學生組合床的安全人機工程學分析及改進

劉 璐 孫會利

(鄭州大學 力學與工程科學學院，河南 鄭州 450001)

1 安全人機工程學在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

安全人機工程學著眼于人機結(jié)合面，以人的生理、心理、生物力學等因素為依據(jù)，分析研究人、機、環(huán)境三者之間的相互作用，為確保人在安全健康、舒適愉快的環(huán)境中從事各項活動提供理論和方法。

在運用人體測量數(shù)據(jù)進行人機工程學分析時，應(yīng)遵循以下幾個準則:(1)最大最小準則。該準則要求根據(jù)具體設(shè)計目的選用最小或最大人體參數(shù)。(2)可調(diào)性準則。與健康安全關(guān)系密切或減輕作業(yè)疲勞的設(shè)計應(yīng)遵循該準則。(3)平均準則。諸如門拉手高、錘子和刀的手柄等常用平均值設(shè)計更合理。(4)使用最新人體數(shù)據(jù)準則。(5)地域性準則。

2 學生組合床安全人機工程學分析

現(xiàn)有的學生組合床為上下劃分結(jié)構(gòu)，即上部床位，下部家具，基本滿足了學生休息和學習的需求。但其細節(jié)方面的缺陷，在長期使用過程中逐漸暴露出來。

2.1 上部床鋪大小的分析

床的長寬設(shè)計應(yīng)選用大尺寸，即選擇人體身高、肩寬的第九十九百分位為設(shè)計依據(jù)，由于每件產(chǎn)品在使用設(shè)計時不可能滿足所有人的使用習慣以及喜好，也就沒有必要為極少數(shù)人群進行不必要的設(shè)計?，F(xiàn)有床鋪的尺寸基本滿足人機工程學的設(shè)計要求，在考慮心理修正量的情況下可適當增加其長度和寬度。

2.2 下部桌面作業(yè)區(qū)域及光環(huán)境分析

依據(jù)控制臺作業(yè)控制區(qū)域，如下圖1，人的手眼協(xié)調(diào)區(qū)域?qū)挾葹?0.7cm，長度在人體正中矢狀面左右各7.6cm～53.5cm。書桌平行于床長方向，長度遠遠超出了人眼協(xié)調(diào)范圍，使用者頻繁出現(xiàn)單手工作，眼睛注意力不集中，易造成疲勞。人身體和上部床鋪均遮擋光源，使視野昏暗不開闊，不利于學生身體健康。

圖1 控制臺作業(yè)控制區(qū)域

2.3 容腿空間的分析

對于Ⅱ型產(chǎn)品設(shè)計只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值或下限值的依據(jù)。坐膝高的第九十九百分位數(shù)為549mm，功能修正量為33mm，故容腿空間高的最小功能尺寸為582mm?，F(xiàn)有的書桌設(shè)計留有心理修正量，是符合安全人機工程學的設(shè)計。但受桌子寬度和擺放位置的限制，存在腿伸不直的現(xiàn)象，不利于腿部活動。

2.4 衣柜和爬梯的分析

衣柜高度適合大多數(shù)人使用，且內(nèi)置橫梁，方便懸掛衣服，設(shè)計合理。由于現(xiàn)在學生個人物品普遍較多，在宿舍空間允許的情況下建議擴大。

爬梯多為金屬制垂直式格子爬梯，爬起來費力。腳橫梁較窄，硌痛感明顯，冬季冰涼且腳底易打滑，安全系數(shù)較低。

3 學生組合床改進方案

針對學生組合床的人機工程學分析中發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合長期使用的經(jīng)驗，現(xiàn)對桌子設(shè)計和爬梯設(shè)計重點提出改進方案，同時增加更多人性化設(shè)計。

3.1 桌面改進方案

將桌面改為垂直于床長方向放置，采光良好，同時縮短桌面長度，有利于提高工作效率。改進后的書桌節(jié)省了很大空間，在空余地方增加多層書架，滿足學生存放書籍的需要。在桌面上方和側(cè)面較高位置處設(shè)置儲物隔板，根據(jù)個人習慣放置經(jīng)常使用的物品，方便使用。此方案滿足了基本使用和采光要求，視野開闊，容腿空間合適，并且更加充分地利用原有空間。

圖2 改進后的書桌

3.2 爬梯改進方案

方案一:將鋼制垂直式爬梯略加改動，設(shè)置一定的傾角，方便用力。增加腳踏橫梁的寬度，并包裹柔軟橡膠材料，以預(yù)防打滑和硌腳現(xiàn)象，增加安全系數(shù)和舒適感。此方案保留了原設(shè)計支撐床鋪、節(jié)省空間的優(yōu)點，同時改進其明顯缺陷，方便實用，適合大多數(shù)現(xiàn)有學生宿舍使用。但由于格子式設(shè)計本身存在的缺陷，仍存在一些不方便不安全的因素。

方案二:采用內(nèi)陷式設(shè)計，用具有儲存功能的抽屜做成樓梯臺階，并加以固定，放置在兩張床鋪之間公用。用起來最為省力，安全系數(shù)最高，且增加儲物空間，為學生提供了更多的方便。與方案一相比，此方案需要更大的空間，故只能在宿舍空間允許的情況下加以改進。

3.3 其他人性化設(shè)計方案

在衣柜中下部增加一個隔板，方便分類放置衣服;在桌面上方的儲物隔板的底部安裝一個有燈罩保護的20W 的日光燈，保障學習光環(huán)境;在床鋪上方設(shè)置小型壁柜或隔板，為同學們提供一個放置睡前讀物或者其他非床上用品的地方，避免多余雜物影響睡眠。

4 結(jié)語

本方案在分析設(shè)計的過程中，從學生安全舒適的角度出發(fā)，引入了人性化設(shè)計，為學生組合床的改進提出意見。受時間和作者水平限制，僅對學生組合床設(shè)計進行初步探究。

［1］丁玉蘭.人機工程學(第三版)［M］.北京:北京理工大學出版社，1999.

［2］歐陽文昭，廖可兵.安全人機工程學［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2002.

［3］楊晶.大學生公寓人機學分析與設(shè)計［J］.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2012.

［4］朱軼蕾，楊昌鳴.淺析高校學生宿舍內(nèi)部空間的環(huán)境設(shè)計［J］.重慶建筑大學學報.2007.