人體工程學在生產(chǎn)制造中的應用

楊 慶

（航空工業(yè)鄭州飛機裝備有限責任公司，河南 鄭州 450005）

1 概述

人體工程學也稱人機工程學，通過對人的生理學、心理學知識應用，在考慮人的功能能力的基礎上，研究人與機器、人與環(huán)境的配合。其目的在于使設備與環(huán)境設計更好的適用于人，提高人在生活與工作中的安全度、舒適度和效率。人體工程學是一門綜合性的邊緣科學，屬于系統(tǒng)工程學的一個分支，系統(tǒng)論、控制論、信息論均是人體工程學的基本指導思想，并且人體工程學還涉及較多學科，與人體測量學、生理學、心理學、行為科學、環(huán)境科學等有著密切聯(lián)系。在人機系統(tǒng)中，只有人與機器及環(huán)境相互適應，顯示器、控制器的設計符合人的感覺器官、運動器官的生理特性，才能建立安全高效的人機系統(tǒng)[1]。

對于生產(chǎn)制造型的企業(yè)來說，在生產(chǎn)制造設計中，應多考慮人的生理特征，讓人體工程學貫穿在生產(chǎn)流程中的各個環(huán)節(jié)，讓人員的能動性和環(huán)境能相互作用，進而大幅提升企業(yè)的運營質量和員工的生活、工作質量。

2 人體典型的生理特征

2.1 視線特征

人眼是人類獲得環(huán)境信息最直接的途徑，雜亂的現(xiàn)場、昏暗的光線等，都會通過人眼進入大腦，從而會使操作人員的心情煩躁，而清晰整潔的生產(chǎn)環(huán)境會讓操作者身心愉快。另外，人眼的生理特征決定人眼的水平運動比垂直運動快，即先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西，視線運動的順序習慣于從左到右，從上至下，順時針進行。在視線突然移動的過程中，約有3%的視覺能看清目標，其余97%的視覺都是不真實的。人眼在觀察儀表時，視距對認讀速度和準確性有一定的影響，觀察者的姿勢和觀察對象大小形狀不同，最佳視距也不相同。在進行生產(chǎn)廠房設計時，車間工藝布置一般要求做到生產(chǎn)流程順暢、簡潔、緊湊，廠房設備通常有工藝專業(yè)化原則和成組制造單元原則布置的兩種形式，工藝專業(yè)化原則將同類設備集中一起，完成相同工藝加工任務，如車床、銑床、磨工等按加工特點不同，各自分區(qū)域布置。按成組制造單元布置，即以零件加工工藝路線進行設備布置，即常說的生產(chǎn)線。不論哪種布置，對于設備的布置時，雖然操作人員在固定區(qū)域內移動，但對生產(chǎn)作業(yè)管理人員，如對各工位的配餐人員，生產(chǎn)線設備巡查人員來說，橫向的、順時針的移動，更容易適應人體，能夠提升工作質量，減少出錯。在生產(chǎn)線的流程設計中，不應有對產(chǎn)品操作視線突然轉移的要求，否則會降低視覺的準確性[2]。若生產(chǎn)操作中難以避免視覺突然轉移，可將生產(chǎn)流程的節(jié)拍放緩，或在移動過程中增加箭頭之類的提醒標志，消除人眼突然轉移造成的不真實性。對于操作者需要準確識別儀表，經(jīng)結合實際情況放置合適位置，如電器組裝中需操作者觀看的表盤，其距離應保持在250～350 mm 范圍內，可降低操作者出錯的概率。

2.2 顏色特征

人眼對波長相同的單一光波產(chǎn)生顏色視覺，能感受的可見光波長為380～780 nm，在可見光范圍內，人眼雖能辨別出150 種以上的顏色，但主要還是紅、橙、黃、綠、紫、藍。一般顏色對人體的心理作用是不同的，如紅色會讓人興奮，橙色令人誘發(fā)食欲，黃色最能刺激人的神經(jīng)、綠色能讓人平靜，藍色則降低脈搏，紫色則會讓人的心臟系統(tǒng)有壓抑作用，黑色會產(chǎn)生厚重感、壓抑感。同時，同種重量不同顏色的物體給人的重量感覺也不相同，從重到輕的感覺順序依次為：黑—藍—紅—橙—綠—黃—白。對于車削加工這類的設備，最好選用暖色調，能讓操作者心理興奮、工作積極性高。而對于同為暖色的黃色，雖能讓人感覺明亮，但對日常維護管理要求嚴，因為黃色受污染后，讓人感覺有嘔吐感，所以黃色盡量少使用。而對于熱處理的設備，要使用冷色調，如藍色，藍色可讓人血壓降低，熱處理屬于熱加工的范疇，其高溫作業(yè)屬于有害作業(yè)，高血壓屬于熱處理從事人員的職業(yè)禁忌癥，即高血壓的人員不得從事熱處理工作，熱處理設備盡可能采用藍色，能起到降低操作者血壓的功效。

顏色給人的重量感覺也不相同，如1940 年，紐約的碼頭工人因為搬運的彈藥箱太重而舉行罷工，后公司僅是將黑色彈藥箱的顏色重新噴漆為淺綠色，工人覺得彈藥箱變輕了，罷工停止。在生產(chǎn)制造中，零件進行周轉是必不可少的環(huán)節(jié)，周轉箱顏色的選定應給人以輕便感，所以應避免選用黑色和藍色，最好選綠色，抗污染性強且給人感覺輕。

2.3 光照特征

在生產(chǎn)廠房布局時，要考慮光照度的影響，當光照度不足時，人體的視覺活動過程開始變緩，視覺效率下降，人體感覺頭暈、眼痛，工作效率、工作質量都大幅下降。在廠房設計中，應保證作業(yè)場所所規(guī)定的光照度，最好自然采光，日常照明應考慮照明燈的布置，避免光源直射出強烈光線產(chǎn)生讓人眼不舒服的眩光，如有公司在噴漆廠房設備布置時，因考慮不當，噴漆的抽風、烘箱等都遮擋廠房窗戶，造成室內光照度只有60 lx，遠低于涂裝作業(yè)的廠房，其光照度標準不能低于300 lx 的要求，后續(xù)只能增加照明燈提高光照度至標準要求。人工照明缺少自然光帶給操作者的平和、舒適感低，操作者在工作中易產(chǎn)生疲憊感，注意力下降，在噴漆生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)因防護不當而造成不該噴涂的部位噴上漆，在噴涂標識時經(jīng)常出現(xiàn)噴錯、漏噴等低級質量問題，雖然多次提醒要求操作者提升質量意識，但過一段此類問題仍然出現(xiàn)。后續(xù)對噴漆廠房進行改造后，將阻礙采光的設備重新調整，使廠房內的采光主要以自然光為主，噴漆生產(chǎn)中出現(xiàn)的低級質量問題較往年大幅下降。

2.4 聽覺特征

人耳對聲音強弱的承受能力，一般最高可達120 dB,超過此值的聲音會使耳膜產(chǎn)生壓疼感，故一般廠房設計要求聲音強度不得超過85 dB。人耳對聲音的頻率很靈敏，人們將無規(guī)則的聲音常稱之噪音，噪音對人的工作和身體有很大的影響，如影響注意力、降低工作效率、易出差錯、加速人的疲勞、影響人們之間的交流，嚴重時還會造成聽力下降，引起神經(jīng)衰弱、消化系統(tǒng)紊亂等[3]。在生產(chǎn)中，管理者應降低聲音強度和減少噪音，避免不良聲音影響職工身心。在日常生產(chǎn)制造中，經(jīng)常會因進行打磨、鉚接、敲擊等工序而產(chǎn)生噪音。雖然直接操作者工作時配戴耳塞，但所產(chǎn)生的噪音還會影響其他操作人員。對此種情況，最初改進要求操作者佩戴耳塞，并在四周封閉的工作區(qū)域內進行，但實施后，操作者因呆在密閉空間產(chǎn)生急躁情緒，抗拒工作，要求移到廠房內進行。后續(xù)通過在規(guī)定區(qū)域內進行改裝，利用聲音傳播的特點，對此區(qū)域的地面刷涂吸聲涂料，墻面鋪設吸聲板，并設計工作區(qū)域周邊增加聲音反射板將噪音向上或向廠房外傳遞。通過該系列措施，成功消除了噪音對廠房內所有操作者的影響。

2.5 肌肉特征

在生產(chǎn)制造中，手工操作的環(huán)節(jié)是必不可少的，在工作中，應遵循盡可能減少體力上付出的原則。在工作流程設計中，應避免操作者彎腰或其他不自然的姿勢，避免長時間的抬手作業(yè)，盡量能讓操作者坐著工作而不是站著工作等。在工作中，應針對操作者工作性質進行優(yōu)化，如對工作臺進行人性化設計。人在工作狀態(tài)時，人與機器設備、工作用具等所需的空間總和叫作業(yè)空間。在對作業(yè)空間設計時，對操作者常用的工具，如鉗子、手柄等，應按其使用頻率或操作頻率放在操作者附近，對于高頻繁的操作動作，應保證在操作者肘關節(jié)彎曲的情況下就可以完成。人體坐姿操作，凳子的高度應為42 cm，即保證操作者背部不會過分前屈，又避免了工作中抬高肩部而引起肩部和頸部的不適。坐姿作業(yè)的工作臺高度為75～79 cm，保證操作者前臂的舒展和避免頸椎彎曲。而站姿工作時，工作臺應低于人體平均肘高5～10 cm，我國平均肘高為105 cm，一般從事站姿工作的工作臺高度為95～100 cm。在生產(chǎn)廠房布置中，應盡量避免工作時人手向上的操作，人手超過肩部進行操作，很容易產(chǎn)生酸痛和疲勞。對于同時用于站姿和坐姿的工作臺，要結合操作工件的情況兼顧考慮，如涂裝車間用的噴涂小車，操作者在噴涂前在小車上進行涂裝前的防護，后續(xù)將小車推入噴漆房內進行噴涂，該小車是操作者站姿和坐姿都進行的工作臺，考慮到噴漆時要求噴漆離工件距離為15～25 cm，噴涂角度按45°計算，則噴槍與制件的垂直距離為10～17 cm。因此，對于站姿考慮來說，考慮需噴漆的工件高度按10 cm 計算，小車高度為68～80 cm，考慮坐姿的操作可不考慮工件高度，兼顧兩者后，最終該噴漆小車設計高度為77 cm，保證可在噴涂作業(yè)中具有較強的通用性。而對于外形尺寸大的制件，尤其噴涂時高度方向大的制件，則針對此設計專用小車。

3 人體工程學的管理

3.1 知識管理

根據(jù)《質量管理體系要求》（GB/T 19001-2016）中7.1.6 知識管理的要求，企業(yè)應確定必要人體工程學的知識，對這些知識進行運用，并根據(jù)變化的需求和發(fā)展趨勢，不斷審視現(xiàn)有知識，保持更新。

企業(yè)可先通過對人體工程學知識的導入，讓企業(yè)職工普及該方面的知識，對人體工程學產(chǎn)生強烈的求知欲和濃厚的學習興趣，樹立人機結合的意識。導入的方式可采用情景導入、圖片導入、案例導入等多種多樣的方式進行，其目的是讓職工能夠積極主動的去了解人體工程學方面的知識，并以此去觀察自身的日常工作。切不可照本宣科的進行知識宣貫，這樣會讓職工沒興趣去了解和深究，導致后續(xù)人體工程學與日常生產(chǎn)制造不能有效融入。然后對已知的人體工程學知識的應用情況進行歸納總結，應采用案例、圖片等形式，突出人體工程學知識的重點，形成相應的企業(yè)人機工程學管理手冊。并對技術人員進行培訓，讓技術人員在生產(chǎn)規(guī)劃設計時考慮人體工程學，并在廠房設計、設備布置、工裝設計、流程安排等環(huán)節(jié)中，對人體工程學方面進行論證說明，將人的因素放在首位。后續(xù)對該知識不斷審視完善，形成企業(yè)自身的人體工程學知識。

3.2 改善提案

結合企業(yè)自身產(chǎn)品特點、加工方式、管理模式，利用豐田精益生產(chǎn)中“消除浪費”的核心思想，采取合理化建議的方式，定期組織技術人員現(xiàn)場調查和向一線職工征集意見相結合，讓大家從“少走一步路、少流一滴汗”角度出發(fā)，從人機工程的視角對日常生產(chǎn)工作進行審視，從照明、搬運、工作場地的噪音等方面進行改善提案，對提案進行討論分析，把人體工程學的知識用到各個改善點，并制定相應的改善措施。改善措施落實后，對改進后的效果進行驗證評價，發(fā)現(xiàn)不足后持續(xù)改進。

3.3 總結提升

定期要對改善提案進行總結評價，把一段時間內關于人體工程學與日常工作相結合的數(shù)據(jù)統(tǒng)計后進行全面系統(tǒng)的總檢查、總評價、總分析、總研究?？偨Y取得的成績和要引以為戒的經(jīng)驗，識別后期改進工作的風險和機遇，為開展新的改進工作指明方向，以達到提升的目的。對充分體現(xiàn)人機工程的案例進行宣傳，納入企業(yè)人體工程學管理手冊中，從而更進一步指導員工后期改進。

總之，要通過知識宣貫，讓企業(yè)職工積極參與改進，讓人體工程學與企業(yè)生產(chǎn)同設計、同計劃、同部署、同落實，與生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)緊密融合，為職工打造舒適的工作環(huán)境，更好地發(fā)揮職工的創(chuàng)造力，為企業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。

4 推行人體工程學的意義

4.1 推行人體工程學，能夠調動員工的工作積極性

人是企業(yè)中的首要因素，優(yōu)秀企業(yè)的管理是基于人的考慮而不是生產(chǎn)任務，企業(yè)依靠人而存在，為人的需要而生產(chǎn)和管理。推行人體工程學在生產(chǎn)中的應用，是充分體現(xiàn)企業(yè)管理過程中以人為出發(fā)點和中心的指導思想，可讓企業(yè)各部門重新認識人的特性，關注人在企業(yè)運營中的主體地位，使企業(yè)的人本管理思想與業(yè)務更好的融合，從而調動企業(yè)各級人員的積極性和創(chuàng)造性。

4.2 推行人體工程學，可以打造良好的生產(chǎn)運營環(huán)境

在企業(yè)推行人體工程學，體現(xiàn)了企業(yè)“以人為本”的管理理念，強調員工實現(xiàn)“自主管理”。在這一過程中，全體員工積極參與工作改善的全過程中，企業(yè)各部門人員都認識到自身在企業(yè)的重要性，大家為了共同目標去努力，在工作中共同學習成長，達到相互接納、協(xié)同合作的效果。即技術人員能根據(jù)各自企業(yè)產(chǎn)品的特點，與操作人員溝通，尋求最佳的設計方案，操作人員則結合自身的工作實際，積極向技術人員提出建議，使兩者共同打造良好的生產(chǎn)運營環(huán)境。由此可見，推行人體工程學可使全體員工積極參與企業(yè)的日常改善，共同助力企業(yè)發(fā)展。

4.3 推行人體工程學，有助提升企業(yè)經(jīng)濟效益

企業(yè)在生產(chǎn)管理中，充分考慮人體工程學，讓人—機—環(huán)境能有效結合，保證操作者的安全、健康、舒適、方便，操作人員工作效率提高，工作時身心愉快，人為因素的質量問題會大幅下降，員工得到尊重，會產(chǎn)生較強的歸屬感，可為企業(yè)創(chuàng)造出更多的效益。

5 結語

人體工程學在生產(chǎn)中的應用，是一個不斷探索、不斷完善總結的過程，需要企業(yè)全員共同改進，在實踐中不斷去總結，使生產(chǎn)作業(yè)在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性不斷提高，共同為企業(yè)的發(fā)展做出貢獻。