淺談人機(jī)工程理論對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響*

馬君芹

（江蘇省灌云中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 連云港 222200）

隨著科技水平與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)機(jī)用戶在實(shí)際操作中對(duì)于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的需求也在不斷提升，尤其是在產(chǎn)品的安全、效率以及使用性能等方面。因此，研發(fā)高性能的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品對(duì)推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展以及鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略均具有重要意義。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入推進(jìn)，科學(xué)技術(shù)水平是一個(gè)國家國際競爭力的重要元素之一。因此，在現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要將人機(jī)工程理論與農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)巧妙結(jié)合，通過人性化、科技化的創(chuàng)新改良，進(jìn)而提升我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體技術(shù)水平，滿足科技時(shí)代的現(xiàn)代化需求。

1 人機(jī)工程理論概述

1.1 人機(jī)工程理論

人機(jī)工程學(xué)是一門研究人體測量、人體力學(xué)以及勞動(dòng)生理學(xué)等一系列內(nèi)容的綜合性學(xué)科。該門學(xué)科主要以人體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對(duì)人體不同部分的機(jī)能、尺寸以及面積等與機(jī)械工程中人力勞動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行研究，形成人體的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)[1]。在機(jī)械工程中，人體對(duì)機(jī)械勞動(dòng)的適應(yīng)能力具有一定的范圍，因此合理設(shè)置人機(jī)之間的配合參數(shù)，能夠較好地提升人機(jī)工程的效率。

1.2 人機(jī)工程理論的顯著特點(diǎn)

人機(jī)工程理論的研究不同于傳統(tǒng)的人力機(jī)械研究，在傳統(tǒng)的機(jī)械工程中，技術(shù)人員通常將人力與機(jī)械的性能分開研究。而人機(jī)工程理論，提倡在人機(jī)配合的過程中，要綜合考量人、機(jī)械以及環(huán)境多元化的關(guān)系，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)加以創(chuàng)新，從而實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境三者之間的有機(jī)結(jié)合。并且，人機(jī)工程理論指出人、機(jī)械以及環(huán)境三者的影響對(duì)于工程的開展同樣重要，在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中需要綜合考慮三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，最終通過不斷改良而形成最優(yōu)的方案。因此，在當(dāng)前農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)的背景下，利用人機(jī)工程理論能夠較好地處理機(jī)械工程中的分工問題、配合問題以及操作問題等，能夠較好地拓寬當(dāng)前的農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)思路，對(duì)于我國人機(jī)工程的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

1.3 人機(jī)工程發(fā)展前景

隨著科技的快速進(jìn)步，在未來的人機(jī)工程發(fā)展中，勢必會(huì)更加注重人與機(jī)械之間的有機(jī)結(jié)合，更加側(cè)重設(shè)計(jì)理念的革新，使整體的人機(jī)設(shè)計(jì)不斷向更為廣泛的領(lǐng)域拓展。在現(xiàn)代科技的發(fā)展中，人機(jī)工程已經(jīng)逐漸向虛擬技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)字化領(lǐng)域發(fā)展。在未來的人機(jī)工程市場里，無論是小型的科技農(nóng)機(jī)產(chǎn)品還是大型的農(nóng)機(jī)設(shè)備，都將在人機(jī)協(xié)調(diào)關(guān)系上達(dá)到極致，使得機(jī)械的操作方式更為優(yōu)化。同時(shí)，以人機(jī)工程為依托設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及界面的布置上都將滿足絕大多數(shù)消費(fèi)者的需求?？傊?，中國未來利用人機(jī)工程制造的產(chǎn)品將在設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全面革新，憑借出色的設(shè)計(jì)外觀、高效的使用效率等優(yōu)勢屹立在世界的科技前沿，將人與自然、科技與應(yīng)用完美結(jié)合[2-3]。

2 人機(jī)工程理論在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代農(nóng)機(jī)產(chǎn)品發(fā)展中，人機(jī)工程理論與農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系，如圖1所示。在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要以人的身體特征作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要條件，對(duì)一些具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行約束。同時(shí)，設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要以人的正常操作為依托，使產(chǎn)品的使用更加貼近的人的使用習(xí)慣，進(jìn)而提升農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的舒適性與高效性。

圖1 人機(jī)工程理論與農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的聯(lián)系

2.1 “智慧”農(nóng)機(jī)促進(jìn)糧食增收

近年來，為了深化農(nóng)業(yè)改革，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)綜合實(shí)力的提升，國家大力推進(jìn)科技發(fā)展，將農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)擺在了重要位置。農(nóng)業(yè)相關(guān)部門緊緊圍繞農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)升級(jí)這一主線，深挖產(chǎn)業(yè)潛能，不斷創(chuàng)新農(nóng)機(jī)制造的核心技術(shù)，打造了具有中國農(nóng)業(yè)特色的智慧農(nóng)機(jī)發(fā)展模式。以北大荒集團(tuán)為例，相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年該集團(tuán)農(nóng)作物播種面積高達(dá)4 500余萬畝，糧食總量超過230億kg。在農(nóng)機(jī)方面，該集團(tuán)的農(nóng)機(jī)機(jī)械水平高達(dá)99.7%，能夠?qū)崿F(xiàn)施肥、育種等多個(gè)流程的同時(shí)運(yùn)行，極大地提升了產(chǎn)量，充分發(fā)揮了智慧農(nóng)機(jī)的優(yōu)勢。近年來，在智慧農(nóng)機(jī)的推動(dòng)下，我國又在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域推出基于北斗導(dǎo)航的智能化農(nóng)機(jī)管理體系，極大地提升了農(nóng)機(jī)的使用效率，為未來農(nóng)機(jī)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

雖然當(dāng)前我國智慧農(nóng)機(jī)發(fā)展迅速，但是仍然存在提升空間。未來，國家將在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域繼續(xù)創(chuàng)新，合理分配材料資源，推動(dòng)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品與現(xiàn)代信息技術(shù)的充分融合，進(jìn)而使我國農(nóng)機(jī)的整體設(shè)計(jì)水平能夠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上突破瓶頸，走在世界農(nóng)機(jī)發(fā)展的最前列[4]。

2.2 以“微農(nóng)機(jī)”助力農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效

我國地大物博，擁有廣袤的土地資源，農(nóng)機(jī)的發(fā)展具有龐大的市場。但是，受到地形地貌的影響，很多大型農(nóng)機(jī)無法用于一些丘陵、盆地等特殊地形的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，我國便積極發(fā)展微農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，以推動(dòng)國內(nèi)全域的農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展。在具體的微農(nóng)機(jī)推廣中，國家提倡對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要分類型但不分區(qū)域，對(duì)不同品種的農(nóng)業(yè)產(chǎn)物進(jìn)行分類制作，進(jìn)而滿足農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求[5]。同時(shí)，為了提升對(duì)于微農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)動(dòng)力，近年來國家頒布了很多惠民政策，為農(nóng)機(jī)產(chǎn)品及配套設(shè)施的設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。例如山地玉米收割機(jī)、棉花采摘機(jī)等，都是在結(jié)合實(shí)際環(huán)境條件的情況下設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，極大地促進(jìn)了我國各區(qū)域農(nóng)業(yè)的均衡發(fā)展。

在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品使用過程中，農(nóng)機(jī)操作需要與配套設(shè)施形成合力方能發(fā)揮最大能力。在我國農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，國家不僅提倡設(shè)計(jì)者要緊密結(jié)合地形地貌，使農(nóng)機(jī)切合地勢特點(diǎn)。同時(shí)，還提倡設(shè)計(jì)者與相關(guān)部門或企業(yè)進(jìn)行聯(lián)系，及時(shí)合理地改造地勢，例如農(nóng)田連片、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田等等，使地勢滿足機(jī)械的設(shè)計(jì)要求。這樣可以有效改善農(nóng)機(jī)的通行條件及使用效率，極大地提升產(chǎn)量。另外，在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中，國家還提出可以對(duì)農(nóng)作物的品種進(jìn)行改良，通過改進(jìn)品種、種植方式等，使農(nóng)作物能夠與農(nóng)機(jī)的使用相匹配，最大程度提升農(nóng)作物的質(zhì)量與數(shù)量[6]。

3 人機(jī)工程理論對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響

3.1 對(duì)操作人員的影響

在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的使用中，操作人員的操作方式對(duì)農(nóng)機(jī)的使用效率具有重大影響。正是如此，農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)直接關(guān)乎操作人員使用的舒適程度、心理狀態(tài)等。目前，我國農(nóng)民的數(shù)量巨大，很多農(nóng)民由于受教育程度較低，對(duì)于農(nóng)機(jī)的使用通常會(huì)選取簡單容易操作的產(chǎn)品，因此農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)要充分與使用者的訴求相融合，才能最大程度提升產(chǎn)品的使用效率。在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要堅(jiān)持簡單易懂的設(shè)計(jì)原則，對(duì)于危險(xiǎn)部位要盡量隔離，防止誤操作出現(xiàn)安全事故。另外，農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)說明書也要簡單易懂，盡量不要出現(xiàn)專業(yè)術(shù)語或者生僻字，這些都會(huì)影響操作人員的認(rèn)知與使用。在設(shè)計(jì)理念上，農(nóng)機(jī)的構(gòu)圖要充分結(jié)合操作人員的平均身體尺寸，將體重、環(huán)境等多方面元素都考慮在內(nèi)，這樣才能真正發(fā)揮農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的性能[7]。

3.2 對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備的影響

1）對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品操縱器設(shè)計(jì)的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)與電子技術(shù)、信息技術(shù)的融合，以保障農(nóng)機(jī)產(chǎn)品使用人員的舒適度和安全性。自動(dòng)化的操縱器在使用中，能夠極大地降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少操作的時(shí)間，對(duì)于農(nóng)作物的增收具有重要作用。因此多功能的農(nóng)機(jī)操作器已經(jīng)成為當(dāng)前以及未來農(nóng)機(jī)需要探索的重要方向。例如，在現(xiàn)代飛機(jī)使用過程中，操作室會(huì)存在一個(gè)復(fù)合型的操作桿，飛行員利用此操作桿便能夠?qū)崿F(xiàn)多種復(fù)雜飛行變向；現(xiàn)代汽車的方向盤周圍會(huì)存在多個(gè)功能按鈕，駕駛員利用這些按鈕便能夠在日常駕駛中對(duì)各種功能進(jìn)行開關(guān)。因此，復(fù)合型的農(nóng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將成為未來農(nóng)機(jī)產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢[8]。

2）對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品顯示設(shè)計(jì)的影響。在人機(jī)系統(tǒng)中，顯示裝置是各部分操作的外在表達(dá)，是機(jī)械使用的重要組成部分。操作中，使用人員利用顯示器能夠快速掌握使用情況以及相關(guān)信息，對(duì)于農(nóng)機(jī)的正確使用與效率提升具有重要作用。目前，我國的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品儀表均以顯示為主，儀表的外觀形狀通常分為圓形、方形或者多邊形，以滿足不同生產(chǎn)作業(yè)的需求。利用人機(jī)工程理論進(jìn)行農(nóng)機(jī)產(chǎn)品顯示設(shè)計(jì)，能夠有效提高使用者的使用效率，同時(shí)還能夠滿足市場對(duì)于產(chǎn)品研發(fā)的需求。再者，在人機(jī)工程理論的指導(dǎo)下，市面上的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品顯示設(shè)計(jì)均采用較為整齊排列排版，以適應(yīng)人的視覺需求，凸顯了人機(jī)之間的巧妙結(jié)合。

3）對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品安全性的影響。在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，安全性能的好壞直接影響使用者對(duì)產(chǎn)品的使用。利用人機(jī)工程理論對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的安全性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)突出對(duì)各類因素的安全分析，使操作者能夠在使用時(shí)盡量減少誤操作。因此，結(jié)合人機(jī)工程理論的內(nèi)容，設(shè)計(jì)者在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中要以人性化為前提，展現(xiàn)人機(jī)之間的結(jié)合。例如，在水稻插秧機(jī)的設(shè)計(jì)中，當(dāng)前仍然有很多農(nóng)機(jī)產(chǎn)品未實(shí)現(xiàn)人機(jī)的有效匹配。借助人機(jī)工程理論，設(shè)計(jì)者如果在插秧機(jī)的頂部設(shè)計(jì)遮陽板，在底部設(shè)置擋泥板，這樣不僅能在烈日下正常開展工作，同時(shí)在雨天也能夠正常操作，不影響操作效率。因此，利用人機(jī)工程理論調(diào)整農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，可以在提升農(nóng)機(jī)產(chǎn)品使用舒適度的同時(shí)，增強(qiáng)安全性能[9]。

3.3 對(duì)農(nóng)機(jī)使用環(huán)境的影響

在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)者只是從產(chǎn)品的使用、生產(chǎn)以及舒適度入手，忽略了產(chǎn)品在不同環(huán)境中使用的差異性。以人機(jī)工程理論為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)者需要針對(duì)環(huán)境對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品使用時(shí)造成的影響，進(jìn)行有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從而使農(nóng)機(jī)產(chǎn)品能夠適應(yīng)各類特殊的環(huán)境。例如，在一些道路較為顛簸的地區(qū)，設(shè)計(jì)者在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中要充分考慮產(chǎn)品使用過程中的強(qiáng)度，通過提升產(chǎn)品的強(qiáng)度，適應(yīng)土地的不同硬度；在一些溫度較低、風(fēng)沙較大的地區(qū)，設(shè)計(jì)者同樣要結(jié)合人機(jī)工程理論的內(nèi)容，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行有針對(duì)性的改造設(shè)計(jì)，以期實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境三者的有機(jī)結(jié)合[10]。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，人性化的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為未來農(nóng)機(jī)發(fā)展的重要趨勢。利用人機(jī)工程理論，設(shè)計(jì)者能夠有效地將農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與人的特征、使用特點(diǎn)和環(huán)境等因素相結(jié)合，設(shè)計(jì)出滿足市場、環(huán)境雙重需求的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品。相信在未來的發(fā)展中，我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)將會(huì)不斷創(chuàng)新，進(jìn)而全面推進(jìn)人機(jī)之間的深入融合。