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Human人機工效學評價準則詳解

供稿:北京迪基透 2020/8/6 15:35:46

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  • 關鍵詞: Process Simulate Human
  • 摘要:ProcessSimulateHuman是一款人體建模和仿真工具,可幫助您提高產品設計的人體工程學,并優化工業任務。


Process Simulate Human是一款人體建模和仿真工具,可幫助您提高產品設計的人體工程學,并優化工業任務。Human及其可選工具包提供了以人為中心的設計工具,用于對虛擬產品和虛擬工作環境進行人體工程學分析,可以利用虛擬人物改善工作場所的安全狀況、提高工作效率,并增加工作環境舒適度。您可以通過惟妙惟肖的模型分析以人為中心的操作,并根據不同人群的特點對模型進行縮放。設計產品時將改進人機工程學納入考量,對操作過程中人為因素進行評估,確保規劃出的工作場所更加安全。并且Process Simulate Human可以測試設計和運營上的一系列人為因素,包括受傷風險、時間安排、用戶舒適度、可達性、視距、能耗、疲勞限制以及其他重要參數。這可以幫助您在規劃階段達到人機工程學標準,避免在生產過程中出現人力績效和可行性問題。

1、Human人機工效學評價準則概覽

施加于工人身體的靜態/動態負荷主要影響人體的肌肉骨骼系統。PS Human大部分評價工具主要是依據National Institute for Occupational Safety and Health(美國職業安全與健康協會,簡稱NIOSH)發布的人工操作實際指導而開發的分析系統,下圖為V15版PS Human中支持的主要人機工效學評價工具。

以下這些人機工效學評價工具有著不同的應用場景和使用約束,須根據實際工況進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景。同時,這些工效評價工具通常有三類分析范圍(或目標):

· Displaynotes(注釋):支持實時展示當前工效狀況說明;

· Simulation(動態):支持整個動作周期內的工效學分析;

· Static(靜態):支持當前姿態下實時的工效學分析;

2、常用的人機工效評價工具

下面針對常用的人機工效評價工具從基本概念、應用場景、約束條件、報告解讀等方面進行逐一說明:

(1)LowerLoad Analysis(下背部載荷分析)

LowerLoad Analysis可以分析特定操作下脊椎受力對下背部的影響是否符合NIOSH的標準,是否會令工人下背部的受傷概率增加。分析可以給出哪些任務最需要進行人因方面改進,從而對工廠車間的布局規劃和工序進行安排來減小員工下背部受損的風險。腰椎L4和L5關節為下背部主要承力關節,下背部載荷分析的針對對象就是L4/L5關節。

  • 應用場景:

適用場景廣泛,凡涉及到上肢負重將物體拾取、抬舉、移動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。

  • 分析范圍:

“下背部載荷分析”支持實時工效注釋、單姿態工效分析及全動作周期的工效學分析。

  • 分析結論:

a.L4/L5脊椎處的壓力,并將其與NIOSH推薦受力和極限受力對比;

b.上半身重力及提舉物體的重力對L4/L5脊椎范圍處各個關節產生的扭矩;

c.背部主要肌肉在承載壓力下產生的肌肉張力。

(2)static靜態報告(當前姿態的即時分析)

以下圖女性搬運箱體為例,箱體重25.0kg,分析彎腰拾取箱體時的姿態工效:

  • 系統輸出報告如下:

  • 報告解讀:

a.脊柱受力因為人體承載的外力而改變。

b.當脊柱的壓力超過3400N,直方圖會變成黃色---3400N 是[NIOSH]標準給出的[BackCompression Action](背部壓力)的推薦值,超過這個值意味著該動作會增大少部分工人受傷的風險。

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

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。人類區別動物能直立行走的原因,就是有強有力的豎脊肌,把整個脊椎豎起,讓上身直立,支撐身體幾十斤的重量。

(3)Simulation動態報告(動作全周期工效分析)

Simulation針對全動作周期進行工效分析,如下圖所示,在全動作周期里彎腰提舉和下蹲放置兩處姿態時關節受力和肌肉張力均顯示峰值,其余姿態下相對平緩。

  • CumulativeBack Load(累積背部載荷)

累積負荷可以認為是在一天或一個班次中經歷的所有負荷的累積:

· 利用模擬操作來定義工作循環;
· 允許定義班次和每班重復次數;
· 提供最大曝光準則,同時允許用戶自定義累積壓縮和力矩閾值;
· 生成全面的摘要報告。

  •  分析范圍:

“累積背部載荷”與上篇介紹的“下背部載荷分析”的區別在于前者考慮了一定周期內(如每班次或每天)動作的頻率,所以需要輸入動作持續周期和重復頻率;后者只針對單次的完整動作進行工效分析。因主要關注持續、重復動作情況下的累計載荷,故“累積背部載荷”僅提供動態報告(整個動作持續周期內的工效學分析),不支持某時刻下具體姿態的工效分析以及實時的注釋說明。

  • 輸入數據說明:

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

  • 報告解讀:

系統輸出報告如下圖所示:

a. 前三行分別給出了每班次總時間、空閑時間和每一次動作持續時間。

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

c. 如果受力情況、動作持續周期及重復頻率三者中其一發生變化,有可能造成系統計算結果超出之前給定的閾值,系統會在超出部分的下方用紅色標識出,提示“有可能增加受傷的風險”。

審核編輯(王靜)
更多內容請訪問 北京迪基透(http://home.gongkong.com/profile/?uid=S020051314190100001)

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