飛機(jī)維修性分析中的RULA方法改進(jìn)

陳浩

【摘 要】快速上肢評(píng)估（rapid upper limb assessment， RULA）是一種人機(jī)工效分析方法，針對(duì)飛機(jī)維修和維修性分析的特點(diǎn)，改進(jìn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)并修正得分表和姿態(tài)分級(jí)，經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明其更為有效和準(zhǔn)確。

【關(guān)鍵詞】RULA；姿態(tài)分級(jí)

在眾多工作姿態(tài)分析方法中，RULA（快速上肢評(píng)估）可在不打斷維修人員的情況下進(jìn)行分析，且簡單易行，受到工效學(xué)界的廣泛認(rèn)同[1]。傳統(tǒng)的RULA方法主要針對(duì)上肢姿態(tài)，由于飛機(jī)維修具有工作量大、涉及零部件多、維修人員身體素質(zhì)較強(qiáng)等特點(diǎn)，考慮對(duì)傳統(tǒng)的RULA方法加以改進(jìn)，提高下肢的重要性。改進(jìn)的RULA分為三個(gè)步驟：記錄工作姿態(tài)、評(píng)分和姿態(tài)分級(jí)。

1 記錄工作姿態(tài)

將人體的各部分分為兩組，分別以A和B表示。A組包括上臂、前臂、腕部，B組包括頸部、軀干、腿等[2]。按照身體部位關(guān)節(jié)的舒適度程度進(jìn)行評(píng)分，分為1-4分，其中1分為較為舒適的區(qū)域，4分為不舒適的區(qū)域。

在原RULA評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，保持A組評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不變，主要修正B組的部分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)維修工程師的反饋信息，在飛機(jī)維修時(shí)維修人員經(jīng)常出現(xiàn)仰臥和俯臥的情況，雖然軀體的關(guān)節(jié)角度是0度，但是長時(shí)間操作必然會(huì)有不舒適的現(xiàn)象，在評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)有所體現(xiàn)。

著重研究大腿和小腿部位的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，假定人體大腿矢狀面的關(guān)節(jié)活動(dòng)角度為-18度至60度，小腿為0度至120度。從整體考慮，腿部的權(quán)重沒有手臂高，小腿的權(quán)重沒有大腿高，假定大腿和小腿的分值為1至2分（大腿為負(fù)角度時(shí)均視為2分）。采取主觀問答的形式，選擇16名測(cè)試者：包括人機(jī)工效學(xué)專家1名，維修機(jī)務(wù)人員6名，維修訓(xùn)練教員6名，維修仿真設(shè)計(jì)人員3名，他們的權(quán)重依次為0.35、0.25、0.25、0.15。以無負(fù)荷堅(jiān)持1分鐘為要求，測(cè)試者身體其余部位保持不動(dòng)，僅移動(dòng)大腿或小腿，根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)試情況，給出自己認(rèn)為與指定分值對(duì)應(yīng)較為合理的關(guān)節(jié)角度最大值，其中機(jī)務(wù)、教員和設(shè)計(jì)人員的角度值取各自的平均值。

綜合以上因素，B組具體的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，單位均為度。表中的角度以人體矢狀面為參考面，橫斷面和冠狀面的影響以備注的形式體現(xiàn)。

2 RULA得分表

用數(shù)字來描述A組和B組總體的得分，數(shù)字值越高，表明舒適性越差，上限為9分。以A組為例，A組的總得分并不是上臂、前臂、手腕三者得分的疊加，如當(dāng)上臂分值為1、前臂分值為2、手腕分值為3、手腕扭轉(zhuǎn)分值為1時(shí)，A組的得分若為7分顯然不夠合理。

在上述16名測(cè)試者的協(xié)助下，仍然以實(shí)驗(yàn)加問答的形式進(jìn)行得分表數(shù)值的統(tǒng)計(jì)，最后的加權(quán)平均值按照四舍五入的原則進(jìn)行取整。在參考原RULA得分表的基礎(chǔ)上，遵從橫向和縱向遞增的規(guī)律，統(tǒng)計(jì)結(jié)果即A組和B組的得分分別記為A和B。

除了虛擬人的姿態(tài)，還要考慮負(fù)荷的影響。傳統(tǒng)RULA方法中的負(fù)荷是以長時(shí)間、持續(xù)性為前提的，在飛機(jī)維修中，搬運(yùn)重物性質(zhì)的負(fù)荷是在短時(shí)間即可完成的，可考慮適當(dāng)提高負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)。參考飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)20卷的相關(guān)規(guī)定，單人搬運(yùn)重物的上限為16KG，負(fù)荷超過32KG時(shí)必須使用吊架等輔助設(shè)備[3]。綜合以上因素，負(fù)荷的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：

0分：沒有負(fù)荷或有少于2kg的間斷負(fù)荷；

1分：有2-8kg的間斷負(fù)荷；

2分：有2-8kg的靜態(tài)負(fù)荷或往復(fù)負(fù)荷；有8-16kg的間斷負(fù)荷；

3分：有16kg以上的靜態(tài)負(fù)荷或往復(fù)負(fù)荷；

+1分：負(fù)荷重心遠(yuǎn)離身體或肌肉使用超過1分鐘。

根據(jù)以上評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)可以分別得出A組和B組的負(fù)荷得分，分別加到分值A(chǔ)和分值B上，得到分值C和分值D，查表2即可得到工作姿態(tài)對(duì)應(yīng)的總得分。

表2 工作姿態(tài)對(duì)應(yīng)的總得分

3 姿態(tài)分級(jí)

根據(jù)總得分將工作姿態(tài)分為4個(gè)等級(jí)：

1級(jí)：1-2分，工作姿態(tài)可以接受；

2級(jí)：3-4分，需要對(duì)該姿態(tài)進(jìn)行分析調(diào)整；

3級(jí)：5-6分，表明該姿態(tài)不在人體舒適范圍內(nèi)，需要盡快進(jìn)行分析調(diào)整；

4級(jí)：7分，各部分姿態(tài)處于或接近極限，需要重復(fù)動(dòng)作且超負(fù)荷。

除了生成RULA的評(píng)分列表，在人機(jī)工效軟件中還有另一種更為直觀的方式來表達(dá)這種姿態(tài)的分級(jí)。將評(píng)分較高的部位定義為紅色，表示不舒適需立即修改；評(píng)分中等的部位定義為黃色，表示不太舒適，可以修改；評(píng)分較低的部位定義為綠色，表示舒適，不需要修改。

4 應(yīng)用舉例

在DELMIA軟件環(huán)境下，對(duì)虛擬人的某一工作姿態(tài)進(jìn)行RULA分析，在負(fù)荷同為2KG的前提下，原RULA方法的總得分為4分，改進(jìn)和由于新增了大、小腿的影響，總得分為5分。經(jīng)過飛機(jī)維修工程師和人機(jī)工效學(xué)專家的確認(rèn)，維修人員的腿部會(huì)不可避免地會(huì)產(chǎn)生疲勞感，后者的分析結(jié)果相對(duì)更為準(zhǔn)確。

圖1是改進(jìn)的RULA在拆卸某設(shè)備時(shí)工作姿態(tài)分析中的應(yīng)用，在工作空間有限虛擬人無法直立進(jìn)行操作的情況下，有兩種工作姿態(tài)可供選擇，一種是跪姿另一種是蹲姿。圖中可以清楚地看到改進(jìn)的RULA對(duì)兩種姿態(tài)分析結(jié)果的對(duì)比，蹲姿相對(duì)于跪姿更容易使虛擬人感到疲勞。

在同樣滿足可達(dá)性的前提下，圖a跪姿的RULA評(píng)分為3分，而圖b的評(píng)分為5分，所以選擇跪姿作為這種情況下的工作姿態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蘇潤娥，薛紅軍，宋筆鋒.快速上肢評(píng)估（RULA）方法的改進(jìn).人類工效學(xué)，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]飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)總編委會(huì).飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)：20分冊(cè).北京：航空工業(yè)出版社，1999.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]