人因工程 第三章 作业空间设计
人因工程-作业空间设计评估(陈勇2023
作业空间设计评估分析报告编制：XXX日期：2023.05.17目录1.生产装配桌设计 (1)1.1. 作业空间评价指标 (2)1.2. 装配桌设计规格 (3)2.作业空间评估 (4)2.1. 可达性要求 (5)2.2. 可视性要求 (6)3.作业绩效评估 (6)3.1. 左右手操作效率 (7)3.2. 疲劳频次 (7)4.适用性评估 (8)5.总结 (8)1.生产装配桌设计1.1. 作业空间评价指标作业空间设计主要考虑指标分别为：可达性要求、可视性要求、舒适性要求、心理空间要求。
图1.可操作范围示意图图2.作业范围示意图作业空间设计需要满足可达性要求指标如下：序号类别坐姿作业范围水平作业范围最大区域可视范围舒适最大区域舒适左右最大目视高度目视长度1 2男生60cm 左右女生50cm 左右60~80cm 39.4cm 50.8cm 100cm 36.8cm 71~76cm 1.2. 装配桌设计规格图3.装配桌示意图通过人因工程学-作业空间设计原则分析，结果如下：(1).坐姿条件下，作业范围为48cm＜60cm，处于舒适区，最大工作范围为76cm(60~80cm 区间)，需要做适当前倾状态调节。
(2).工具盒与工具放置板上下高度均可调节，可根据视野范围调至可视性范围，针对有电脑屏幕工位，目视长度在76cm 左右，符合可视性要求。
(3).装配桌长度为1.5m，人体坐姿状态，符合最大水平作业范围长度1.5m。
2.作业空间评估2.1. 可达性要求工作长度区域满足可达性要求，人体坐姿能够操作的空间为70cm, 符合最大区域60~80cm 范围。
2.2. 可视性要求坐姿可视性距离为72cm，满足人因工程设计长度需求71~76cm,符合设计需求。
3.作业绩效评估3.1. 左右手操作效率装配桌宽度800mm 范围内，左右手操作会因工作距离增加，操作时间存在递增趋势。
3.2. 疲劳频次随着工作距离增加，耐疲劳程度下降，由于产品生产不是连续性操作，此装配桌宽度尺寸800cm 符合生产需求。
作业空间设计-人因工程学
（二）主要工作体位
二、立姿
（二）立姿的缺点 1. 不易进行精确和细致的作业； 2. 不易转换操作； 3. 立姿时肌肉要做出更大的功来支持体重，容易引起疲劳； 4. 长期站立容易引起下肢静脉曲张等。
（二）主要工作体位
三、坐、立交替
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。
夹角
（二）立姿作业空间设计
一、工作面高度
（二）立姿作业空间设计
二、作业范围
立姿水平作业范围与坐姿作业时基本相同，垂直范围要大一些。
（二）立姿作业空间设计
三、工作活动余隙
立姿作业时，人的活动性比较大，为保证作业者操作自由、动作舒展， 必须使操作者有一定的活动余隙，并尽量大些。可参照下表。
第二节 作业空间设计中的人体因素
二、人体视野及所及范围
（一）视野 （二）主要视力范围 （三）眼高 （四）视觉运动规律
（一）视野
视野是指指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体 时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。 动视野是头部固定不动，自由转动眼球时的可见范围； 静视野是头部固定不动时在眼球静止不动状态下的自然可见范围；
单位：mm 心理距离
<= 450 450~1200 1200~3500 3500~9000
（三）个人心理空间
第三节 作业姿势与作业空间设计
（一）坐姿作业空间设计 （二）立姿作业空间设计 （三）坐立姿交替作业空间设计 （四）斜作业面设计 （五）受限作业空间设计
（一）坐姿作业空间设计
（一）坐姿作业空间设计
（2）垂直作业范围
（一）坐姿作业空间设计
大学安全人机工程学课件-作业空间设计讲义
3. 作业空间设计的目的
从大的范围来讲，就是组织生产现场，把 所需要的机器、设备和工具等按生产任务、工 艺流程、人的操作要求进行合理的空间布置， 给能量、物质和人员确定一个最佳的流通路线 和占有区域，从而提高工作系统总体上的可靠 性和高效性。从小的范围来讲，就是合理设计 工作岗位，以保证作业者在工作位置上便于工 作，保证操作活动的准确高效，并以最低的体 力负荷和心理负荷获得最高的劳动生产率，同 时确保劳动者的安全和健康。
4. 作业空间设计 在现代人机工程学中的地位
随着工矿企业向大型化、现代化方面发展，工 作系统所消耗的能量日益巨大，物质流量不断增加， 对人的操作要求显著提高，这使得作业空间设计变 得越来越重要，并成为协调工作系统内人-机-环境 等各个组成部分的相关关系和提高系统整体性能的 最关键的措施之一。
7.2 作业空间设计的基本原则
二、辅助性工作场地的空间尺寸
1. 出入口
封闭的工作区域首先应有供日常通行的常规出入 口，允许预期的人员、车辆和货物不受限制地通过。 其次封闭的工作场所必须提供辅助入口以及各种需要 的应急出口。相应的空间尺寸为： （1）仅供人员进出的出入口： 进出高度≥2.1m；最小宽度≥0.81~0.86m；尽量不采用 门槛。 （2）由车辆、货物通行的出入口： 视具体情况而定。 （3）应急出口： a. 有足够的数量； b. 每个应急出口有便于里边人员迅速撤出的足够空间； c. 应急出口应易于开启。
其基本要求如下所示：
• 1 设备操作人员的平面活动范围。 a. 最小工作间的地面面积≥8m2。 b. 工作岗位上的自由活动面积≥1.5m2，且自由活动场地
宽度>1.0m c. 每个操作者最佳的工作活动面积=4m2。
• 2 工作间内长时间工作人员的基本空间要求。 a. 以坐姿为主的工作人员的基本空间≥12m3。 b. 非坐姿为主的工作人员的基本空间≥15m3。 c. 重体力劳动者的基本空间≥18m3。
人机工程---作业空间设计
术语和符号3．1 水平基准面P XY在工作岗位，人站立的或座椅放置的平面(见图1至图3)。
3．2垂直基准面P YZ与人体冠状面平行，与水平基准面相垂直，并且通过工作岗位上限制人体向前的点所在的平面[见图1(a)至图3]。
3．3座位面高度S座位设计平面与水平基准面之间的距离[见图1(a)和图3]。
3．4 坐姿工作岗位的相对高度H1坐姿时手操作平面与座位设计平面之间的距离[见图1(a)和图3]。
3．5 立姿工作岗位的工作高度H2立姿时手操作平面和水平基准面之间的距离(见图2和图3)。
3．6工作平面高度 A安放作业对象或工装夹具的平面和水平基准面之间的距离[见图1(a)至图3]。
3．7 作业面高度 C手作业平面和工作平面之间的距离[见图1(a)至图3]。
3．8 工作台面厚度K工作平面与限制大腿向上动作界面之间的距离[见图1(a)至图3]。
3．9 脚支撑高度 F脚支撑面的几何中心与水平基准面之间的距离[见图1(a)和图3]。
3．10 小腿空间高度U座位设计平面与脚支撑几何中心之间的距离[见图1(a)和图3]。
3．11 大腿空间高度Z限制大腿向上动作界面与座位平面之间的距离[见图1(a)和图3]。
3．12 坐姿工作岗位的腿空间高度G限制大腿向上动作界面与脚空间上方界面之间的距离[见图1(a)和图3]。
3．13 立姿工作岗位的脚空间高度I容脚空间上方界面与水平基准面之间的距离(见图2)。
3．14 腿部空间进深T1垂直基准面和限制小腿或膝前伸界面之间的距离[见图1(a)至图3]。
3．15 脚空间进深T2垂直基准面与限制脚前伸界面之间的距离[见图1(a)至图3]。
3．16 腿部空间宽度 B限制膝或脚向外侧扩展的两界面之间的距离[见图1(b)]。
3．17 横向活动间距 D两相邻工作岗位上的纵向中平面之间的距离[见图1(b)]。
3．18 向后活动间距W垂直基准面和限制人体向后活动界面之间的距离[见图1(a)至图3]。
人因工程—作业空
在作業台面上加上斜面，提高 治治具高度,減少MIC與操作者 的距離,減少疲勞度﹐
三、作业空间与用具设计
立姿作業優化2
測試機台CELL高度過低
Before
After
三、作业空间与用具设计
立姿作業改善3
400
三、作业空间与用具设计
立姿作業布置改善4
不合理的布置會浪費操作時間，使動作效率下降，應加 以排除。重整操作環境等也可合并減少一些無用動作。 例.將膠布位置由作業員的背后變為側邊，可減少作業員 的轉身動作。 前 后
546
216
15.77
9.70
一、人的形体参数
人体尺寸的影响因素
年齡 & 性別 & 種族 & 年代 & 職業 & 国家 & 其他
種族（国家）
美國白人
人數 年齡 身高 體重 25000 23 173.7 70.4
美國黑人
6684 23 172.7 69
日本人
233 25-34 161.3 54.9
一、人的形体参数
三、作业空间与用具设计
3.1 作业空间设计 3.1.1工作高度(立姿)
立姿較適合之時機： 工作台下沒有大腿放置空位。 處理物品重量大於4.5kg。 經常需要舉起雙手伸長手臂於高處取物。 作業必須經常起身走動。 作業必須以雙手向下施加壓力。
三、作业空间与用具设计
立姿作业空间
立姿作业的特点: （1）需要经常改变体位的作业。站着频繁的起坐消耗 能最少些； （2）常用的控制器分布在较远区域、需要手足有较大 运动幅度的作业。因站姿时作业者可以走动，可以看见或 使用坐姿作业者够不到的部件； （3）需要用力较大的作业。立姿时手臂力量较大，易 于操作大操纵杆。
人机工程作业空间设计方案
人机工程作业空间设计方案1. 简介人机工程学是一门研究人类与机器之间相互作用的学科，旨在设计和改进工作空间以提高工作效率和舒适度。
而在现代工作环境中，人机工程的应用更加广泛，尤其是在工业和办公领域。
因此，设计一个符合人机工程学原则的工作空间，对于提高生产效率和员工工作质量至关重要。
本文将通过分析工作空间设计的相关原则和实践经验，提出一系列人机工程作业空间设计方案，并以办公室为例，展开详细论述。
2. 工作空间设计原则在进行工作空间设计时，需要考虑以下几个原则：(1) 人机交互：要有助于员工和机器之间的良好互动，使得任务执行更加顺畅和有效。
(2) 劳动效率：设计的工作空间要有助于提高员工的工作效率和生产能力。
(3) 人员健康：保证工作空间的环境对员工的身体和心理健康无害。
(4) 灵活性：工作空间要有一定的灵活性，以适应不同工作任务的需求。
(5) 经济性：设计方案要兼顾其成本和效益，以实现经济效益。
3. 办公室设计方案(1) 办公布局首先，办公室的布局需要合理，有助于员工之间的交流和协作。
办公桌的布置应该考虑到员工之间的通道和空间，保证工作过程中员工之间的互动和交流更加方便。
同时，应该合理安排各种设备和家具，确保员工能够方便地使用和移动。
尤其是对于需要频繁使用的办公用品，应该放置在员工易取得的位置，以提高工作效率。
(2) 座椅和桌子办公室的座椅和桌子是员工工作中最常用的工作设备，因此，它们的设计对员工的工作效率和身体健康有着重要影响。
设计时应该考虑到员工的身体尺寸和姿势，以确保座椅和桌子的高度和角度能够符合人体工程学原则。
此外，对于长时间坐在办公椅上工作的员工，可以考虑配备一些支持性的座椅，以减少对员工身体的压力。
同时，为了保护员工的视力，应该提供一些适合长时间使用的桌面照明。
(3) 办公设备和工具办公室中常见的设备和工具，如电脑、打印机、复印机等，都应该有明确的放置位置，并且易于员工使用。
此外，为了加强对这些设备和工具的管理，可以考虑进行标识和编号，以提高管理效率。
人因工程第三章作业空间设计
表3-1 坐姿作业时一般控制台设计尺寸
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y Ye
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立姿作业空间设计
立姿作业范围
立姿立作姿业作时业，时身，体身自体然自站然立站，立有，时有躯时干躯稍干向 前稍倾向前15o倾，1如5o图，3如-7图。3此-7时。：此时：
第一节 作业空间设计概述
两个“距离”的概念 1. 安全距离：为了防止碰到某物（通常是
比较危险的东西）而设置的障碍物距离 作业者的尺寸范围 2. 最小距离：确定作业者在作业时所必须 的最小范围
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立姿作业空间设计
立姿作业空间垂直方向布局设计
立姿立作姿业作空业间空在间垂在直垂方直向方可向划可分划为分5为段5，段每， 段每所段设所计设的计内的容内不容一不样一：样：
A. 在0～500mm高度之间适宜于脚控制 B. 在500～700mm高度之间，手与脚的操
总体作业空间的设计除了要考虑设备、用具所占的空间以及作业者 的操作空间以外，还应给作业者留有足够的心理空间
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作业空间设计的原则
人因工程之作业空间设计介绍课件
提供足够的空间：确保员工有足够的活动空间，避免拥挤和压抑感
良好的照明和通风：提供充足的光线和良好的通风条件，保证员工的健康和安全
舒适的温度和湿度：保持适宜的温度和湿度，使员工感到舒适，提高工作效率
效率性原则
1
合理布局：根据作业流程和设备布局，提高工作效率
2
减少走动：缩短作业人员走动距离，降低疲劳度
03
提高企业竞争力：通过优化工作环境，提高员工的工作效率和满意度，从而提高企业的竞争力。
04
作业空间设计的原则
安全性原则
设计应确保作业空间内无安全隐患
01
设备、工具和材料应放置在安全的位置
02
作业空间应设有紧急出口和逃生路线
03
作业空间内应设有安全警示标志和提示
04
舒适性原则
符合人体工程学：设计应符合人体生理和心理需求，提高工作效率
隔音处理：采用隔音材料和吸音板，降低噪音干扰
色彩搭配：采用柔和、明亮的色彩，营造轻松、愉悦的工作氛围
01
02
03
04
05
06
某医院的作业空间设计
01
空间布局：根据医院各部门职能，合理规划空间布局，提高工作效率
02
照明设计：采用自然光和人工照明相结合，保证工作环境明亮舒适
03
色彩搭配：选用柔和、温馨的色彩，缓解医护人员和患者的紧张情绪
噪音控制：通过隔音材料和设备降噪措施，降低噪音对员工的影响
安全防护：设置安全通道、防护栏等设施，保障员工安全
某办公室的作业空间设计
空间布局：开放式办公区、独立办公室、会议室等
照明设计：采用自然光和人工照明相结合的方式，保证光线充足且舒适
绿化设计：摆放绿植，增加办公室的生机和活力
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图3-4 坐姿最舒适工作区的垂面
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图3-7 上肢垂直作业范围 School of Economics & Managemen Jiangsu University of Science and Technology
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School of Economics & Managemen 图3-1 坐姿上肢运动范围 Jiangsu University of Science and Technology
立姿作业空间设计
立姿作业范围
立姿作业时，身体自然站立，有时躯干稍向 立姿作业时，身体自然站立，有时躯干 稍向前倾15o，如图3-7。此时： 前倾15o，如图3-7。此时： A. 作业范围是以肩关节为中心，最大可及 范围为720mm半径的两个圆弧； B. 最大可抓取的作业范围，是以600mm为 半径的圆弧；
坐姿作业空间设计
容膝容脚空间
A. 工作台面的底面高度与座椅平面的高度 之差要超过人体大腿的厚度；工作台面 应向人体方向伸出 B. 随作业性质的改变，工作台尺寸也应相 应改变 C. 图3-6是荧光屏工作岗位的工作台设计尺 寸。当无脚踏板时，设计尺寸可参考表 3-1
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立姿作业空间设计
立姿作业范围
C. 最舒适的作业范围为半径300mm，上臂 与身体躯干夹角不大于45o左右的两个圆 与身体躯干夹角不大于45o左右的两个 弧构成，身体前部最舒适作业范围的半 圆弧构成，身体前部最舒适作业范围的 径可增大到400mm左右 半径可增大到400mm左右 D. 立姿作业空间设计除了受作业范围的影 响外，还受头部姿势与视线的影响。图 3-8为一般人最舒适的姿势
图3-6 工作台高度不能升降的荧光屏工作岗位工效学形态设计
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表3-1 坐姿作业时一般控制台设计尺寸
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•坐姿作业的优点：不易疲劳，持续工作时间 第二节 作业空间设计 长；身体稳定性好，操作的精度高；手脚可 •立姿作业的优点：可活动空间增大，适合来 回走动和经常变换体位的作业（纺织挡车工、 以并用作业 •坐姿作业适用于：精密作业（书写、小部件 普通机床操作工等）；手的力量增大，人体 的装配等）；施力较小的作业；作业所需的 能输出较大的操纵力；不需要容膝空间，相 工具、材料等在坐姿状态下易于拿到 坐—立姿作业空间：作业的 对于坐姿而言，所需的作业空间更小 作业面总能保持在一定的区 域内，并且不要求作业者始 在实际作业中，人们常采用坐姿、立姿作业。 终保持站姿，在作业的一定 这两种作业姿势特点不同，分别适合不同的作 阶段，也可以坐姿操作。采 业场所： 用这种作业既可以避免长期 站姿操作引起的疲劳，又可 坐姿作业空间设计 以在较大的区域内活动以完 立姿作业空间设计 成作业，同时稳定的坐姿可 坐—立姿作业空间设计 以帮助作业者完成一些较精 细的作业
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图3-8 最舒适的姿势
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坐姿作业空间设计
作业范围
坐姿作业时，身体伸直或稍向前倾10o～15o， 坐姿作业时，身体伸直或稍向前倾10o～ 15o，大腿自然平放，小腿伸直或稍向前 大腿自然平放，小腿伸直或稍向前伸， 伸，此时： 此时： A. 操作者的上肢最大可及范围是一个立体 空间(图3-1) B. 最典型的平面作业范围，就是人坐在工 作台前，在水平面上运动手臂所形成的 轨道(图3-2)
近身作业空间
定义：作业者在某一固定的工作岗位上，保持站姿或坐姿等一定 的作业姿势时，由于人体的静态或动态尺寸的限制，作业者为完 成作业所及的空间范围
近身作业空间主要根据作业者在操作时四肢所及范围的静态尺寸 和动态尺寸来确定
根据人体作业姿势的不同，近身作业空间可分为坐姿近身作业空 间和立姿近身作业空间
作业空间的设计
按照作业者的操作范围、视觉范围以及作业姿势等 一系列生理、心理因素对作业对象、机器、设备、 工具进行合理的布置、安排，并找出最适合本作业 的人体最佳作业姿势、作业范围，以便为作业者创 造一个最佳的作业条件
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图3-5 上臂和上身躯干夹角不同时的特性曲线 School of Economics & Managemen Jiangsu University of Science and Technology
第一节 作业空间设计概述
两个“距离”的概念 1. 安全距离：为了防止碰到某物（通常是 比较危险的东西）而设臵的障碍物距离 作业者的尺寸范围 2. 最小距离：确定作业者在作业时所必须 的最小范围
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坐姿作业空间设计
工作台面高度
工作台面的高度直接影响着人体上臂的工作 工作台面的高度直接影响着人体上臂的 工作姿势，上臂同上身躯干的角度不同 姿势，上臂同上身躯干的角度不同导致 对于精密小型零件的检查、装配作业，由 于考虑到人的视力条件，头部俯角不能超 导致手的敏感度和耐疲劳程度的改变 手的敏感度和耐疲劳程度的改变 过25o，上身躯干不宜弯曲，工作台面要 • 研究表明：随上臂和上身躯干的夹角不 略高于肘部（例如手表装配）；对于视力 同，手臂的特性值是变化的。当上臂和 要求不高的较大的零件装配作业，工作台 要高于肘部 上身躯干的夹角为8o时，手臂的特性值 最大（图3－5） • 一般认为，工作台的高度，应视作业的 特点而定
立姿作业空间设计
立姿作业空间垂直方向布局设计
立姿作业空间在垂直方向可划分为5段，每 立姿作业空间在垂直方向可划分为5段， 每段所设计的内容不一样： 段所设计的内容不一样： A. 在0～500mm高度之间适宜于脚控制 B. 在500～700mm高度之间，手与脚的操 作都不方便，所以不宜在此区域设臵控 制器 C. 在700～1600mm高度之间，最适宜于手 的操作和观察，特别是900～1400mm高 度是人最舒适的作业范围
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School of Economics & Managemen Jiangsu University of Scienc业者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域
同近身作业空间相比，个体作业场所更为复杂，除了作业者的作 业范围，还要包括相关设备所需的场地
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总体作业空间
定义：多个相互联系的个体作业场所布臵在一起
总体作业空间不是直接的作业场所，它更多地强调了多个个体作 业场所之间尤其是多个作业者之间的相互关系
坐姿作业空间设计
作业范围
D. 根据手臂的活动范围，可以确定坐姿作业空间的 平面尺寸。按照能使95％的人满意的原则，应该： ① 经常使用的控制器、工具、加工件放臵在最舒适 范围 ② 不常用的控制器、工具放在最舒适范围外的最大 可及范围 ③ 特殊的易引起危害的装臵，布臵在最大可及范围 外 从垂直平面看，人体上肢的最舒适作业区是一个 梯形区，如图3－4
总体作业空间的设计除了要考虑设备、用具所占的空间以及作业者 的操作空间以外，还应给作业者留有足够的心理空间
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