汽車制造領(lǐng)域人機(jī)工程體系的創(chuàng)新開發(fā)及應(yīng)用

摘要：在信息技術(shù)為主要生產(chǎn)力的21世紀(jì)，汽車制造領(lǐng)域的人機(jī)矛盾成為了延緩汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要障礙之一。為了使汽車制造領(lǐng)域的人性化水平得到提高，需要對(duì)人機(jī)工程體系進(jìn)行深層次的研究，才能在提高汽車制造人性化水平的同時(shí)優(yōu)化人機(jī)工程，從而實(shí)現(xiàn)汽車制造工程領(lǐng)域整體工作效率和工作質(zhì)量的提升。本文將通過(guò)對(duì)汽車制造方面的人機(jī)工程系統(tǒng)的創(chuàng)新和優(yōu)化進(jìn)行分析，并通過(guò)對(duì)人機(jī)工程體系的應(yīng)用舉例來(lái)深入分析人機(jī)工程體系的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程體系;創(chuàng)新開發(fā);汽車制造

中圖分類號(hào)：U461文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1人機(jī)工程體系在汽車制造方面的創(chuàng)新及開

應(yīng)用人機(jī)工程系統(tǒng)的汽車制造過(guò)程，主要可以被劃分為主動(dòng)人機(jī)工程和被動(dòng)人機(jī)工程兩個(gè)部分。其中，對(duì)于汽車生產(chǎn)線的前期設(shè)計(jì)部分屬于主動(dòng)人機(jī)工程，包括對(duì)新汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和評(píng)審、對(duì)新設(shè)備是否能大規(guī)模投入使用的評(píng)審以及對(duì)生產(chǎn)線高度及料箱料架的審核。

1.1人機(jī)工程系統(tǒng)的主動(dòng)部分

將汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)歸屬于主動(dòng)人機(jī)工程，是因?yàn)樵趯?duì)新的車型等產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)的過(guò)程中，先后要經(jīng)歷的虛擬和實(shí)物造車兩部分，這個(gè)過(guò)程當(dāng)都會(huì)出現(xiàn)的人機(jī)問(wèn)題。由于涉及范圍小、應(yīng)用技術(shù)狹窄，因此可以在小范圍內(nèi)主動(dòng)解決。

主動(dòng)人機(jī)工程階段時(shí)的設(shè)備產(chǎn)品是不會(huì)投入量產(chǎn)的，屬于小范圍的開發(fā)和試驗(yàn)，因此人為的主動(dòng)控制較容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于主動(dòng)人機(jī)工程的創(chuàng)新重點(diǎn)，應(yīng)該在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)部分進(jìn)行創(chuàng)新的改良。例如，可以在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行模型搭建時(shí)，通過(guò)虛擬的產(chǎn)品運(yùn)行模擬。以此發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)運(yùn)行時(shí)的人機(jī)問(wèn)題，并在建模過(guò)程中進(jìn)行問(wèn)題的解決，實(shí)現(xiàn)降低產(chǎn)品開發(fā)成本的目的。

負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅要對(duì)產(chǎn)品本身進(jìn)行人機(jī)工程系統(tǒng)的主動(dòng)問(wèn)題解決，還需要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)投入到實(shí)際生產(chǎn)后的人機(jī)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)設(shè)，并積極尋求初步優(yōu)化。這樣才能保證產(chǎn)品在設(shè)計(jì)與研發(fā)過(guò)程中的細(xì)節(jié)精度，促進(jìn)后續(xù)量產(chǎn)等被動(dòng)人機(jī)工程部分的進(jìn)行。只有在前期的新車型研發(fā)階段盡量解決掉可能發(fā)生的人機(jī)問(wèn)題，才能最大程度的發(fā)揮主動(dòng)性，使人機(jī)工程的主動(dòng)部分做到高質(zhì)量、高效率，進(jìn)而對(duì)后續(xù)工作的開展起到幫助作用。

1.2人機(jī)工程系統(tǒng)的被動(dòng)部分

在進(jìn)行完前期的人機(jī)工程主動(dòng)部分之后，產(chǎn)品將進(jìn)入正式量產(chǎn)階段，也就是人機(jī)工程系統(tǒng)的被動(dòng)部分。由于產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)線的流程、速率等都具有一定的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，因此技術(shù)性的問(wèn)題會(huì)相對(duì)較少，但依舊無(wú)法完全避免生產(chǎn)中會(huì)暴露其他問(wèn)題。

量產(chǎn)階段，幾乎所有產(chǎn)品的配置都是相同的，一旦發(fā)生問(wèn)題就會(huì)牽扯到同一批次的許多產(chǎn)品，問(wèn)題可控程度較低。因此，對(duì)于問(wèn)題的調(diào)節(jié)屬于被動(dòng)調(diào)節(jié)。此外，由于量產(chǎn)階段所涉及的產(chǎn)品數(shù)量眾多，因此想在不影響產(chǎn)品正常生產(chǎn)的情況下對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和人機(jī)工程進(jìn)行改進(jìn)非常困難。

在被動(dòng)人機(jī)工程階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題的情況相對(duì)少見。主要的人機(jī)工程問(wèn)題是員工疲勞，由于長(zhǎng)期從事機(jī)械性的重復(fù)操作，工作人員的疲勞度會(huì)逐漸升高，工作熱情會(huì)逐漸下降，這對(duì)生產(chǎn)線的批量生產(chǎn)效率是一種阻礙。因此在被動(dòng)人機(jī)工程中，需要盡量對(duì)工作人員的輪崗進(jìn)行合理安排，控制工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，以此來(lái)盡可能降低工作人員的疲勞度，從而促進(jìn)被動(dòng)人機(jī)工程的進(jìn)行。

2人機(jī)工程系統(tǒng)在對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)用

截止目前，越來(lái)越多的汽車制造商在技術(shù)上選擇自主研發(fā)的路線。在汽車的研發(fā)方面，產(chǎn)品開發(fā)和具體的工程制造有著密切的關(guān)系。設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，要通過(guò)工程制造，最終以成品的形式進(jìn)行考核驗(yàn)證。工程制造要以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為重要的輸入，才能有核心、有目的地開啟制造生產(chǎn)，輸出成品。

2.1對(duì)于設(shè)計(jì)產(chǎn)品的模擬制造階段

產(chǎn)品的模擬制造是在新產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)完成的情況下，利用數(shù)學(xué)建模等工具對(duì)新產(chǎn)品的計(jì)按照工藝流程進(jìn)行模擬加工，從而進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)人機(jī)問(wèn)題的過(guò)程。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模擬制造是進(jìn)一步探究人機(jī)問(wèn)題的關(guān)鍵，也是對(duì)新產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用性的重點(diǎn)評(píng)估方法之一。通過(guò)對(duì)新產(chǎn)品的模擬制造和層層評(píng)估，可以發(fā)現(xiàn)最基礎(chǔ)的人機(jī)問(wèn)題并進(jìn)行初步解決，使針對(duì)人機(jī)問(wèn)題的改進(jìn)方案更具層次性。在提高設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，也可使研發(fā)的成本降低到最低，減少不必要的能源損耗。

對(duì)新設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品進(jìn)行模擬制造要遵循一定的工作流程，須按照一定的順序進(jìn)行或者循環(huán)操作。在這個(gè)過(guò)程中，應(yīng)用最多也是最高效的一種模擬制造方法是流程圖表示法（圖1）。

如上述流程圖所示，新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的模擬制造階段的流程主要分為6個(gè)部分，這些部分環(huán)環(huán)相扣，須按順序進(jìn)行。

首先，通過(guò)模擬制造對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的人機(jī)問(wèn)題進(jìn)行初步篩選，過(guò)濾掉部分淺層的人機(jī)問(wèn)題。然后，IE工程師再利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)剩余的部分再次進(jìn)行人機(jī)工程評(píng)估，并對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行定性分析。在得到更深入的人機(jī)問(wèn)題之后，將2個(gè)階段的所有問(wèn)題點(diǎn)統(tǒng)一反饋給產(chǎn)品工程階段的工作人員。接下來(lái)，產(chǎn)品工程相關(guān)的工作人員會(huì)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的定向優(yōu)化。優(yōu)化過(guò)后，這些產(chǎn)品會(huì)接受再度評(píng)估，如果對(duì)新產(chǎn)品的評(píng)估通過(guò)了人機(jī)工程系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)評(píng)，則可以在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)建模中應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)。否則，就需要進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，并繼續(xù)接受評(píng)估，直到產(chǎn)品優(yōu)化符合人機(jī)工程系統(tǒng)。

2.2對(duì)于設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)車實(shí)驗(yàn)階段

模擬設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品評(píng)估和優(yōu)化工作完全結(jié)束之后，將新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完全公布，之后進(jìn)入樣品試制階段。樣品試制的目的是對(duì)新產(chǎn)品在后續(xù)量產(chǎn)階段可能出現(xiàn)的更深層人機(jī)問(wèn)題進(jìn)行篩查，以避免在后續(xù)實(shí)際生產(chǎn)線出現(xiàn)更多的人機(jī)問(wèn)題。相對(duì)于模擬制造階段，樣車試制階段才是人機(jī)問(wèn)題的高發(fā)區(qū)，在這一階段暴露的問(wèn)題更為接近后續(xù)實(shí)際批量生產(chǎn)可能遇到的問(wèn)題。因此，對(duì)于樣車試制階段的方法創(chuàng)新，就是以更好地利用電子信息技術(shù)，盡量查找出所有的人機(jī)問(wèn)題為目的，盡量避免在量產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生人機(jī)問(wèn)題，影響生產(chǎn)線的流程進(jìn)度。

3人機(jī)工程系統(tǒng)在量產(chǎn)時(shí)的應(yīng)用

在新產(chǎn)品經(jīng)過(guò)完整的設(shè)計(jì)評(píng)估和優(yōu)化，并且排除了潛在的人機(jī)問(wèn)題之后，新產(chǎn)品將正式投入量產(chǎn)。這個(gè)階段，應(yīng)更加關(guān)注在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)人機(jī)問(wèn)題。因此需要廠家針對(duì)自身工廠的實(shí)際生產(chǎn)情況，采用多角度的人機(jī)工程問(wèn)題解決方法，開展具體的人機(jī)工程問(wèn)題觀察，從而在根本上改善員工的工作環(huán)境，營(yíng)造更好的人機(jī)工程狀態(tài)。

例如，有些工廠的工位不適合身高過(guò)低或過(guò)高的人員，因此就需要對(duì)該操作崗位的在職人員身高進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)。身高符合工位所需條件的員工不做變動(dòng)，身高條件不合適的員工會(huì)進(jìn)行崗位交換。這樣做可以避免身高較矮的員工踮腳操作，以及身高較高的員工彎腰操作，減輕工作人員的疲勞程度，提高工作人員的滿意度。通過(guò)開展人性化的人機(jī)工作，研究和解決深層人機(jī)工程問(wèn)題。這樣做才能最大程度地提高工作人員的滿意度，使工作效率得明顯提高。

4結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)，人機(jī)工程會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。工廠應(yīng)以此為契機(jī)，不斷完善現(xiàn)有人機(jī)工程體系的細(xì)節(jié)，使人機(jī)工程系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)得到深入的發(fā)掘。同時(shí)，將人機(jī)工程從在汽車制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)逐漸擴(kuò)展到更多汽車相關(guān)領(lǐng)域，從而使人機(jī)工程體系更全面更高效的投入到實(shí)際應(yīng)用之中，服務(wù)更多的工程領(lǐng)域。此外，人機(jī)工程系統(tǒng)的創(chuàng)新和普及，還會(huì)促進(jìn)汽車制造行業(yè)的深層次發(fā)展。