第6章-作业空间的设计(I)上课讲义课件

第六章 作业空间的设计Workplace Design主要内容主要内容n n6 61 1 作业空间设计的基本原则作业空间设计的基本原则(Basic Principle of(Basic Principle of workplace design)workplace design)n n6 62 2 作业空间的范围作业空间的范围(Range of workplace)(Range of workplace)n n6 63 3 作业空间布置作业空间布置(arrangement of workplace)(arrangement of workplace)n n6 64 4 控制室的建筑设计与布置控制室的建筑设计与布置(Archetecture(Archetecture design and arrangement of control room)design and arrangement of control room)n n6 65 5 控制台的设计控制台的设计(Design of wokstation)(Design of wokstation)n n6 66 6 座椅的设计座椅的设计(Design of chair)(Design of chair)61 作业空间设计的基本原则作业空间设计的基本原则basic princle of work space designn n作业空间定义作业空间定义 人在操作机器或进行其他作业时所需要的操人在操作机器或进行其他作业时所需要的操作活动空间，加上机器、设备以及工具所需的建作活动空间，加上机器、设备以及工具所需的建筑空间的总和叫做作业空间。筑空间的总和叫做作业空间。61 作业空间设计的基本原则作业空间设计的基本原则n n1 1根据人的作业要求，先总体后局部。根据人的作业要求，先总体后局部。n n2 2作业空间要着眼于人，落实于设备。作业空间要着眼于人，落实于设备。n n3 3从实际出发，遵循事物本身的规律办事。从实际出发，遵循事物本身的规律办事。6 2 作业空间的范围作业空间的范围n n作业范围定义：作业范围定义：当操作者以站姿或坐姿进行作业的时候，手和脚在水当操作者以站姿或坐姿进行作业的时候，手和脚在水平面和垂直面内平面和垂直面内所能触及的最大轨迹范所能触及的最大轨迹范围称为作业范围。围称为作业范围。n n作业范围是构成作业空间的主要部分，分为平面作业范围作业范围是构成作业空间的主要部分，分为平面作业范围和立体（空间）作业范围。和立体（空间）作业范围。6 2 作业空间的范围作业空间的范围n n6 62 21 1 平面作业范围平面作业范围n n最大平面作业范围：手伸直在台面上所画的圆弧范围叫做最大平面作最大平面作业范围：手伸直在台面上所画的圆弧范围叫做最大平面作业范围。业范围。n n舒适平面范围：手臂自如的弯曲所画成的圆弧范围叫做舒适平面范围。舒适平面范围：手臂自如的弯曲所画成的圆弧范围叫做舒适平面范围。n n舒适平面工作范围随工作台面的变化而变化。图舒适平面工作范围随工作台面的变化而变化。图6.26.2n n 不同角度右手所能触及的范围。不同角度右手所能触及的范围。n n除了手的作业范围外，有脚的作业范围。除了手的作业范围外，有脚的作业范围。n n脚出力比手大，但精确度差，不如手灵活。脚出力比手大，但精确度差，不如手灵活。n n脚的作业范围不大，其舒适作业范围由脚的出力、脚的作业范围不大，其舒适作业范围由脚的出力、动作频率、操作姿势、机械形式、作业内容等综动作频率、操作姿势、机械形式、作业内容等综合分析的结果确定。表合分析的结果确定。表6.3 6.3 显示了男子右脚活动的显示了男子右脚活动的最大角度。最大角度。622 空间作业范围空间作业范围n空间作业范围是在立体范围内，表征复合动作所能空间作业范围是在立体范围内，表征复合动作所能形成的作业空间。形成的作业空间。622 空间作业范围空间作业范围手的垂直作业范围（mm）图6.8手的触及范围 720mm；手的抓取范围 600 mm；手的舒适范围 300mm。1最有利的抓握范围 2手操作最适宜范围3手操作最大范围 4手可达的最大范围1图6.10 机床空间活动范围活动范围 P222P222操作脚踏板的空间活动范围操作脚踏板的空间活动范围（mm）图6.11空间舒适范围一般是介于肩和肘之间的空间范围内。空间舒适范围一般是介于肩和肘之间的空间范围内。空间舒适范围一般是介于肩和肘之间的空间范围内。空间舒适范围一般是介于肩和肘之间的空间范围内。此时，手臂的活动路线最短最舒适，故在此范围内能迅速而此时，手臂的活动路线最短最舒适，故在此范围内能迅速而此时，手臂的活动路线最短最舒适，故在此范围内能迅速而此时，手臂的活动路线最短最舒适，故在此范围内能迅速而准确地进行操作。准确地进行操作。准确地进行操作。准确地进行操作。n n作业时，操作者可能会出现各种动作和方向以及作业时，操作者可能会出现各种动作和方向以及各种操作姿态，因此作业空间也是包括了这些姿各种操作姿态，因此作业空间也是包括了这些姿态和动作的作业空间和作业对象所需的空间。态和动作的作业空间和作业对象所需的空间。n n研究空间作业范围的目的，是为了进行合理的作研究空间作业范围的目的，是为了进行合理的作业布置，使人装配起来最方便，效率最高，又不业布置，使人装配起来最方便，效率最高，又不易使人感到疲劳。易使人感到疲劳。63 作业空间布置作业空间布置631 作业空间布置的人机学原则作业空间布置的人机学原则n n1 1按操纵控制装置的按操纵控制装置的使用频率和操作顺序使用频率和操作顺序进行布进行布置。使用频率高的操纵控制装置布置在操作最佳置。使用频率高的操纵控制装置布置在操作最佳的范围内；依据操作过程的顺序的先后，把它们的范围内；依据操作过程的顺序的先后，把它们相互间安排靠近些，形成流畅的操作路线。相互间安排靠近些，形成流畅的操作路线。n n2 2 按照设备的功能进行布置按照设备的功能进行布置。功能相同和互相。功能相同和互相联系的部件或机器组合在一起。联系的部件或机器组合在一起。n n3 3根据根据人体生物力学、解剖学和运动学的特征人体生物力学、解剖学和运动学的特征来来布置机器、控制器和工具，做到既使人进行高效布置机器、控制器和工具，做到既使人进行高效率操作，又能减少人的疲劳。率操作，又能减少人的疲劳。n n4 4 根据设备、操作器等的根据设备、操作器等的重要程度重要程度进行布置。进行布置。n n5 5机器设备的平面布置除机器设备的平面布置除方便操作方便操作 ，还应注意，还应注意安全以及人流、物流的交通组织安全以及人流、物流的交通组织，以便创造舒适，以便创造舒适的建筑室内环境。的建筑室内环境。n n作业空间布置的人机学原则注意安全和人、货流的交通组织频率和顺序功能重要程度人体生物力学、解剖学和运动学特征这些原则有时候是矛盾的，满足这项而削弱了那项的情况时常会有发生。因此需要统一考虑，全面权衡。一般情况下，布置时把使用效率和操作顺序的原则列为优先的地位。同时兼顾按重要程度布置的原则。632 垂直作业面的布置垂直作业面的布置n n垂直作业面的布置与作业姿势、操作动作姿势很有关系，同时与操作时的操纵力、准确性、视角及作业空间的总体布局等也有密切的关系。632 垂直作业面的布置垂直作业面的布置按作业情况选定作业姿势一般来说，坐姿比坐-站姿好，坐-站姿比站姿效果好。站姿效果最差。垂直作业面的布置与操作特征置，台架及材料箱633 水平作业面的布置水平作业面的布置n n水平作业面也称水平工作面，是指工作时手在工作台面上水平作业面也称水平工作面，是指工作时手在工作台面上的活动面。的活动面。n n水平作业面的范围较小，只有以人体为中心，半径为水平作业面的范围较小，只有以人体为中心，半径为400mm400mm的范围才是最方便的作业区域。的范围才是最方便的作业区域。n n水平作业面却可以在不同高度上供人操作，为了改善工作水平作业面却可以在不同高度上供人操作，为了改善工作条件，提高工作效率，水平作业面的高度设计是水平作业条件，提高工作效率，水平作业面的高度设计是水平作业面布置的一个重要问题。面布置的一个重要问题。作业性质对水平作业面的高度的影响作业性质对水平作业面的高度的影响n n（1 1）对于精密作业（如精密装配和工程设计制图）对于精密作业（如精密装配和工程设计制图），水平工作面应置于肘高，水平工作面应置于肘高5-10cm5-10cm。这有利于获得。这有利于获得最佳视距，支持肘关节，减轻疲劳。最佳视距，支持肘关节，减轻疲劳。n n（2 2）对于一般精细作业，水平工作面要置于肘高）对于一般精细作业，水平工作面要置于肘高以下以下5-10cm5-10cm位置。位置。n n（3 3）对于体力强度大的较粗糙的工作，其水平工）对于体力强度大的较粗糙的工作，其水平工作面要置于肘高下作面要置于肘高下15cm15cm左右。左右。不同作业姿势对水平作业面的影响不同作业姿势对水平作业面的影响n n坐姿作业n n站姿作业n n坐-站姿作业n n坐姿作业：人们最习惯的作业姿态。n n坐姿作业水平面高度的确定原则：手臂在作业时应当是自然和松弛的。表6.6为坐姿水平面高度参考。坐姿坐姿n n站姿作业：站姿作业水平面作业高度一般低于肘部510cm为好。男性一般为104107cm,女性为8497cm。表6.7为站姿水平面参考。站姿站姿作业性质对水平作业面高度的影响作业性质对水平作业面高度的影响作业性质对水平作业面高度的影响作业性质对水平作业面高度的影响n n坐坐-站姿作业。在作业区域内，既可坐着作业又可站姿作业。在作业区域内，既可坐着作业又可以站着作业，根据作业需要交替进行。以站着作业，根据作业需要交替进行。n n这种姿势符合人机学原理和人体生理特点，吸收这种姿势符合人机学原理和人体生理特点，吸收坐、站姿的优点，而剔除缺点。坐、站姿的优点，而剔除缺点。n n坐姿可以解除站姿给人体下肢带来的肌内负荷疲坐姿可以解除站姿给人体下肢带来的肌内负荷疲劳，站姿可以放松由于坐姿导致的肌肉紧张。这劳，站姿可以放松由于坐姿导致的肌肉紧张。这样交替进行可以减少疲劳，提高作业效能。样交替进行可以减少疲劳，提高作业效能。n n作业面高度仍以上臂能自如操作为原则。一般按作业面高度仍以上臂能自如操作为原则。一般按站姿作业的工作面高度进行设计，只是坐姿要设站姿作业的工作面高度进行设计，只是坐姿要设计合适的高坐台和撂脚台。计合适的高坐台和撂脚台。坐坐-站姿站姿634 机器设备的布置机器设备的布置1机器设备的布置类型n n按生产线布置n n按工艺布置n n混合布置n n1.按生产线布置 机器设备是按照制造和装配的作业顺序安排的，部件在连续的生产线上加工和移运。n n按工艺布置：按工艺布置也叫按功能布置，它是把设备按照功能分组安排，把同一功能设备安装在一起。n n混合型布置：根据作业需求，把按生产线布置和按工艺布置结合起来的布置，叫做混合型布置。n n2 2机器设备的具体布置机器设备的具体布置平面排列布置n n纵向排列布置n n横向排列布置n n斜向排列布置纵向排列布置n n机床沿作业区纵向排列。n n在这种排列方式下，机床间物料运输和使用行车都比较方便。n n适用于长机床的排列。n n横向排列布置横向排列布置n n机床沿作业区横向排列。机床沿作业区横向排列。n n这种方式排列紧凑，节省面积，适用于短机床和其这种方式排列紧凑，节省面积，适用于短机床和其他中型设备。他中型设备。n n斜向排列布置斜向排列布置n n沿工作区斜着排列，一般斜角沿工作区斜着排列，一般斜角4545度。度。n n这种排列操纵方便，渣屑不易伤人，动力路线短等这种排列操纵方便，渣屑不易伤人，动力路线短等优点。优点。n n2.2.竖向布置竖向布置n n造型设计的竖向布置问题造型设计的竖向布置问题 根据身高进行考虑，使控制器和仪表布置美观大方，根据身高进行考虑，使控制器和仪表布置美观大方，适合人体操作。适合人体操作。n n设备的竖向布置设备的竖向布置 布置太低，势必迫使操作者弯腰操作，容易导致操布置太低，势必迫使操作者弯腰操作，容易导致操作者过度疲劳；布置太高，则要操作者举手或踮脚作者过度疲劳；布置太高，则要操作者举手或踮脚操作。站着操作电子设备的立式机箱不得高于操作。站着操作电子设备的立式机箱不得高于1.8m1.8m，对于高度低于，对于高度低于1.2m1.2m的设备，必须放在台架上才便的设备，必须放在台架上才便于人的操作。于人的操作。64 控制室的建筑设计与布置控制室的建筑设计与布置n n控制室设计必须功能分区明确，内外联系方便，控制室设计必须功能分区明确，内外联系方便，并尽量减少人观察和操纵的走动。并尽量减少人观察和操纵的走动。n n控制建筑空间的合理布置和利用是控制室设计中控制建筑空间的合理布置和利用是控制室设计中的主要问题之一。的主要问题之一。64 控制室的建筑设计与布置控制室的建筑设计与布置641 控制室的建筑平面布置控制室的建筑平面布置n n控制中心室：布置控制台、仪表盘等主要 监控设备。是核心部分。n n控制辅助用房：包括办公室、值班室、分析室等。n n计算机室n n更衣室、生活室、参观廊参见图6.19642 控制中心室的设计控制中心室的设计n n作业活动范围所需要的尺寸参见图6.21642 控制中心室的设计控制中心室的设计n n设备及其它活动空间所需要的尺寸参见图6.21643 控制设计的其他要求控制设计的其他要求n n采光和照明的要求n n温度湿度要求n n建筑要求n n总体布局要求采光和照明的要求n n尽量采用天然光，尽量采用天然光，n n控制室的开窗面积与其地面积之比应控制在控制室的开窗面积与其地面积之比应控制在1 1：2.52.5左右。避免直射阳光进入控制室。左右。避免直射阳光进入控制室。n n要求光源稳定、可靠和光色好。要求光源稳定、可靠和光色好。温度湿度要求n n室温控制在1525度，n n相对湿度控制在50%70%。建筑要求n n整个控制室要求平整、洁净，整个控制室要求平整、洁净，n n无振动和噪声干扰。无振动和噪声干扰。n n并能防止有害气体进入。并能防止有害气体进入。总体布局要求n n基本要求是位置适中；接近生产设备和装置。基本要求是位置适中；接近生产设备和装置。n n但与噪声源、振动源、污染源要隔离一定距离。但与噪声源、振动源、污染源要隔离一定距离。65 控制台的设计控制台的设计651 控制台的形式和特点控制台的形式和特点n n1 1 桌式控制台桌式控制台n n2 2 直柜式控制台直柜式控制台n n3 3 弧形控制台弧形控制台n n4 4 弯折形控制台弯折形控制台n n桌式控制台桌式控制台n n视野开阔，光线好，操作方便，结构简单。视野开阔，光线好，操作方便，结构简单。n n适用于控制器和指示器较少和需要经常观察和检适用于控制器和指示器较少和需要经常观察和检测台外设备情况的场合。测台外设备情况的场合。n n直柜式控制台直柜式控制台n n由一个竖面和一个平台或几个倾斜面板组成。台面由一个竖面和一个平台或几个倾斜面板组成。台面较大，视线较好。较大，视线较好。n n适用于控制器、指示器较多和需要操纵者经常观察适用于控制器、指示器较多和需要操纵者经常观察和监控台外情况的场合。和监控台外情况的场合。n n弧形控制台弧形控制台n n视觉条件好，能使操纵者注意力集中，操作方便，视觉条件好，能使操纵者注意力集中，操作方便，效率高，但结构复杂，台面较小。效率高，但结构复杂，台面较小。n n常用于中小型控制系统。常用于中小型控制系统。n n弯折形控制台弯折形控制台n n适用于控制器、指示器、发令元件较多的控制适用于控制器、指示器、发令元件较多的控制系统。一般由若干个直柜式控制台组成。系统。一般由若干个直柜式控制台组成。n n控制台高度按需要而定。控制台高度按需要而定。652 控制台尺寸和布置控制台尺寸和布置n n坐姿作业控制台尺寸和布置n n站姿作业控制台尺寸和布置n n坐-站姿作业控制台尺寸和布置n n坐姿作业控制台尺寸和布置 坐姿的作业姿势，常常是身躯伸直或稍向前倾1015度角，上腿平放，下腿一般垂直或稍向前倾斜着地，身体处于舒适的位置。坐姿作业控制台尺寸和布置坐姿作业控制台尺寸和布置坐姿作业控制台尺寸和布置坐姿作业控制台尺寸和布置(a)(a)坐姿低台控制台坐姿低台控制台坐姿低台控制台坐姿低台控制台 (b)(b)坐姿高台控制台坐姿高台控制台坐姿高台控制台坐姿高台控制台n n站姿作业控制台尺寸和布置 站姿作业时身体自然站直或躯干向前倾15度角左右，上臂抬起角度不超过45度。立姿作业控制台尺寸和布置立姿作业控制台尺寸和布置立姿作业控制台尺寸和布置立姿作业控制台尺寸和布置n n坐-站姿作业控制台尺寸和布置n n可供坐姿和站姿作业，座椅可以旋转，并根据需要调节高度。加设脚搁板。坐坐坐坐 -立姿作业控制台尺寸和布置立姿作业控制台尺寸和布置立姿作业控制台尺寸和布置立姿作业控制台尺寸和布置653 办公台设计办公台设计电子化办公台示意图办公台的主要尺寸电子化办公台的调节方式办公台的组合设计Combined design of work station控制台面板分布图控制台面板分布图上海磁悬浮铁路控制室上海磁悬浮铁路控制室上海磁悬浮铁路控制室上海磁悬浮铁路控制室某核电企业控制室某核电企业控制室某核电企业控制室某核电企业控制室NASANASA控制室控制室控制室控制室三峡电站控制室三峡电站控制室三峡电站控制室三峡电站控制室不合理的控制台设计不合理的控制台设计Improper design of workstationn n1.舒适的坐态生理和坐姿是什么?n n2.作业空间布置的人机学原则?n n3.机床平面排列布置的方法有哪几种,特点是什么?Any Questions?