人因工程课程设计.docx

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人因工程课程设计

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基于人因工程学的东北大学夜间值班亭的分析及改进

学院：

工商管理学院

专业：

工业工程

成员：

指导老师：

目录

一．现状介绍2

1．1背景介绍2

1.2相关数据及信息收集3

1.3值班人员信息反馈4

二．数据处理及问题分析5

2.1数据处理5

2.2问题分析6

三．改进方案7

3.1作业空间设计7

3.2降低疲劳度：

8

四．可行性分析9

参考文献9

附录1：

10

基于人因工程学的东北大学夜间值班亭的分析及改进

摘要：

本文综合分析东北大学夜间值班亭（以下简称值班亭）设计方面的一些问题，应用人因工程学中的作业空间设计、疲劳作业改善等方面知识点对其加以改善。

引言：

东北大学的值班亭是最近设置的，一共有四个，分布在校园的四个角上，这些都是比较重要的位置。

但我们每次从旁边经过时都会不经意的多看它一眼，因为虽然值班亭的空间是只需容纳一人的，但给人的感觉是很压抑，值班人员在里面值班是一定是不舒服的，所以我们决定对其进行系统分析并找出改进方案。

图一值班亭外观

一．现状介绍

1．1背景介绍

我们采用因工程学中最主要的研究方法——调查法，并结合实际观察测量，对这几个值班亭进行了深入的研究。

值班亭的作用:

他们设置的位置非常分散，而且都是校园里比较偏僻的角落，主要功能就是在夜间维护所在位置周边的治安。

工作时间及人员安排：

每个值班亭有两名值班人员，他们的工作时间是每天的晚八点到第二天清晨早八点。

值班人员实行倒班制度，共十六名值班人员分成两班，每班八人，一个值班亭两人，每隔一天休息一次。

工作内容：

从晚上十点开始到清晨五点，值班人员要每隔一个小时对值班亭周围进行巡视，而且要求夜间不许睡觉，他们可以坐在亭里或在亭外，但要时刻保持注意力集中。

通过访谈我们了解到，值班人员对这个值班亭的设计非常不满意，主要原因就是太小了。

这样狭小的空间，这样的炎炎夏日，而且在寂静的夜晚，让值班人员非常难熬。

1.2相关数据及信息收集

1.值班亭相关数据测量

因为每个值班亭的尺寸大小都是一样的，我们选取其中一个为例（博士后公寓楼下）进行了测量。

我们测量的数据主要包括值班亭外部尺寸、内部尺寸以及底座的相关尺寸，测得数据如表1-1，还有值班亭里面一些辅助用品和部件的尺寸，相关数据见表1-2。

图1-1测量相关尺寸

表1-1值班亭主要尺寸

长/cm

宽/cm

高/cm

亭身外部

132

112

235

亭身内部

115

95

225

底座

254

165

41

表1-2辅助尺寸

项目

尺寸/cm

门宽度

70

空调（悬挂在顶部）厚度

30

座椅椅面到地面高度

42

（内部拐角+门边）铁皮宽度

23

2.值班人员相关尺寸测量

因为值班人员不是很多，我们抽取一半（八名）值班人员作为样本，测的身高、小腿加足高等尺寸如表1-3。

表1-3值班人员尺寸统计单位：

mm

值班人员

身高

坐高

小腿+足高

坐姿下肢长

臀膝距

1

1732

932

429

1028

573

2

1714

923

421

1016

566

3

1698

909

414

994

555

4

1723

929

426

1019

569

5

1742

938

432

1034

578

6

1726

730

427

1021

570

7

1695

908

413

993

554

8

1741

937

431

1032

576

均值

1721

901

424

1017

568

标准差

17.9

69.9

7.4

15.9

9.0

实验尺寸说明：

身高指人站直脚底到头顶的高度（不穿鞋），其他尺寸见图1-2。

坐高对应图中1，指坐姿条件下，椅面到头顶的高度。

小腿加足高对应图中2，指坐姿条件下小腿高度和脚的高度总和。

坐姿下肢长对应图中3，指坐姿条件下腿保持平直状态，臀部和椅背的接触面与脚底间的距离。

臀膝距对应图中4，指坐姿条件下臀部和椅背的接触面与膝盖间的距离。

图1-2坐姿尺寸部位

1.3值班人员信息反馈

通过访谈的方式，我们了解到值班人员对这个值班亭设计的不满主要有以下几方面：

1.空间太小，在里面根本无法正常活动，而且站在里面头部几乎接触到空调底面，让人感觉很压抑；

2.坐在值班亭里腿无法伸直，长时间感觉腿疼腿酸；

3.视野不够开阔，如图1-3所示，两侧的铁皮阻挡了值班人员的视线；

4.由于长时间做重复单调的工作，并且是在晚上，会让人感觉无聊，并且容易疲劳，发困。

图1-3夜间值班人员在值班

二．数据处理及问题分析

2.1数据处理

值班人员坐姿尺寸处理，我们要设计的值班亭要满足99%的使用者，而且宜高不宜低，宜长不宜短。

因为值班人员的身高一般比较高，和全国按地区划分的统计数据相差比较大，所以我们采用我们抽样调查所得的数据。

应用公式可以计算出满足在99%百分位的尺寸要求下的人体坐姿各个部位的合理尺寸，式中X为平均值，SD标准差，K为百分比换算系数，换算标准见附录1。

高度：

X99=901+2.236*69.9=1761mm

最小净高度Xmin=X99＋Δf=1761+30=1761mm

最佳净高度Xopm=X99＋Δf＋Δp=1761+30+115=1906mm

Δf=30mm（鞋高修正尺寸），Δp=115mm（最小心理空间）

坐高：

X99=1721+2.236*17.9=1057mm

最小净坐高Xmin=X99＋Δf=1761+3=1764mm

最小净坐高Xmin=X99＋Δf+Δp=1761+3+0=1764mm

Δf=3mm（裤高），Δp=0（不考虑心理修正值）

小腿+足高：

X99=424+2.236*7.4=441mm

最小净（小腿+足高）Xmin=X99＋Δf=441+3=444mm

最佳净（小腿+足高）Xmin=X99＋Δf+Δp=441+3+0=444mm

Δf=3mm（裤高），Δp=0（不考虑心理修正值）

臀膝距：

X99=568+2.236*9.0=588mm

最小净长度Xmin=X99＋Δf=588+9=597mm

最佳净长度Xopm=X99＋Δf＋Δp=588+28+0=616mm

Δf=9mm（衣服厚度），Δp=0（不考虑心理修正值）

坐姿下肢长：

X99=1017+2.236*15.9=1053mm

最小净长度Xmin=X99＋Δf=1053+28=1081mm

最佳净长度Xopm=X99＋Δf＋Δp=1053+28+0=1081mm

Δf=9mm（衣服厚度和鞋跟高度），Δp=0（不考虑心理修正值）

2.2问题分析

1.值班亭尺寸存在的问题：

1）高度不够，经计算值班亭内的净高度需求为190.6cm，而现在值班亭内的净高度为195cm（225-30）。

以目前的高度值只能刚好满足值班人员的最小心理空间，对于这种长时间单调作业要适当增加心理空间修正量。

2）前后长度不够，值班人员无法把腿伸直，根据测的数据计算得到了值班人员坐姿下肢长大概为108.1cm，而目前的值班亭的长（前后距离）只有115cm，这其中还要去掉一部分椅背所占的空间。

而且当门朝里面完全打开时，留给值班人员的空间只有45cm（值班亭内的长度-门的宽度=115-70）,而计算得到的值班人员臀膝距最佳值为61.6cm,大于45cm，也就是说当门完全打开时值班人员无法把腿伸直。

2.设计布局存在的问题：

1）门不应该往里面开，占用里面的空间

2）铁皮影响值班人员的视野

3）.座椅设计不合理，我们计算得出值班人员小腿加足高的净值为44.4cm,实际测得的椅面高度为42cm，工作人员作业中要蜷腿，这样工作非常不舒服，而且很容易疲劳。

4.疲劳，目前的作业方式很容易让值班人员产生疲劳，主要的原因就是单调作业，而且工作环境不佳。

5.视线问题，人的正常视野范围在水平方向综合是120度，因为值班亭的设计问题，造成工作人员的视野不够开阔，被铁皮挡住，达不到人正常的视野范围，值班人员要不断调整视线方向，造成不必要的体力和精力的消耗。

三．改进方案

3.1作业空间设计

值班亭尺寸改进：

根据以上分析，我们发现值班亭的高度和前后长度据未达到标准，都需要适当的加长。

设计亭高度时要根据本工作的特殊情况加大心理空间，假如把心理空间定为165mm，这样亭的整体高度要增加50mm。

同时前后距离也需要增加，至少保证值班人员能在作业时把腿伸直，根据前面的计算结果前后距离至少为128cm（坐姿下肢长+椅背到后壁的距离=108+10），值班亭身改进前后尺寸对比如表3-1。

表3-1亭身改进前后对比表

项目

改进前

改进后

内部高度

225cm

230cm

内部长度

115cm

128cm

布局改进：

主要有两方面，一个是把门的打开方向改为朝外，另外一个是把铁皮面积适当减少，增大视野。

座椅改进：

首先是尺寸的改进，增加座椅高度，最好在44.4cm左。

而且还可以改变座椅形式，可以改为转椅，这样能增大观察范围，而且能让值班人员在长时间作业后适当的活动一下。

图3-1现在的座椅图3-2改进后的座椅

3.2降低疲劳度：

由于值班人员长时间的做重复性工作，属于单调作业，可以通过以下方法来降低疲劳度：

1.在值班亭内放入录音机等可以播放音乐的设备，以便值班人员在值班过程中可以听音乐、听收音广播等，这样既可以使值班人员心情保持愉悦，又可以降低值班人员在值班过程中的困意等疲倦感觉。

2.夜晚工作时，人的工作热情会降低，心情易低落，并且值班亭内会冬热夏冷，因此在冬天时将值班亭内部贴上稍暖色系的壁纸，例如黄色，这样既让人感觉温暖，又不会特别容易疲劳。

夏天时可以换成稍冷一些的色系的壁纸，例如浅蓝色，这样既给人以凉爽的感觉，又不会让人感觉疲劳。

3.值班人员每隔一小时才会出去巡逻一次，而在这一小时内，值班人员都是在值班亭内工作的，这样很容易发困等，因此可以让工作人员在值班过程中增加完成工作报告的工作，让值班人员在观察的同时不时的记录值班情况，这样有助于降低工作的单调性。

4.当人在一个固定的环境工作时间长时会感觉疲劳，因此可以每隔三或四个小时让四个值班亭的值班人员轮换工作岗位，这样使得值班人员的工作环境发生了一定的变化，从而降低疲劳度。

5.保持好的体力也有助于降低疲劳，因此可以建议值班人员在值班时带来充足的水和食物，以便在值班过程中及时的补充体力，使身体和心理都保持在最佳的工作状态。

四．可行性分析

1.在值班亭的作业空间设计上，我们的改进方案在原有的基础上增大了其空间范围，既考虑了值班人员的身体特征、作业特性，又增加了心理空间，并改进了设计布局中不合理的部分，这些改进方案都在技术、经济的可行范围内，因此改进方案可以进行。

2.在降低疲劳度上，我们建议的改进方案只是要求简单的改变作业环境，或让值班人员简单的改变作业程序，这些改变都在经济、工作要求的可控范围内，因此改进方案可行。

综上分析，上述分析的改进方案在各方面都具有可行性，因此方案可以进行如上改进。

参考文献

1.《人因工程学》郭伏钱省三主编

2.《人因工程》精品课网站上的优秀课程设计论文

附录1：

百分比与变换系数K

百分比（%）

K

百分比（%）

K

百分比（%）

K

0.5

1.0

2.5

5

10

15

20

2.576

2.326

1.960

1.645

1.282

1.036

0.842

2.5

30

50

70

75

80

85

0.674

0.524

0.000

0.524

0.674

0.842

1.036

90

95

97.5

99.0

99.5

1.282

1.645

1.960

2.326

2.576