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　　縱觀各個(gè)制造行業(yè)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，任何作業(yè)都是在特定的工作地完成的，工作地即是工作的場(chǎng)所，它是關(guān)于設(shè)備、操作者、材料和操作空間的總括，也是工廠布局的具體內(nèi)容。有效的作業(yè)有賴于合理的工作地設(shè)計(jì)，工業(yè)工程師必須很好地學(xué)習(xí)和執(zhí)行人因工程學(xué)和動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則以指導(dǎo)工作地設(shè)計(jì)，產(chǎn)生有效和安全的模式。

 

　　工廠布局規(guī)劃設(shè)計(jì)公司指出，工作地設(shè)計(jì)成果輸出一般包括勞動(dòng)力、機(jī)器等設(shè)施設(shè)備；原材料的輸入（包括原料包裝和數(shù)量）；原材料的輸出；操作空間和設(shè)備余量；廢料的輻射地；安裝和工作；操作圖；等等。在進(jìn)行工作地設(shè)計(jì)時(shí)，必須在產(chǎn)品或工廠設(shè)計(jì)的初期就介入進(jìn)去，以利于充分考慮人的因素，反映人的需求。

 

　　一般一個(gè)好的工作地設(shè)計(jì)成果需要滿足如下項(xiàng)目，但有些甚至存在矛盾情況，需要綜合評(píng)估后做下取舍：

　　1）滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求。產(chǎn)品通過(guò)制造產(chǎn)生，制造活動(dòng)有賴于各種設(shè)備和工作地來(lái)完成。為此，設(shè)備和工作地的布置應(yīng)能滿足特定生產(chǎn)過(guò)程的要求，這是一項(xiàng)基本目標(biāo)，否則，其他目標(biāo)將無(wú)從談起。

　　2）符合設(shè)計(jì)能力的要求。工作地的輸入和輸出功能符合設(shè)計(jì)能力，其調(diào)整環(huán)節(jié)應(yīng)力求完善。

　　3）工作地必須安全可靠。實(shí)踐表明，系統(tǒng)的事故絕大多數(shù)是由人為失誤造成的，而人的失誤則是由人的不注意引起的。因此，人因工程要研究人為失誤的特征和規(guī)律，人的可靠性和安全性，找出導(dǎo)致人為的各種因素，以改進(jìn)人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)，通過(guò)主觀和客觀因素的相互補(bǔ)充和協(xié)調(diào)，克服不安全因素，搞好系統(tǒng)安全管理工作。

　　4）合理的人機(jī)功能分配。工作地中人與機(jī)器都能充分發(fā)揮各自的作用，彼此協(xié)調(diào)地工作，既要使機(jī)器發(fā)揮最高的效能，又要使操作者付出盡量少的勞動(dòng)，使得工作地的總體效率盡量提高而能耗盡量降低。

　　5）宜人化。工作地應(yīng)當(dāng)使操作者在操作時(shí)感到舒適和方便，比如各種操縱部件及人的視覺(jué)所及部分，均須適應(yīng)人的生理和心理特性，使操作者不易疲勞。工作地的總體布置要做到尺寸宜人、色彩協(xié)調(diào)、造型美觀大方、環(huán)境舒適，給人以愉快的感覺(jué)和美的享受，充分滿足人的精神需求。

　　6）追求高效率和合理的設(shè)備利用率。設(shè)備和工作地的布置應(yīng)該能夠使得在其上進(jìn)行的生產(chǎn)活動(dòng)有較高的效率，并使設(shè)備負(fù)荷滿足要求，以便生產(chǎn)高效運(yùn)行。

　　7）保持生產(chǎn)的柔性。理想的設(shè)備與工作地布置應(yīng)該而且有可能制造不同種類和數(shù)量的產(chǎn)品，能積極、靈活地適應(yīng)市場(chǎng)及其外部因素的變化。

　　綜上來(lái)看，工作地設(shè)計(jì)內(nèi)容及滿足的要求很多，但在滿足生產(chǎn)能力情況下，從人因工程學(xué)角度，最關(guān)鍵的問(wèn)題是在整個(gè)系統(tǒng)的最高層次上，正確解決好人機(jī)功能分配、人機(jī)界面匹配、人機(jī)輔助設(shè)計(jì)三個(gè)基本問(wèn)題，以求得令人滿意的工作地人機(jī)系統(tǒng)方案，獲得安全、健康、舒適、高效的綜合效益。因此，本文將從這三個(gè)基本問(wèn)題著手，試圖解答工作地設(shè)計(jì)問(wèn)題。

 

　　PS.人機(jī)工程學(xué)中“機(jī)”的概念是廣義的，除了通常所說(shuō)的制造機(jī)器以外，還包括各種各樣的設(shè)施設(shè)備、儀器、儀表、工具、器具、家具、交通車輛以及勞動(dòng)保護(hù)用具等，即凡和生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的物，在人機(jī)工程學(xué)中都被賦予“機(jī)”的概念。

　　

　　01

　　工廠布局之人機(jī)功能分配

　　人機(jī)功能分配是指為了使人機(jī)系統(tǒng)達(dá)到最佳匹配，在研究分析人和機(jī)器特性的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮人和機(jī)器的潛能，合理地將系統(tǒng)各項(xiàng)功能分配給人和機(jī)器的過(guò)程。

　　實(shí)際上，我們?nèi)祟惖陌l(fā)展歷程也是人機(jī)功能分配逐步提高的過(guò)程：

　　①“勞動(dòng)者-工具時(shí)期”，我們勞動(dòng)者使用工具，原始時(shí)期人們使用箭弩等等。

　?、?ldquo;操作者-機(jī)器時(shí)期”，后面由于工業(yè)時(shí)代的發(fā)展，我們已經(jīng)變成了有一定的動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，我們成為機(jī)器的操作者。

　?、?ldquo;監(jiān)控者-自動(dòng)機(jī)器時(shí)期”，隨著后面的逐步發(fā)展，我們已經(jīng)從操作者變成了監(jiān)控者，機(jī)器實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

　?、?ldquo;監(jiān)督者-智能機(jī)器時(shí)期”，將來(lái)的機(jī)器可能都不需要監(jiān)控，而是智能化的。

　　這就是人對(duì)機(jī)操作過(guò)程中，從最開(kāi)始的低級(jí)逐步變?yōu)楦呒?jí)的過(guò)程。

　　工作地設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)就是要確定工作地的功能及其在人、機(jī)間的合理分配，使“人”和“機(jī)”各自充分發(fā)揮自身的機(jī)能特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，互相協(xié)調(diào)，共同實(shí)現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng)綜合性能的優(yōu)化。那關(guān)鍵問(wèn)題是“怎樣進(jìn)行合理地分配？

　　針對(duì)此問(wèn)題，筆者收集了相關(guān)文獻(xiàn)：

　　根據(jù)環(huán)境條件（人的能力、自動(dòng)化水平、研究周期及支持費(fèi)用等）指定人機(jī)功能分配的基本原則，這些原則和實(shí)際應(yīng)用過(guò)程相關(guān)，也可相互搭配使用：

　　1）比較分配原則

　　通過(guò)對(duì)人和機(jī)的特性進(jìn)行比較，然后以此為依據(jù)進(jìn)行功能分配。

　　2）剩余分配原則

　　剩余分配是指把盡可能多的功能分配給機(jī)，剩余的功能分配給人。

　　3）經(jīng)濟(jì)分配原則

　　以經(jīng)濟(jì)效益為根本依據(jù)，一項(xiàng)功能分配給人還是機(jī)完全視經(jīng)濟(jì)與否而定。

　　4）宜人分配原則

　　工作應(yīng)該體現(xiàn)人的價(jià)值和能力，要有意識(shí)地多發(fā)揮人的智力和技能，而且在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，還要讓他感到舒適、安全、高效。

　　5）彈性分析原則

　　人可以自己選擇參與系統(tǒng)行為的程度，功能分配具有很大的彈性，否則某個(gè)地方出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)功能就可能就達(dá)不到100%，任務(wù)就不能完成，這種情況就一定要有彈性。

　　特別注意：

　?、俜峙浣o人的功能需要考慮：人是否有能力實(shí)現(xiàn)該功能，預(yù)測(cè)人是否樂(lè)意長(zhǎng)時(shí)間從事這一功能

　?、诒仨毧紤]人和機(jī)器各自的特性，充分發(fā)揮各自的特長(zhǎng)。例如費(fèi)力、快速、持久、可靠性高、精度高、程序固定、操作復(fù)雜和環(huán)境條件差的工作，一般適合于由機(jī)來(lái)承擔(dān)。研究、決策、編程序、發(fā)指令、做工精細(xì)、檢查、監(jiān)視、管理、維修、處理故障和應(yīng)付不測(cè)等利用腦力和感官的工作，一般適合于由人來(lái)承擔(dān)。

　?、廴撕蜋C(jī)的相互配合也是很重要。一方面需要人監(jiān)視機(jī)器，機(jī)器一旦出現(xiàn)異常情況，必須由人來(lái)手動(dòng)操縱；另一方面需要機(jī)器監(jiān)督人，以防止人產(chǎn)生失誤時(shí)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障，如火車的自動(dòng)停車裝置。還有人、機(jī)、環(huán)境要素與作業(yè)之間的匹配等。

　　

　　PS.不得不指出的是，隨著科技進(jìn)步，機(jī)的限制也會(huì)被逐步突破，相關(guān)約束逐步弱化，當(dāng)技術(shù)發(fā)展到智能化時(shí)代，應(yīng)用場(chǎng)景極大地拓展。

　　根據(jù)自身作業(yè)特點(diǎn)、上述的分配原則以及人機(jī)的特征（特點(diǎn)與能力限度），進(jìn)行功能分配研究（包括對(duì)人機(jī)的特征進(jìn)行比較、人機(jī)組配方法、檢查人員的素質(zhì)），以某一功能最佳實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，得到合理的分配，使其相互補(bǔ)充、取長(zhǎng)補(bǔ)短、有機(jī)結(jié)合，以保證工作的效率和質(zhì)量。

　　其實(shí)，功能分配也稱為劃定人機(jī)界限，在實(shí)際中，典型的體現(xiàn)就是我們導(dǎo)入設(shè)備工裝治具時(shí)的應(yīng)用。“機(jī)”要扮演什么功能，“人”要扮演什么功能，系統(tǒng)才是最優(yōu)解？這一過(guò)程中主要評(píng)判的是系統(tǒng)的效能、可靠性和成本。因此，通常應(yīng)考慮以下問(wèn)題：

　　1）人與機(jī)的性能、負(fù)荷能力、潛力及局限性

　　2）人進(jìn)行規(guī)定操作所需的訓(xùn)練時(shí)間和精力限度

　　3）對(duì)異常情況的適應(yīng)性和反應(yīng)能力的人機(jī)對(duì)比

　　4）人的個(gè)體差異的統(tǒng)計(jì)

　　5）機(jī)械代替人的效果和成本（ROI分析）

 

　　02

　　工廠布局之人機(jī)界面匹配

　　人機(jī)系統(tǒng)中，人與機(jī)器之間存在一個(gè)相互作用的“界面”，所有的人機(jī)信息交流都發(fā)生在這個(gè)界面上，一般稱為人機(jī)界面，是人機(jī)關(guān)系的非常重要環(huán)節(jié)。機(jī)通過(guò)人機(jī)界面?zhèn)鬟f給人有關(guān)的運(yùn)行信息，而人又是通過(guò)它來(lái)操縱或控制機(jī)器。

　　換句話說(shuō)，人與機(jī)相互作用的過(guò)程，就是利用人機(jī)界面上的顯示器與控制器，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)的信息交換的過(guò)程?？刂破魇墙邮杖税l(fā)出去的信息，體現(xiàn)為人的輸入（Input），由人通過(guò)控制器來(lái)進(jìn)行機(jī)的操作，如把手、開(kāi)關(guān)、門、指令的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等。顯示器是向人傳遞信息的裝置，體現(xiàn)為機(jī)的輸出（Output），是由機(jī)通過(guò)顯示器發(fā)出來(lái)的通知，如故障、警告、不良、操作說(shuō)明提示等。

　　

　　人機(jī)界面三要素基本模型

　　人機(jī)界面設(shè)計(jì)主要是指顯示器、控制器以及它們之間的關(guān)系的設(shè)計(jì)，應(yīng)使人機(jī)界面符合人機(jī)信息交流的規(guī)律和特性。

　　控制器設(shè)計(jì)研究包括各種操縱裝置的形狀、大小、位置以及作用力等人體解剖學(xué)、生物力學(xué)和心理學(xué)等方面的問(wèn)題，使其與人的運(yùn)動(dòng)器官特性相適應(yīng)。在選擇上，至少需要考慮：

　　1）機(jī)器的操作盡可能簡(jiǎn)單

　　2）作業(yè)人員的順手、順腳

　　3）控制器的配置：置于作業(yè)人員前面合適的視野范圍內(nèi)、根據(jù)作業(yè)程序和功能來(lái)配置以避免誤操作、設(shè)置在手易到達(dá)的范圍內(nèi)

　　4）控制器不能給作業(yè)人員帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，比如啟動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)置為雙手作業(yè)

　　顯示器設(shè)計(jì)研究包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等各種類型顯示器的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要研究顯示器的布置和組合問(wèn)題，使其與人的感覺(jué)器官特性相適應(yīng)。在選擇上，至少需要考慮：

　　1）視線與儀表板垂直

　　2）常用的和重要的儀表配置在視野的中部（布置在最有利的視區(qū)內(nèi)）

　　3）日光或是人工光線下有合適的色彩

　　4）不必要的導(dǎo)線不漏在外面

　　5）讀取儀表不應(yīng)有不合理的動(dòng)作

　　6）儀表刻度能清晰分辨

　　控制器與顯示器匹配關(guān)系：

　　1）根據(jù)控制器選擇顯示儀表

　　選擇與控制器的運(yùn)動(dòng)相吻合的顯示儀表

　　選擇與控制器相對(duì)應(yīng)的能夠馬上識(shí)別的顯示儀表

　　選擇不會(huì)發(fā)生誤讀的儀表

　　2）決定控制器顯示儀表的相對(duì)位置

　　與控制器相對(duì)應(yīng)的顯示儀表應(yīng)盡可能接近控制器

　　控制器的運(yùn)動(dòng)和顯示儀表的運(yùn)動(dòng)應(yīng)有理論聯(lián)系

　　控制器和儀表分開(kāi)時(shí)，兩者的配置應(yīng)一致

　　總之，應(yīng)合理地選型、設(shè)計(jì)和布置各種各樣的顯示器和控制器，以適合人的操作要求和人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等要求。保證人與機(jī)之間的信息交換迅速、準(zhǔn)確，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。

 

　　03

　　工廠布局之人機(jī)輔助設(shè)計(jì)

　　人機(jī)輔助設(shè)計(jì)包括但不限于如下內(nèi)容：

　　1）機(jī)器的危險(xiǎn)區(qū)分析和安全防護(hù)設(shè)計(jì)。分析所設(shè)計(jì)的機(jī)器可能對(duì)人造成傷害的危險(xiǎn)區(qū)域情況，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)陌踩雷o(hù)裝置及合理布置有關(guān)的機(jī)件，以保證人身安全。

　　2）作業(yè)空間設(shè)計(jì)。比如工作臺(tái)、坐椅式樣及高度應(yīng)使操作者保持良好的姿勢(shì)且坐立適宜，充分考慮操作者的安全和健康因素。

　　3）作業(yè)環(huán)境的設(shè)計(jì)和控制。比如應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼彰?、溫濕度、通風(fēng)、潔凈度，減少或避免振動(dòng)、噪聲、放射線、有毒有害物質(zhì)等；根據(jù)工作地的具體特點(diǎn)，分析作業(yè)環(huán)境對(duì)操作者和機(jī)器的影響，對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和適當(dāng)控制，為操作者創(chuàng)造比較安全而舒適的工作環(huán)境，以減輕疲勞，提高工效，避免或減少操作，提高機(jī)器的工作效率和使用可靠性。

 

　　04

　　工廠布局之工作地設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

　　工作地評(píng)價(jià)，對(duì)工作地設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的目的在于全面了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，分析存在的問(wèn)題，找出其中的薄弱環(huán)節(jié)、不良因素或潛在危險(xiǎn)，為改進(jìn)工作地設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

　　對(duì)工作地設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包含兩方面的內(nèi)容，一是系統(tǒng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，二是人的效果標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)依不同的人機(jī)系統(tǒng)有不同的項(xiàng)目和內(nèi)容，如工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，有產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、設(shè)備利用率等標(biāo)準(zhǔn)；人的效果標(biāo)準(zhǔn)主要指人的生理、心理反應(yīng)、工作效率、適應(yīng)程度等。針對(duì)具體的人機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)擬訂具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

　　從人機(jī)工程學(xué)的綜合效果考慮，對(duì)工作地設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)可提出下列幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：

　　1）整體性標(biāo)準(zhǔn)。如創(chuàng)造性、協(xié)調(diào)性、完整性等

　　2）技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)。如先進(jìn)性、維修性、適應(yīng)性等

　　3）安全可靠標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中具有安全防護(hù)措施，系統(tǒng)操作人員和可能接觸系統(tǒng)的其他人員的人身安全有可靠的保障，而且系統(tǒng)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)使用后，也不致對(duì)人的健康產(chǎn)生有害影響（如引起職業(yè)?。?。安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以法律形式規(guī)定下來(lái)，并應(yīng)有一定的規(guī)章制度和監(jiān)督機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查、鑒定。

　　4）經(jīng)濟(jì)效益標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)人機(jī)系統(tǒng)既要使機(jī)器發(fā)揮最高的效能，又要使操作者付出盡量少的勞動(dòng)。系統(tǒng)運(yùn)行高效、低耗，使用成本低而總體效益高。

　　5）宜人化標(biāo)準(zhǔn)。人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使使用者、操作者在使用操作時(shí)感到舒適和方便。各種操縱裝置及顯示裝置均須適應(yīng)人的生理和心理特性，高度滿足宜人化的要求。

　　6）社會(huì)效益標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程不允許產(chǎn)生危害或污染社會(huì)環(huán)境的因素。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不可避免產(chǎn)生各種有害排放物質(zhì)及及污染環(huán)境的因素，應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?/span>

　　總結(jié)以上內(nèi)容和程序可用如下模型來(lái)描述：

　　人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析過(guò)程

　　

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