基于人機(jī)工程學(xué)的學(xué)生組合床優(yōu)化設(shè)計(jì)

魯偉　王曉英　鄒凱予　張勤星　路書芬　張?zhí)m

摘 要：本文對(duì)學(xué)生組合床存在的問題進(jìn)行了分析，從結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)的角度入手，運(yùn)用安全人機(jī)工程學(xué)的原理和方法，對(duì)組合床的安全性、儲(chǔ)物便捷性以及燈光等方面提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，同時(shí)給出了相應(yīng)的尺寸設(shè)計(jì)和功能說明，該宜人設(shè)計(jì)方案滿足學(xué)生的生理和心理需求，提高了學(xué)生組合床的安全度和舒適性。

關(guān)鍵詞：安全人機(jī)工程學(xué)；學(xué)生組合床；安全度；宜人設(shè)計(jì)

基金項(xiàng)目：河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目：13B130363，河南省高等教育教學(xué)改革省級(jí)項(xiàng)目，2014SJGLX113，河南省高等學(xué)校安全工程特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。

自90年代大學(xué)招生擴(kuò)招以來，我國在校學(xué)生人數(shù)不斷創(chuàng)下新高，使得教育資源相對(duì)短缺和學(xué)生人數(shù)越來越多之間的矛盾日益突出。尤其是住宿環(huán)境投入不足使得學(xué)生床位資源緊張。由于設(shè)計(jì)知識(shí)和成本方面的限制，很多學(xué)校的床鋪設(shè)計(jì)簡單，未把宜人性作為設(shè)計(jì)目標(biāo)[1]，使用性能較低且存在一定安全隱患，因此學(xué)生床鋪的設(shè)計(jì)成為學(xué)生、家長和學(xué)校關(guān)注的重要問題之一。安全人機(jī)工程學(xué)是著眼于人機(jī)結(jié)合面，通過分析人、機(jī)和環(huán)境之間的相互作用，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)以人的安全性和舒適性為主要考慮的一門知識(shí)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的不斷提高，安全人機(jī)工程學(xué)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活中的應(yīng)用越來越廣泛。本文針對(duì)學(xué)生床在使用電線的安全性、平時(shí)儲(chǔ)物便捷性和學(xué)習(xí)時(shí)書桌燈光照明等方面，結(jié)合安全人機(jī)工程學(xué)知識(shí)對(duì)學(xué)生組合床的結(jié)構(gòu)開展了優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析。

1 學(xué)生組合床設(shè)計(jì)優(yōu)化依據(jù)

根據(jù)安全工程學(xué)中可調(diào)性準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則、合理選擇百分位和適用度準(zhǔn)則和功能修正與最小心理空間相結(jié)合等準(zhǔn)則，并且依據(jù)GB/ T 13547-1992《工作空間人體尺寸》、GB/T 12985-1991 《在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體尺寸百分位數(shù)的通則》[2]等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生組合床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 學(xué)生組合床優(yōu)化設(shè)計(jì)

學(xué)生組合床的設(shè)計(jì)綜合綜合考慮了結(jié)構(gòu)科學(xué)性、色彩、功能優(yōu)化等方面滿足人的功能和審美需要。對(duì)現(xiàn)有高校學(xué)生組合床進(jìn)行合理改進(jìn)。改進(jìn)后的組合床在床鋪正下方設(shè)置小抽屜、不銹鋼移動(dòng)式書架和護(hù)眼燈。優(yōu)化效果圖如圖1所示。

2.1 學(xué)生組合床局部優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1.1床鋪儲(chǔ)物的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了解決學(xué)生在床上時(shí)物品存放問題，在現(xiàn)有的組合床鋪正下方設(shè)置兩個(gè)并排放置的小抽屜。一般學(xué)生床長2000mm寬900mm[3]，因此小抽屜長設(shè)為1000mm。小抽屜設(shè)計(jì)如圖2所示。其中H1為上鋪與屋頂間的距離，H2為小抽屜高度，H3為抽屜與地面之間距離。

取成年男子坐高H95男=958mm，功能修正余量取200mm代入公式得：

H=958+200=1158mm 故H1=1160mm

取成年男子身高：

H95男=1775mm，故H3=1770mm。根據(jù)高校宿舍層高一般為3m，所以小抽屜高：H2=3000-1160-1770=70mm符合安全人機(jī)機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)要求。

2.1.2工作空間的最佳視覺范圍分析

根據(jù)安全人機(jī)工程學(xué)坐姿水平作業(yè)范圍布局設(shè)計(jì)。人的手眼協(xié)調(diào)區(qū)為40.7m。正中矢狀面長度約為左右7.6～53.6cm[4]。水平面正常工作區(qū)內(nèi)為手眼協(xié)調(diào)區(qū)，水平面最大工作區(qū)內(nèi)是視覺舒適區(qū)，所以保證坐姿作業(yè)范圍內(nèi)光環(huán)境良好對(duì)保護(hù)學(xué)生視力有重要作用。

2.1.3工作空間光環(huán)境的實(shí)現(xiàn)

在最佳視距內(nèi)安裝護(hù)眼燈。成年人的理想視距為305至460mm，最小閱讀距離為406mm，觀看固定顯示器的理想距離為 457 至 610mm[5]。因此為了使工作區(qū)域內(nèi)光線充足，在桌面正上方安裝內(nèi)嵌式有燈罩保護(hù)的20W護(hù)眼燈。護(hù)眼燈采用可更換圓柱電燈管，發(fā)射光顏色為白光。取與桌面垂直高度450mm為安裝高度距離隔板中央位置安裝，保障學(xué)習(xí)的光環(huán)境良好。護(hù)眼燈設(shè)計(jì)如圖3所示。

桌面顏色選用淺色，可以減少工作空間內(nèi)光線的吸收，而且選擇合適的色彩對(duì)保護(hù)視力有重要作用。黃色給人以甜美、豐收、香酥的感覺；綠色給人以自然、安靜、安全感、鎮(zhèn)靜的感覺；紅色給人以熱情的，積極的感覺[6]。通常白色可以反射各種光，對(duì)光的吸收最少。但是生理和心理學(xué)研究認(rèn)為：白色易引起眼睛疲勞造成精神緊張，在強(qiáng)光下容易反射大量光引起眼睛的不適[7]。綜合白色的優(yōu)缺點(diǎn)可以選用乳白色作為桌面的設(shè)計(jì)顏色。既保證對(duì)光吸收最少又能減少鏡面反射干擾學(xué)生的視覺活動(dòng)。乳白色同時(shí)能夠在心理上給人輕松感，幫助學(xué)生提高注意力。

當(dāng)然在顏色的選擇上，可以選擇莊重又不失典雅的淡黃木紋色或者淺色，如淡藍(lán)、淺青都能吸收較少的光線，給學(xué)生心理上的輕松感。

2.1.4移動(dòng)式書架設(shè)計(jì)

現(xiàn)有的組合床書柜是無隔斷的矩形柜，這種設(shè)計(jì)分區(qū)不明確，容易造成學(xué)生的物品放置雜亂無序。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的組合床采用移動(dòng)式書立，由兩塊活動(dòng)隔板組成。學(xué)生可以根據(jù)自身需求合理分區(qū)最大限度的利用儲(chǔ)物空間[8]，同時(shí)減少不整潔的現(xiàn)象。移動(dòng)式書架設(shè)計(jì)效果圖如圖4所示。

2.2 其他優(yōu)化設(shè)計(jì)

在學(xué)生公寓的組合床設(shè)計(jì)中，為了防止電線插排的亂扯亂放，應(yīng)該設(shè)計(jì)有專門的存放電線插排的區(qū)域，例如在桌面上設(shè)置電線孔，規(guī)范線路的連接以保障學(xué)生的安全[9]

3 結(jié)論

據(jù)安全人機(jī)工程學(xué)的原理以及所學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)學(xué)生床的安全性、儲(chǔ)物便捷性以及燈光等方面做了進(jìn)一步的分析，并從安全性和宜人設(shè)計(jì)的角度，對(duì)組合床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體優(yōu)化。

改進(jìn)了組合床小抽屜的設(shè)計(jì)，使其更加符合安全人機(jī)工程學(xué)的要求，上鋪學(xué)生不用下床便可以存放物品，提高了組合床的科學(xué)性和實(shí)用性。

增加了組合床護(hù)眼燈，提高了視距的合理性。根據(jù)人眼功能設(shè)計(jì)了合適的桌面色彩，提高了光環(huán)境的質(zhì)量。

文章結(jié)合了安全人機(jī)工程學(xué)和現(xiàn)代大學(xué)生心理需求對(duì)學(xué)生組合床提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著科技的不斷進(jìn)步，大學(xué)生組合床也將越來越有安全性和宜人性。

參考文獻(xiàn)

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[3] 尹敏.學(xué)生床在安全人機(jī)工程學(xué)上的分析和改進(jìn)[J].中國機(jī)械，2015（5）：184-185.

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[9] 楊晶.大學(xué)生公寓人機(jī)學(xué)分析與設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2012.

作者簡介

魯偉，（1995-），男，本科在讀，從事安全工程學(xué)科教育理論方面研究。

通訊作者

張勤星，男，講師，主要從事安全人機(jī)工程方面研究。