人体工程学在生产制造中的应用

2023-01-17杨庆

甘肃科技 2022年5期

杨庆

（航空工业郑州飞机装备有限责任公司，河南郑州 450005）

1 概述

人体工程学也称人机工程学，通过对人的生理学、心理学知识应用，在考虑人的功能能力的基础上，研究人与机器、人与环境的配合。其目的在于使设备与环境设计更好的适用于人，提高人在生活与工作中的安全度、舒适度和效率。人体工程学是一门综合性的边缘科学，属于系统工程学的一个分支，系统论、控制论、信息论均是人体工程学的基本指导思想，并且人体工程学还涉及较多学科，与人体测量学、生理学、心理学、行为科学、环境科学等有着密切联系。在人机系统中，只有人与机器及环境相互适应，显示器、控制器的设计符合人的感觉器官、运动器官的生理特性，才能建立安全高效的人机系统[1]。

对于生产制造型的企业来说，在生产制造设计中，应多考虑人的生理特征，让人体工程学贯穿在生产流程中的各个环节，让人员的能动性和环境能相互作用，进而大幅提升企业的运营质量和员工的生活、工作质量。

2 人体典型的生理特征

2.1 视线特征

人眼是人类获得环境信息最直接的途径，杂乱的现场、昏暗的光线等，都会通过人眼进入大脑，从而会使操作人员的心情烦躁，而清晰整洁的生产环境会让操作者身心愉快。另外，人眼的生理特征决定人眼的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西，视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。在视线突然移动的过程中，约有3%的视觉能看清目标，其余97%的视觉都是不真实的。人眼在观察仪表时，视距对认读速度和准确性有一定的影响，观察者的姿势和观察对象大小形状不同，最佳视距也不相同。在进行生产厂房设计时，车间工艺布置一般要求做到生产流程顺畅、简洁、紧凑，厂房设备通常有工艺专业化原则和成组制造单元原则布置的两种形式，工艺专业化原则将同类设备集中一起，完成相同工艺加工任务，如车床、铣床、磨工等按加工特点不同，各自分区域布置。按成组制造单元布置，即以零件加工工艺路线进行设备布置，即常说的生产线。不论哪种布置，对于设备的布置时，虽然操作人员在固定区域内移动，但对生产作业管理人员，如对各工位的配餐人员，生产线设备巡查人员来说，横向的、顺时针的移动，更容易适应人体，能够提升工作质量，减少出错。在生产线的流程设计中，不应有对产品操作视线突然转移的要求，否则会降低视觉的准确性[2]。若生产操作中难以避免视觉突然转移，可将生产流程的节拍放缓，或在移动过程中增加箭头之类的提醒标志，消除人眼突然转移造成的不真实性。对于操作者需要准确识别仪表，经结合实际情况放置合适位置，如电器组装中需操作者观看的表盘，其距离应保持在250～350 mm 范围内，可降低操作者出错的概率。

2.2 颜色特征

人眼对波长相同的单一光波产生颜色视觉，能感受的可见光波长为380～780 nm，在可见光范围内，人眼虽能辨别出150 种以上的颜色，但主要还是红、橙、黄、绿、紫、蓝。一般颜色对人体的心理作用是不同的，如红色会让人兴奋，橙色令人诱发食欲，黄色最能刺激人的神经、绿色能让人平静，蓝色则降低脉搏，紫色则会让人的心脏系统有压抑作用，黑色会产生厚重感、压抑感。同时，同种重量不同颜色的物体给人的重量感觉也不相同，从重到轻的感觉顺序依次为：黑—蓝—红—橙—绿—黄—白。对于车削加工这类的设备，最好选用暖色调，能让操作者心理兴奋、工作积极性高。而对于同为暖色的黄色，虽能让人感觉明亮，但对日常维护管理要求严，因为黄色受污染后，让人感觉有呕吐感，所以黄色尽量少使用。而对于热处理的设备，要使用冷色调，如蓝色，蓝色可让人血压降低，热处理属于热加工的范畴，其高温作业属于有害作业，高血压属于热处理从事人员的职业禁忌症，即高血压的人员不得从事热处理工作，热处理设备尽可能采用蓝色，能起到降低操作者血压的功效。

颜色给人的重量感觉也不相同，如1940 年，纽约的码头工人因为搬运的弹药箱太重而举行罢工，后公司仅是将黑色弹药箱的颜色重新喷漆为浅绿色，工人觉得弹药箱变轻了，罢工停止。在生产制造中，零件进行周转是必不可少的环节，周转箱颜色的选定应给人以轻便感，所以应避免选用黑色和蓝色，最好选绿色，抗污染性强且给人感觉轻。

2.3 光照特征

在生产厂房布局时，要考虑光照度的影响，当光照度不足时，人体的视觉活动过程开始变缓，视觉效率下降，人体感觉头晕、眼痛，工作效率、工作质量都大幅下降。在厂房设计中，应保证作业场所所规定的光照度，最好自然采光，日常照明应考虑照明灯的布置，避免光源直射出强烈光线产生让人眼不舒服的眩光，如有公司在喷漆厂房设备布置时，因考虑不当，喷漆的抽风、烘箱等都遮挡厂房窗户，造成室内光照度只有60 lx，远低于涂装作业的厂房，其光照度标准不能低于300 lx 的要求，后续只能增加照明灯提高光照度至标准要求。人工照明缺少自然光带给操作者的平和、舒适感低，操作者在工作中易产生疲惫感，注意力下降，在喷漆生产中，经常出现因防护不当而造成不该喷涂的部位喷上漆，在喷涂标识时经常出现喷错、漏喷等低级质量问题，虽然多次提醒要求操作者提升质量意识，但过一段此类问题仍然出现。后续对喷漆厂房进行改造后，将阻碍采光的设备重新调整，使厂房内的采光主要以自然光为主，喷漆生产中出现的低级质量问题较往年大幅下降。

2.4 听觉特征

人耳对声音强弱的承受能力，一般最高可达120 dB,超过此值的声音会使耳膜产生压疼感，故一般厂房设计要求声音强度不得超过85 dB。人耳对声音的频率很灵敏，人们将无规则的声音常称之噪音，噪音对人的工作和身体有很大的影响，如影响注意力、降低工作效率、易出差错、加速人的疲劳、影响人们之间的交流，严重时还会造成听力下降，引起神经衰弱、消化系统紊乱等[3]。在生产中，管理者应降低声音强度和减少噪音，避免不良声音影响职工身心。在日常生产制造中，经常会因进行打磨、铆接、敲击等工序而产生噪音。虽然直接操作者工作时配戴耳塞，但所产生的噪音还会影响其他操作人员。对此种情况，最初改进要求操作者佩戴耳塞，并在四周封闭的工作区域内进行，但实施后，操作者因呆在密闭空间产生急躁情绪，抗拒工作，要求移到厂房内进行。后续通过在规定区域内进行改装，利用声音传播的特点，对此区域的地面刷涂吸声涂料，墙面铺设吸声板，并设计工作区域周边增加声音反射板将噪音向上或向厂房外传递。通过该系列措施，成功消除了噪音对厂房内所有操作者的影响。

2.5 肌肉特征

在生产制造中，手工操作的环节是必不可少的，在工作中，应遵循尽可能减少体力上付出的原则。在工作流程设计中，应避免操作者弯腰或其他不自然的姿势，避免长时间的抬手作业，尽量能让操作者坐着工作而不是站着工作等。在工作中，应针对操作者工作性质进行优化，如对工作台进行人性化设计。人在工作状态时，人与机器设备、工作用具等所需的空间总和叫作业空间。在对作业空间设计时，对操作者常用的工具，如钳子、手柄等，应按其使用频率或操作频率放在操作者附近，对于高频繁的操作动作，应保证在操作者肘关节弯曲的情况下就可以完成。人体坐姿操作，凳子的高度应为42 cm，即保证操作者背部不会过分前屈，又避免了工作中抬高肩部而引起肩部和颈部的不适。坐姿作业的工作台高度为75～79 cm，保证操作者前臂的舒展和避免颈椎弯曲。而站姿工作时，工作台应低于人体平均肘高5～10 cm，我国平均肘高为105 cm，一般从事站姿工作的工作台高度为95～100 cm。在生产厂房布置中，应尽量避免工作时人手向上的操作，人手超过肩部进行操作，很容易产生酸痛和疲劳。对于同时用于站姿和坐姿的工作台，要结合操作工件的情况兼顾考虑，如涂装车间用的喷涂小车，操作者在喷涂前在小车上进行涂装前的防护，后续将小车推入喷漆房内进行喷涂，该小车是操作者站姿和坐姿都进行的工作台，考虑到喷漆时要求喷漆离工件距离为15～25 cm，喷涂角度按45°计算，则喷枪与制件的垂直距离为10～17 cm。因此，对于站姿考虑来说，考虑需喷漆的工件高度按10 cm 计算，小车高度为68～80 cm，考虑坐姿的操作可不考虑工件高度，兼顾两者后，最终该喷漆小车设计高度为77 cm，保证可在喷涂作业中具有较强的通用性。而对于外形尺寸大的制件，尤其喷涂时高度方向大的制件，则针对此设计专用小车。

3 人体工程学的管理

3.1 知识管理

根据《质量管理体系要求》（GB/T 19001-2016）中7.1.6 知识管理的要求，企业应确定必要人体工程学的知识，对这些知识进行运用，并根据变化的需求和发展趋势，不断审视现有知识，保持更新。

企业可先通过对人体工程学知识的导入，让企业职工普及该方面的知识，对人体工程学产生强烈的求知欲和浓厚的学习兴趣，树立人机结合的意识。导入的方式可采用情景导入、图片导入、案例导入等多种多样的方式进行，其目的是让职工能够积极主动的去了解人体工程学方面的知识，并以此去观察自身的日常工作。切不可照本宣科的进行知识宣贯，这样会让职工没兴趣去了解和深究，导致后续人体工程学与日常生产制造不能有效融入。然后对已知的人体工程学知识的应用情况进行归纳总结，应采用案例、图片等形式，突出人体工程学知识的重点，形成相应的企业人机工程学管理手册。并对技术人员进行培训，让技术人员在生产规划设计时考虑人体工程学，并在厂房设计、设备布置、工装设计、流程安排等环节中，对人体工程学方面进行论证说明，将人的因素放在首位。后续对该知识不断审视完善，形成企业自身的人体工程学知识。

3.2 改善提案

结合企业自身产品特点、加工方式、管理模式，利用丰田精益生产中“消除浪费”的核心思想，采取合理化建议的方式，定期组织技术人员现场调查和向一线职工征集意见相结合，让大家从“少走一步路、少流一滴汗”角度出发，从人机工程的视角对日常生产工作进行审视，从照明、搬运、工作场地的噪音等方面进行改善提案，对提案进行讨论分析，把人体工程学的知识用到各个改善点，并制定相应的改善措施。改善措施落实后，对改进后的效果进行验证评价，发现不足后持续改进。

3.3 总结提升

定期要对改善提案进行总结评价，把一段时间内关于人体工程学与日常工作相结合的数据统计后进行全面系统的总检查、总评价、总分析、总研究。总结取得的成绩和要引以为戒的经验，识别后期改进工作的风险和机遇，为开展新的改进工作指明方向，以达到提升的目的。对充分体现人机工程的案例进行宣传，纳入企业人体工程学管理手册中，从而更进一步指导员工后期改进。

总之，要通过知识宣贯，让企业职工积极参与改进，让人体工程学与企业生产同设计、同计划、同部署、同落实，与生产制造的各个环节紧密融合，为职工打造舒适的工作环境，更好地发挥职工的创造力，为企业发展做出更大的贡献。

4 推行人体工程学的意义

4.1 推行人体工程学，能够调动员工的工作积极性

人是企业中的首要因素，优秀企业的管理是基于人的考虑而不是生产任务，企业依靠人而存在，为人的需要而生产和管理。推行人体工程学在生产中的应用，是充分体现企业管理过程中以人为出发点和中心的指导思想，可让企业各部门重新认识人的特性，关注人在企业运营中的主体地位，使企业的人本管理思想与业务更好的融合，从而调动企业各级人员的积极性和创造性。

4.2 推行人体工程学，可以打造良好的生产运营环境

在企业推行人体工程学，体现了企业“以人为本”的管理理念，强调员工实现“自主管理”。在这一过程中，全体员工积极参与工作改善的全过程中，企业各部门人员都认识到自身在企业的重要性，大家为了共同目标去努力，在工作中共同学习成长，达到相互接纳、协同合作的效果。即技术人员能根据各自企业产品的特点，与操作人员沟通，寻求最佳的设计方案，操作人员则结合自身的工作实际，积极向技术人员提出建议，使两者共同打造良好的生产运营环境。由此可见，推行人体工程学可使全体员工积极参与企业的日常改善，共同助力企业发展。