席志強(qiáng)
摘 要:人機(jī)工程學(xué)分析了人和機(jī)器之間的關(guān)系,將融合其中的功能最好的發(fā)揮出來,屬于一門價值綜合型的學(xué)科內(nèi)容,在機(jī)械制造中應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的概念,能夠為人們創(chuàng)造出十分安全且舒適的工作環(huán)境,且能夠?qū)⑷撕蜋C(jī)器的最大價值發(fā)揮出來,提升機(jī)械制造和設(shè)計出產(chǎn)品的科學(xué)性、合理性和安全性。
關(guān)鍵詞:人體工程學(xué);機(jī)械設(shè)計;機(jī)械制造;必然性
前言
隨著社會進(jìn)步,科學(xué)技術(shù)處于不斷創(chuàng)新的階段,很多只是向企業(yè)提供的機(jī)器本身工作效率的機(jī)械產(chǎn)品和市場需求出現(xiàn)了矛盾,企業(yè)工人的需求開始朝向人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械上運用的實際狀況,分析機(jī)械設(shè)計是否可以滿足工人的情緒需求、能力需求和操作習(xí)慣等。工人希望其操作的機(jī)械設(shè)備不需要付出太多的體力勞動,且確保操作者可以保持持續(xù)性且飽滿的精神。
1 人機(jī)工程學(xué)概述
就工程學(xué)發(fā)展的角度分析,人機(jī)工程學(xué)實際上是一門交叉性質(zhì)的學(xué)科內(nèi)容,其整個學(xué)科的范圍已經(jīng)涵蓋了工程學(xué)范圍、心理學(xué)范圍和力學(xué)范圍等,建立在人體工程學(xué)基礎(chǔ)上的深入分析,由此確保實現(xiàn)人、機(jī)和外部環(huán)境三者之間的良好協(xié)調(diào)和分配。就機(jī)械設(shè)計的角度來看,整個設(shè)計過程實際上是系統(tǒng)性的工程,就設(shè)計者的角度分析,整個設(shè)計過程中需要針對不同的設(shè)計元素進(jìn)行充分考慮分析,例如,分析工作環(huán)境、分析機(jī)械設(shè)備自身和實際的工作強(qiáng)度等因素。隨著智能化技術(shù)的不斷創(chuàng)新,當(dāng)前機(jī)械設(shè)計的諸多項目中,人本設(shè)計的理念得到了良好的推廣和應(yīng)用。就實用性的角度分析,機(jī)械設(shè)計的實際目的是為了有效提升項目作業(yè)的實際效率,由此可見,設(shè)計者需要關(guān)注人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的有關(guān)理論內(nèi)容,注重理論應(yīng)用于實踐的適應(yīng)性。
2 機(jī)械設(shè)計制造中需要考慮到的人體機(jī)能系統(tǒng)
就機(jī)械設(shè)計制造的過程分析,需要考慮的因素很多,例如,需要分析使用者的神經(jīng)系統(tǒng)、感覺系統(tǒng)和運動系統(tǒng)等,以上也都是人機(jī)工程學(xué)發(fā)展的重要影響因素。
2.1 人體神經(jīng)系統(tǒng)
人體中的大腦中樞功能運轉(zhuǎn)主要表現(xiàn)在對不同種類信息的獲取和整合,做好信息的處理,中樞功能表現(xiàn)為對獲取的各類信息進(jìn)行整合與處理,由此能夠及時的應(yīng)對外部環(huán)境的刺激,基于以上分析,研究人員針對機(jī)械設(shè)備設(shè)計的時候,需要避免產(chǎn)品實際反映速度太快,避免人腦的反應(yīng)比不上機(jī)械反應(yīng)速度的情況,除了以上考慮,研究人員還需針對人腦的記憶功能進(jìn)行合理分析和利用,由此來有效提升研發(fā)產(chǎn)品的實際工作效率。
2.2 人體感覺系統(tǒng)
就生理學(xué)研究的角度分析,人體內(nèi)涵蓋了很多的感覺神經(jīng),諸多的感覺通道都各自對應(yīng)了不同的場合,例如,視覺通道主要是為了向外部傳達(dá)信息;聽覺通道的作用主要是為了獲取外部的信息。就機(jī)械設(shè)計的研究人員來看,產(chǎn)品實際設(shè)計的過程中需要關(guān)注人體的實際感覺,注重使用者的感受,針對人的視力范圍和聽力范圍進(jìn)行思考,確保產(chǎn)品設(shè)計的科學(xué)性和合理性。
2.3 人體運動系統(tǒng)
運動系統(tǒng)的主要職能是為了確保不同動作和勞動的完成,機(jī)械設(shè)計需要考慮到骨關(guān)節(jié)和肌肉強(qiáng)度,例如,肢體運動過程中需要分析肢體的運動范圍和出力強(qiáng)度,分析運動的速度等。
3 人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計、制造中應(yīng)用的必然性
3.1 便于操作、觀察與維護(hù)
工廠操作中,需要實現(xiàn)人-機(jī)-環(huán)境協(xié)調(diào),如果處理不好人機(jī)關(guān)系,會顯著影響到員工的工作效率,例如,機(jī)具太低的話,工人工作要彎腰,不僅很容易疲勞且會給員工帶來不好的身體影響,導(dǎo)致駝背。如果照明不好,影響員工視力和工作效率。因此應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)有助于將部件合理安排和擺放,有助于員工的日常操作、觀察和維護(hù)。應(yīng)用的原則是為了更加簡便,減少操作位置和修理位置的數(shù)量,需要保障操作部件的位置、大小和力度方向和一般人身材基本特征的適應(yīng)性。不同類型的部件操作需要顯著區(qū)分開,信號顯示的形式也要有差異。駕駛員與汽車之間是十分典型的人機(jī)關(guān)系。汽車駕駛室的內(nèi)部布置需要符合駕駛員的視野范圍,確保乘坐舒適和安全,方向盤和座椅的位置、坐墊到腳踏板之間的距離都需要符合人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2 創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境
如果工人的工作環(huán)境比較舒適,其身體可能不會發(fā)生很大的疲勞,精神可能也會保持十分愉悅的狀態(tài),間接的影響到工作效率。由此可見,人機(jī)工程學(xué)十分關(guān)注實際環(huán)境對于個人工作效率和身體健康的影響,例如,噪聲污染問題。就實際的生產(chǎn)生活來看,人們經(jīng)常受到噪聲的實際苦惱,很多噪聲可能聲音不太大,但是也能給人帶來很多的煩躁。溫度和濕度對于人的影響也是很大的,高溫很容易使人分散注意力,操作準(zhǔn)確性降低,協(xié)調(diào)能力變?nèi)?。根?jù)調(diào)查研究顯示,夏季溫度控制在18℃~24℃,冬季溫度控制在17℃~22℃,這樣員工的工作效率較高。
3.3 提供安全防護(hù)
安全防護(hù)的內(nèi)容包含兩點,第一,采取針對性措施避免操作失誤的產(chǎn)生,良好防護(hù)機(jī)器運行。操作的失誤可能來自于外部因素或者內(nèi)部因素,由此產(chǎn)生很多誤動作,也可能是因為操作者自身的因素發(fā)生了失誤??梢圆扇〉拇胧┌O(shè)置避免超載的安全裝置,自動鎖緊裝置、控制開關(guān)等。第二,針對操作者自身實施的安全防護(hù)措施,例如,行走的車輛為了保障駕駛員的人身安全,已經(jīng)設(shè)置出防翻滾駕駛臺、防震座椅等。人身防護(hù)關(guān)系到的安全技術(shù)很多,例如,構(gòu)件可靠性技術(shù)、有限損壞技術(shù)等;除此之外,報警系統(tǒng)、防護(hù)罩、擋板等設(shè)備的應(yīng)用效果都不錯。
3.4 提升人機(jī)功能分配的協(xié)調(diào)性
人機(jī)功能分配的協(xié)調(diào)性是機(jī)械設(shè)計制造過程中需要關(guān)注的重要內(nèi)容,不能只是簡單的考慮到技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)能力、材料的性能,避免設(shè)計出來的機(jī)械產(chǎn)品只注重性能,忽視了設(shè)備和人之間的協(xié)調(diào)性,降低了人們的購買率和使用率。經(jīng)過分析,筆者認(rèn)為,人機(jī)功能協(xié)調(diào)性的主要影響因素包含以下兩點,第一,機(jī)械制造和設(shè)計的過程中片面的將機(jī)械作為主體,忽視了人的因素,由此產(chǎn)生了機(jī)械設(shè)備十分先進(jìn)但是人協(xié)調(diào)性很差的情況。第二,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們更多的關(guān)注自己的生理情況,機(jī)械設(shè)計需要滿足人們的生理需求。就未來機(jī)械設(shè)計制造的發(fā)展前景來看,設(shè)計人員可能不僅要分析機(jī)械設(shè)計知識,還需不斷學(xué)習(xí)相關(guān)的物理學(xué)知識、生理學(xué)知識和人體工程學(xué)等知識,綜合全面的分析人和機(jī)器工作效率的各方面因素,良好的模擬很多預(yù)發(fā)情況,良好的選擇人和機(jī)器工作效率之間的一個最佳點,提升人的高效率,同時保障機(jī)器運行的高效率。將工作項目和機(jī)械的實際功能良好的分配到人和機(jī)器上,實現(xiàn)人機(jī)的合理分配,提升機(jī)械運行效率。例如,對機(jī)械設(shè)計制造的過程中需要考慮到不同人的行為和操作習(xí)慣,分析身體彎弓時產(chǎn)生的實際推力,提重物的時候人們的身體重心會顯著下降,機(jī)器控制上還需考慮到人體實際的反應(yīng)時間,確保機(jī)械運行的安全性。
4 結(jié)束語
不管科學(xué)技術(shù)未來的發(fā)展怎么樣,時代都將是隨著科學(xué)技術(shù)不斷變遷的,機(jī)械制造設(shè)計的全程目標(biāo)都為了良好的服務(wù)人們,因此機(jī)械設(shè)計和制造的過程中不能只是一味的思考機(jī)械運行的效率,需要關(guān)注機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢,將人機(jī)工程學(xué)的理念運用在設(shè)計中,實現(xiàn)人機(jī)結(jié)合的最終目標(biāo)。人機(jī)工程學(xué)理論融合機(jī)械設(shè)計和制造過程中,肯定會給機(jī)械行業(yè)帶來新的競爭環(huán)境,提升行業(yè)競爭力,由此良好實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的功能,促進(jìn)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]盧小菊,劉英林.淺談人機(jī)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動化,2013,03:165-166.
[2]劉世豪,杜彥斌,郭志忠.基于人機(jī)工程學(xué)的數(shù)控機(jī)床耦合仿生優(yōu)化設(shè)計方法研究進(jìn)展[J].河北科技大學(xué)學(xué)報,2015,03:232-239.
[3]劉濤,陳明.基于人機(jī)工程學(xué)的數(shù)控機(jī)床設(shè)計與分析[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2014,11:49-52.
[4]張銳,羅剛,張強(qiáng),等.人機(jī)工程學(xué)在農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化專業(yè)的教學(xué)探索[J].教育教學(xué)論壇,2014,41:119-121.
[5]程東東,翟華,王永成,等.安全人機(jī)工程學(xué)主動設(shè)計方法研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2013,06:9-12.