飞机维修性分析中的RULA方法改进

陈浩

【摘 要】快速上肢评估（rapid upper limb assessment， RULA）是一种人机工效分析方法，针对飞机维修和维修性分析的特点，改进评分标准并修正得分表和姿态分级，经过实际应用证明其更为有效和准确。

【关键词】RULA；姿態分级

在众多工作姿态分析方法中，RULA（快速上肢评估）可在不打断维修人员的情况下进行分析，且简单易行，受到工效学界的广泛认同[1]。传统的RULA方法主要针对上肢姿态，由于飞机维修具有工作量大、涉及零部件多、维修人员身体素质较强等特点，考虑对传统的RULA方法加以改进，提高下肢的重要性。改进的RULA分为三个步骤：记录工作姿态、评分和姿态分级。

1 记录工作姿态

将人体的各部分分为两组，分别以A和B表示。A组包括上臂、前臂、腕部，B组包括颈部、躯干、腿等[2]。按照身体部位关节的舒适度程度进行评分，分为1-4分，其中1分为较为舒适的区域，4分为不舒适的区域。

在原RULA评分标准的基础上，保持A组评分标准不变，主要修正B组的部分评分标准。根据维修工程师的反馈信息，在飞机维修时维修人员经常出现仰卧和俯卧的情况，虽然躯体的关节角度是0度，但是长时间操作必然会有不舒适的现象，在评分标准应当有所体现。

着重研究大腿和小腿部位的评分标准，假定人体大腿矢状面的关节活动角度为-18度至60度，小腿为0度至120度。从整体考虑，腿部的权重没有手臂高，小腿的权重没有大腿高，假定大腿和小腿的分值为1至2分（大腿为负角度时均视为2分）。采取主观问答的形式，选择16名测试者：包括人机工效学专家1名，维修机务人员6名，维修训练教员6名，维修仿真设计人员3名，他们的权重依次为0.35、0.25、0.25、0.15。以无负荷坚持1分钟为要求，测试者身体其余部位保持不动，仅移动大腿或小腿，根据自身经验和实际测试情况，给出自己认为与指定分值对应较为合理的关节角度最大值，其中机务、教员和设计人员的角度值取各自的平均值。

综合以上因素，B组具体的评分标准如表1所示，单位均为度。表中的角度以人体矢状面为参考面，横断面和冠状面的影响以备注的形式体现。

2 RULA得分表

用数字来描述A组和B组总体的得分，数字值越高，表明舒适性越差，上限为9分。以A组为例，A组的总得分并不是上臂、前臂、手腕三者得分的叠加，如当上臂分值为1、前臂分值为2、手腕分值为3、手腕扭转分值为1时，A组的得分若为7分显然不够合理。

在上述16名测试者的协助下，仍然以实验加问答的形式进行得分表数值的统计，最后的加权平均值按照四舍五入的原则进行取整。在参考原RULA得分表的基础上，遵从横向和纵向递增的规律，统计结果即A组和B组的得分分别记为A和B。

除了虚拟人的姿态，还要考虑负荷的影响。传统RULA方法中的负荷是以长时间、持续性为前提的，在飞机维修中，搬运重物性质的负荷是在短时间即可完成的，可考虑适当提高负荷的标准。参考飞机设计手册20卷的相关规定，单人搬运重物的上限为16KG，负荷超过32KG时必须使用吊架等辅助设备[3]。综合以上因素，负荷的评分标准如下：

0分：没有负荷或有少于2kg的间断负荷；

1分：有2-8kg的间断负荷；

2分：有2-8kg的静态负荷或往复负荷；有8-16kg的间断负荷；

3分：有16kg以上的静态负荷或往复负荷；

+1分：负荷重心远离身体或肌肉使用超过1分钟。

根据以上评分标准可以分别得出A组和B组的负荷得分，分别加到分值A和分值B上，得到分值C和分值D，查表2即可得到工作姿态对应的总得分。

表2 工作姿态对应的总得分

3 姿态分级

根据总得分将工作姿态分为4个等级：

1级：1-2分，工作姿态可以接受；

2级：3-4分，需要对该姿态进行分析调整；

3级：5-6分，表明该姿态不在人体舒适范围内，需要尽快进行分析调整；

4级：7分，各部分姿态处于或接近极限，需要重复动作且超负荷。

除了生成RULA的评分列表，在人机工效软件中还有另一种更为直观的方式来表达这种姿态的分级。将评分较高的部位定义为红色，表示不舒适需立即修改；评分中等的部位定义为黄色，表示不太舒适，可以修改；评分较低的部位定义为绿色，表示舒适，不需要修改。

4 应用举例

在DELMIA软件环境下，对虚拟人的某一工作姿态进行RULA分析，在负荷同为2KG的前提下，原RULA方法的总得分为4分，改进和由于新增了大、小腿的影响，总得分为5分。经过飞机维修工程师和人机工效学专家的确认，维修人员的腿部会不可避免地会产生疲劳感，后者的分析结果相对更为准确。

图1是改进的RULA在拆卸某设备时工作姿态分析中的应用，在工作空间有限虚拟人无法直立进行操作的情况下，有两种工作姿态可供选择，一种是跪姿另一种是蹲姿。图中可以清楚地看到改进的RULA对两种姿态分析结果的对比，蹲姿相对于跪姿更容易使虚拟人感到疲劳。

在同样满足可达性的前提下，图a跪姿的RULA评分为3分，而图b的评分为5分，所以选择跪姿作为这种情况下的工作姿态。

【参考文献】

[1]苏润娥，薛红军，宋笔锋.快速上肢评估（RULA）方法的改进.人类工效学，2008，14（1）：5-17.

[2]McAtamney L， Corlett E N. RULA： A survey method for the investigation of work-related upper limb disorders. Applied Ergonomics，1993，24（2）：91-99.

[3]飞机设计手册总编委会.飞机设计手册：20分册.北京：航空工业出版社，1999.

[责任编辑：朱丽娜]