勢，避免長時間的抬手作業，盡量能讓操作者坐著工作而不是站著工作等。在工作中，應針對操作者工作性質進行優化，如對工作臺進行人性化設計。人在工作狀態時，人與機器設備、工作用具等所需的空間總和叫作業空間。在對作業空間設計時，對操作者常用的工具，如鉗子、手柄等，應按其使用頻率或操作頻率放在操作者附近，對于高頻繁的操作動作，應保證在操作者肘關節彎曲的情況下就可以完成。人體坐姿操作，凳子的高度應為42 cm，即保證操作者背部不會過分前屈，又避免了工作中抬高肩部而引起肩部和頸部的不適。坐姿作業的工作臺高度為75～79 cm，保證操作者前臂的舒展和避免頸椎彎曲。而站姿工作時，工作臺應低于人體平均肘高5～10 cm，我國平均肘高為105 cm，一般從事站姿工作的工作臺高度為95～100 cm。在生產廠房布置中，應盡量避免工作時人手向上的操作，人手超過肩部進行操作，很容易產生酸痛和疲勞。對于同時用于站姿和坐姿的工作臺，要結合操作工件的情況兼顧考慮，如涂裝車間用的噴涂小車，操作者在噴涂前在小車上進行涂裝前的防護，后續將小車推入噴漆房內進行噴涂，該小車是操作者站姿和坐姿都進行的工作臺，考慮到噴漆時要求噴漆離工件距離為15～25 cm，噴涂角度按45°計算，則噴槍與制件的垂直距離為10～17 cm。因此，對于站姿考慮來說，考慮需噴漆的工件高度按10 cm 計算，小車高度為68～80 cm，考慮坐姿的操作可不考慮工件高度，兼顧兩者后，最終該噴漆小車設計高度為77 cm，保證可在噴涂作業中具有較強的通用性。而對于外形尺寸大的制件，尤其噴涂時高度方向大的制件，則針對此設計專用小車。

3 人體工程學的管理

3.1 知識管理

根據《質量管理體系要求》（GB/T 19001-2016）中7.1.6 知識管理的要求，企業應確定必要人體工程學的知識，對這些知識進行運用，并根據變化的需求和發展趨勢，不斷審視現有知識，保持更新。

企業可先通過對人體工程學知識的導入，讓企業職工普及該方面的知識，對人體工程學產生強烈的求知欲和濃厚的學習興趣，樹立人機結合的意識。導入的方式可采用情景導入、圖片導入、案例導入等多種多樣的方式進行，其目的是讓職工能夠積極主動的去了解人體工程學方面的知識，并以此去觀察自身的日常工作。切不可照本宣科的進行知識宣貫，這樣會讓職工沒興趣去了解和深究，導致后續人體工程學與日常生產制造不能有效融入。然后對已知的人體工程學知識的應用情況進行歸納總結，應采用案例、圖片等形式，突出人體工程學知識的重點，形成相應的企業人機工程學管理手冊。并對技術人員進行培訓，讓技術人員在生產規劃設計時考慮人體工程學，并在廠房設計、設備布置、工裝設計、流程安排等環節中，對人體工程學方面進行論證說明，將人的因素放在首位。后續對該知識不斷審視完善，形成企業自身的人體工程學知識。

3.2 改善提案

結合企業自身產品特點、加工方式、管理模式，利用豐田精益生產中“消除浪費”的核心思想，采取合理化建議的方式，定期組織技術人員現場調查和向一線職工征集意見相結合，讓大家從“少走一步路、少流一滴汗”角度出發，從人機工程的視角對日常生產工作進行審視，從照明、搬運、工作場地的噪音等方面進行改善提案，對提案進行討論分析，把人體工程學的知識用到各個改善點，并制定相應的改善措施。改善措施落實后，對改進后的效果進行驗證評價，發現不足后持續改進。

3.3 總結提升

定期要對改善提案進行總結評價，把一段時間內關于人體工程學與日常工作相結合的數據統計后進行全面系統的總檢查、總評價、總分析、總研究。總結取得的成績和要引以為戒的經驗，識別后期改進工作的風險和機遇，為開展新的改進工作指明方向，以達到提升的目的。對充分體現人機工程的案例進行宣傳，納入企業人體工程學管理手冊中，從而更進一步指導員工后期改進。

總之，要通過知識宣貫，讓企業職工積極參與改進，讓人體工程學與企業生產同設計、同計劃、同部署、同落實，與生產制造的各個環節緊密融合，為職工打造舒適的工作環境，更好地發揮職工的創造力，為企業發展做出更大的貢獻。

4 推行人體工程學的意義

4.1 推行人體工程學，能夠調動員工的工作積極性

人是企業中的首要因素，優秀企業的管理是基于人的考慮而不是生產任務，企業依靠人而存在，為人的需要而生產和管理。推行人體工程學在生產中的應用，是充分體現企業管理過程中以人為出發點和中心的指導思想，可讓企業各部門重新認識人的特性，關注人在企業運營中的主體地位，使企業的人本管理思想與業務更好的融合，從而調動企業各級人員的積極性和創造性。

4.2 推行人體工程學，可以打造良好的生產運營環境

在企業推行人體工程學，體現了企業“以人為本”的管理理念，強調員工實現“自主管理”。在這一過程中，全體員工積極參與工作改善的全過程中，企業各部門人員都認識到自身在企業的重要性，大家為了共同目標去努力，在工作中共同學習成長，達到相互接納、協同合作的效果。即技術人員能根據各自企業產品的特點，與操作人員溝通，尋求最佳的設計方案，操作人員則結合自身的工作實際，積極向技術人員提出建議，使兩者共同打造良好的生產運營環境。由此可見，推行人體工程學可使全體員工積極參與企業的日常改善，共同助力企業發展。

4.3 推行人體工程學，有助提升企業經濟效益

企業在生產管理中，充分考慮人體工程學，讓人—機—環境能有效結合，保證操作者的安全、健康、舒適、方便，操作人員工作效率提高，工作時身心愉快，人為因素的質量問題會大幅下降，員工得到尊重，會產生較強的歸屬感，可為企業創造出更多的效益。

5 結語

人體工程學在生產中的應用，是一個不斷探索、不斷完善總結的過程，需要企業全員共同改進，在實踐中不斷去總結，使生產作業在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性不斷提高，共同為企業的發展做出貢獻。