第十二章作業空間設計1主要內容：第一節作業空間設計概述

第二節作業空間設計中的人體因素第三節作業姿勢與作業空間設計第四節工作場所性質與作業空間設計第五節座椅設計2《人因工程學》機械工業出版社第一節作業空間設計概述一、作業空間設計的有關概念二、作業空間設計的一般要求3《人因工程學》機械工業出版社第一節作業空間設計概述一、作業空間設計的有關概念1.作業空間（1）近身作業空間（2）個體作業場所（3）總體作業空間2．作業空間設計4《人因工程學》機械工業出版社第一節作業空間設計概述二、作業空間設計的一般要求

（一）近身作業空間設計應考慮的因素（1）作業特點（2）人體尺寸（3）作業姿勢（4）個體因素（5）維修活動（二）作業場所布置原則（1）重要性原則（2）使用頻率原則（3）功能原則（4）使用順序原則（三）總體作業空間設計的依據5《人因工程學》機械工業出版社平均執行時間/min20151050低中高頻率重要性功能使用順序原則的適用性

圖12-1面板布置原則與作業執行時間的關系6《人因工程學》機械工業出版社第二節作業空間設計中的人體因素一、作業空間設計時人體測量學數據運用（1）確定對于設計至為重要的人體尺度（2）確定設計對象的使用者群體，以決定必須考慮的尺度范圍（3）確定數據運用原則（4）選擇合適的數據定位群體的百分位（5）查找表選擇有關數據值（6）如有必要，對數據作適當的修正（7）考慮測量衣著情況（8）考慮人體測量學數據的靜態和動態性質7《人因工程學》機械工業出版社第二節作業空間設計中的人體因素二、人體視野及所及范圍（一）視野（二）主要視力范圍

（三）眼高（四）視覺運動規律8《人因工程學》機械工業出版社視野是指人的頭部和眼球固定不動的情況下，眼睛觀看正前方物體時所能看得見的空間范圍，常以角度來表示。視野的大小和形狀與視網膜上感覺細胞的分布狀況有關，正常人兩眼的視野大致相同。在水平面內的視野是：雙眼視區大約60o以內的區域，辨別字的視線角度為10o～20o；分辯字母的視線角度為5o～30o，在各自視線范圍以外，字和字母模模糊糊，趨于消失。對于特定的顏色的辨別，視線角度為30o～60o。最敏銳的視力是在標準視線每側1o的范圍內。

（一）視野9《人因工程學》機械工業出版社垂直平面的視野：以標準視線水平為0o基準,則最大視區為視平線以上50o和視平線以下70o。顏色辨別界限為視平線以上30o，視平線以下40o。實際上人的自然視線是低于標準視線的，一般狀態下，站立時自然視線低于水平線40o，坐著時低于水平線15o；在站姿松弛時，自然視線偏離標準線30o，在坐姿松弛時，自然視線偏離標準線38o。最佳觀看展示物的視區在低于標準線30o的區域里。（一）視野10《人因工程學》機械工業出版社根據對物體視覺的清晰度，一般把視野分成三個主要視力范圍區：1.中心視力范圍（直視區）。人們通常所說的視力，是指視網膜中心窩處的視力，又稱中心視力。1.5o～3o，其特點是對該區內的事物的視覺最為清晰。2.瞬間視力范圍，視角18o，其特點是通過眼球的轉動，在有限的時間內就能獲得該區內物體的清晰形象。3.有效視力范圍，視角18o，其特點是利用頭部和眼球的轉動，在該區內注視物體時，必須集中注意力方能有足夠的清晰視覺。

（二）主要視力范圍11《人因工程學》機械工業出版社有時，對被觀察物體并不要求獲得十分細致的清晰程度，所以注意力不必集中，視力也不緊張。此外，視力范圍與被觀察的目標距離有關。目標在560mm處最為適宜，低于380mm時會發生目眩，超過760mm時，細節看不清楚。當觀察目標需要轉動頭部時，左右均不宜超過45o，上下也均不宜超過30o。（二）主要視力范圍12《人因工程學》機械工業出版社人眼具有視覺特性，在目視工作中人眼的適應性至關重要。人眼適應性與人眼的高度及顯示器、控制器的位置有關。顯示器、控制器的配置應當滿足人的視覺特性的要求。配置不當將引起作業者的視覺疲勞，從而導致作業的效率降低，安全和可靠性也無法保障。立姿眼高是從地面至眼睛的距離，在一般工業人口中，眼高的范圍約為（147～175）mm。坐姿眼高是從座位面至眼睛的距離，其范圍約為（660～790）mm。兩組數據值均為正常衣著和身體姿勢狀態。這些尺寸是目視工作必須適應的眼高范圍。

（三）眼高

13《人因工程學》機械工業出版社（四）視覺運動規律

（1）眼睛沿水平方向運動比沿垂直方向運動快而且不易疲勞；一般先看到水平方向的物體，后看到垂直方向的物體。因此，很多儀表外形設計成橫向長方形。（2）視線的變化習慣于從左到右，從上到下和順時針方向運動。所以儀表刻度方向設計應遵循這一規律。（3）人眼對水平方向尺寸和比例的估計比對垂直方向尺寸和比例的估計要準確得多，因而水平式儀表的誤讀率（28％）比垂直式儀表的誤讀率（35％）低。14《人因工程學》機械工業出版社（4）當眼睛偏離視中心時，在偏離距離相等的情況下，人眼對左上限的觀察最優，依次為右上限、左下限、而右下限最差。視區內儀表的布置應考慮這一點。（5）兩眼的運動是協調的、同步的。在正常情況下不可能一只眼睛轉動而另一只眼睛不動；在一般操作中，不可能一只眼睛視物而另一只眼睛不視物。因而通常都以雙眼視野為設計依據。（四）視覺運動規律15《人因工程學》機械工業出版社第二節作業空間設計中的人體因素三、工作體位（一）決定工作體位和姿勢的因素（二）工作體位1.坐姿作業2.立姿作業3.坐、立交替的作業16《人因工程學》機械工業出版社（一）決定工作體位和姿勢的因素操作者在作業過程中，通常采用坐姿、立姿、坐立交替相結合姿勢，也有一些作業采用跪姿和臥姿。在作業中使用良好的作業姿勢可使作業者時刻處于輕松的狀態。在確定作業姿勢時，主要考慮以下因素：1.作業空間的大小和照明條件；2.作業負荷的大小和用力方向；3.作業場所各種儀器、機具和加工件的擺放位置；4.作業臺高度及有沒有容膝空間；5.操作時的起坐頻率等因素。17《人因工程學》機械工業出版社1.坐姿作業

坐姿是指身軀伸直或稍向前傾角為100～150，上腿平放，下腿一般垂直地面或稍向前傾斜著地，身體處于舒適狀態的體位。坐姿作業具有以下特點：不易疲勞，持續工作時間長；身體穩定性好，操作精度高；手腳可以并用作業；腳蹬范圍廣，能正確操作。人體最合理的作業姿勢就是坐姿作業。對于以下作業應采用坐姿作業：精細而準確的作業；持續時間較長的作業；施力較小的作業；需要手、足并用的作業。

（二）工作體位18《人因工程學》機械工業出版社2.立姿作業立姿通常是指人站立時上體前屈角小于300時所保持的姿勢。立姿作業的優點及缺點如下：（1）立姿作業的優點可活動的空間增大；需經常改變體位的作業，立位比頻繁起坐消耗能量少；手的力量增大，即人體能輸出較大的操作力；減少作業空間，在沒有坐位余地的場所，以及顯示器、控制器配置在墻壁上的情況，立姿更好。（二）工作體位19《人因工程學》機械工業出版社（2）立姿作業的缺點不易進行精確和細致的作業；不易轉換操作；立姿時肌肉要做出更大的功來支持體重，容易引起疲勞；長期站立容易引起下肢靜脈曲張等。對于需經常改變體位的作業；工作地的控制裝置布置分散，需要手、足活動幅度較大的作業；在沒有容膝空間的機臺旁作業；用力較大的作業；單調的作業，應采用立姿操作。

（二）工作體位20《人因工程學》機械工業出版社3.坐、立交替的作業

某些作業并不要求作業者始終保持立姿或坐姿，在作業的一定階段，需交換姿勢完成操作。這種作業姿勢稱為坐、立交替的作業姿勢。采用這種作業姿勢既可以避免由于長期立姿操作而引起的疲勞，又可以在較大的區域內活動以完成作業，同時穩定的坐姿可以幫助作業者完成一些較精細的作業。坐、立交替作業的作業面按立姿作業設計，座椅面高度應與作業面高度相匹配，因此應提高座椅高度。一般使人坐在椅面上雙腳剛好著地。該類座椅一般設計成可調的。

（二）工作體位21《人因工程學》機械工業出版社（三）人的行為特征前面討論的是人進行正常作業所必須的物理空間。實際上，人對作業空間的要求，還受社會和心理因素影響。一般來說，人的心理空間要大于操作空間要求。當人的心理空間要求受到限制時，會產生不愉快的消極反應或回避反應。因此，在作業空間設計時，必須考慮人的社會和心理因素。

1.個人心理空間2.人的捷徑反應和躲避行為22《人因工程學》機械工業出版社接觸類型心理距離親密距離≤450個人距離450～1200社交距離1200～3500公共距離3500～9000表12-1人際交往心理距離/mm圖12-2人身空間區域1.個人心理空間（三）人的行為特征23《人因工程學》機械工業出版社1.個人心理空間人們對正面要求較大，而側面要求較少。因此，有必要通過工作場所的布局設計，使工作崗位具有足夠的、相對獨立的個人空間，并預先對外來參觀人員的通行區域做出恰當的規劃。有些座椅設計的雖然考慮了人的舒適性和使用效率，但由于放置的位置和排列不當，總體使用效率并不高。例如長排放置的多人座椅，中間不加分隔，即使落座者旁邊有空位人們通常也不愿意坐上去，如果加上扶手或隔開座椅，就可以提高座椅利用率。

（三）人的行為特征24《人因工程學》機械工業出版社2.人的捷徑反應和躲避行為

人的捷徑反應是指人在日常生活中，為了貪圖方便，采用最便捷的途徑，直接指向目標的行為傾向。如伸手取物往往直接伸向物品，穿越空地走直線等。當發生危險時，人類也有一些共同的躲避行為。如從眾心理、左右躲避等行為。人的這種行為傾向在作業過程中常常是引起事故的原因，因此，在設計總體布局、通道、機器、堆放物時就應該提前考慮到。（三）人的行為特征25《人因工程學》機械工業出版社第三節作業姿勢與作業空間設計一、坐姿作業空間設計（一）工作面高度和寬度工作類型對男性的推薦高度對女性的推薦高度精密工作900—1100800—1000輕作業740—780700—740用力作業680650表11-2坐著工作時推薦的工作面高度/mm26《人因工程學》機械工業出版社工作面寬度視作業功能要求而定:一般若單供靠肘之用，最小寬度為100mm，最佳寬度為200mm；僅當寫字用時，最佳寬度為400mm；工作面板的厚度一般不超過50mm，以便保證大腿的容膝空間。一、坐姿作業空間設計27《人因工程學》機械工業出版社一、坐姿作業空間設計（二）作業范圍（1）水平作業范圍圖12-3平面正常范圍和最大范圍，以及斯夸爾斯提出的正常范圍/cm28《人因工程學》機械工業出版社一、坐姿作業空間設計（二）作業范圍（2）垂直作業范圍

圖12-4坐姿作業時手的垂直作業范圍/mm29《人因工程學》機械工業出版社一、坐姿作業空間設計（二）作業范圍（3）立體作業范圍

圖12-5坐姿上肢運動范圍30《人因工程學》機械工業出版社圖12-6坐姿立體作業范圍(㎜)圖12-7坐姿人體尺寸和工作面高度、座椅高度的關系示意圖一、坐姿作業空間設計31《人因工程學》機械工業出版社一、坐姿作業空間設計（三）容膝、容腳空間尺寸部位最小尺寸最大尺寸容膝孔寬度5101000容膝孔高度640680容膝孔深度460660大腿空隙200240容腿孔深度6601000表12-3容膝空間尺寸/mm32《人因工程學》機械工業出版社一、坐姿作業空間設計（四）椅面高度及活動余隙（1）座椅的椅面高度一般略低于小腿高度，以便使全部腳掌著地支撐下肢重量，方便下肢移動，減少臀部壓力，避免椅子前沿壓迫大腿。（2）座椅放置空間的深度距離（臺面邊緣到固定壁面的距離），至少應在810mm以上，以便作業者起身與坐下時移動椅子。（3）座椅放置空間的寬度距離應保證作業者能自由的伸展手臂，座椅的扶手至側面的距離應大于610mm。33《人因工程學》機械工業出版社一、坐姿作業空間設計（五）腳作業空間圖12-8腳作業空間34《人因工程學》機械工業出版社圖12-9蹬力較大的腳操作器作業空間圖12-10蹬力較小的腳操作器作業空間一、坐姿作業空間設計35《人因工程學》機械工業出版社二、立姿作業空間設計（一）工作面高度圖12-11工作面調整的高度36《人因工程學》機械工業出版社工作類型對男性的推薦高度對女性的推薦高度精密工作100-11095-105輕度工作90-9585-90重工作75-9070-85表12-4立姿工作時推薦的工作面高度/cm二、立姿作業空間設計37《人因工程學》機械工業出版社身高作業面高度圖12-12作業面的高度與身高的關系/cm二、立姿作業空間設計38《人因工程學》機械工業出版社二、立姿作業空間設計（二）作業范圍圖12-13立姿作業的作業范圍/㎜39《人因工程學》機械工業出版社二、立姿作業空間設計（三）工作活動余隙余隙類型最小值推薦值站立用空間（工作臺至身后墻壁的距離）≥760910身體通過的寬度≥510810身體通過的深度（側身通過的前后間距）≥330380行走空間寬度≥305380容膝空間≥200容腳空間≥150×150過頭頂余隙≥20302100表12-5立姿作業活動余隙設計參考尺寸/mm40《人因工程學》機械工業出版社二、立姿作業空間設計（四）立姿作業空間垂直方向布局設計控制器種類推薦值報警裝置1800極少操縱的手控制器和不抬重要的顯示器1600～1800常用的手控制器、顯示器、工作臺面等700～1600不宜設計控制器500～700腳控制器0～500表12-6立姿作業空間垂直方向布局尺寸/mm41《人因工程學》機械工業出版社三、坐立姿交替作業空間設計圖12-14坐立交替工位設計(cm)

在設計坐-立交替的工作面時，工作面的高度以站立時的工作高度為準，椅子高以680～780cm為宜，同時提供腳踏板，使人坐著工作時腳有休息的地方，否則人們很難工作持久。42《人因工程學》機械工業出版社四、其它作業姿勢的作業空間設計1.受限作業空間設計圖12-15受限作業的空間尺寸/mm43《人因工程學》機械工業出版社四、其它作業姿勢的作業空間設計2.維修空間設計

圖12-16標準工具尺寸和使用方法限定的維修空間/mm44《人因工程學》機械工業出版社圖12-17由上肢和零件尺寸限定的維修空間/mm四、其它作業姿勢的作業空間設計45《人因工程學》機械工業出版社第四節工作場所性質與作業空間設計一、主要工作崗位的空間尺寸(1)工作間作業性質

作業面積

坐姿工作人員≥12不以坐姿為主人員≥15重體力作業者≥18表12-7工作間面積/m246《人因工程學》機械工業出版社一、主要工作崗位的空間尺寸（2）機器設備與設施間的布局尺寸間距設備類型小型中型大型加工設備間距≥0.7≥1≥2設備與墻、柱間距≥0.6≥0.7≥0.9操作空間≥0.6≥0.7≥1.1表12-8機器設備與設施布局間的尺寸/m47《人因工程學》機械工業出版社一、主要工作崗位的空間尺寸（3）辦公室管理崗位和設計工作崗位

最小面積/m2活動空間/m3最低高度/m管理人員≥5≥15≥3設計人員≥6≥20≥3表12-9辦公室人員的空間尺寸48《人因工程學》機械工業出版社圖12-18辦公臺的空間布置49《人因工程學》機械工業出版社二、輔助性工作場地的空間設計（1）出入口出口形狀尺寸最小最佳矩形405×610510×710正方形460560圓形560710表12-10應急出口的尺寸/mm50《人因工程學》機械工業出版社二、輔助性工作場地的空間設計（2）通道和走廊圖12-19各種情況下通道的尺寸/㎜51《人因工程學》機械工業出版社圖12-20通道和走廊的最小空隙52《人因工程學》機械工業出版社二、輔助性工作場地的空間設計（3）樓梯、梯子和斜坡道1）樓梯2）梯子3）斜坡道（4）平臺和護欄53《人因工程學》機械工業出版社坡度抬步高度/mm踏腳板深度/mm30o16028035o18026040o20024045o22022050o2402001）樓梯.樓梯的斜度應設計為30o～35o角左右，坡度在20o以下應設計為坡道，50o以上應該使用梯子。表12-11樓梯的設計參數

二、輔助性工作場地的空間設計54《人因工程學》機械工業出版社2）梯子常用的梯子有移動式和固定式兩種，固定的梯子一般設計有扶手，稱為登梯，其坡度為50o～75o之間。移動的梯子一般可折疊，使用時應使其坡度大于70o，以免出現滑移。梯子的坡度決定其抬步高度和踏板深度，坡度越大，踏板越淺，而抬步高度也越大，具體尺寸可參考樓梯設計參數。二、輔助性工作場地的空間設計55《人因工程學》機械工業出版社3）斜坡道坡道是在作業區域連接兩個不同高度作業面的地面通道，經常用于裝卸貨物、運輸重物等。斜坡道的設計要考慮的是人的力量和安全性，一般對于手推車和運貨車，斜度不能超過15o，無動力時設計坡道要緩一些。坡道也要設計防滑表面，并在兩邊安裝扶手，搬運設備還要設計剎車裝置。二、輔助性工作場地的空間設計56《人因工程學》機械工業出版社（4）平臺和護欄1）平臺

在生產中，經常需要將作業人員升至一定高度進行作業，這時就需要建立圍繞工作區域或在工作區域的相關部分建立連續工作面，這種工作面叫平臺。平臺的設計要求負荷要大于實際負荷，并與相鄰工作設備表面的高度差小于±50mm，平臺的尺寸應大于910×700mm，空間高度大于1800mm，此外，還要在平臺面板四周裝踢腳板，高度應大于150mm。二、輔助性工作場地的空間設計57《人因工程學》機械工業出版社二、輔助性工作場地的空間設計2）護欄圖12-21護欄的合理設計當作業者的工作平臺高于地面200mm時，或為保證作業者遠離危險部位時，都應該設計合理的護欄以保證作業者的安全。

58《人因工程學》機械工業出版社圖12-22欄桿與防護物的間距關系/cm59《人因工程學》機械工業出版社第四節工作場所性質與作業空間設計三、工位器具的設計（一）工位器具的選用（二）工件器具設計要求（三）工位器具的使用和布置要求60《人因工程學》機械工業出版社工位器具按其用途可分為通用和專用兩種：通用的工位器具一般適用于單件小批生產；專用的工位器具一般適用于成批生產。工位器具按其結構形式可分為箱式、托板式、盤式、筐式、吊式、掛式、架式和柜式等。選用方法如下：（1）原材料毛坯等不需隔離放置的工件可選用箱式和架式。（2）大型零部件等可選用托板式。（3）小工件、標準件等可選用盤式。（4）需要酸洗、清洗、電鍍或熱處理的工件可選用筐式。（5）細長的軸類工件可選用吊掛式、架式。（6）貴重及精密件如工具、量具可選用柜式。

（一）工位器具的選用61《人因工程學》機械工業出版社（1）周轉運輸首先應考慮工件存放條件、使用的工序和存放數量，需防護部位及使用過程殘屑和殘液的收集處理等，并要求利用和現場定置管理。（2）應使工件擺放條理有序，并保證工件處于自身最小變形狀態，防止磕砸劃傷部位應采用加墊等保護措施。（3）應便于統計工件數量。（4）要減少物件搬運及拿取工件的次數，一次移動工件數量要多，但同時應對人體負荷、操作頻度和作業現場條件加以綜合考慮。（5）依靠人力搬運