人因工程课程设计Word文件下载.docx

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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

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

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

百分比与变换系数K

百分比（%）

K

0.5

1.0

2.5

10

15

20

2.576

2.326

1.960

1.645

1.282

1.036

0.842

50

75

80

85

0.674

0.524

0.000

90

97.5

99.0

99.5