人機工程學(xué)在工程機械中的應(yīng)用分析

張宇暉

摘 ? 要：人機工程學(xué)是一門集人體科學(xué)、勞動科學(xué)以及工程技術(shù)等學(xué)科為一體的綜合性學(xué)科，是高等教育新興的學(xué)科，將其應(yīng)用到工程機械中可以通過對機械的系統(tǒng)、任務(wù)以及作業(yè)環(huán)境等方面合理設(shè)計，從而提高工程機械的工作效率、工作安全性以及舒適性，獲得了良好的應(yīng)用效果。為此，本文著重分析了人機工程學(xué)在工程機械中的實踐應(yīng)用，希望可以進一步推動人機工程學(xué)的應(yīng)用發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人機工程學(xué) ?工程機械 ?人-機-環(huán)境 ?應(yīng)用

中圖分類號：TH12 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0026-02

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及高等教育的深化改革，人機工程學(xué)獲得了較快的發(fā)展，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在工程機械中，通過科學(xué)的作業(yè)環(huán)境管理和工程機械設(shè)計等措施實現(xiàn)工程機械運行系統(tǒng)的最優(yōu)化，進而有效提高工程機械的工作效率和穩(wěn)定性。

1 ?人機工程學(xué)概述

人機工程學(xué)最早發(fā)源于歐洲，并在美國形成具體理論并獲得進一步發(fā)展，它是一門研究人在生產(chǎn)活動中如何合理、適度的勞動和用力的學(xué)科，簡稱“人機學(xué)”。人機工程學(xué)的基礎(chǔ)研究對象是人-機-環(huán)境，通過運用心理學(xué)、生理學(xué)等有關(guān)學(xué)科按照人體和機械的工作特點和規(guī)律，合理的設(shè)計人和機械工作中所承擔的職能，實現(xiàn)人-機的有效配合，進而為人營造一個舒適且安全的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)工作效率最優(yōu)化[1]。企業(yè)產(chǎn)品附加值的提高需要從人機工程學(xué)的角度入手，設(shè)計并制造出符合人類工作習(xí)慣的人性化產(chǎn)品，從而激發(fā)消費者的購買欲望。

2 ?人機工程學(xué)在工程機械中的基本應(yīng)用

伴隨人機工程學(xué)的發(fā)展，在工程機械中，充分考慮人-機-環(huán)境這個整體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，讓機器如何適合人的要求，創(chuàng)造更為高效和舒適的工作環(huán)境，提升機械產(chǎn)品的整機造形和操作舒適性，提高整機的使用價值和生產(chǎn)效率。使人-機-環(huán)境這個整體系統(tǒng)達到最優(yōu)化，是工程機械的一個發(fā)展趨勢。

2.1 提高人-機功能的匹配度

工程機械種類繁多，而且有特定的性能指標、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及人-機關(guān)系等，以適應(yīng)各種用途和作業(yè)環(huán)境。所以，工程機械在設(shè)計和制造的過程中要充分考慮到其實際的作業(yè)環(huán)境和功能，同時要注意人-機之間的匹配度問題，以此為基礎(chǔ)才能設(shè)計制造出符合人類操作習(xí)慣和規(guī)律的工程機械，實現(xiàn)工程機械系統(tǒng)的優(yōu)化[2]。人機工程學(xué)在工程機械中的應(yīng)用可以通過對工程機械使用者的心理特征和行為特點進行分析，并結(jié)合工程機械的工作特點和使用性能等方面，挖掘出人的潛力與工程機械進行完美的匹配。人-機匹配度指的是人的操作特性與機械的工作特性匹配情況，是衡量一個工程機械實用性能的標準。在人-機功能匹配的設(shè)計過程中，人是設(shè)計主體，機械是按照人的主觀意愿制造而成的，是附屬品，所以，工程機械的工作特性要以符合人的操作特性為前提。

目前，隨著自動化水平的不斷提高，人機工程學(xué)在工程機械中的應(yīng)用逐漸改變了以往只考慮工程機械使用性能的思想，逐漸發(fā)展為從人、機兩方面因素進行考量的新設(shè)想，希望可以通過提高工程機械自動化水平、智能化程度等，進一步提高人-機功能的匹配度。

2.2 降低工程機械操作難度

為了迎合工程機械的實際操作人，人機工程學(xué)從簡化工程機械操作流程、省力、省時等方面入手，有效降低工程機械的操作難度。具體來看，需要工程機械的設(shè)計制造者通過合理的安排和規(guī)劃，在操作空間、操作姿勢、操作界面以及儀器顯示等具體的介質(zhì)上實現(xiàn)工程機械與人高度匹配，提高人-機系統(tǒng)的效率[3]。

人-機系統(tǒng)的實際工作效率取決于系統(tǒng)功能的合理分配，簡單的說就是按照人和工程機械的特性合理的劃分人-機系統(tǒng)的功能，各司其職、協(xié)同合作，通過人、機的緊密配合完成工作任務(wù)。例如，在設(shè)計工程機械的操作平臺時，設(shè)計人員要通過對人機工程學(xué)的深入分析，找到人的工作姿勢與操作工程機械之間的最優(yōu)關(guān)系，充分發(fā)揮操作者的最大潛能，提高工程機械的操作科學(xué)性和合理性，并提升其工作舒適度，減少力量的損失[4]。

3 ?人機作業(yè)環(huán)境優(yōu)化的實際應(yīng)用分析

人-機作業(yè)環(huán)境對工程機械的工作效率具有很大的影響，既要保證工作環(huán)境的安全、穩(wěn)定，又要確保人的舒適度，提高人-機系統(tǒng)作業(yè)的效率和持久性。從人機工程學(xué)的研究內(nèi)容出發(fā)，人-機作業(yè)環(huán)境的優(yōu)化主要有操作安全、操作舒適性兩個方面[5]。

3.1 工程機械操作安全

人在操作工程機械的過程中，會面臨著各種各樣的安全隱患，例如夾傷、撞傷、摔傷等，甚至?xí)職埢蛩劳?。因此，工程機械在設(shè)計制造的過程中，需要在人機工程學(xué)的指導(dǎo)和輔助下，全方位提高工程機械的使用安全性，克服人為操作不當或者意外而出現(xiàn)安全事故。所以，人-機作業(yè)環(huán)境的優(yōu)化必須考慮到工程機械的作業(yè)環(huán)境問題，通過人機工程學(xué)的分析，并結(jié)合以往的現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗，找到工程機械實際工作中可能發(fā)生的安全故障問題，合理的配置人-機系統(tǒng)的功能區(qū)域，提前作出應(yīng)對，減少工程機械安全事故的發(fā)生[6]。例如，在汽車的駕駛室內(nèi)安裝自動監(jiān)控設(shè)備和報警系統(tǒng)，并在前后配備紅外掃描裝置，在遇到障礙物的時候能提前報警，提醒駕駛?cè)思皶r應(yīng)對處理。另外，在道路駕駛視野十分有限，車輛通過安裝智能制動系統(tǒng)，作出智能判斷，自動啟動制動操作，降低意外事故的發(fā)生概率。

3.2 家用轎車的操作舒適性

伴隨我國經(jīng)濟發(fā)飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進千家萬戶，人們對駕駛汽車的舒適性要求越來越高。人機作業(yè)環(huán)境優(yōu)化，座椅、儀表區(qū)、前后門、前后蓋、前后門把手、遮陽板、頂燈、天窗、儲物箱等整車舒適性操作，不但提高了家用轎車的使用安全性，而且提高了操作者的使用舒適性，應(yīng)用成效良好。

在家用轎車設(shè)計制造和使用的過程中，需要將操作的舒適度需求考慮在內(nèi)，尤其是家用轎車的操作平臺和裝置等，一定要符合人機工程學(xué)的原理，操作裝置的位置、大小、運動形態(tài)以及操作力度等都要符合人體的構(gòu)造和特性，要保證操作者的操作過程簡單、省力，操作室空間要合理，要保證操作者的工作視野和身體活動范圍，提高操作人員的工作舒適性。家用轎車的舒適性開發(fā)流程如圖1所示。

家用轎車舒適性包括：汽車平順性、噪聲、空氣調(diào)節(jié)性能、乘坐環(huán)境及駕駛操作性能等，而整車操作舒適性是指用戶在操作時直觀的舒適性感受。所有的操作按鈕、手柄的位置都是基于駕駛?cè)嗽谧蔚腃位來定義調(diào)節(jié)，保證人舒適操作。

基于市場的反饋，越來越多的家用轎車座椅都設(shè)計了腰脫、按摩、通風(fēng)、加熱等功能，已滿足客戶的個性化需求和操作舒適性。

腰脫操作，可以在長時間駕駛情況下，輸出適宜的腰部頂出支撐量及腰部支撐位置，減輕駕駛員的腰部酸疼。

按摩操作，有效地緩解人體長時間保持一個姿勢帶來的血液循環(huán)不順暢。通過控制充氣量來自動調(diào)節(jié)按摩的力度和時間。

通風(fēng)操作，就是在座椅上增加通風(fēng)功能，汽車在炎熱的夏天暴曬后溫度達到五、六十度情況下，讓車內(nèi)快速降溫，比立即啟動空調(diào)系統(tǒng)降溫更環(huán)保舒適。

加熱操作，就是在車輛點火后，無需等待發(fā)動機預(yù)熱，加熱座椅墊，在寒冷的冬天，提高人體舒適度的同時，減少立即開啟空調(diào)對車輛造成的損傷[7]。

4 ?結(jié)語

總之，人機工程學(xué)在工程機械中的應(yīng)用獲得了很好的效果，不但提高了人-機系統(tǒng)的匹配度、降低了操作難度，而且優(yōu)化了工程機械的操作環(huán)境，顯著提升了人-機系統(tǒng)的整體性能，從而獲得了更高的效益。

參考文獻

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