快餐厅中的人机工程学（精选七篇）
快餐厅中的人机工程学 篇1
人通过手或者脚去操纵机器, 也就是通过界面来操作和了解使用机器和设备, 来改变机器的运转情况。机器随即发出新信息, 如此反复。人机系统不是孤立存在的, 而是存在于某种环境之中。环境因素 (温度、湿度、噪声、照明、加速、振动等) 影响着效率和行为。
设计人机系统时, 要把人和机器作为一个整体来考虑, 有效地分配人和机器的功能, 保证人机系统在环境改变的情况下达到目标。有些人机系统能用定量的系统分析和综合的方法进行设计。设计的界面存在于人与物的信息交流, 即人获得信息的方式就是通过设计的界面, 它的内涵要素是极为广泛的。手机上的人机设计是非常重要的, 这样可以方便人对于信息的后的, 直接关系到手机的销售量。
随着各种科学技术的发展, 手机设计进入了一个新的阶段。人们所关注的设计重心不再只是手机的外观, 手机的用户界面设计成为当今手机设计的一个热点研究领域。而图形设计也成为用户界面设计中的不可缺少部分。
手机设计中的人机主要体现在以下几个方面:
首先:就大的形态上的分析
1、滑盖:为贴合人脸滑盖造型一改平板滑动方式, 运用了带弧度的滑动方式等。
2、直板:按键局部翘起, 有利于贴合嘴部等。
3、翻盖:下翻盖长过上翻盖, 有利于REC和MIC的运用等。
4、大屏手机在横向操作时增加握持感上的设计。
其次:造型上的分析
1、背面电池盖等和人体直接接触部分的造型改变-----菱形, 大弧面, 纹理等。
2、长条型窄机器的运用, 更容易握持等。
3、长行程滑盖减少了手指按键的行程等。
再次:就细节上的分析
1、听筒部位的局部突起等。
2、按键的形态及尺寸设计等。3、电池盖的开盖方式等。4、各种塞子的位置等。第四:就结构件上的分析1、拆机的方便性。
2、插卡, 拿电池的方便性。
3、笔或天线头的使用方便性等。第五:堆叠上的人机
1、背面摄像头的堆叠位置尽量偏向明朗。
2、有条件的情况下SPKI音孔在侧面开会更好一点, 背面也会更整体些。
3、侧键的竖持最佳位置应该是右侧靠上。
4、侧滑的方向从左向右会比从右向更合理。
第六:就UI方面的分析
1、不同的图形代表不同的功能, 相同的功能有细微差别的图形代表。
2、触摸方式的不同, 温度感应或者是按压感应。
3、色彩方面的不同, 整体给人的视觉要协调统一, 不能花哨。
因此, 无论设计从哪一种角度出发, 都是为了使人与功能性界面、情感性界面和环境性界面之间达到完好的一个尺寸。我认为手机设计运用必须结合人机工程学保持以下的几点:
(1) 合理性, 即在系统设计基础上的合理与明确。任何的设计都既要有一定量的分析, 是理性与感性思维相结合。尽量减少非理性因素, 而以定量优化、提高为基础。设计应该是在正确、完整的理论和数据的基础上, 进行严谨的分析, 严密地理论分析, 做出正确的判断, 得出确实有效地方法。
(2) 动态性, 即要有四维空间或五维空间的运作观念。一件作品不仅是二维的平面或三绝的立体, 也要有时间与空间的变换, 情感与思维认识的演变等多维因素。
(3) 多样性, 即设计因素多样性分析。现在互联网的飞速发展, 获取资料和数据的方式越来越多, 也越来越丰富。但是, 如何获取有效信息, 如何分析设计信息实际上是一个要有创造性思维与方法的过程体系。
(4) 交互性, 即设计强调互动的过程。一设计所要表达的信息传递, 另一方面是用户的接受与反馈, 对设计所表达信息的理解与掌握。
(5) 共通性, 即把握设计的协调统一, 功能、情感、环境不能孤立而存在。
现在手机设计的各个方面正日渐成为该款手机是否具有竞争优势的重要条件, 但任何产品的设计和使用都要遵循以人为本的原则, 设计者在设计过程中应该想到体验着的感受。从体验者角度出发, 从体验者的实际需要出发来进行设计。以上不难看出, 人机工程学在手机设计中有着至关重要的作用。
社会在进步, 人机工程学将在每个设计中都有所体现。
摘要：设计的界面存在于人与物的信息交流, 即人获得信息的方式就是通过设计的界面, 它的内涵要素是极为广泛的。手机上的人机设计是非常重要的, 可以方便人对于信息的获得, 直接关系到手机的销售量。
关键词：人机工程学,界面设计,手机外观,审美观等
参考文献
[1]袁修干、庄达民:《人机工程》, 北京航空航天大学出版社。
[2]吴翔:《系统设计》, 中国轻工业出版社。
[3]刘伟、袁修干:《人-机-环境系统虚拟现实技术应用及发展趋势》, 人类工效学。
人机工程学在汽车工程中的应用 篇2
一个人性化的产品, 就是从使用者的角度出发, 将人机工程的理念应用在产品中, 从另一个角度来讲, 任何一个被消费者使用的优秀产品, 都应该考虑人机工程的因素。因此, 人机工程学可以形象地描述为:以使用者的心理感受为圆心、生理条件为半径, 通过在人与产品之间建立和谐的使用关系, 尽可能地挖掘产品的性能, 综合平衡地使用人的生理技能, 保护使用者的身体健康, 让使用者获得更好的功能, 最终提高生产效率。
一、人机工程学
1. 人机工程学的特点
人机工程学不再孤立地看待人、机以及环境等要素。在对人、机以及环境等要素的研究达到一定阶段时, 不再拘泥于单个要素的优良与否, 而是对“人”、“物”以及他们之间构成的“环境”进行通盘考虑, 作为一个完整的系统进行研究, 在人机工程学学科内, 可以称这个系统为“人-机-环境”系统。在这个系统中, 三个因素之间相互作用, 相互依赖, 并决定着整个系统的最终功能。
2. 人机工程学主要研究内容
人机工程学已不再是一个新学科, 已经经历了相当长的一段发展时间, 当前人机工程学的研究对象范围广泛。如果将一个产品视为一个系统工程, 那么首先这一产品系统中直接由人操作或者使用的部件, 应通过设计尽可能地方便人有效使用, 最大限度地实现这一系统工程的功效;其次, 为确保人能够安全、舒适和有效地使用产品, 在产品中设计安全保护装置或环境控制装置;最后, 通过整体设计及不断调整, 确保这个“人-机-环境”系统设计是最优化的。
二、人机工程学在汽车上的应用
现代机电产品均处处宣称自身设计人性化, 用户体验极佳, 并作为一大卖点宣传, 汽车作为已走入千家万户的消费品也不例外, 几乎每一款新车在宣传时都会使用到“人性化设计”、“人机工程学”等字眼。本文主要对人机工程学在汽车工程上的应用进行较为详细的探讨。
1. 基于人体感官的设计和制造
人体感官包括视觉、听觉、触觉等, 其中在汽车工程中应用人体工程学中最多的是视觉方面, 人在高速行驶的汽车空间里面时, 他的视角、视野受汽车产品影响, 在高速运行过程中人的颜色分辨力、视觉灵敏度等也会受到影响, 因此汽车的挡风玻璃、仪表板以及仪表的设计就需要充分考虑到这些情况, 通过具体的设计, 保证驾驶者能够拥有足够的视野, 帮助驾驶者迅速辨别信号, 有效减小视觉疲劳等, 确保驾驶者的安全、舒适、有效地驾驶汽车。
为了确保汽车这一“人-机”系统能够平稳而有效地工作, 人和汽车二者之间的信息传递必须要及时有效。那么, 在选用汽车显示仪表时, 需要着重考虑人的视觉特点、生理特点以及心理特点, 以达到驾驶者能够及时观察, 迅速判断而又不容易产生疲劳, 避免误视误读, 避免出现错误判断导致事故的发生。
第一, 仪表的大小、位置、距离应该适当, 这需要根据人的正常视角、视距确定, 通常来讲, 普通人的正常视距为45～70cm, 视觉效率最高的视角为40°左右, 其中又以视野中心30°的范围内影像最为清晰。根据这一特点, 需要将最重要的、使用频率最高的仪表设计在视野中心30°的范围内, 次要及使用频率较低的放在视野中心30°～60°之间。
第二, 仪表的排列顺序应符合人的视觉惯性。从空间角度来讲, 一般人的观察顺序为从上往下, 从左往右以及顺时针转动, 因此仪表设计时应遵从这一规律。现代汽车随着功能的丰富, 仪表较多, 为了方便驾驶者观察数据, 应对仪表按功能进行分区排列, 并且仪表的刻度线应粗细分明, 间距合理。此外, 仪表盘上应设计相应的照明装置, 改善驾驶者的用眼环境, 减轻驾驶者的视觉疲劳。
第三, 为了提高行车安全性, 必须提高汽车的视野性能。汽车的后视野与后视镜的布置、尺寸、可调角度及镜面光学特性有关, 还与人眼的视觉规律、人体测量的统计尺寸及驾驶员的眼椭圆等有关, 设计时必须考虑这些因素。
除了视觉之外, 针对听觉、触觉等感官因素, 汽车设计和制造中也大量应用了人机工程学的理论。
2. 基于人体形态的设计和制造
人体形态方面, 不同的性别、不同的人种、不同地区及年龄等都是影响人体形态的因素, 人体的身体尺寸、特点各有不同, 因此汽车设计时就需要考虑到目标客户的地区、群体的人体形态特点, 这也决定了当今社会中, 以一种特定的产品规格同时满足不同地区的市场需求是非常困难的。
在汽车设计过程中, 需要对目标市场的特点和需求确定人体尺寸标准和尺寸范围标准, 通常做法是选用5%、50%、95%这三个百分位的人体尺寸 (百分位是表示人体尺寸标准小于此值的人数的比例) , 这三个百分位的人体尺寸分别代表了矮小、中等以及高大这三类人体尺寸特点。而一款产品应该满足5%到95%百分位这部分群体的需求, 相应的设计参数也应该跟这一群体相对应。如在具体设计中, 车身高度的最大值可以按95%百分位的人体尺寸进行设计, 这一设计方法已经应用得非常成熟。
但是随着汽车业的不断发展, 汽车市场也在不断细分, 根据不同的细分市场, 汽车所需要针对的客户群体也种类繁多, 如SUV在规格上属于大型轿车, 其面向的客户往往是对空间有着较大的需求, 客户的身材总体来讲也较为高大, 为了使自己的目标客户群体获得更好的产品体验, 减少资源和空间的浪费, 从设计角度可以舍弃5%百分位以下的客户需求。又比如, 人在汽车里面时, 绝大部分时间采用坐姿, 这要求座椅的设计曲线、材料的软硬程度等能够保证身体的舒适, 其它如仪表的布置要方便驾驶者观察, 操控杆件应在驾驶者能够灵活有效控制的范围内。
整个车的设计都以目标客户的人体形态特点进行设计, 这也体现了设计以人为本的理念。
3. 基于操控性能的汽车设计
要考虑驾驶者在不同的驾驶状态下, 尤其要考虑到驾驶者的驾驶姿势不尽相同, 因此这要求操控汽车时所需要的力量、距离及反应时间等应该在一定范围内, 且尽可能地减少驾驶者的疲劳程度。为实现这一目的, 汽车设计也进行了非常多的努力和尝试, 如转向助力器的出现就是为了实现减轻操纵力这一目的, 又如大量的研究试验发现, 人在采用坐姿的情况下, 腿的蹬踏力量在过臀部水平线下方20°左右达到一个较大值, 而且此时的操纵性也较为理想, 因此汽车的制动踏板设计在这一位置。
人体在不同的驾驶姿势时, 不同的肌肉群在进行控制, 其动作的灵活性、反应速度以及频率都不尽相同, 比如腿的反复伸缩的速度较慢, 频率也较低, 而手指相对较为灵活, 动作频率可以非常快。因此, 针对不同的操控频率要求, 设计与之相对应的动作方式来实现。
三、结语
虚拟维修中的人机工程仿真 篇3
维修是保证机器正常运行中重要的一部分, 任何维修作业都离不开人的直接参与, 维修中的人机工程学问题就显得非常重要。传统的维修性人机分析与评价主要在产品开发后期进行, 一般使用物理样机或全尺寸模型, 其分析过程费时且费力。
随着计算机辅助设计技术的发展, 出现了虚拟维修的研究新领域, 虚拟维修是逼真地模拟真实维修活动[1], 在产品的设计阶段就开展维修性的分析, 借助计算机辅助人机分析技术可提前考虑维修中的人机工程学问题, 在产品开发阶段进行合理的人机分配, 降低维修中的劳动强度, 提高维修效率, 避免维修中意外伤害的发生。
本文将对维修中的人机因素进行分析, 研究如何在产品开发阶段就使用数字人体模型进行人机仿真分析的方法, 提高产品的可维修性。
1 维修中的人机工程学
将人机工程学应用到维修性设计中, 从“便于维修”、“安全维修”和“高效维修”的角度来进行设计[2]。根据维修中的常用操作及对安全方面等的需求, 维修中的人机工程学可以细分为以下几个方面:
1.1 可达性
维修可达性是指维修产品时, 能够迅速方便地到达维修部位的特性。通俗地说, 就是维修部位能够“看得见、够得着”[3]。可达性不好, 无法接近维修部位, 可能会造成无法维修, 或者需要耗费很多维修人力和时间。
1.2 操作空间
维修过程中必须要有人的参与, 或借助工具进行维修, 这样就要求提供足够的维修空间, 尤其是使用工具或多人协同维修中需要更大的操作空间。
1.3 视觉
视觉是人类感知外界的重要感觉方式, 在维修中必须充分考虑视觉的可达性, 考虑维修中对视觉方面的要求。根据维修人员的姿势、是否使用工具及工具的大小来设置合适的观察窗, 同时考虑维修过程中其他部件或工具以及多人维修中对个人视线的遮挡。
1.4 安全性
安全性是维修活动中非常重要的问题, 其涉及内容更复杂, 需要在设计过程中反复检验。因身体、手等的运动, 机械整体或维修口等对身体造成的伤害。
1.5 舒适性
操作姿势是人机工程中重要的因素, 考虑维修人员的维修姿势, 如何使其处于最佳操作姿势, 减少维修中的劳动强度, 避免不合理的操作工位。
1.6 方便性
因维修过程中需要对局部部件进行拆卸, 这样就要考虑如何对拆装进行布局, 使其各部分便于拆装, 减少拆装过程中的运动距离, 减轻拆装过程中的体力负担。
2 基于数字人体的虚拟维修人机仿真
随着计算机辅助技术的发展, 现有三维软件完全可满足计算机辅助设计的各种需要, 在产品开发阶段实现虚拟设计、虚拟装配、生产加工等一系列仿真与分析。目前在大型设计软件中如Catia、NX UG、Creo (原Pro/E) 中设有专门的人机分析模块, 使用此模块可对产品使用过程进行人机仿真, 也可以对维修过程进行人机仿真[4]。人机仿真操作步骤可分为创建三维数字模型构建维修场景, 导入数字人体模型并进行定位, 将维修动作进行分解、确定关键点的维修动作, 对数字人体分配维修任务, 最后使用人机模块中的可达性分析、视觉分析、推拉分析等进行人机仿真与分析, 最终输出人机分析结果。
3 数控车床维修仿真实例
在Creo中建立数控车床模型, 建立维修环境, 然后导入数字人体模型, 根据GB/T10000中国成年人人体尺寸[5], 数字人模型采用中国男性、P50百分位数的中等身材, 身高为1678 mm, 如图1所示。
1) 可达性仿真。在车床出现故障时, 经常要检查电气控制箱、刀架、主轴传动、编程器的状态, 此部分应具有良好的可达性。如图2所示为电气控制箱的可达性分析 (图左部分) 和刀架的维修可达性分析 (图右部分) , 处于阴影区的部分具有良好的可达性, 阴影区外的部分需要调整维修姿势, 虽然可达, 但维修姿势不合理, 易造成疲劳。
2) 可视性仿真。当数字人体的目光集中在刀架时, 在当前维修姿势下, 视线中心可透过保护罩窗口 (图3) , 观察刀架或工件, 此过程可检查维修窗口开设是否合理。图4为使用数字人体时的视野, 可直接模拟出维修时的可视区域, 为了能让视线中心落到刀架的中心, 头部需要前倾或再稍弯腰操作。
3) 维修中的安全仿真。安全仿真需要数字人体在动态操作模式下进行, 或者对关键维修部位进行静态仿真, 检查是否存在干涉, 是否发生碰撞。在图5所示的尾架操作或维修中, 因安全问题需要以最小尺寸人群为设计依据, 在图5中采用P5百分位的数字人体男性, 身高为1 570 mm。从三维场景中可直观地观察出编程器与尾架距离过近, 在操作或维修尾架过程中, 会出现碰头的安全隐患, 需要在进一步设计中解决此设计隐患。
4) 维修中的舒适性仿真。此款数控车床主轴中心距地面高度为1 090 mm, 在维修主轴时, 一般需要蹲姿或弯腰进行操作, 如长时间进行此维修, 将长期处于不良体位, 非常容易引起疲劳。使用Creo中的RULA分析时, 左臂和右臂分析结果得分均为3, 需要进一步调查。此款车床主轴维修口宽为340 mm, 在两手操作中可能会出现碰撞的安全隐患。
4 结论
在数字化设计阶段就进行维修中的人机分析, 在设计的早期阶段就可以解决设计中必须考虑的人机问题, 为人性化的设计奠定了基础。使用Creo的人机工程分析模块, 能完成可达性、视觉、安全性等基本人机仿真, 完全能满足一般人机仿真的需要。因维修工作范围比较广, Creo人机功能还不够完善, 在维修的路径规划等方面还存在一定的问题, 需要在后续研究中改进。
参考文献
[1]张王卫, 苏群星, 刘鹏远.面向虚拟维修的拆卸过程建模研究[J].制造业自动化, 2011, 33 (12) :56-58.
[2]阮宝湘.工业设计人机工程[M].北京:机械工业出版社, 2010.
[3]蒋伟.基于虚拟人的维修可达性仿真及评价技术研究[D].长沙:国防科学技术大学, 2009.
[4]张铁成.基于三维数字人体模型的多媒体讲台人机工程设计[J].制造业自动化, 2013, 35 (2) :103-105.
快餐厅中的人机工程学 篇4
1. 概念及研究内容
人机工程学又称为人体工程学 (美国称为Human Factors, 欧洲国家称为Ergonomices) , 它运用人体测量学、心理学、生理学和生物力学及工程学等学科的研究方法和手段, 综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。人机工程学以人为主体, 深入研究人、机、环境三者的相互关系, 目的在于如何有效地提高工作效率及质量, 减少操作者可能出现的失误, 降低操作者的体力和脑力消耗, 简化操作, 改善工作环境, 指导生产管理, 为操作者提供一个安全、健康、舒适和高效的工作环境。
人机工程学是二战后发展起来的新兴学科。经过几十年发展, 人机工程学已至少涉及心理学、实验心理学、生理学、工程、数理统计学、工业工程、系统科学和环境科学等八大门类, 被广泛地应用到工业设计和生产管理领域。
2. 在航空维修领域应用的意义
高新科学技术的迅猛发展及在航空领域的大量应用, 使得航空装备的自动化水平日益提高, 但这并不表明人的因素对航空装备的影响力在不断削弱, 相反在加大, 先进的航空装备对使用人员和维修人员提出了更高的要求。据有关部门对民航系统历次安全隐患、事故症候及安全事故进行分析统计表明, 因机器原因导致的比例在逐年降低, 而由人为差错导致的比例在逐年大幅度上升, 目前已经高达80%, 如图1所示。
航空维修领域是一个巨大的人机系统, 是一种复杂的人类活动, 人是航空维修中的主体, 由于人为差错导致的航空事故屡见不鲜, 因此通过应用人机工程学理论对这一系统中的人-机-环境三者进行充分研究, 对于提高维修人员可靠性和航空飞行安全, 降低航空安全事故有着重要的意义。
(二) 人为差错发生的机理
人为差错就是指人的行为及其结果偏离了规定的目标, 并产生或导致了潜在的不良影响的过程。人为差错发生的发式有: (1) 没有实现既定的功能任务; (2) 实现了不该实现的任务; (3) 对任务做出错误的决策; (4) 对意外事故的反应迟钝和笨拙甚至没有觉察等。
研究人为差错的机理, 就必须先研究人的行为。人的行为是人体感觉器官感受外界信息的刺激经过脑神经处理后产生意识, 并最终发出动作指令的过程。在整个过程中, 决定人的行为是否出差错的三大环节是: (1) 外界信息是否准确; (2) 人体能否准确地感知外界信息; (3) 人的神经系统能否对信息进行正确的处理。人、环境、技术、设备和管理等诸多因素共同作用在这三个环节, 影响着人的行为, 如表1示。
(三) 导致航空维修人为差错的影响因素及预防措施
1. 航空设备人机学设计
人机学设计是在总体设计中完成的, 它要求设计人员在保证设备功能的同时, 要充分考虑人的特性使人机达到完美结合。屡次事故表明, 只有设备符合人的生理特性、心理特性和能力限度, 才能发挥其高效能, 有效地避免事故的发生。
在航空维修领域中, 由于设备人机学设计存在缺陷所导致人为差错体现在以下几个方面: (1) 维修工作平台太小, 使维修人员长时间在狭窄的空间中工作, 其体力、精力和注意力明显下降而发生人为差错; (2) 设备需维修部位的可达性差, 维修人员需要花大量的时间和精力去拆卸或搬移其他零部件, 耗费其大量的体力和精力而发生人为差错; (3) 设备结构设计上无防差错功能, 维修人员在维修过程中一些小的差错没能得到及时地提示并改正, 而最后导致严重的后果等。
航空设备设计初期, 要认真分析人的特性、人体的测量尺寸及人在劳动过程中的心理生理特性变化规律等, 把完善的防差错措施及识别标记, 良好的维修可达性和维修安全性等维修性纳入总体设计中;在对航空设备进行论证时, 必须对航空设备人机学设计进行分析、试验、评定等。
2. 维修环境
航空维修环境中, 存在严重的污染, 主要有:油污、噪音和粉尘等。航油、液压油、滑油等油污接触到人体, 会刺激人的肌肤并造成不同程度的伤害, 长时间吸入体内, 会使人出现心里不适甚至头晕、恶心等反应。航空维修时, 飞机噪音高达数百分贝, 而人的正常适音范围为60~70分贝, 超过120分贝很多人会感到烦躁不安, 维修人员长时间处于这种环境, 会出现心烦意乱、头晕耳鸣等现象, 重者会出现心脏功能紊乱等症状。航空维修的环境中存在大量可吸入的粉尘, 这些粉尘可以长期停留在空气中, 被吸入人体后, 对维修人员的呼吸系统产生严重损害, 引发各类肺病。这些污染会严重损害维修人员的身心健康并引发了多种职业病, 影响维修工作效率甚至导致人为差错而引发安全事故, 因此, 要采取适当的防范保护措施, 并教育维修人员加强自我保护意识, 例如:尽量避免肌肤直接接触油类;佩戴面罩或呼吸器防止吸入粉尘和油污;噪音过大时, 要戴耳塞;长时间处于工作状态时要适当安排休息等。
另外, 航空维修空间的温度、湿度、照明、空间大小等因素也会对维修人员的可靠性产生影响, 在维修空间设计和建设时, 必须要有足够地重视, 使维修空间满足合理、经济、舒适、安全的要求。
3. 人体生理节律
人体的身体机能在一天中呈现出一定的变化规律, 如图2所示。从图2可见:人体适合白天活动, 夜间身体机能迅速下降, 进入休息状态。另一项调查表明:从凌晨到清晨这段时间是人为差错发生的高危险期。在航空维修领域, 维修人员经常加班加点, 起早贪黑, 有时甚至一两个月没有休息日, 这些显然有悖于人体的身体机能变化规律, 不利于提高维修效率, 甚至可能会增加人为差错的发生概率, 因此, 维修管理者应该充分考虑维修人员的生理节律, 科学地规划和制定维修计划, 使维修工作尽可能地避开人为差错多发期, 达到事半功倍的效果。
4. 人的压力
压力是人在某种条件刺激的作用下, 所产生的生理变化和情绪波动, 使人在心理上体会到压迫感和威胁感。研究表明:适度的压力可以提高工作效率, 保证人的可靠性, 压力过轻会使人缺乏工作积极性和动力;压力过重时, 会使人的理解能力下降, 动作准确性降低, 从而增加了人为差错发生的概率。
在航空维修领域, 维修人员肩负着重大的责任, “一手托着国家的财产, 一手托着战友的生命安全”。无论是工作中, 还是飞机上天后, 维修人员心里始终绷着一根弦, 心里高度紧张, 长期在这种状态下工作就会造成精神高度紧张, 如果得不到释放, 心理压力过大, 维修人员就会出现烦躁、紧张、不自信等状态, 导致工作质量无法保证。
在航空维修管理中, 要打破传统的高压、高处罚、高监管的模式, 建立人性化的管理机制, 通过思想教育、岗位轮换、企业文化活动等方式来缓解维修人员的心理压力, 为维修人员创造宽松和谐的氛围。
(四) 结束语
在航空维修领域, 导致人为差错发生的因素非常复杂。在航空设备设计及维修管理中, 要始终坚持“以人为本”, 完善航空设备的人机学设计和建设科学的维修管理体系, 最大限度地降低人为差错, 避免飞行事故发生, 保证国家财产和人员生命安全。
参考文献
[1]丁玉兰.人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社, 2000.
[2]徐亨成, 陈璞, 冯春晓.航空维修人因失误分析及控制[J].航空维修与工程, 2005 (3) :24-26.
浅谈人机工程学在机械设计中的应用 篇5
人机工程学是运用人体测量学、人体力学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科和其他相关学科的基本知识和理论,分析和研究“人—机—环境”系统的相互作用,解决机器设备、工具、作业场所以及各种用具的设计如何适应人的生理和心理特点,从而为操作者(或使用者)创造安全、舒适、健康、高效的工作环境,因此人机工程学是按照人的特性改善和设计机器特性的学科。将人机工程学应用于机械设计中可以创造出最佳的机械产品,使人、机、环境实现高度协调统一,形成高效、经济、安全的有机系统。
2 人机工程学在机械设计中的应用
机械设计是一项极其复杂的过程,在设计过程中除了应考虑机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各零件的材料和形状尺寸、润滑方法等因素外,还要求充分考虑人—机—环境之间的关系,坚持“以人为本”的核心理念。要求在设计机械产品时充分考虑如何适应人的要求,即对人体特性进行研究与分析(主要是人体形态特征参数、人的感知特性、人的反应特性以及人在劳动中的心理特征和人为差错等),以保证人在操作过程中简便省力、迅速准确、安全舒适,使人机系统整体效率达到最大值。
人机工程学的显著特点是,在认真研究人、机、环境三要素本身特性的基础上,不单纯着眼于个别要素的优良与否,而是将使用“机械产品”的人和所设计的“机械产品”以及人与“机械产品”所共处的环境作为一个系统来研究。该系统中,人、机、环境三要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。机械产品设计,就是科学地利用三要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。
2.1 人机匹配与人机系统总体设计
人机匹配是指人的特性与机器的特性进行恰当合理的分配。在人机系统中,人是系统的主体,机器是人创造出来的,为人服务,所以机器应当适应人的特点。相对于机械而言,人的体能是有限的,但是,体现在机器设计中的人类智慧却永远超过先进的机器设备本身。所以在设计机器或装置时,应尽可能考虑人体的机能和人的心理生理特征,例如,人体形态特征参数、人的感知特性、人的反应特性以及人在劳动中的心理特征和人为差错等,力求在人操纵机器时所接触的部位尽量符合人体的要求,须使人体骨架结构能够适应它,肌肉组织能够操纵它,精神系统能够控制它。其目的是为减少人在使用过程中的差错,发挥人和机器各自的特点,以提高机械产品的可靠性,为操作者(或使用者)创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。
在人机系统设计中,首先要按照科学的观点来分析人和机器各自的特点,以便研究人与机器的功能分配,从而扬长避短,各尽所长,充分发挥人与机器的各自优点。在设计中尽量防止产生人的不安全行为和机器的不安全状态,做到安全生产。
人体的功能动作具有对称性及协调性,因此在设计操作动作时除考虑人的形体和最佳用力范围外,还应使操作简便、连贯、协调。人机系统中,操作空间的设计应同人机界面设计结合起来,操作空间主要应根据人们的习惯和人体外形尺寸来考虑工作空间、工作姿势、座椅形式、工作台面、照明以及工具安放位置的设计;人机界面的设计应适应人的视觉、听觉和触觉的特性,一般要求控制装置集中方便、仪器显示明显、人机信息交换迅速及时等。
2.2 人与机器间信息传递装置和工作场所的设计
信息传递装置包括显示装置和操作装置。据统计,人有80%以上的信息是靠视觉获得的,因此视觉显示装置在人机界面的设计中尤为重要。一般人的眼睛习惯自左向右、自上而下、顺时针方向圆周运动扫视,人眼的观察效率依次由左上方、右上方、左下方、右下方递减,所以尽量采用水平式显示,仪表排列顺序也应遵循这一原则。研究表明,人的正常操作视距为38 cm~76 cm,最佳视距为50 cm~55 cm。双眼视区大约在左右60°以内的区域,字的辨别视角为10°~20°,字母的辨别视角为5°~30°,对于特定颜色的辨别,视角为30°~60°。人最敏锐的视力是在标准视线每侧1°的范围内。人对视野最佳范围内的目标,认读迅速而准确,且不易引起视觉疲劳。因此,重要的显示仪表应布置在最佳视野范围内,而视野最大范围以外不应布置显示仪表,或只布置不经常认读的仪表。
工作场所的设计一般包括工作空间设计、作业场所的总体布置、工作台或操纵台的设计以及座位设计等。其设计符合人体尺度的特点,而人体尺度又因为年龄、性别、种族、地区等不同而具有明显的差异性。合理的工作场所设计可保证操作者安全、舒适、高效地完成工作,且操作者感到舒适和不易产生疲劳。
2.3 环境控制和人身安全装置的设计
安全生产在机械作业中是最重要的。机械产品在长期使用后会出现故障,操作人员在长时间的工作中也会出现差错而导致事故的发生。因此为了确保安全,不仅要研究产生不安全的因素,并采取预防措施,而且要探索不安全的潜在危险,寻求减小人为差错的途径,力争把事故消灭在设计阶段。
人机工程学对环境控制的重点就是减少环境对操作者的消极影响,从而提高生产效率。环境对人的影响主要有温度、湿度、噪声、粉尘、照明、辐射以及有毒气体等因素。例如人在低温环境下长时间工作,不仅肢体易麻木,而且灵活性也会降低。研究表明,夏季的温度在18℃~24℃、冬季的温度在17℃~22℃是最适宜的,人的精力与体能最旺盛,工作效率最高。如果室内温度长时间过高,会影响人的体温调节功能,使人精神疲惫、四肢乏力、头晕脑涨、思维迟钝,甚至记忆力变差。工作环境的湿度对人的工作效率也有一定的影响,长期工作在潮湿的车间里会出现四肢乏力,全身关节疼痛,影响操作者对加工零件尺寸精度的把握,且潮湿的环境极易腐蚀设备,诱发事故。一般来说最适合的湿度范围为40%~60%,过于干燥,将会使人心情烦躁不安。此外,噪声也同样会影响人的工作效率,人长时间的工作在噪声很大的车间里,其听力会逐渐下降,注意力和记忆力也会受到一定程度的影响,且操作者易燥易怒,不能高效地完成作业。最后,光照和色彩对人的工作效率影响也是不容忽视的,如机床上照明条件不好又恰逢阴雨天气或者黑天,就会严重影响操作者的视线范围,极易产生误操作,轻则产品报废,重则危及操作者的人生安全。而色彩对人们的心理影响也是非常微妙的,明快的色彩使人心情愉悦,而厚重的色彩使人压抑,易产生孤独感,严重影响生产效率的提高。环境的好坏,直接影响人们的身心健康,影响产品的质量,恶劣的环境会腐蚀损坏设备,诱发事故,因此对作业环境应定期检测,及时治理,排除隐患。
在设计中还应考虑安全防护问题。安全防护主要包括两方面的内容:一是采取有效措施避免错误的操作,对机器进行防护;二是对操作者人生安全的防护。除要求设备具有设计合理、安装可靠和不影响操作的防护装置如防护罩、防护档板、防护栏外,还要求安装保险装置如超负荷安全保护装置、行程保险装置、制动保险装置、顺序动作联锁装置和意外事故联锁装置等,同时还应对操作者进行安全生产辅导。
3 结束语
科学技术日新月异的发展,使人类驾驭、控制和改造自然的能力有了巨大的提高。现代化的技术装备正是新科技和上述能力的具体体现。目前,企业已越来越多地将人机工程学的设计理念即人性化设计应用于新产品的开发和设计中,给操作者或用户构建一个安全、舒适、健康、高效的工作环境,从而充分发挥人机效能,提高系统效率,增强产品的市场竞争力,进而实现人与产品的完美和谐统一。
参考文献
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[5]罗仕鉴.人机界面设计[M].北京:机械工业出版社,2002.
讨论式教学在人机工程学中的应用 篇6
1 讨论式教学法对人机工程学教学的适应性
人机工程学是二十世纪五十年代初发展起来的一门涉及多学科知识领域的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学等科学的研究手段和成果, 将人体特性、能力和活动限度等方面的数据用于机器 (系统) 及其所处环境的设计中去, 使操作者能安全、舒适、高效地工作、生活的学科。 (2)
因为人机工程学学科内容涵盖的范围很广, 具有信息量大、在日常生活中体现较多等特点, 这使得学生能很方便地从生活中经历的事情来获得知识的验证。
1.1 实践性与体验性的适应
人机工程学作为一门涉及领域较多的边缘性学科, 从其诞生之日起, 就被广泛地应用到人类生产、生活的各方面。人机工程学中所包含的人体测量学、作业空间设计等, 具有很强的实践性和操作性, 例如各种手握工具的设计、机床操作平台设计等, 这就决定了在人机工程学的教学过程中, 不能单纯地依靠课本知识的讲授, 还需要让学生通过分析大量的实际案例, 或在模拟现实环境中通过分析问题、思考问题、解决问题的过程来提高对人机工程学知识的认识和理解。
若单纯地通过老师在课堂上讲解实例, 因为老师和学生在年龄、生活经历、工作经验等方面存在着巨大差异, 会出现老师实例与学生的经历无法产生交集的情况, 往往学生不知老师实例所云, 进而无法激发出足够的学习兴趣。而讨论式教学, 则可以通过老师来搭建实例场景, 让学生直接参与到实例中去, 通过自己动手尝试, 进而将被动地接受老师的知识转变为自己去探索发现, 从而激发学习热情。
1.2 教学对象的适应
人机工程学因为涉及领域较广, 因此被众多学科所开设, 例如机械设计专业、艺术设计专业和建筑设计专业等。作为90后的新一代大学生, 无论是工科类或艺术类, 都充满活力, 具有较强的自我意识, 勇于表达自己的想法和观点。这就决定了在教学过程中, 不能采用单向的“老师——学生”的灌输式教学方式。而讨论式教学方式强调的是传授者与接受者之间的互动, 即教学不在单纯的是“问与答”的形式, 而是发展为“提问—讨论—思考—求解—深入”的过程, 从而充分调动学生的学习积极性。
2 讨论式教学在人机工程学中的具体应用
2.1 讨论前准备
老师在发布讨论课题前, 应根据教学大纲及进度, 合理规划教学内容, 除了本章节内容外, 还需整合与之相关联的知识。同时教师要提前将课程预习及资料收集的任务布置下去, 让学生在上课前就提前收集与讨论课题相关的知识, 避免在上课时出现冷场的情况。
例如笔者在讲授人机工程学中操控装置设计前, 布置了以下参考题让学生预热: (1) 操控装置一般指哪些装置? (2) 在日常生活中, 我们通过什么样的方式来进行操控? (3) 不同的操控装置在设计上, 有哪些地方体现了人机工程学的应用? (4) 除了单纯的以人体尺寸作为设计的依据以外, 是否还涉及到意识形态认识? (5) 举一个例子来论证操控装置的多样化设计。
通过以上问题的提出, 即在课前为学生点明了课程所设计的内容, 同时也将与操控装置相关的人体测量学、人的知觉和感觉等课程内容融入进去, 形成由点带面的效果。
2.2 讨论过程
在课题讨论过程中, 教师既要充分调动学生的参与积极性, 同时也要在发挥学生思维多样性的情况下, 起到引导启发的指导作用, 做好对讨论节奏和讨论内容的把握。
讨论的过程一般按照分组讨论的形式进行, 学生根据座位次序组成5~7人的小组, 给予充分的时间让小组内部交流信息, 整理意见。期间老师可随机在教室中听取各小组讨论内容。
随后各小组将讨论意见及发现的问题反馈给老师, 老师可将收集到的实例分享到全班, 使各个小组之间能相互扩展知识。对于学生所反馈出来的结论及问题, 老师要根据实际情况, 或通过其它例证来进行说明或解释, 并及时调整讨论的进度和内容, 将课程往深度方向发展。
例如在人机工程学操控装置设计的课题讨论中, 在获得了学生关于五个问题的结论之后, 适时引入汽车方向盘设计, 引导学生思考控制设备与人手尺寸的相互关系, 同时细分出人手的抓握尺寸, 大拇指的活动范围, 人与方向盘的位置关系等内容, 深入引发学生的思考, 进而带入工作空间设计、方向盘外形色彩对于人的操作心理暗示、坐姿情况下其它身体部位对空间的影响等相关学科内容, 对前期所学内容进行复习, 同时为下一章的讲解引入新的讨论课题, 从而不断地激发学生的学习积极性。
2.3 讨论整理
讨论式教学并非只注重讨论这种教学模式, 而是应该以“讨论—讲授—再讨论”的方式来进行教学。通过讨论来拓展思维、联系实际, 进而将生活中的实例归纳总结为理论, 此时老师通过板书、PPT课件的形式, 将课程内容植入学生脑海, 从而放得开、收得回, 达到巩固所学知识的目的。
3 结束语
讨论式教学作为一种较好的教学方式, 打破了以往单纯课堂讲授的模式, 在学生和老师之间架起了互动的桥梁, 使得课堂的活跃度和学生的学习兴趣得到提升。在实际操作过程中, 教师不仅要起到指导、讲解的作用, 同时还要根据专业的不同, 所教授学生班级的层次去寻找适合的议题。只有做好充分的课前准备, 合理安排时间并及时做好课程总结, 讨论式教学才能真正起到培养学生独立思考、分析问题和解决问题能力的作用。
注释
11 姜永良.讨论式教学法及其运用.杭州市化学会2004年会论文.
快餐厅中的人机工程学 篇7
安全人机工程学是安全工程学科的一个十分重要的环节,它是一门运用系统科学理论和系统科学方法,正确处理人、机、环境三大要素间的关系,研究人、机、环境系统最优组合的工程技术科学。人机工程既是一种设计思想和理论,同时也是一种有效的系统综合设计和评价技术。安全人机工程学在安全工程学科中的主要作用是通过人-机-环境相互关系的研究为系统中的人创造最佳的作业条件和环境,使人的作业安全可靠、失误减少、减少疲劳,从而提高作业效率,保证系统的安全,同时安全人机工程也为事故的系统分析、事故的预防以及安全决策提供理论依据。汽车座椅是一项在整个汽车设计中,看似容易被忽略,但是却对驾驶员及乘客的安全存在着重要影响的部件,所以在设计中从人机工程学的角度出发,不断针对由座椅而产生的安全隐患改进措施,是提高驾车安全性的必然要求。
1 人机工程学简介
人机工程学是第二次世界大战以后发展起来的一门交叉性、边缘性学科,主要研究人与机器相互关系的合理方案,即对人的知觉显示、操作控制、人机系统的设计及其布置、作业系统的组合等进行有效的研究,其目的在于获得最高效率及作业时感到安全和舒适。国外在应用人机工程学原理进行轿车车身及其附件的设计方面已进行了长期卓有成效的工作,但主要研究成果多集中在提高驾驶舒适性方面。如:应用人体H点模型确定车身内部座椅的位置、高度及相关尺寸;根据驾驶员眼椭圆范围确定风窗玻璃刮扫面积和部位;根据驾驶员的手伸及界面确定操作按纽、仪表板的布置等。然而,轿车车身不仅要满足乘客的乘座舒适性,更重要的是要保证乘员的安全。从20世纪50年代开始,美、欧、日先后制定了FMVSS、ECE和保安基准法等各种安全法规,美国还于1971年提出实验安全车(ESV)计划,通过大量撞车试验改善车身构造、提高汽车安全性。他们通过在被撞试验车上安装“假人”来改进与提高车身保护乘员的能力,使车身结构的布置、强度和刚度分布与乘员或行人被撞部位的身体结构特点相适应,达到事半功倍之效。进入20世纪90年代以来,美国、日本和欧洲各大汽车公司按照“以人为本”的设计理念,比以往更重视应用人机工程学的研究成果,其原理不仅用于提高汽车的操作方便性和乘座舒适性,而且正越来越多地被引入安全性车身结构设计中。符合人机工程学的安全性轿车车身结构将在保证车身轻量化的前提下,在车身关键部位采用与人体结构相适应的结构设计,使人员伤害最小化。中国在应用人机工程学设计轿车车身结构方面与国外发达国家差距很大。
2 驾驶机构常见的问题的分析
2.1 人机匹配问题
人机匹配是指人的特性与机器特性的适当配合。对于驾驶室来说操作空间应与人体外形测量尺寸相适应;操作机构应与人的形体和最佳用力范围相适应,指示仪表及信号应适合人的视觉、听觉和触觉的常规要求等。操作机构是人将信息传给机器的工具。因为人输出信息的部位(口、手、足等)不同和操作要求不同,所以操作机构的种类也很多。汽车上的操作机构比较多,有方向盘,离合器,油门,制动器,等等。在设计时要考虑汽车的动作方向、阻力、速度和安全等因素。如果操纵机构的运动方向与被控制对象的运动方向及仪表显示方向保持一致,操作就会准确及时;也可简化培训过程,改善调节的速度和精度,并减少事故。操作机构存在摩擦、弹性、粘性和惯性等阻力是必要的,这可以产生“操作直接感觉”,使操作连贯,减少振动和过载造成的干扰,保证操作控制的准确性。设计时应使汽车操作机构与仪表显示的位移有合适的比率。
2.2 人机的功能分配
分析机器的自动化和智能化使其操纵复杂程度提高,对操作者提出了严格要求,操作者的人体功能限制也对机械设计提出了特殊要求。在汽车机构的设计和使用中,这一点体现的尤为明显。人机结合的原则改变了传统的只考虑机械性能的设计思想,提出了同时考虑人与机器两方面因素、以获取最佳技术经济效果的设计思想。人体的功能动作具有对称性及协调性。在对汽车机构操作动作的设计中应使操作简便、连贯、协调和省力。通过人机结合的合理设计,有效地提高系统效率。通过对人体特性和机器特性的权衡分析,将人机系统的不同功能恰当地分配给人或机器,称为功能分配。功能分配在汽车机构设计中是提高效率的关键,纵观人类机械设计史可知,造成产品与人体能力之间不甚协调的基本原因有两个,一是在做产品设计时,对人机协调性不够重视,没有认真对待,而是强调人体如何去适应产品。由于人的能力是有限的对产品的适应性也是有限的,所以就不可能达到期望的人机协调性。二是人类对自身生理特点的认识在逐步深化,认识肤浅时则不能提出作为产品设计的约束条件。随着科学技术的发展,使人们从正反两方面的经验教训中认识到人机系统协调关系的重要性。
3 车身的安全性设计
主动安全性是指汽车防止事故的能力。车身的主动安全性能包括:照明灯、信号灯的性能,汽车的前、后视野性能,实现操纵稳定性及制动性的能力等。
3.1 照明灯
前照灯的灯光强弱、照射距离及防眩目装置就是根据人眼的生理特点和人机工程学原理设计而成。为了满足不同驾驶环境(雨、雾和雪等)、路面状况、交通密集以及驾驶条件(高速、转弯等)下自动控制前照灯的光束模式,日本KOITO公司研究的智能灯光系统、欧洲研究的先进前照灯系统、本田等公司的可动式前照灯系统、博世公司的光线叠加自适性前照灯系统以及VALEO公司的灯光系统等都能根据不同的外界条件自动控制前照灯所发出的光束形状、强度和发光方向。此外,雾灯、示宽灯、倒车灯、牌照灯、踏步灯、检修用灯以及转弯指示灯等也都是根据驾驶员的不同需要而设计的。
3.2 视野
为保证驾驶人员有尽可能宽广的视野,前支柱(A柱)、中央支柱(B柱)和后支柱(C柱)的粗细及位置很重要。设计上,必须根据驾驶员的眼椭圆范围确定风窗玻璃刮扫面积和部位,并在满足翻车安全保障和前窗振动抑制要求的前提下,以最细的支柱来减小视野死角。提供后视野的后视镜也要保证驾驶员有足够的后视范围。FIAT公司的MULTIPLA采用的双片可调式后视镜不仅可以使驾驶员看到车后其它车辆的行驶状况,而且也可观察后车胎与路面的接触情况。
3.3 操纵的稳定性
制动踏板和手柄的行程和位置,必须满足一般身材人体的需要,踏板力、手柄等也应适应一般人群,因为这些都对制动性能影响较大。据报道,美国有5%的女性司机由于身材矮小为踩上脚踏板而使身体与方向盘的距离小于2cm,当气囊膨胀时,脖子常受到伤害。此外,车身总质量大小及轴荷分配、整体转动惯量、车身空气动力学特性、车身重心高度和相关部件刚度等也都对操纵稳定性有一定影响。
摘要：人机工程学在汽车产品设计过程中的重要性越来越被人们重视,在现代社会汽车制造中得到广泛地应用。而汽车内部的结构、部件人性化的要求比较高,但是,在目前的国内市场上由于某些部位生产过程中的疏漏而产生的安全隐患问题比较多,本文就协调驾驶员的功能与驾驶部件设计之间的关系入手,对驾驶机构的合理性提出了一些见解和改进意见。
关键词：人机工程,汽车机构,安全设计
参考文献
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