考慮人因工程的折疊儲(chǔ)物柜設(shè)計(jì)

張玄哲

摘要：物流工人在搬運(yùn)儲(chǔ)物柜時(shí)，工作負(fù)荷超過(guò)其所能忍受的限度時(shí)，在心理上可能引發(fā)緊張，在生理上給身體造成傷害，例如下背疼痛。在物流搬運(yùn)領(lǐng)域，每年約5%的人經(jīng)歷過(guò)一次下背痛發(fā)作，記錄也表明下背痛是費(fèi)用最高的醫(yī)學(xué)問(wèn)題之一。因此需要從人因工程學(xué)的角度對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)物柜的搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以提升物流運(yùn)輸效率。人因工程學(xué)研究人、機(jī)器及其工作環(huán)境之間相互關(guān)系，使人機(jī)系統(tǒng)滿足人的特性并實(shí)現(xiàn)安全高效的目標(biāo)。我國(guó)的人因工程學(xué)研究始于1980年左右，比國(guó)外晚了近50年，特別是在物流領(lǐng)域，對(duì)搬運(yùn)作業(yè)的人因工程學(xué)機(jī)理鮮有研究。

關(guān)鍵詞：人因工程;折疊儲(chǔ)物柜;設(shè)計(jì)

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)機(jī)械生產(chǎn)水平的提升，機(jī)械生產(chǎn)不斷向著模塊化發(fā)展，不斷追求生產(chǎn)系統(tǒng)各工作單元的協(xié)調(diào)性，但是在關(guān)于機(jī)械設(shè)備固定裝置領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)研究較少，人們忽略了最基本的安裝、運(yùn)輸及維護(hù)中最離不開的機(jī)械裝置——固定裝置。因此誕生了一種固定裝置——智能儲(chǔ)物柜裝置的研究，這正是本文誕生的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

1人因評(píng)估方法

搬運(yùn)儲(chǔ)物柜時(shí)，任務(wù)起點(diǎn)通常位于倉(cāng)庫(kù)中央的堆貨區(qū)域。在儲(chǔ)物箱運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中，工人需要會(huì)連續(xù)搬運(yùn)儲(chǔ)物箱，傳統(tǒng)儲(chǔ)物柜占用空間過(guò)大、體積大、重量大，傳統(tǒng)一體式儲(chǔ)物箱作為常見(jiàn)的裝卸、中轉(zhuǎn)、搬運(yùn)物料的基本裝置，其結(jié)構(gòu)基本一致，而樣式多隨體積參數(shù)改變。造成人員工作繁重，背痛狀況嚴(yán)重。傳統(tǒng)的一體式儲(chǔ)物裝置，其特點(diǎn)是儲(chǔ)物能力強(qiáng)，一次搬運(yùn)就能移動(dòng)較多物料，但這種裝置會(huì)對(duì)工人的背部造成極大的損害，尤其是采用不同工作姿勢(shì)對(duì)一體式儲(chǔ)物裝置進(jìn)行搬運(yùn)時(shí)，受力也會(huì)有較大區(qū)別，當(dāng)工人在搬運(yùn)時(shí)為了省力而采取彎腰的工作姿勢(shì)時(shí)，對(duì)下脊椎的傷害將會(huì)更大。需要考慮如何最大程度的改變工人的工作姿勢(shì)，盡可能的使工人在直立狀態(tài)下進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)，減輕工作對(duì)身體的損傷。因此，需要對(duì)搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)行受力量化分析，搬運(yùn)受力分析（NIOSH）主要依據(jù)NIOSH提舉公式，計(jì)算推薦重量極限值（RWL）。RWL=575（1-0.003|V-75|）（0.82+4.5/D）（1-0.0032A）FM·CM/H（1）式（1）中，F(xiàn)M是抬舉頻率，CM是握持乘數(shù)，H是人體中心與物體間的水平距離，V是搬舉任務(wù)起始或終止時(shí)手掌距地面的垂直距離，D是抬舉重物的垂直移動(dòng)距離，A是相對(duì)于矢狀面的身體扭轉(zhuǎn)角度。單項(xiàng)任務(wù)搬運(yùn)指數(shù)（LI）為：LI=ATLL/RWL（2）其中，ATLL實(shí)際搬舉作用力。當(dāng)LI的值小于參考值1時(shí)，表示該搬舉作業(yè)較安全;當(dāng)LI的值大于1時(shí)，會(huì)使下背部疼痛發(fā)生的機(jī)率增加;當(dāng)LI的值大于3時(shí)，將使作業(yè)人員下背部受傷機(jī)率大大增加，工人的工作條件亟需改善。

2多功能分層旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)物柜工作原理

機(jī)械和電子歸檔系統(tǒng)是目前許多公共領(lǐng)域中使用的兩種常用的歸檔系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)的多層旋轉(zhuǎn)備份結(jié)合了盤柜系統(tǒng)的上述兩個(gè)特點(diǎn)，分為四個(gè)主要部分，分別用于抽屜、干洗和伸展地板?？蓴U(kuò)展抽屜的打開和關(guān)閉是通過(guò)壓力開關(guān)完成的，開關(guān)開關(guān)后的電路和密碼電路適應(yīng)和調(diào)節(jié)可擴(kuò)展抽屜，而內(nèi)部電源控制系統(tǒng)則使用集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。外殼、中心軸、軸承、內(nèi)螺紋和外螺紋均適合可擴(kuò)展抽屜底部的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，以允許文件柜層和旋轉(zhuǎn)。可伸縮抽屜由機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路兩部分組成，在應(yīng)用外部信號(hào)后激活，抽屜打開和關(guān)閉?；狙b備包括灰塵容器、回轉(zhuǎn)刷、吸塵器、小型發(fā)動(dòng)機(jī)。該功能尤其可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)屏蔽層和最小電機(jī)來(lái)完成，當(dāng)電源接通時(shí)，最小電機(jī)用旋轉(zhuǎn)刷旋轉(zhuǎn)，然后在灰塵盒中沖洗灰塵。洗衣部位主要由拉桿和壓力卡按鈕組成，其長(zhǎng)度可通過(guò)壓力卡拖動(dòng)按鈕調(diào)整，不使用時(shí)可按入槽。

3儲(chǔ)物柜搬運(yùn)任務(wù)

為了方便研究評(píng)估，本文采用立方體狀的一體式物料儲(chǔ)存裝置進(jìn)行分析，設(shè)定該儲(chǔ)物箱的尺寸標(biāo)準(zhǔn)為外尺寸（2500×500×1500mm），并假設(shè)外尺寸即體積尺寸。單項(xiàng)搬舉作業(yè)各項(xiàng)參數(shù)如下：人體參數(shù)：評(píng)估中選用的人體尺寸，應(yīng)符合中國(guó)成年人人體尺寸的有關(guān)規(guī)定，根據(jù)GB10000-88中國(guó)成年人人體尺寸數(shù)據(jù)，選取第50百分位男性數(shù)據(jù)作為人體參數(shù)模型數(shù)據(jù);單位物料體積與質(zhì)量：為了便于評(píng)估，規(guī)定物料為固體、立方體狀物料，且規(guī)格相同，每1kg物料的尺寸為100×100×100mm;物料總質(zhì)量：100kg;工人數(shù)量：初始工人數(shù)量為2，且為男性;搬舉高度：根據(jù)工人搬舉重物的工作習(xí)慣，搬舉高度與工人站立時(shí)前臂前端與地面的高度相等，約為大腿長(zhǎng)度一般與小腿長(zhǎng)度之和，即606.5mm。利用Jack軟件創(chuàng)建。工人在搬運(yùn)作業(yè)時(shí)從一體式儲(chǔ)存裝置的側(cè)方搬運(yùn)，不存在相對(duì)于矢狀面的身體扭轉(zhuǎn)角度。其余必要參數(shù)均可根據(jù)建模情況，在用Jack軟件進(jìn)行NIOSH受力分析時(shí)由系統(tǒng)計(jì)算得出。在從事搬運(yùn)作業(yè)時(shí)，工人會(huì)自發(fā)的選擇對(duì)自己最有利的搬運(yùn)姿勢(shì)，便于發(fā)力、省力且自身生理感受較好的姿勢(shì)。在設(shè)定其搬運(yùn)姿勢(shì)時(shí)，首先進(jìn)行工作姿勢(shì)分析（OWAS），將其姿勢(shì)調(diào)整為級(jí)別1（正常姿勢(shì)）。調(diào)整人機(jī)模型中的參數(shù)，利用Jack平臺(tái)中的下背部脊柱受力分析工具包（LowerBack），對(duì)該復(fù)合搬舉任務(wù)改善前最有可能造成人體傷害的動(dòng)作進(jìn)行脊椎受力定量測(cè)定。當(dāng)工人直立搬運(yùn)時(shí)，測(cè)得脊椎壓力為3951N，當(dāng)工人彎腰搬運(yùn)時(shí)，壓力為7202N。對(duì)于舉升任務(wù)或包括多個(gè)舉升任務(wù)的工序，進(jìn)行物理壓力的評(píng)估，得到LI為4.4，RWL為5.69。

結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)以傳統(tǒng)一體式儲(chǔ)存裝置為研究對(duì)象，在考慮人因工程學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)這類裝置進(jìn)行便攜式折疊改良設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低工人下脊柱受力，改善其工作條件的目的?；贘ack軟件平臺(tái)的LowerBack和NIOSH工具，得到工人在使用傳統(tǒng)一體式儲(chǔ)存裝置進(jìn)行物料搬運(yùn)時(shí)的工作受力等狀況，分析得到使用此類裝置進(jìn)行搬運(yùn)時(shí)對(duì)工人具有一定的損傷，并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)提出改良方案。研究確定的便攜式折疊改良可以很好的改善工人的下脊柱受力情況，有效的改善了工人的工作環(huán)境。

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