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　　縱觀各個制造行業(yè)，我們會發(fā)現(xiàn)，任何作業(yè)都是在特定的工作地完成的，工作地即是工作的場所，它是關于設備、操作者、材料和操作空間的總括，也是工廠布局的具體內(nèi)容。有效的作業(yè)有賴于合理的工作地設計，工業(yè)工程師必須很好地學習和執(zhí)行人因工程學和動作經(jīng)濟原則以指導工作地設計，產(chǎn)生有效和安全的模式。

 

　　工廠布局規(guī)劃設計公司指出，工作地設計成果輸出一般包括勞動力、機器等設施設備；原材料的輸入（包括原料包裝和數(shù)量）；原材料的輸出；操作空間和設備余量；廢料的輻射地；安裝和工作；操作圖；等等。在進行工作地設計時，必須在產(chǎn)品或工廠設計的初期就介入進去，以利于充分考慮人的因素，反映人的需求。

 

　　一般一個好的工作地設計成果需要滿足如下項目，但有些甚至存在矛盾情況，需要綜合評估后做下取舍：

　　1）滿足生產(chǎn)過程的要求。產(chǎn)品通過制造產(chǎn)生，制造活動有賴于各種設備和工作地來完成。為此，設備和工作地的布置應能滿足特定生產(chǎn)過程的要求，這是一項基本目標，否則，其他目標將無從談起。

　　2）符合設計能力的要求。工作地的輸入和輸出功能符合設計能力，其調(diào)整環(huán)節(jié)應力求完善。

　　3）工作地必須安全可靠。實踐表明，系統(tǒng)的事故絕大多數(shù)是由人為失誤造成的，而人的失誤則是由人的不注意引起的。因此，人因工程要研究人為失誤的特征和規(guī)律，人的可靠性和安全性，找出導致人為的各種因素，以改進人一機一環(huán)境系統(tǒng)，通過主觀和客觀因素的相互補充和協(xié)調(diào)，克服不安全因素，搞好系統(tǒng)安全管理工作。

　　4）合理的人機功能分配。工作地中人與機器都能充分發(fā)揮各自的作用，彼此協(xié)調(diào)地工作，既要使機器發(fā)揮最高的效能，又要使操作者付出盡量少的勞動，使得工作地的總體效率盡量提高而能耗盡量降低。

　　5）宜人化。工作地應當使操作者在操作時感到舒適和方便，比如各種操縱部件及人的視覺所及部分，均須適應人的生理和心理特性，使操作者不易疲勞。工作地的總體布置要做到尺寸宜人、色彩協(xié)調(diào)、造型美觀大方、環(huán)境舒適，給人以愉快的感覺和美的享受，充分滿足人的精神需求。

　　6）追求高效率和合理的設備利用率。設備和工作地的布置應該能夠使得在其上進行的生產(chǎn)活動有較高的效率，并使設備負荷滿足要求，以便生產(chǎn)高效運行。

　　7）保持生產(chǎn)的柔性。理想的設備與工作地布置應該而且有可能制造不同種類和數(shù)量的產(chǎn)品，能積極、靈活地適應市場及其外部因素的變化。

　　綜上來看，工作地設計內(nèi)容及滿足的要求很多，但在滿足生產(chǎn)能力情況下，從人因工程學角度，最關鍵的問題是在整個系統(tǒng)的最高層次上，正確解決好人機功能分配、人機界面匹配、人機輔助設計三個基本問題，以求得令人滿意的工作地人機系統(tǒng)方案，獲得安全、健康、舒適、高效的綜合效益。因此，本文將從這三個基本問題著手，試圖解答工作地設計問題。

 

　　PS.人機工程學中“機”的概念是廣義的，除了通常所說的制造機器以外，還包括各種各樣的設施設備、儀器、儀表、工具、器具、家具、交通車輛以及勞動保護用具等，即凡和生產(chǎn)活動有關的物，在人機工程學中都被賦予“機”的概念。

　　

　　01

　　工廠布局之人機功能分配

　　人機功能分配是指為了使人機系統(tǒng)達到最佳匹配，在研究分析人和機器特性的基礎上，充分發(fā)揮人和機器的潛能，合理地將系統(tǒng)各項功能分配給人和機器的過程。

　　實際上，我們?nèi)祟惖陌l(fā)展歷程也是人機功能分配逐步提高的過程：

　　①“勞動者-工具時期”，我們勞動者使用工具，原始時期人們使用箭弩等等。

　?、?ldquo;操作者-機器時期”，后面由于工業(yè)時代的發(fā)展，我們已經(jīng)變成了有一定的動力系統(tǒng)驅(qū)動，我們成為機器的操作者。

　?、?ldquo;監(jiān)控者-自動機器時期”，隨著后面的逐步發(fā)展，我們已經(jīng)從操作者變成了監(jiān)控者，機器實現(xiàn)了自動化。

　?、?ldquo;監(jiān)督者-智能機器時期”，將來的機器可能都不需要監(jiān)控，而是智能化的。

　　這就是人對機操作過程中，從最開始的低級逐步變?yōu)楦呒壍倪^程。

　　工作地設計的首要環(huán)節(jié)就是要確定工作地的功能及其在人、機間的合理分配，使“人”和“機”各自充分發(fā)揮自身的機能特點與優(yōu)勢，互相協(xié)調(diào)，共同實現(xiàn)人機系統(tǒng)綜合性能的優(yōu)化。那關鍵問題是“怎樣進行合理地分配？

　　針對此問題，筆者收集了相關文獻：

　　根據(jù)環(huán)境條件（人的能力、自動化水平、研究周期及支持費用等）指定人機功能分配的基本原則，這些原則和實際應用過程相關，也可相互搭配使用：

　　1）比較分配原則

　　通過對人和機的特性進行比較，然后以此為依據(jù)進行功能分配。

　　2）剩余分配原則

　　剩余分配是指把盡可能多的功能分配給機，剩余的功能分配給人。

　　3）經(jīng)濟分配原則

　　以經(jīng)濟效益為根本依據(jù)，一項功能分配給人還是機完全視經(jīng)濟與否而定。

　　4）宜人分配原則

　　工作應該體現(xiàn)人的價值和能力，要有意識地多發(fā)揮人的智力和技能，而且在這個過程當中，還要讓他感到舒適、安全、高效。

　　5）彈性分析原則

　　人可以自己選擇參與系統(tǒng)行為的程度，功能分配具有很大的彈性，否則某個地方出現(xiàn)問題，系統(tǒng)功能就可能就達不到100%，任務就不能完成，這種情況就一定要有彈性。

　　特別注意：

　?、俜峙浣o人的功能需要考慮：人是否有能力實現(xiàn)該功能，預測人是否樂意長時間從事這一功能

　?、诒仨毧紤]人和機器各自的特性，充分發(fā)揮各自的特長。例如費力、快速、持久、可靠性高、精度高、程序固定、操作復雜和環(huán)境條件差的工作，一般適合于由機來承擔。研究、決策、編程序、發(fā)指令、做工精細、檢查、監(jiān)視、管理、維修、處理故障和應付不測等利用腦力和感官的工作，一般適合于由人來承擔。

　?、廴撕蜋C的相互配合也是很重要。一方面需要人監(jiān)視機器，機器一旦出現(xiàn)異常情況，必須由人來手動操縱；另一方面需要機器監(jiān)督人，以防止人產(chǎn)生失誤時導致整個系統(tǒng)發(fā)生故障，如火車的自動停車裝置。還有人、機、環(huán)境要素與作業(yè)之間的匹配等。

　　

　　PS.不得不指出的是，隨著科技進步，機的限制也會被逐步突破，相關約束逐步弱化，當技術發(fā)展到智能化時代，應用場景極大地拓展。

　　根據(jù)自身作業(yè)特點、上述的分配原則以及人機的特征（特點與能力限度），進行功能分配研究（包括對人機的特征進行比較、人機組配方法、檢查人員的素質(zhì)），以某一功能最佳實現(xiàn)為目標，得到合理的分配，使其相互補充、取長補短、有機結合，以保證工作的效率和質(zhì)量。

　　其實，功能分配也稱為劃定人機界限，在實際中，典型的體現(xiàn)就是我們導入設備工裝治具時的應用。“機”要扮演什么功能，“人”要扮演什么功能，系統(tǒng)才是最優(yōu)解？這一過程中主要評判的是系統(tǒng)的效能、可靠性和成本。因此，通常應考慮以下問題：

　　1）人與機的性能、負荷能力、潛力及局限性

　　2）人進行規(guī)定操作所需的訓練時間和精力限度

　　3）對異常情況的適應性和反應能力的人機對比

　　4）人的個體差異的統(tǒng)計

　　5）機械代替人的效果和成本（ROI分析）

 

　　02

　　工廠布局之人機界面匹配

　　人機系統(tǒng)中，人與機器之間存在一個相互作用的“界面”，所有的人機信息交流都發(fā)生在這個界面上，一般稱為人機界面，是人機關系的非常重要環(huán)節(jié)。機通過人機界面?zhèn)鬟f給人有關的運行信息，而人又是通過它來操縱或控制機器。

　　換句話說，人與機相互作用的過程，就是利用人機界面上的顯示器與控制器，實現(xiàn)人與機的信息交換的過程。控制器是接收人發(fā)出去的信息，體現(xiàn)為人的輸入（Input），由人通過控制器來進行機的操作，如把手、開關、門、指令的下達或保養(yǎng)維護等。顯示器是向人傳遞信息的裝置，體現(xiàn)為機的輸出（Output），是由機通過顯示器發(fā)出來的通知，如故障、警告、不良、操作說明提示等。

　　

　　人機界面三要素基本模型

　　人機界面設計主要是指顯示器、控制器以及它們之間的關系的設計，應使人機界面符合人機信息交流的規(guī)律和特性。

　　控制器設計研究包括各種操縱裝置的形狀、大小、位置以及作用力等人體解剖學、生物力學和心理學等方面的問題，使其與人的運動器官特性相適應。在選擇上，至少需要考慮：

　　1）機器的操作盡可能簡單

　　2）作業(yè)人員的順手、順腳

　　3）控制器的配置：置于作業(yè)人員前面合適的視野范圍內(nèi)、根據(jù)作業(yè)程序和功能來配置以避免誤操作、設置在手易到達的范圍內(nèi)

　　4）控制器不能給作業(yè)人員帶來風險，比如啟動開關設置為雙手作業(yè)

　　顯示器設計研究包括視覺、聽覺、觸覺等各種類型顯示器的設計，同時還要研究顯示器的布置和組合問題，使其與人的感覺器官特性相適應。在選擇上，至少需要考慮：

　　1）視線與儀表板垂直

　　2）常用的和重要的儀表配置在視野的中部（布置在最有利的視區(qū)內(nèi)）

　　3）日光或是人工光線下有合適的色彩

　　4）不必要的導線不漏在外面

　　5）讀取儀表不應有不合理的動作

　　6）儀表刻度能清晰分辨

　　控制器與顯示器匹配關系：

　　1）根據(jù)控制器選擇顯示儀表

　　選擇與控制器的運動相吻合的顯示儀表

　　選擇與控制器相對應的能夠馬上識別的顯示儀表

　　選擇不會發(fā)生誤讀的儀表

　　2）決定控制器顯示儀表的相對位置

　　與控制器相對應的顯示儀表應盡可能接近控制器

　　控制器的運動和顯示儀表的運動應有理論聯(lián)系

　　控制器和儀表分開時，兩者的配置應一致

　　總之，應合理地選型、設計和布置各種各樣的顯示器和控制器，以適合人的操作要求和人的視覺、聽覺等要求。保證人與機之間的信息交換迅速、準確，從而實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。

 

　　03

　　工廠布局之人機輔助設計

　　人機輔助設計包括但不限于如下內(nèi)容：

　　1）機器的危險區(qū)分析和安全防護設計。分析所設計的機器可能對人造成傷害的危險區(qū)域情況，設計適當?shù)陌踩雷o裝置及合理布置有關的機件，以保證人身安全。

　　2）作業(yè)空間設計。比如工作臺、坐椅式樣及高度應使操作者保持良好的姿勢且坐立適宜，充分考慮操作者的安全和健康因素。

　　3）作業(yè)環(huán)境的設計和控制。比如應有適當?shù)恼彰?、溫濕度、通風、潔凈度，減少或避免振動、噪聲、放射線、有毒有害物質(zhì)等；根據(jù)工作地的具體特點，分析作業(yè)環(huán)境對操作者和機器的影響，對環(huán)境條件進行合理設計和適當控制，為操作者創(chuàng)造比較安全而舒適的工作環(huán)境，以減輕疲勞，提高工效，避免或減少操作，提高機器的工作效率和使用可靠性。

 

　　04

　　工廠布局之工作地設計評價

　　工作地評價，對工作地設計評價的目的在于全面了解系統(tǒng)設計的優(yōu)缺點，分析存在的問題，找出其中的薄弱環(huán)節(jié)、不良因素或潛在危險，為改進工作地設計提供依據(jù)。

　　對工作地設計的評價標準包含兩方面的內(nèi)容，一是系統(tǒng)作業(yè)標準，二是人的效果標準。系統(tǒng)作業(yè)標準依不同的人機系統(tǒng)有不同的項目和內(nèi)容，如工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，有產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、設備利用率等標準；人的效果標準主要指人的生理、心理反應、工作效率、適應程度等。針對具體的人機系統(tǒng)，應當擬訂具體的評價標準。

　　從人機工程學的綜合效果考慮，對工作地設計的評價可提出下列幾項標準：

　　1）整體性標準。如創(chuàng)造性、協(xié)調(diào)性、完整性等

　　2）技術性標準。如先進性、維修性、適應性等

　　3）安全可靠標準。系統(tǒng)運轉過程中具有安全防護措施，系統(tǒng)操作人員和可能接觸系統(tǒng)的其他人員的人身安全有可靠的保障，而且系統(tǒng)經(jīng)長時間運轉使用后，也不致對人的健康產(chǎn)生有害影響（如引起職業(yè)?。?。安全標準應以法律形式規(guī)定下來，并應有一定的規(guī)章制度和監(jiān)督機構進行檢查、鑒定。

　　4）經(jīng)濟效益標準。標準人機系統(tǒng)既要使機器發(fā)揮最高的效能，又要使操作者付出盡量少的勞動。系統(tǒng)運行高效、低耗，使用成本低而總體效益高。

　　5）宜人化標準。人機系統(tǒng)應當使使用者、操作者在使用操作時感到舒適和方便。各種操縱裝置及顯示裝置均須適應人的生理和心理特性，高度滿足宜人化的要求。

　　6）社會效益標準。整個系統(tǒng)運轉過程不允許產(chǎn)生危害或污染社會環(huán)境的因素。對系統(tǒng)運轉不可避免產(chǎn)生各種有害排放物質(zhì)及及污染環(huán)境的因素，應當有適當?shù)奶幚泶胧?/span>

　　總結以上內(nèi)容和程序可用如下模型來描述：

　　人機系統(tǒng)設計分析過程

　　

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