人机工程学视角下的农机产品分析

罗润民　王俊发　李生宝　杨德华　胡付生　刘彦兵

摘 要：我国是传统农业大国，现在已成为农业机械产品制造和使用大国，同时，农业现代化离不开农机产品的现代化。近年来，不同品牌的农业机械产品在技术层面的差距越来越小，产品功能已经不再成为品牌竞争的主要手段。在这样的背景下，作为能使产品与众不同的重要特质，人机工程学在农业机械产品中的应用情况，将是农业机械产品差异化竞争的重要手段。因此，对农机产品人机工程学的研究将有助于农业机械企业发展战略的形成。

关键词：农机产品；人机工程学；安全；便利

农机产品作为一种需要使用者长时间、持续性的操作的机械系统，在其设计之初是否充分运用人机工程学理论知识，将直接关系到使用者生产作业时的安全和舒适，以及能否减轻使用者疲劳程度和提高工作效率。如果农机产品能够具备优良的人机性能，既能满足使用者的作业要求，又能使作业者操作起来更加方便、安全和舒适，同时可以减少使用者身体疲劳和精神负担。

中国是一个农业大国，农业现代化离不开农机产品的现代化。随着科技和经济的发展，中国农机在普及率、产量上不断提高，农业机械化程度越来越高。然而不可忽略的一点是农机产品的质量却没有同步增长，存在着设计理念缺失、造型粗狂简单、操作不便、不符合人体工程学要求等诸多问题。这样就造成了我国农机产品在国际市场上缺乏竞争力，所以，加强我国农机产品的人性化设计刻不容缓。

1 人机工程学简介

在人机工程学发展的不同历史时期，不同的学者提出过多种关于人机工程学的定义，分别反映了当时人机学学科思想的侧重点。国际上较为常见的名称有：人类工效学，或简称工效学，这个学科名称在世界上应用最广；人的因素（学），或人因工程（学），美国一直沿用的名称，某些东南亚国家和我国台湾也采用这个名称；人类工程学，或称人体工程学；工程心理学以及人-机-环境系统工程学、宜人性设计（人机工程设计）等等。国际人机工程学学会（IEA，International Ergonomics Association）对人机工程学下过国际学者较为认可的定义，即人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。

2 农机产品简介

农机，即农业机械，是指在作物种植业和畜牧业生产过程中以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。我国新石器时代的仰韶文化时期就有了原始的耕地工具——耒耜；在公元前3世纪，与耕地、播种、收获、加工和灌溉等种植业相关的铁、木制农具开始大量出现；公元前90年前后，赵国发明的三行耧，即三行条播机，其基本结构至今仍被应用；到9世纪已形成结构相当完备的畜力铧式犁。

在20世纪30年代，马拉收割机、马拉谷物联合收获机等畜力机械相继出现；40年代起，自走式的谷物联合收获机逐渐成为主流；到了50年代，先后制造并推广使用了谷物播种机、割草机和玉米播种机等；到了60年代，水果、蔬菜等农副产品的收获机械开始迅速发展；从70年代开始，伴随着科技革命的进程，电子技术开始逐步应用于农业机械产品作业过程的监测和自身控制，产品的自动化程度逐渐提高。进入21世纪，液压技术、电子技术、电子计算机、红外线、GPS等新技术已广泛应用于农业机械，农业机械产品开始朝着人性化、智能化、集成化、多元化的方向发展。

3 农机产品设计中的人机工程学分析

3.1 农机驾驶视野分析

农机的驾驶视野起到掌握农机工作情况和确保行驶安全的作用。除了驾驶室内的监控设备外，其视野主要受农机玻璃门窗的影响。因此，为了提高农机驾驶者的视野，一是可以改进、扩大门窗玻璃，二是可以改进倒车镜、驾驶室内电子监控设施等设施。

3.2 农机显示设备分析

农机的显示设备（仪表）的人机因素设计尤为重要，不仅关系到作业效率，更关系到操作者的人身安全。农机的仪表设计应将各种信息尽可能地显示在人的视觉特点范围内，使得操作人员头部自然转动甚至不需要转动的情况下就可以方便地看清仪表显示数据。

仪表排列时水平范围应大于垂直范围，且遵循自左至右、自上而下和顺时针方向排列。按仪表的重要程度和使用频率差异，应以左上方布置为最优，然后依次为右上方、左下方、右下方。表盘上字符的设计应该力求能淸晰地显示信息，应选择恰当地字体和大小。仪表的指针方面，形状尽可能简单，宜采用头部尖、尾部平、中间等宽的指针。除了显示仪表在农机中的应用，声音提示、数字显示、屏幕显示也越来越多地运用到农机设计中来，并且为及时、有效、直观地反映农机运行状况起到了很好的保障作用。

3.3 农机驾驶座椅分析

座椅的相关尺寸数据来源于对人体动态和静态尺寸的研究。但由于操作人员需要长时间动态操作，故而人体的尺寸参数仅仅是参考因素之一。面临不同的座椅参数，需要综合考虑操作需要、动态尺寸、大小百分位等因素，进行灵活运用。为了保证坐垫上合理的体压分布 ， 坐垫应相对结实平坦。另外，座椅靠背应保证有对人体背部和腰部的合理支承。在农机驾驶座椅的材料选择方面，要充分考虑到座椅材料的震动舒适性以及对人体热环境的影响。

3.4 操控装置分析

对作业空间内的操控装置进行设计，必须要注重以人为中心，结合人体测量学数据，同时操控装置的排布还必须要兼顾人的心理因素，以减轻农机作业时操作者的疲劳感和单调厌倦感。

操控装置设计时除了必须使用手来操作的工作外，应尽量釆用脚踏控制装置，并要确保所有操控装置简单易操作，靠单人即可完成。布置时还应考虑功能性，将功能上相关或相近的控制器按顺序就近布置。对于按钮等性质的操作装置或重要的操控器须有灯光或声音的配合。

4 结语

当前，我国农机产品鼓励政策的出台以及国内外农机市场需求不断增加，对农机产品的性能及人性化要求也不断提高。因此，企业必须要将人机工程学理论应用到农机产品的设计和制造过程中，为国内外农机用户提供质量可靠、充满人性化的农机产品。

参考文献：

[1] 王凤仙.农业机械设计中的人机工程学研究[J].内蒙古科技与经济，2009（3）.

[2] 丁玉兰.人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，2005.

[3] 徐中舒.耒耜考[J].农业考古，1983（1）.

[4] 谢斌，朱忠祥，宋正河，毛恩荣.拖拉机悬挂系统控制技术的发展特点[A].中国农业机械学会2008年学术年会论文集[C]. 2008.

作者简介：罗润民，佳木斯大学机械工程学院工业设计专业2012级本科生。

通讯作者：王俊发，教授，佳木斯大学机械工程学院博士生导师。