Human人機(jī)工效學(xué)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則詳解

Process Simulate Human是一款人體建模和仿真工具，可幫助您提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的人體工程學(xué)，并優(yōu)化工業(yè)任務(wù)。Human及其可選工具包提供了以人為中心的設(shè)計(jì)工具，用于對(duì)虛擬產(chǎn)品和虛擬工作環(huán)境進(jìn)行人體工程學(xué)分析，可以利用虛擬人物改善工作場(chǎng)所的安全狀況、提高工作效率，并增加工作環(huán)境舒適度。您可以通過惟妙惟肖的模型分析以人為中心的操作，并根據(jù)不同人群的特點(diǎn)對(duì)模型進(jìn)行縮放。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)將改進(jìn)人機(jī)工程學(xué)納入考量，對(duì)操作過程中人為因素進(jìn)行評(píng)估，確保規(guī)劃出的工作場(chǎng)所更加安全。并且Process Simulate Human可以測(cè)試設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)上的一系列人為因素，包括受傷風(fēng)險(xiǎn)、時(shí)間安排、用戶舒適度、可達(dá)性、視距、能耗、疲勞限制以及其他重要參數(shù)。這可以幫助您在規(guī)劃階段達(dá)到人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，避免在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)人力績(jī)效和可行性問題。

1、Human人機(jī)工效學(xué)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則概覽

施加于工人身體的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)負(fù)荷主要影響人體的肌肉骨骼系統(tǒng)。PS Human大部分評(píng)價(jià)工具主要是依據(jù)National Institute for Occupational Safety and Health(美國(guó)職業(yè)安全與健康協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱NIOSH)發(fā)布的人工操作實(shí)際指導(dǎo)而開發(fā)的分析系統(tǒng)，下圖為V15版PS Human中支持的主要人機(jī)工效學(xué)評(píng)價(jià)工具。

以下這些人機(jī)工效學(xué)評(píng)價(jià)工具有著不同的應(yīng)用場(chǎng)景和使用約束，須根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行選擇其一或組合使用，并不是所有的工具都適合于所有的場(chǎng)景。同時(shí)，這些工效評(píng)價(jià)工具通常有三類分析范圍（或目標(biāo)）：

· Displaynotes（注釋）：支持實(shí)時(shí)展示當(dāng)前工效狀況說明；

· Simulation（動(dòng)態(tài)）：支持整個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的工效學(xué)分析；

· Static（靜態(tài)）：支持當(dāng)前姿態(tài)下實(shí)時(shí)的工效學(xué)分析；

2、常用的人機(jī)工效評(píng)價(jià)工具

下面針對(duì)常用的人機(jī)工效評(píng)價(jià)工具從基本概念、應(yīng)用場(chǎng)景、約束條件、報(bào)告解讀等方面進(jìn)行逐一說明：

LowerLoad Analysis可以分析特定操作下脊椎受力對(duì)下背部的影響是否符合NIOSH的標(biāo)準(zhǔn)，是否會(huì)令工人下背部的受傷概率增加。分析可以給出哪些任務(wù)最需要進(jìn)行人因方面改進(jìn)，從而對(duì)工廠車間的布局規(guī)劃和工序進(jìn)行安排來減小員工下背部受損的風(fēng)險(xiǎn)。腰椎L4和L5關(guān)節(jié)為下背部主要承力關(guān)節(jié)，下背部載荷分析的針對(duì)對(duì)象就是L4/L5關(guān)節(jié)。

適用場(chǎng)景廣泛，凡涉及到上肢負(fù)重將物體拾取、抬舉、移動(dòng)位置及放置到位等腰背部需要承力的情況，均可以使用該分析工具。

a.L4/L5脊椎處的壓力，并將其與NIOSH推薦受力和極限受力對(duì)比；

b.上半身重力及提舉物體的重力對(duì)L4/L5脊椎范圍處各個(gè)關(guān)節(jié)產(chǎn)生的扭矩；

c.背部主要肌肉在承載壓力下產(chǎn)生的肌肉張力。

（2）static靜態(tài)報(bào)告（當(dāng)前姿態(tài)的即時(shí)分析）

以下圖女性搬運(yùn)箱體為例，箱體重25.0kg，分析彎腰拾取箱體時(shí)的姿態(tài)工效：

a.脊柱受力因?yàn)槿梭w承載的外力而改變。

b.當(dāng)脊柱的壓力超過3400N，直方圖會(huì)變成黃色---3400N 是[NIOSH]標(biāo)準(zhǔn)給出的[BackCompression Action](背部壓力)的推薦值，超過這個(gè)值意味著該動(dòng)作會(huì)增大少部分工人受傷的風(fēng)險(xiǎn)。

c.當(dāng)超過6400N后，直方圖就會(huì)變成紅色---6400N是[NIOSH]給出的背部壓力的極限值，超過這個(gè)值會(huì)使大部分的工人都面臨受傷的危險(xiǎn)。

d.豎脊肌---顧名思義，是能讓脊椎骨豎立的肌肉，它是人體最重要的肌肉之一，由骶尾骨連接到頭。人類區(qū)別動(dòng)物能直立行走的原因，就是有強(qiáng)有力的豎脊肌，把整個(gè)脊椎豎起，讓上身直立，支撐身體幾十斤的重量。

（3）Simulation動(dòng)態(tài)報(bào)告（動(dòng)作全周期工效分析）

Simulation針對(duì)全動(dòng)作周期進(jìn)行工效分析，如下圖所示，在全動(dòng)作周期里彎腰提舉和下蹲放置兩處姿態(tài)時(shí)關(guān)節(jié)受力和肌肉張力均顯示峰值，其余姿態(tài)下相對(duì)平緩。

累積負(fù)荷可以認(rèn)為是在一天或一個(gè)班次中經(jīng)歷的所有負(fù)荷的累積：

•  分析范圍：

“累積背部載荷”與上篇介紹的“下背部載荷分析”的區(qū)別在于前者考慮了一定周期內(nèi)（如每班次或每天）動(dòng)作的頻率，所以需要輸入動(dòng)作持續(xù)周期和重復(fù)頻率；后者只針對(duì)單次的完整動(dòng)作進(jìn)行工效分析。因主要關(guān)注持續(xù)、重復(fù)動(dòng)作情況下的累計(jì)載荷，故“累積背部載荷”僅提供動(dòng)態(tài)報(bào)告（整個(gè)動(dòng)作持續(xù)周期內(nèi)的工效學(xué)分析），不支持某時(shí)刻下具體姿態(tài)的工效分析以及實(shí)時(shí)的注釋說明。

如下圖所示，輸入每班次持續(xù)周期（去掉中間工歇時(shí)間）和每班次重復(fù)頻率，下方是兩個(gè)生理閾值（脊椎壓縮和扭矩值），除非有特殊要求，一般使用系統(tǒng)默認(rèn)大小。

系統(tǒng)輸出報(bào)告如下圖所示：

a. 前三行分別給出了每班次總時(shí)間、空閑時(shí)間和每一次動(dòng)作持續(xù)時(shí)間。

b. 第四與第五行分別給出了當(dāng)前受力情況、動(dòng)作持續(xù)周期及重復(fù)頻率下背部受到的累計(jì)壓縮和扭矩值，并分別與輸入界面下給出的閾值進(jìn)行比較，如果未超出閾值則以“綠色”進(jìn)行著色顯示。

c. 如果受力情況、動(dòng)作持續(xù)周期及重復(fù)頻率三者中其一發(fā)生變化，有可能造成系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果超出之前給定的閾值，系統(tǒng)會(huì)在超出部分的下方用紅色標(biāo)識(shí)出，提示“有可能增加受傷的風(fēng)險(xiǎn)”。