人機(jī)工程學(xué)在條煙裝封箱機(jī)中的應(yīng)用

李全祥

摘要：結(jié)合條煙裝封箱機(jī)的功能、以人的行為參數(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計最適合人操作的部件和人機(jī)界面，闡述人機(jī)工程學(xué)能使人更好地掌握和運(yùn)用機(jī)械設(shè)備潛在能力，提高駕馭機(jī)器的本領(lǐng)，使條煙裝封箱機(jī)等煙草機(jī)械設(shè)計能真正體現(xiàn)出人性化設(shè)計，人-機(jī)-環(huán)境形成高效、經(jīng)濟(jì)、安全的有機(jī)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué);裝封箱機(jī);視覺檢測

人機(jī)工程學(xué)是研究人的特性及工作條件與機(jī)器相匹配的科學(xué)。隨著控制論、信息論、系統(tǒng)論和人體科學(xué)等學(xué)科中新理論的建立和條煙自動化物流的高速發(fā)展，人機(jī)工程學(xué)在條煙裝封箱機(jī)中的地位和作用越來越重要，它能顯著提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，為操作者提供一個健康、安全、舒適的工作環(huán)境。在煙草企業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)中，條煙裝封箱機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。本文以條煙裝封箱機(jī)為例，介紹人機(jī)工程學(xué)在其中的具體應(yīng)用。

1.功能

我廠正在使用的裝封箱機(jī)主要型號有YP11，YP13及S2000型，無論哪種型式的條煙裝封箱機(jī)均具有：堆垛、入箱、推進(jìn)、裝箱、封箱等系列過程的操作功能。

2.人機(jī)工程學(xué)在其中具體應(yīng)用

利用人體特征參數(shù)可以定量地設(shè)計出合理的條煙裝封箱機(jī)，人體特征參數(shù)測量包括內(nèi)容很多，但與條煙裝封箱機(jī)設(shè)計有關(guān)的主要方面有人體靜態(tài)尺寸、人體動態(tài)尺寸等，以此為據(jù)設(shè)計最適合人操作的部件高度、人機(jī)界面。在設(shè)計中為了保證系統(tǒng)高效，一般要求各種操縱器都處于在人體軀干不活動時手足所能及的范圍之內(nèi);為了保證操作者的舒適和不易疲勞，必須保證人的操作活動處于人體各部活動舒適姿勢的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

2.1人體動態(tài)測量參數(shù)

人體動態(tài)測量數(shù)據(jù)是指在被測者活動狀態(tài)下測取的各種活動范圍，它可為設(shè)計合理的操作活動范圍和舒適的操作姿勢提供依據(jù)。根據(jù)《中國成年人人體尺寸》標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10000），條煙裝封箱機(jī)部件尺寸：

（1）橫向輸入裝置帶面高度658～718，

（2）自動進(jìn)料裝置中盛放紙皮的料斗高度920～1170，

（3）操縱面板的高度1200～1760，進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)全方位操作，

（4）堆垛裝置的高度658～718，

（5）紙箱軌道及推移延長部分的高度920～1170，

2.2人在操作過程中完成的主要動作類型

（1）定位動作

定位動作是人朝著所要求的目標(biāo)移動，并達(dá)到目標(biāo)的動作。觸摸屏的主畫面，包括設(shè)置、故障、操作說明等按鍵，按下設(shè)置按鍵，輸入密碼，再次按下設(shè)置按鍵，進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置畫面，可以對操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置;按下故障按鍵，可以進(jìn)入故障畫面;按下操作說明按鍵，進(jìn)入操作說明畫面，可以查詢條煙裝封箱機(jī)的操作說明，觸摸屏的主畫面如上圖。

（2）連續(xù)動作

連續(xù)動作也叫追蹤動作，是對操作進(jìn)行連續(xù)控制的動作，是一種需要意識參與的全程控制行為。如設(shè)備啟動前，必須做好準(zhǔn)備工作。程序模塊必須設(shè)置完畢，設(shè)備構(gòu)件必須對準(zhǔn)完畢。按以下次序進(jìn)行：

a.預(yù)選尺寸

在觸摸屏的設(shè)置畫面預(yù)選尺寸（正常情況為50條/箱），選擇必須符合本設(shè)備所包裝的數(shù)量及相應(yīng)的紙箱規(guī)格的要求。

b.檢查噴膠系統(tǒng)

在觸摸屏的設(shè)置畫面選擇是否選用噴膠系統(tǒng)（正常情況為選擇噴膠系統(tǒng)），熔膠使用前必須加熱，所以在設(shè)備啟動前約30分鐘，應(yīng)該打開加熱裝置，使熱熔膠達(dá)到設(shè)定的溫度。另外，還需檢查儲膠槽的溶膠液面高度。

c.檢測膠帶裝置

在觸摸屏設(shè)置畫面選擇膠帶裝置（正常情況為選擇膠帶裝置），使用膠帶裝置前，須檢查是否有足夠的膠帶。

d.檢查操作盤

按操作盤上的“復(fù)位”按鈕，使系統(tǒng)初始化，并取消所有的故障顯示。如果仍有故障顯示，設(shè)備不能啟動。

e.檢查條煙外觀檢測系統(tǒng)和煙箱缺條檢測系統(tǒng)

檢查條煙外觀檢測裝置和煙箱缺條裝置是否正常啟動。若顯示有故障，則無法正常工作。

（3）經(jīng)濟(jì)動作

人在操作時的動作直接影響工作效率。因此，為了減少操作疲勞，縮短操作時間，提高工作效率，需要尋求最合理的動作——即經(jīng)濟(jì)動作。為此研發(fā)了缺條視覺檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對裝封箱機(jī)裝箱過程的監(jiān)測，自動判斷裝入煙箱內(nèi)的條煙是否缺失，檢測到缺條現(xiàn)象時，發(fā)出聲光報警信號，顯示并保存缺條信息，該系統(tǒng)能夠保存裝封箱機(jī)一年產(chǎn)量的裝箱圖片，并能夠按照生產(chǎn)時間和閱讀工程碼進(jìn)行歷史查詢，查詢的內(nèi)容包括裝箱圖片、生產(chǎn)時間、工程碼、班次和品牌，該系統(tǒng)檢查產(chǎn)品質(zhì)量比人工方式速度快，精度高，大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動化程度。

主要技術(shù)參數(shù)比較

比較主體：技術(shù)指標(biāo)、成年人、視覺檢測系統(tǒng)

圖片分辨率：6000×4000 不低于40萬像素

缺條檢出率：85%～95% 100%

缺條誤檢率：5%～10% 小于0.05%

檢測時間：0.15毫秒～0.4毫秒/ ≤ 200毫秒/推

優(yōu)點：主觀判斷能力精確、快速、可靠，信息數(shù)字化。

3.結(jié)論

人機(jī)工程學(xué)在條煙裝封箱機(jī)中應(yīng)用以來，操作人員由2臺/人/班提高到4臺/人/班，維修人員由4臺/人/班提高到10臺/人/班，裝箱能力由4箱/分提高到8箱/分（50條/箱），適應(yīng)國內(nèi)廣泛應(yīng)用的高速卷煙包裝機(jī)組，產(chǎn)品的合格率達(dá)到100%，使人能更好地掌握和運(yùn)用機(jī)械設(shè)備潛在能力，提高駕馭機(jī)器的本領(lǐng)，為工作者提供安全、舒適的環(huán)境，從而達(dá)到提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量的根本目的，使條煙裝封箱機(jī)等煙草機(jī)械的設(shè)計能真正體現(xiàn)出對人的尊重和關(guān)心，人—機(jī)—環(huán)境形成高效、經(jīng)濟(jì)、安全的有機(jī)系統(tǒng)，為企業(yè)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。

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