1、第八章 体力工作负荷,一、人体活动力量人能够发挥出力的大小，决定于人体的姿势、着力部位以及力的作用方向。施力部位可把人体力量分为手部力量、脚（含腿）部力量、背部力量和颈部力量。人的操作是由手和脚来完成。因此，手部力量和脚部力量在所有各类力量中起着重要的作用。,第一节 人体活动力量与耐力,一、人体活动力量,（一）手部力量,（1）握力：握力的大小在很大程度上反映手的用力能力。握力大小因年龄、性别等因素的变化而有很大的差异。 （2）手的操纵力。手的操纵力与人的作业姿势、用力方向等因素有关。,第一节 人体活动力量与耐力,一、人体活动力量,脚产生的力的大小与下肢的位置、姿势和方向有关。一般坐姿时，右脚最
2、大蹬力平均可达2568N,左脚为2362N；膝部伸展角度在13001500或16001800之间时，脚蹬力最大。一般来说，右脚脚力大于左脚；男性脚力大于女性脚力。脚力控制器的操纵力最大不应超过264N。否则易疲劳。右脚使用力的大小、速度和准确性都优于左脚。操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。,第一节 人体活动力量与耐力,二、人体活动的耐力,一般把人体能够在较长时间内保持特定工作水平的能力称为耐力。研究表明，随着活动持续时间的增加，人体力量出现下降。,第一节 人体活动力量与耐力,第二节 体力工作负荷及其测定,体力工作负荷是指人体单位时间内承受的体力工作量的大小。工作量越大，人体承受的体力工作负荷强
3、度越大。人体的工作能力是有一定限度的。对操作者承受负荷的状况进行准确评定，既能保证工作量，又能防止操作者在最佳工作负荷水平外超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。,一、体力工作负荷的定义,第三节 体力疲劳及其消除,一、疲劳的产生与积累,体力疲劳是随工作过程的推进逐渐产生和发展的。按照疲劳的积累状况，工作过程一般分为四个阶段：（1）工作适应期。（2）最佳工作期。（3）疲劳期。 （4）疲劳过度积累期。,第三节 体力疲劳及其消除,疲劳的积累过程可用“容器”模型来说明，图为“容器”模型示意图。从图中可以看到，操作者的疲劳受很多因素影响，最典型的是以下五个方面。,第三节 体力疲劳及其消除,二、降低疲
4、劳的途径,1.合理设计工作环境工作环境包括：照明、色彩、噪声、振动、微气候条件、粉尘及有害气体等。2.改进设备和工具采用先进的生产技术和工艺，提高设备的机械化、自动化水平，是提高劳动生产率，减轻劳动强度，彻底改善劳动条件的根本措施。 工具和辅助设备的改进，可以减少静态作业，减轻劳动强度，提高工作效率。,（一） 改善工作条件,第三节 体力疲劳及其消除,3. 改进工作方法（1）采用合适的工作姿势。需要设计合理的工作场地和工作位置，研究合理的工作姿势。设备、工具的安置要合理。（2）采用经济作业速度。经济速度，就是进行某项作业时消耗最小能量的作业速度。在这个速度下，作业者不易疲劳，持续工作时间最长。（
5、3）选择最佳的作业方法。操作者作业过程中的用力原则是：将力投入到完成某种动作的有用功上去。这样可以延缓疲劳的到来或者在某种程度上减少疲劳。,第三节 体力疲劳及其消除,（二）合理确定休息时间和休息方式 （三）改进生产组织与劳动制度 1.休息日制度休息日制度直接影响劳动者的休息质量与疲劳的消除。2.轮班制度轮班制分为单班制、两班制、三班制或四班制等。应当根据行业的特点、劳动性质及劳动者身心需要安排轮班方式 。,第九章 人的信息处理系统,感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物个别属性的反映，感觉是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。 感觉类型：视觉、听觉、化学感觉（嗅觉
6、和味觉）、皮肤感觉、本体感觉等。本体感觉能告知操作者躯体正在进行的动作及其相对于环境和机器的位置；而其他感觉能将外部环境的信息传递给操作者。 感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感觉中枢，便产生了感觉。人的感觉印象80%来自眼睛，14%来自耳朵，6%来自其他器官。如果同时使用视觉和听觉，感觉印象保持的时间较长。,第一节 感知系统的信息加工,一、感觉与知觉(Sensation and Perception),感觉,第一节 感知系统的信息加工,知觉的定义：知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。 知觉的过程：客观事物
7、的各种属性分别作用于人的不同感觉器官，引起人的各种不同感觉，经大脑皮质联合区对来自不同感觉器官的各种信息进行综合加工，于是在人的大脑中产生了对各种客观事物的各种属性、各个部分及其相互关系的综合的整体的决策，这便是知觉。,知觉,感觉和知觉的关系和区别,从知觉的过程得知，客观事物是首先被感觉，然后才能进一步被知觉，所以知觉是在感觉的基础上产生的，感觉的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整、越正确。感觉和知觉都是客观事物直接作用于感觉器官而在大脑中产生对所作用的反映。在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作为知觉的组成部分而存在于知觉之中，很少有孤立的感觉存在，在
8、心理学中称为“感知觉”。 感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整体。感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分，人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。,感觉的特点,概述：外部环境中有许多物质的能量形式，人体的一种感觉器官只对一种能量形式的刺激特别敏感，能引起感觉器官有效反应的刺激称为该感觉器官的适宜刺激。（如眼的适宜刺激为可见光；而耳的适宜刺激则为一定频率范围的声波）,人的各种感觉器官的感受能力的发展是不平衡的，而不同的职业又有各自不同方面的感受能力，如对音乐工作者，要求具有较高的听觉分辨能力，对美术工作者及其某些行业的检验人员要求有较高的
9、视觉颜色分辨能力，而对自动化系统的监控人员，则要求视觉和听觉都有较高的感受性。 感受性对于职业的选择和工种的分配具有实际的价值和意义。 人的感觉能力又具有很大的发展潜力，经过训练后，某些方面的感受性可以获得极大的提高。,“第六感”为什么钟情女性,女性有不同男性的思维方式： 即直觉思维和逻辑思维的区别,女性的集中注意和扩散联想,女性对接近的事情和类似的事情的敏感性,“第六感”的生理学秘密,科学实验表明，人体除了有视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等五个基本感觉之外，还具有对肌体未来的预感。生理学家把这种感觉称为“机体感”、“机体模糊知觉”，也叫做人体的“第六感觉”。第六感觉在生理学上又指人们对内脏器官
10、的感觉，它是由于机体内部进行的各种代谢活动使内感官受到刺激而产生的感觉。“第六感觉”的感知并没有什么专一的感觉器官，它是由机体各内脏器官的活动，通过附着于器官壁上的神经元发出神经电冲动，把信号及时传递给各级神经中枢而产生的。,“第六感”的心理学解释,心理学上认为，“第六感”是基于内省和观察之间的一种获得知识的方法。这种方法不需要应用知觉进行信息加工，而是使用一些尚未知晓的机制，直接判断是基于对不确定的感觉和印象的经验。例如：一个科学家获得一个新的理论可能是因为想法突然“跳入”他的脑海甚至是在梦中出现；我们可以凭直觉判断一个人不诚实，虽然并不能判定他所说的话是虚假的。,“第六感”的心理学解释,在
11、以上两个例子里，看起来发生的似乎是大脑在无意识的情况下将信息储存起来进行分类，并且它已经发展出一种能力来更快地以自己的方式而不是可以清晰表达的外部言语寄存经验，因此它仅仅能提供加工过程最后的结果。当然，并不能保证说，这些结论是正确的。一些科学家认为，其实男性也和女性一样拥有神秘的“第六感”。只不过由于社会的原因，男性往往不得不表现的更加雄辩、更加尊重逻辑，因而忽略了感觉，这也许就是我们将“第六感”归为女性专利的原因吧。,第一节 感知系统的信息加工,二、知觉的基本特征,(1)知觉的整体性人们总是把对象感知为一个统一的整体，而并不是把对象的各部分感知为个别的、孤立的东西。,知觉的整体性可使人们 在
12、感知自己熟悉的对象 时，只根据其主要特征 可将其作为一个整体而 被知觉。如，见到建筑 群中的冷水塔，电力工 程师立即会将该建筑群 知觉为一个热电厂。,第一节 感知系统的信息加工,（2）知觉的理解性人们往往根据自己过去获得的知识和经验去理解和感知现实的对象 （3）知觉的恒常性当知觉的客观条件在一定范围内改变时，知觉印象仍然保持相对的稳定性。例：人们总是把粉笔看成白的，把煤块看成黑的,大小恒常性：在天空中飞行的飞机，在视网膜中的映象是近大远小，但在知觉中它的大小是不变的。 颜色恒常性：人们总是把粉笔看成白的，把煤块看成黑的 形状恒常性： 听知觉恒常性：知觉的恒常性保证了人在变化的环境中，仍然按事物
13、的真实面貌去知觉，从而更好地适应环境。,（4）知觉的选择性人对来自纷繁世界的各种刺激不可能同时全部反映，而总是有选择地把少数刺激物作为知觉的对象，并把他们组成一个整体，对它们的知觉格外清晰，而对同时起作用的其余刺激物的反映则模糊笼统。,第一节 感知系统的信息加工,影响知觉选择性的因素：,1、知觉对象与背景之间的差别越大，对象越容易从背景中区分出来。,2、在固定不变或相对静止的背景上，运动着的对象最容易成为知觉对象，如在荧光屏上显示的变化着的曲线。,第一节 感知系统的信息加工,三、感知系统的信息加工方式,人的知识经验和现实刺激是产生知觉所必需的。人的知觉过程所包含的信息加工方式主要体现为自下而上
14、的加工和自上而下的加工两种方式。 （1）自下而上的加工。 指由外部刺激开始的加工，通常指先对较小的知觉单元进行分析，然后再转向较大的知觉单元，经过一系列连续阶段的加工而达到对感觉刺激的解释。 （2）自上而下加工。是由有关知觉对象的一般知识开始的加工。由此可以形成期望或对知觉对象的假设。,第二节 人的信息输出,操作者在接收来自系统的信息并对其进行中枢加工以后，便根据加工的结果对系统做出反应。这后一个过程即称为操作者的信息输出。信息输出是对系统进行有效控制并使其正常运转的必要环节。例如，汽车驾驶员为避免撞上前方突然出现的行人而刹住汽车，飞行员将瞄准器对准欲攻击的目标，等等。此类行为都是信息输出的表
15、现。信息输出的实际形式是多种多样的。各类信息输出的质量取决于反应时间、运动时间和准确性等因素。,第二节 人的信息输出,1、反应时间的概念反应时间（reaction time, RT）是指从刺激的呈现到反应的开始之间的时距，也被称为“反应的潜伏期”。 2、反应时间的类型 （1）简单反应时间：若呈现的刺激只有一个，只要求人在刺激出现时做出特定反应 （2）选择反应时间：若呈现的刺激多于一个，并要求人对不同的刺激做出不同反应，即刺激反应间有一一对应关系。 （3）析取反应时间：若呈现的刺激多于一个，且要求人只对某种刺激做出预定反应，而对其余刺激不反应,一、反应时间,第二节 人的信息输出,3、反应时间的特
16、点及影响因素 （1）反应时间随感觉通道的不同而不同。（2） 随执行动作的运动器官不同，反应时间也不同。如左手的反应时间约为0.174s，而右手约为0.144s；右脚的反应约为0.174s，而左脚约为0.179s。 （3）反应时间随刺激的数目不同而异。如一种刺激反应时间约为0.187s；两种刺激约为0.316s；三种刺激约为0.364s等； （4）反应时间随刺激性质不同而异。如手抓一次物体用的最小时间约0.070.22s；脚直线动作一次用时约0.36s等； (5)反应时间随刺激方式刺激强度不同而异。如声音刺激时约为0.142s，光刺激时约为0.176s，光和声同时刺激时约为0.142s，光、声和
17、电击刺激时约为0.127s等；（6）人的主体因素也影响反应时间，如习俗、个体差异、疲劳等个人生理、心理状况。,各种感觉通道的简单反应时,第二节 人的信息输出,二、运动准确性,（1）运动速度与准确性：速度越慢，准确性越高,（2）盲目定位的准确性：正前方盲目定位准确性最高,第十章 脑力工作负荷,第一节 脑力负荷定义及影响因素,一、脑力负荷定义,脑力负荷定义:反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标。脑力负荷与人的闲置未用的信息处理能力之和就是人的信息处理能力。人的闲置未用的信息处理系统与人的信息处理能力、工作任务对人的要求、人工作时的努力程度等有关，因而脑力负荷也与这些因素有关。,二、脑力负荷的
18、影响因素,工作内容、人的能力及人的业绩对脑力负荷的测量有着十分重要的影响。 （1）工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条件不变的情况下，工作内容越多，越复杂，操作人员所承受的脑力负荷就越高。,第一节 脑力负荷定义及影响因素,（2）人的能力。在脑力劳动中，个体之间的脑力劳动能力存在差异，干同样的王作，能力越大的人脑力负荷越低，能力越小的人脑力负荷越高。 （3）人的业绩（绩效）。脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意感以及安全和健康均有很大的影响。许多研究发现，工作绩效与脑力负荷强度存在明显的依赖关系，图10-2为工作绩效与脑力负荷强度的关系模型。,低 脑力负荷 高,第二节 脑力疲
19、劳及其消除,一、脑力疲劳的含义,脑力疲劳一般指人体肌肉工作强度不大，但由于神经系统紧张程度过高或长时间从事单调、厌烦的工作而引起的第二信号系统活动能力减退，大脑神经活动处于抑制状态的现象。,脑力疲劳的产生与下列因素有密切关系。（1）高脑力负荷。（2）单调作业。（3）操作者对工作的态度、期望、动机及情绪状态。,二、脑力疲劳的产生与积累,第二节 脑力疲劳及其消除,1.单调作业作业过程中出现许多短暂而又高度重复的作业，称为单调作业。,三、单调作业及单调感觉,单调作业一般具有以下特点：作业简单、变化少、刺激少，引不起兴趣。 受制约多，缺乏自主性，容易丧失工作热情。对作业者技能、学识等要求不高，易造成作
20、业者消极情绪。只完成工作的一小部分，对整个工作的目的、意义体验不到。能量消耗不多，却容易引起疲劳。,第二节 脑力疲劳及其消除,2.单调感觉单调作业使操作者知觉到的对系统的“控制”程度减至最低水平，因而产生不愉快，枯燥、缺乏兴趣和挑战、压抑以及觉得工作永无止境等消极情绪，这种由单调诱发的消极情绪称为单调感。,单调感对人的影响可从下列方面反应出来：（1）在作业过程中，变更作业或操作细节，改变作业节奏。 （2）工作质量下降，错误率增加。（3）使作业能力动态曲线发生变化。（4）对工作无兴趣，情绪不佳，注意力不集中，作业很难坚持下去。,第二节 脑力疲劳及其消除,3.单调作业引起疲劳的原因 单调作业虽然不
21、需要消耗很大的体力，但千篇一律重复出现的刺激，使人的兴奋始终集中于局部区域，而其周围很快会产生抑制状态，并在大脑皮质中扩散，经过一段时间，就会出现疲劳现象。,四、避免单调的措施,（1）操作再设计。 （2）操作变换。 （3）突出工作的目的性。 （4）动态报告作业完成情况。 （5）推行弹性工作法。 （6）利用音乐消除单调感觉,第十一章 人体测量 Anthropometry and Application,第十一章 人体测量,二、人体测量的基本术语,三、常用的人体测量数据,主要内容,四、人体尺寸的应用,一、人体测量的基本知识,第一节 人体测量概述,人体测量学是一门新兴的学科，它是通过测量人体各部位尺
22、寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。这些测量数据对工作空间的设计，机器、设备设计以及操纵装置等设计具有重要意义，并直接关系到合理地布置工作地，保证合理的工作姿势，使操作者能安全、舒适、准确地工作，减少疲劳和提高工作效率。,第一节 人体测量概述,人体测量数据的种类,一、人体测量的基本术语,（一）基本姿势立姿 指被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45夹角，体重均匀分布于两足。,（一）基本姿
23、势坐姿 指被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。,一、人体测量的基本术语,一、人体测量的基本术语,（二）测量基准面1.矢状面 通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。正中矢状面 在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左、右对称的两部分。2.冠状面 通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后两部分。,3.水平面 与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两部分。4.眼耳平面 通
24、过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。,（二）测量基准面,一、人体测量的基本术语,（三）测量方向（1）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下方称为足侧端。（2）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，远离正中矢状面的方向称为外侧。（3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，远离四肢附着部位的称为远位。（4）对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺侧。（5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓侧。,一、人体测量的基本术语,（四）支承面、衣着和测量精确度支撑面。立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。衣着。要求被测量者裸体
25、或穿着尽量少的内衣(例如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。测量值读数精度。线性测量项目测量值读数精确度为1mm，体重读数精确度为0.5kg。,二、人体测量方法,(一) 测量仪器,(1) 人体测高仪:主要用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸。,（2）人体测量用直角规：主要用来测量两点间的直线距离，特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径。如耳、脸、手、足。,第二节 常用的人体测量数据,一、 我国成年人人体结构(静态)尺寸参阅GB1000088我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：
26、(一) 人体主要尺寸 (二) 立姿人体尺寸(三) 坐姿人体尺寸(四) 人体水平尺寸,第二节 常用的人体测量数据,二、我国成年人人体功能(动态)尺寸动态人体测量通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围以及各关节能达到的距离和能转动的角度进行测量。由于人主要依靠上肢从事各项操作活动，因此本节只给出上肢功能(动态)尺寸,第三节 人体测量数据的应用,一、人体测量中的主要统计指标在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。,一、人体测量中的主要统计指标,一、人体测量中的主要统计指标,黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、
27、山东、北京、天津、河北。,例11-1 设计适用于90东南区男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?,解：由表11-5查得东南区男性身高平均值 1686mm，标准差55.2mm。要求产品适用于90的人群，故应以第5百分位数为下限，第95百分位数为上限进行设计，由表11-7查得，5%与95%的变换系数K1.645。由此可求得第5百分位数为168655.21.645=1595.2（mm）第95百分位数值为168655.21.645=1776.8（mm）结论：按身高1595.21776.8mm设计产品尺寸，将适用于90的东南区男性。,人体测量尺寸对应的百分率,P=0.5s 式中S为概率数
28、值，可根据 值，在表11-8中查取,例11-2 已知女性A身高1610mm，试求有百分之几的东北女性超过其高度？,解 由表11-5查得东北女性身高平均值 =1586mm,标准差SD=51.8mm。则根据Z 值查表11-8得s=0.1772(取近似值0.177)，由式（11-5）求得P值为P=0.50.177=0.677结论：身高在1610mm以下的东北女性为67.7%，超过女性A身高的东北女性则为32.3%。,三、人体尺寸数据的应用,(一)人体测量数据的运用准则 （1）最大最小准则 （2）可调性准则 （3）平均性准则 （4）使用最新人体数据准则 （5）地域性准则,三、人体尺寸数据的应用,（6）
29、功能修正与最小心理空间相结合准则 最小功能尺寸 Xmin=Xf 最佳功能尺寸Xopm = Xf p （7）姿势与身材相关联准则 （8）合理选择百分位和适用度准则,(二)、影响人体测量数据差异的因素,二、影响人体测量数据差异的因素,注意：在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。例如： 人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁。（结束） 手的尺寸：男15岁、女13岁。（达到一定值） 脚的大小：男17岁、女15岁。（基本定型） 成 年 人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。,二、影响人体测量数据差异的因素,男女之间的差异： 1、对
30、于大多数人体尺寸，男性比女性大些； （但有四个尺寸胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反） 2、同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头占的比例较大，肩较窄，骨盆较宽； 3、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别； 4、在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。,二、影响人体测量数据差异的因素,在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然后加以适当修正。 一组数据：欧洲居民每隔10年身高增加11.4cm;美国城市男性青年在19731986年的13年间身高增加2.3cm;日本男性青年在19341965年的31年间身高增加5.2cm、体重增加4kg、
31、胸围增加3.1cm;我国原广州中山医学院男性在19561979年的23年间身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。,二、影响人体测量数据差异的因素,注意点：由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺寸的差异，即使是同一国家，不同地区的人体尺寸也有差异。因此，在设计中考虑产品的多民族的通用性。,二、影响人体测量数据差异的因素,不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。,三、人体尺寸数据的应用,(二)人体各部分结构参数的计算由身高计算各部分尺寸由体重计算体积和表面积 V=1.015W4.937式中：V为人体体积(L)；W为人体体重(k
32、g) 人体表面积可参照第八章人体表面积计算公式,三、人体尺寸数据的应用,(三)人体身高在设计中的应用以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见图11-9，图中有关尺寸定义参阅表11-10。,复习思考题,1.我国成年人身体尺寸分成西北、东南、华中、华南、西南、东北等六个区域，这对产品设计有何影响?2.某地区人体测量的均值 1650mm，标准差 57.1mm，求该地区第95、90及第80的百分位数。3.巳知某地区人的足长均值264.0mm，标准差SD45.6mm，求适用该地区90%的人们穿的鞋子长度值。4.为什么说人体测量参数是一切设计的基础?5.如何选择百分位和适用度?6.为什么要进行功能修正量和心
33、理修正量的确定?怎样确定?,第十二章 作业空间设计,主要内容：,第一节 作业空间设计概述 第二节 作业空间设计中的人体因素 第三节 作业姿势与作业空间设计 第四节 工作场所性质与作业空间设计,第一节 作业空间设计概述,一、作业空间设计的有关概念 二、作业空间设计的一般要求,第一节 作业空间设计概述,一、作业空间设计的有关概念 1.作业空间人在从事某项作业时，为完成该项工作，人体所必须的活动范围或空间。 （1）近身作业空间 作业者在某一固定工作岗位时，考虑人体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下，为完成作业所及的空间范围。人操作时四肢的活动范围（静态尺寸、动态尺寸）,（2）个体作业场所作业者周围
34、与作业者有关的，包括设备等因素在内的作业区域。,（3）总体作业空间多个相联系的个体作业场所布置在一起构成的作业空间。,2作业空间设计 狭义：合理设计工作岗位空间，以保证作业者安全、舒适、高效工作。 广义：按照作业者的操作范围、视觉范围、作业姿势等生理、心理因素对作业对象、机器设备、工具等进行合理的空间布局，给人、物等确定最佳（合理）的流通路线和占有区域，以提高系统的可靠性、舒适性和经济性。作业空间设计内容包括：空间布置、工作台设计、坐椅设计、以及空间环境设计等。,第一节 作业空间设计概述,二、作业空间设计的一般要求 （一）近身作业空间设计应考虑的因素,体力脑力，高温常温,百分位选择，考虑衣着,
35、坐姿、立姿，坐立交替,性别、年龄、人种、体形,作业特点 人体尺寸 作业姿势 个体因素 维修活动,(二)个体作业场所布置原则 （1）重要性原则 （2）使用频率原则 （3）功能原则 （4）使用顺序原则,（三）总体作业空间设计的依据组织的生产（作业）方式、工艺（过程）特点决定了总体作业空间结构。,第二节 作业空间设计中的人体因素,一、作业空间设计时人体测量学数据运用 （1）确定对于设计至为重要的人体尺度 （2）确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的尺度范围 （3）确定数据运用原则 （4）选择合适的数据定位群体的百分位 （5）查找表选择有关数据值 （6）如有必要，对数据作适当的修正 （7）考虑测量
36、衣着情况 （8）考虑人体测量学数据的静态和动态性质,有时，对被观察物体并不要求获得十分细致的清晰程度，所以注意力不必集中，视力也不紧张。此外，视力范围与被观察的目标距离有关。目标在560mm处最为适宜，低于380mm时会发生目眩，超过760mm时，细节看不清楚。当观察目标需要转动头部时，左右均不宜超过45，上下也均不宜超过30。,（一）主要视力范围,人眼具有视觉特性，在目视工作中人眼的适应性至关重要。人眼适应性与人眼的高度及显示器、控制器的位置有关。显示器、控制器的配置应当满足人的视觉特性的要求。配置不当将引起作业者的视觉疲劳，从而导致作业的效率降低，安全和可靠性也无法保障。 立姿眼高是从地面
37、至眼睛的距离，在一般工业人口中，眼高的范围约为（147175）mm。坐姿眼高是从座位面至眼睛的距离，其范围约为（660790）mm。两组数据值均为正常衣着和身体姿势状态。这些尺寸是目视工作必须适应的眼高范围。,（二）眼高,（四）视觉运动规律,（1）眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。因此，很多仪表外形设计成横向长方形。 （2）视线的变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。所以仪表刻度方向设计应遵循这一规律。 （3）人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多，因而水平式仪表的误读率（28）比垂直式仪表的
38、误读率（35）低。,（4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左下限、而右下限最差。视区内仪表的布置应考虑这一点。 （5）两眼的运动是协调的、同步的。在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛视物而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计依据。,（四）视觉运动规律,第二节 作业空间设计中的人体因素,三、工作体位 （一）决定工作体位和姿势的因素 （二）工作体位 1.坐姿作业 2.立姿作业 3.坐、立交替的作业,（一）决定工作体位和姿势的因素,操作者在作业过程中，通常采用坐姿、立姿、坐立交替相结合姿势，也有一些作业
39、采用跪姿和卧姿。在作业中使用良好的作业姿势可使作业者时刻处于轻松的状态。在确定作业姿势时，主要考虑以下因素： 1.作业空间的大小和照明条件； 2.作业负荷的大小和用力方向； 3.作业场所各种仪器、机具和加工件的摆放位置； 4.作业台高度及有没有容膝空间； 5.操作时的起坐频率等因素。,1.坐姿作业 坐姿是指身躯伸直或稍向前倾角为100150，上腿平放，下腿一般垂直地面或稍向前倾斜着地，身体处于舒适状态的体位。 坐姿作业具有以下特点：不易疲劳，持续工作时间长；身体稳定性好，操作精度高；手脚可以并用作业；脚蹬范围广，能正确操作。 人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。对于以下作业应采用坐姿作业：精细而
40、准确的作业；持续时间较长的作业；施力较小的作业；需要手、足并用的作业。,（二）工作体位,2.立姿作业 立姿通常是指人站立时上体前屈角小于300时所保持的姿势。立姿作业的优点及缺点如下： （1）立姿作业的优点 可活动的空间增大；需经常改变体位的作业，立位比频繁起坐消耗能量少；手的力量增大，即人体能输出较大的操作力；减少作业空间，在没有坐位余地的场所，以及显示器、控制器配置在墙壁上的情况，立姿更好。,（二）工作体位,（2）立姿作业的缺点 不易进行精确和细致的作业；不易转换操作；立姿时肌肉要做出更大的功来支持体重，容易引起疲劳；长期站立容易引起下肢静脉曲张等。 对于需经常改变体位的作业；工作地的控制
41、装置布置分散，需要手、足活动幅度较大的作业；在没有容膝空间的机台旁作业；用力较大的作业；单调的作业，应采用立姿操作。,（二）工作体位,3.坐、立交替的作业某些作业并不要求作业者始终保持立姿或坐姿，在作业的一定阶段，需交换姿势完成操作。这种作业姿势称为坐、立交替的作业姿势。 采用这种作业姿势既可以避免由于长期立姿操作而引起的疲劳，又可以在较大的区域内活动以完成作业，同时稳定的坐姿可以帮助作业者完成一些较精细的作业。 坐、立交替作业的作业面按立姿作业设计，座椅面高度应与作业面高度相匹配，因此应提高座椅高度。一般使人坐在椅面上双脚刚好着地。该类座椅一般设计成可调的。,（二）工作体位,（三）人的行为特
42、征,前面讨论的是人进行正常作业所必须的物理空间。实际上，人对作业空间的要求，还受社会和心理因素影响。一般来说，人的心理空间要大于操作空间要求。当人的心理空间要求受到限制时，会产生不愉快的消极反应或回避反应。因此，在作业空间设计时，必须考虑人的社会和心理因素。 1.个人心理空间 2.人的捷径反应和躲避行为,表 12-1人际交往心理距离/mm,图12-2人身空间区域,1.个人心理空间,（三）人的行为特征,1.个人心理空间人们对正面要求较大，而侧面要求较少。因此，有必要通过工作场所的布局设计，使工作岗位具有足够的、相对独立的个人空间，并预先对外来参观人员的通行区域做出恰当的规划。有些座椅设计的虽然考
43、虑了人的舒适性和使用效率，但由于放置的位置和排列不当，总体使用效率并不高。例如长排放置的多人座椅，中间不加分隔，即使落座者旁边有空位人们通常也不愿意坐上去，如果加上扶手或隔开座椅，就可以提高座椅利用率。,（三）人的行为特征,2.人的捷径反应和躲避行为 人的捷径反应:是指人在日常生活中，为了贪图方便，采用最便捷的途径，直接指向目标的行为倾向。如伸手取物往往直接伸向物品，穿越空地走直线等。,（三）人的行为特征,躲避行为: 当发生危险时，人类也有一些共同的躲避行为。如从众心理、左右躲避等行为。人的这种行为倾向在作业过程中常常是引起事故的原因，因此，在设计总体布局、通道、机器、堆放物时就应该提前考虑到
44、。,第三节 作业姿势与作业空间设计,一、坐姿作业空间设计 （一）工作面高度和宽度,表11-2 坐着工作时推荐的工作面高度/mm,工作面宽度视作业功能要求而定: 一般若单供靠肘之用，最小宽度为100mm，最佳宽度为200mm； 仅当写字用时，最佳宽度为400mm； 工作面板的厚度一般不超过50mm，以便保证大腿的容膝空间。,一、坐姿作业空间设计,一、坐姿作业空间设计,（二）作业范围 （1）水平作业范围,图12-3平面正常范围和最大范围，以及斯夸尔斯提出的正常范围/cm,一、坐姿作业空间设计,（二）作业范围 （2）垂直作业范围,图12-4坐姿作业时手的垂直作业范围/mm,一、坐姿作业空间设计,（二
45、）作业范围 （3）立体作业范围,图12-5 坐姿上肢运动范围,图12-6坐姿立体作业范围(),图12-7坐姿人体尺寸和工作面高度、座椅高度的关系示意图,一、坐姿作业空间设计,一、坐姿作业空间设计,（三）容膝、容脚空间,表12-3 容膝空间尺寸/mm,一、坐姿作业空间设计,（四）椅面高度及活动余隙 （1）座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，以便使全部脚掌着地支撑下肢重量，方便下肢移动，减少臀部压力，避免椅子前沿压迫大腿。 （2）座椅放置空间的深度距离（台面边缘到固定壁面的距离），至少应在810mm以上，以便作业者起身与坐下时移动椅子。 （3）座椅放置空间的宽度距离应保证作业者能自由的伸展手臂，座椅
46、的扶手至侧面的距离应大于610mm。,一、坐姿作业空间设计,（五）脚作业空间,图12-8 脚作业空间,图 12-9蹬力较大的脚操作器作业空间,图12-10蹬力较小的脚操作器作业空间,一、坐姿作业空间设计,二、立姿作业空间设计,（一）工作面高度,图 12-11工作面调整的高度,表12-4 立姿工作时推荐的工作面高度/cm,二、立姿作业空间设计,身高,作业面高度,图12-12 作业面的高度与身高的关系/cm,二、立姿作业空间设计,二、立姿作业空间设计,（二）作业范围,图 12-13 立姿作业的作业范围/,二、立姿作业空间设计,（三）工作活动余隙,表12-5 立姿作业活动余隙设计参考尺寸/mm,二、
47、立姿作业空间设计,（四）立姿作业空间垂直方向布局设计,表 12-6 立姿作业空间垂直方向布局尺寸/mm,三、坐立姿交替作业空间设计,图12-14坐立交替工位设计(cm),在设计坐-立交替的工作面时，工作面的高度以站立时的工作高度为准，椅子高以680780cm为宜，同时提供脚踏板，使人坐着工作时脚有休息的地方，否则人们很难工作持久。,四、其它作业姿势的作业空间设计,1.受限作业空间设计,图12-15 受限作业的空间尺寸/mm,四、其它作业姿势的作业空间设计,2.维修空间设计,图12-16标准工具尺寸和使用方法限定的维修空间/mm,图 12-17由上肢和零件尺寸限定的维修空间/mm,四、其它作业姿
48、势的作业空间设计,第四节 工作场所性质与作业空间设计,一、主要工作岗位的空间尺寸 (1)工作间,表 12-7 工作间面积/m,一、主要工作岗位的空间尺寸,（2）机器设备与设施间的布局尺寸,表 12-8机器设备与设施布局间的尺寸/m,一、主要工作岗位的空间尺寸,（3）办公室管理岗位和设计工作岗位,表 12-9办公室人员的空间尺寸,图12-18 办公台的空间布置,二、辅助性工作场地的空间设计,（1）出入口,表12-10 应急出口的尺寸/mm,二、辅助性工作场地的空间设计,（2）通道和走廊,图 12-19 各种情况下通道的尺寸/,图12-20 通道和走廊的最小空隙,1）楼梯.楼梯的斜度应设计为303
49、5角左右，坡度在20以下应设计为坡道，50以上应该使用梯子。,表 12-11 楼梯的设计参数,（3）楼梯、梯子和斜坡道,2）梯子 常用的梯子有移动式和固定式两种，固定的梯子一般设计有扶手，称为登梯，其坡度为5075之间。移动的梯子一般可折叠，使用时应使其坡度大于70，以免出现滑移。梯子的坡度决定其抬步高度和踏板深度，坡度越大，踏板越浅，而抬步高度也越大，具体尺寸可参考楼梯设计参数。,二、辅助性工作场地的空间设计,3）斜坡道 坡道是在作业区域连接两个不同高度作业面的地面通道，经常用于装卸货物、运输重物等。斜坡道的设计要考虑的是人的力量和安全性，一般对于手推车和运货车，斜度不能超过15，无动力时设计坡道要缓一些。坡道也要设计防滑表面，并在两边安装扶手，搬运设备还要设计刹车装置。,二、辅助性工作场地的空间设计,（4）平台和护栏 1）平台 在生产中，经常需要将作业人员升至一定高度进行作业，这时就需要建立围绕工作区域或在工作区域的相关部分建立连续工作面，这种工作面叫平台。平台的设计要求负荷要大于实际负荷，并与相邻工作设备表面的高度差小于50mm，平台的尺寸应大于910700mm，空间高度大于1800mm，此外，还要在平台面板四周装踢脚板，高度应大于150mm。,
