上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西 545007
摘要：我国是劳动密集型制造大国，随着我国经济稳步发展，人民生活水平不断提高，人们开始重视工作的舒适性，近十年人机工程学在国内制造业中得到越来越多的重视。人机工程学是安全工程学科的一个十分重要的环节，它是一门运用系统科学理论和系统科学方法，正确处理人、机、环境三大要素间的关系，研究人、机、环境系统最优组合的工程技术科学。本文分析了人机工程学在汽车制造新项目中的应用和实践。
关键词：人机工程学；汽车制造；应用；实践；
近年来，消费者对汽车的操纵稳定性、乘坐舒适性提出了更高的要求。若解决此类问题就应用到了人机交互原理，这样由原来纯粹的汽车研究转向了人与汽车配合上来，一门新兴的学科即人机工程应运而生。其中汽车设计主要从乘坐舒适性、操纵方便性、目视装置便捷性进行人机工程设计，汽车制造则使用人机工程学解决整车装配中的高频重复性操作、工作环境差等问题。
一、概述
人机工程学主要用于协调人、机器和环境三者之间的关系，涉及生理学、心理学、医学、人体测量学等多个工程领域，通过各学科知识的运用，来指导人对工作方式、工作环境的改造，创造安全、健康、舒适的作业方式。目前，人机工程学领域的研究主要包括以下几个方面：人与机、环境、生态之间的关系；人的特性模型、人机系统定量描述人际关系；团体行为、组织行为、心理状态等。在汽车设计开发过程中，人机工程设计发挥着重要的作用。在进行汽车设计时，设计人员必须根据汽车的市场定位，进行合理的空间布置设计。这不但关系到车内空间的有效利用及提高乘员乘坐的舒适性，并且会影响整车、内外饰的尺寸参数，进而影响整车性能降低了产品的市场竞争力。因此，要获得人性化的汽车产品就必须使用人机工程学进行设计。同样，在汽车制造过程中的作业方式、作业环境也与人机工程息息相关。
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二、人机工程学在汽车制造新项目中的应用
1.基于人体感官的设计和制造。为了确保汽车这一人机系统能够平稳而有效地工作，人和汽车二者之间信息传递必须要及时有效。第一，仪表的大小、位置、距离应该适当，这需要根据人的正常视角、视距确定，通常来讲，普通人的正常视距为45～70cm，视觉效率最高的视角为40°左右，其中又以视野中心30°的范围内影像最为清晰。根据这一特点，需要将最重要的、使用频率最高的仪表设计在视野中心30°的范围内，次要及使用频率较低的放在视野中心30°～60°之间。第二，仪表的排列顺序应符合人的视觉惯性。从空间角度来讲，一般人的观察顺序为从上往下，从左往右以及顺时针转动，因此仪表设计时应遵从这一规律。现代汽车随着功能的丰富，仪表较多，为了方便驾驶者观察数据，应对仪表按功能进行分区排列，并且仪表的刻度线应粗细分明，间距合理。此外，仪表盘上应设计相应的照明装置，改善驾驶者的用眼环境，减轻驾驶者的视觉疲劳。
2.汽车离合器的功用就是实现车辆平稳的起步，平顺的换挡。在日常的产品车调试过程中，会遇到离合器内有空气离合器失效的现象，需要排出空气后，才能正常使用。目前的排气方式是由两人合作，一人在离合器总泵中加注离合器油并负责回收，另一人负责踩踏离合器踏板进行排气。在排气过程中易发生因人员配合不当引发的车辆伤害事故，车下作业人员的安全风险较高。安全人机工程学中建议尽可能避免两人配合作业，降低因配合失误导致事故的发生。因此，通过设计一个专用的自动化离合器排气装置来实现单人操作，减少了车下人员作业，杜绝了车辆事故的发生。
3.从安全的角度讲，能从本质上解决安全问题是最好的。在设计时要尽量防止采取不安全的技术线路，避免使用危险物质，工艺和设备，如果必须使用，可以考虑采取控制和防护措施，设置安全防护装置，使系统不发生事故或最大限度的降低事故发生的严重程度。汽车装配过程中平衡轴在分装时存在坠落伤人的风险，易造成人员砸伤。通过制作平衡轴防护工装，将防护工装插入分装台，另一端支撑在板簧下，三角形的防护工装起到了支撑的作用，减少了平衡轴坠落风险。某工位作业者全部为男性，一分装台台面高度为85CM，其上的零部件高度28 CM，该工位作业者的实际工作高度为工作台面高度加零部件高度为113CM，略高于男性肘部高度，因此，应将工作台面高度应降低到83 CM 以下，才能保证员工作业舒适，减少作业者的疲劳程度。
三、实例分析
1.实例一。某厂汽车制造过程中，总装车间设计合理直接关系到整车的生产效率，人机工程学在制造过程中发挥着重大的作用。将人机工程学问题分为四种类型：即工作姿势是否合理、用力是否合理、高频次重复性操作、工作环境是否合理。其中，前两种类型容易对人造成累积性损伤，在设计车间时需重点考虑人机工程在该方面的影响。汽车整车装配中，人与设备是一个不可分割的整体，两者相互配合、相互协调、相互制约。在人机工程设计过程中，主要用于解决人机工程中的安全、经济、高效问题，特别是关乎人的工作效率、情绪、健康、安全等问题。因此人机工程的设计中必须充分考虑到人的因素，反映人的需要，从而在经济、安全的前提下提高生产效率。如总装车间受安装空间和安装高度的限制员工弯腰和仰头操作较多，车身车间操作焊枪吊具用力较大，人机结合的原则改变了传统的只考虑机械性能的设计思想，提出了同时考虑人与机器两方面因素、以获取最佳技术经济效果的设计思想。
2.实例二。产品开发阶段的造车数量不是很大，而且是间断造车，有些人机问题会暴露不出，下面是一个分析实例。虚拟造车结束工程数据全部发布后，进入实质造车，如果说虚拟制造阶段主要针对空间进行人机工程评估，那么在实车试制阶段将更多发现用力过大的人机工程问题。下面是一个在此阶段解决人机问题的一个实例，门框密封条卡扣设计：问题区域：总装车间。操作内容：安装门框密封条卡扣。具体尺寸：卡扣端面直径9.5mm。实车试制阶段，操作工按压卡扣明显感觉到手指痛，用测力计测量按压力F大致在45N～50N之间，问题引起产品和工艺工程师的高度关注。对于端面S3标准：端面直径D=9.5mm＜10mm对于拇指力F3标准：选取小端面直径对应的最大承受的拇指力是22N。实际按压力50N＞人机标准22N，此操作人机状态不好，需要改进。相同的按压力端面面积越小对手的压强越大，痛感越明显，从产品工程进行优化，将端面直径由9.5mm加大到15.5mm，经过设计变更后，员工已经接受密封条卡扣安装操作。实车试制阶段是发现人机问题和解决人机问题最多的阶段，这一阶段产品工程、制造工程和车间会参与各节点造车活动，将问题逐渐解决，目标是在量产前解决所有发现的问题。
随着数字化设计应用的不断深入，人机工程应用在汽车设计和汽车制造中的方法也更加精确，人机工程学将更注重人的信息处理能力，更注重人- 机- 环境的完整研究，并运用系统论、信息论等新兴学科来研究该系统，以创造出更适合于人类使用的汽车，使人机工程的综合效能达到最佳水平。
参考文献：
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[3]郭伏,钱省三.人因工程学[M].北京:机械工业出版社,2015.
论文作者:黄克
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/20
标签：人机论文; 工程学论文; 工程论文; 汽车论文; 作业论文; 端面论文; 离合器论文; 《防护工程》2017年第16期论文;