人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造中應(yīng)用的必然性

席志強(qiáng)

摘 要：人機(jī)工程學(xué)分析了人和機(jī)器之間的關(guān)系，將融合其中的功能最好的發(fā)揮出來(lái)，屬于一門(mén)價(jià)值綜合型的學(xué)科內(nèi)容，在機(jī)械制造中應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的概念，能夠?yàn)槿藗儎?chuàng)造出十分安全且舒適的工作環(huán)境，且能夠?qū)⑷撕蜋C(jī)器的最大價(jià)值發(fā)揮出來(lái)，提升機(jī)械制造和設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的科學(xué)性、合理性和安全性。

關(guān)鍵詞：人體工程學(xué)；機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械制造；必然性

前言

隨著社會(huì)進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)處于不斷創(chuàng)新的階段，很多只是向企業(yè)提供的機(jī)器本身工作效率的機(jī)械產(chǎn)品和市場(chǎng)需求出現(xiàn)了矛盾，企業(yè)工人的需求開(kāi)始朝向人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械上運(yùn)用的實(shí)際狀況，分析機(jī)械設(shè)計(jì)是否可以滿(mǎn)足工人的情緒需求、能力需求和操作習(xí)慣等。工人希望其操作的機(jī)械設(shè)備不需要付出太多的體力勞動(dòng)，且確保操作者可以保持持續(xù)性且飽滿(mǎn)的精神。

1 人機(jī)工程學(xué)概述

就工程學(xué)發(fā)展的角度分析，人機(jī)工程學(xué)實(shí)際上是一門(mén)交叉性質(zhì)的學(xué)科內(nèi)容，其整個(gè)學(xué)科的范圍已經(jīng)涵蓋了工程學(xué)范圍、心理學(xué)范圍和力學(xué)范圍等，建立在人體工程學(xué)基礎(chǔ)上的深入分析，由此確保實(shí)現(xiàn)人、機(jī)和外部環(huán)境三者之間的良好協(xié)調(diào)和分配。就機(jī)械設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)際上是系統(tǒng)性的工程，就設(shè)計(jì)者的角度分析，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要針對(duì)不同的設(shè)計(jì)元素進(jìn)行充分考慮分析，例如，分析工作環(huán)境、分析機(jī)械設(shè)備自身和實(shí)際的工作強(qiáng)度等因素。隨著智能化技術(shù)的不斷創(chuàng)新，當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)的諸多項(xiàng)目中，人本設(shè)計(jì)的理念得到了良好的推廣和應(yīng)用。就實(shí)用性的角度分析，機(jī)械設(shè)計(jì)的實(shí)際目的是為了有效提升項(xiàng)目作業(yè)的實(shí)際效率，由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)者需要關(guān)注人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的有關(guān)理論內(nèi)容，注重理論應(yīng)用于實(shí)踐的適應(yīng)性。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中需要考慮到的人體機(jī)能系統(tǒng)

就機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程分析，需要考慮的因素很多，例如，需要分析使用者的神經(jīng)系統(tǒng)、感覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等，以上也都是人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的重要影響因素。

2.1 人體神經(jīng)系統(tǒng)

人體中的大腦中樞功能運(yùn)轉(zhuǎn)主要表現(xiàn)在對(duì)不同種類(lèi)信息的獲取和整合，做好信息的處理，中樞功能表現(xiàn)為對(duì)獲取的各類(lèi)信息進(jìn)行整合與處理，由此能夠及時(shí)的應(yīng)對(duì)外部環(huán)境的刺激，基于以上分析，研究人員針對(duì)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要避免產(chǎn)品實(shí)際反映速度太快，避免人腦的反應(yīng)比不上機(jī)械反應(yīng)速度的情況，除了以上考慮，研究人員還需針對(duì)人腦的記憶功能進(jìn)行合理分析和利用，由此來(lái)有效提升研發(fā)產(chǎn)品的實(shí)際工作效率。

2.2 人體感覺(jué)系統(tǒng)

就生理學(xué)研究的角度分析，人體內(nèi)涵蓋了很多的感覺(jué)神經(jīng)，諸多的感覺(jué)通道都各自對(duì)應(yīng)了不同的場(chǎng)合，例如，視覺(jué)通道主要是為了向外部傳達(dá)信息；聽(tīng)覺(jué)通道的作用主要是為了獲取外部的信息。就機(jī)械設(shè)計(jì)的研究人員來(lái)看，產(chǎn)品實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要關(guān)注人體的實(shí)際感覺(jué)，注重使用者的感受，針對(duì)人的視力范圍和聽(tīng)力范圍進(jìn)行思考，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。

2.3 人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的主要職能是為了確保不同動(dòng)作和勞動(dòng)的完成，機(jī)械設(shè)計(jì)需要考慮到骨關(guān)節(jié)和肌肉強(qiáng)度，例如，肢體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要分析肢體的運(yùn)動(dòng)范圍和出力強(qiáng)度，分析運(yùn)動(dòng)的速度等。

3 人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造中應(yīng)用的必然性

3.1 便于操作、觀察與維護(hù)

工廠操作中，需要實(shí)現(xiàn)人-機(jī)-環(huán)境協(xié)調(diào)，如果處理不好人機(jī)關(guān)系，會(huì)顯著影響到員工的工作效率，例如，機(jī)具太低的話(huà)，工人工作要彎腰，不僅很容易疲勞且會(huì)給員工帶來(lái)不好的身體影響，導(dǎo)致駝背。如果照明不好，影響員工視力和工作效率。因此應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)有助于將部件合理安排和擺放，有助于員工的日常操作、觀察和維護(hù)。應(yīng)用的原則是為了更加簡(jiǎn)便，減少操作位置和修理位置的數(shù)量，需要保障操作部件的位置、大小和力度方向和一般人身材基本特征的適應(yīng)性。不同類(lèi)型的部件操作需要顯著區(qū)分開(kāi)，信號(hào)顯示的形式也要有差異。駕駛員與汽車(chē)之間是十分典型的人機(jī)關(guān)系。汽車(chē)駕駛室的內(nèi)部布置需要符合駕駛員的視野范圍，確保乘坐舒適和安全，方向盤(pán)和座椅的位置、坐墊到腳踏板之間的距離都需要符合人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境

如果工人的工作環(huán)境比較舒適，其身體可能不會(huì)發(fā)生很大的疲勞，精神可能也會(huì)保持十分愉悅的狀態(tài)，間接的影響到工作效率。由此可見(jiàn)，人機(jī)工程學(xué)十分關(guān)注實(shí)際環(huán)境對(duì)于個(gè)人工作效率和身體健康的影響，例如，噪聲污染問(wèn)題。就實(shí)際的生產(chǎn)生活來(lái)看，人們經(jīng)常受到噪聲的實(shí)際苦惱，很多噪聲可能聲音不太大，但是也能給人帶來(lái)很多的煩躁。溫度和濕度對(duì)于人的影響也是很大的，高溫很容易使人分散注意力，操作準(zhǔn)確性降低，協(xié)調(diào)能力變?nèi)酢８鶕?jù)調(diào)查研究顯示，夏季溫度控制在18℃～24℃，冬季溫度控制在17℃～22℃，這樣員工的工作效率較高。

3.3 提供安全防護(hù)

安全防護(hù)的內(nèi)容包含兩點(diǎn)，第一，采取針對(duì)性措施避免操作失誤的產(chǎn)生，良好防護(hù)機(jī)器運(yùn)行。操作的失誤可能來(lái)自于外部因素或者內(nèi)部因素，由此產(chǎn)生很多誤動(dòng)作，也可能是因?yàn)椴僮髡咦陨淼囊蛩匕l(fā)生了失誤?？梢圆扇〉拇胧┌O(shè)置避免超載的安全裝置，自動(dòng)鎖緊裝置、控制開(kāi)關(guān)等。第二，針對(duì)操作者自身實(shí)施的安全防護(hù)措施，例如，行走的車(chē)輛為了保障駕駛員的人身安全，已經(jīng)設(shè)置出防翻滾駕駛臺(tái)、防震座椅等。人身防護(hù)關(guān)系到的安全技術(shù)很多，例如，構(gòu)件可靠性技術(shù)、有限損壞技術(shù)等；除此之外，報(bào)警系統(tǒng)、防護(hù)罩、擋板等設(shè)備的應(yīng)用效果都不錯(cuò)。

3.4 提升人機(jī)功能分配的協(xié)調(diào)性

人機(jī)功能分配的協(xié)調(diào)性是機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中需要關(guān)注的重要內(nèi)容，不能只是簡(jiǎn)單的考慮到技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)能力、材料的性能，避免設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)械產(chǎn)品只注重性能，忽視了設(shè)備和人之間的協(xié)調(diào)性，降低了人們的購(gòu)買(mǎi)率和使用率。經(jīng)過(guò)分析，筆者認(rèn)為，人機(jī)功能協(xié)調(diào)性的主要影響因素包含以下兩點(diǎn)，第一，機(jī)械制造和設(shè)計(jì)的過(guò)程中片面的將機(jī)械作為主體，忽視了人的因素，由此產(chǎn)生了機(jī)械設(shè)備十分先進(jìn)但是人協(xié)調(diào)性很差的情況。第二，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們更多的關(guān)注自己的生理情況，機(jī)械設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足人們的生理需求。就未來(lái)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展前景來(lái)看，設(shè)計(jì)人員可能不僅要分析機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，還需不斷學(xué)習(xí)相關(guān)的物理學(xué)知識(shí)、生理學(xué)知識(shí)和人體工程學(xué)等知識(shí)，綜合全面的分析人和機(jī)器工作效率的各方面因素，良好的模擬很多預(yù)發(fā)情況，良好的選擇人和機(jī)器工作效率之間的一個(gè)最佳點(diǎn)，提升人的高效率，同時(shí)保障機(jī)器運(yùn)行的高效率。將工作項(xiàng)目和機(jī)械的實(shí)際功能良好的分配到人和機(jī)器上，實(shí)現(xiàn)人機(jī)的合理分配，提升機(jī)械運(yùn)行效率。例如，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的過(guò)程中需要考慮到不同人的行為和操作習(xí)慣，分析身體彎弓時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際推力，提重物的時(shí)候人們的身體重心會(huì)顯著下降，機(jī)器控制上還需考慮到人體實(shí)際的反應(yīng)時(shí)間，確保機(jī)械運(yùn)行的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

不管科學(xué)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展怎么樣，時(shí)代都將是隨著科學(xué)技術(shù)不斷變遷的，機(jī)械制造設(shè)計(jì)的全程目標(biāo)都為了良好的服務(wù)人們，因此機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中不能只是一味的思考機(jī)械運(yùn)行的效率，需要關(guān)注機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)，將人機(jī)工程學(xué)的理念運(yùn)用在設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)人機(jī)結(jié)合的最終目標(biāo)。人機(jī)工程學(xué)理論融合機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，肯定會(huì)給機(jī)械行業(yè)帶來(lái)新的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，由此良好實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)的功能，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展。

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