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机械设计中关于人体工程学的考虑

2017-03-23

有一些机器的危险以及相应的解决方案是相对来说直接的,比如在一个旋转的链条上增加防护罩。但是有些机器风险是不那么直接的,比如人体工程学的危险。人体工程学的危险经常会被忽略,并且在机器的设计,升级和和使用的过程中并不会考虑在内,尽管其对任何行业都有影响并且没有明显的迹象表明由于人体工程学问题导致的事故有降低的趋势。例如在美国,据估计有三分之一的损失工时是由与工作有关的肌肉骨骼疾病引起的。本文解释了为什么在机械设计中的早期阶段就要考虑人体工程学,并指出工效学在某些司法管辖区的法律要求。

    从历史上看,许多机械设计者在考虑人体工程学危害时,只集中考虑在生理上的限制。他们不会在设计机器时考虑控制/显示接口和其他认知负荷的问题。随着更多的电子控制和任务自动化进入的机器,对于工人而言,会从生理方面的要求转变为认知上的要求。因此在设计和/或执行机器上的风险评估时,审查和考虑这些方面是非常重要的。操作人员在执行重复性,需要运用力量的或持续时间很长的任务或采用笨拙的姿势时,将暴露在人体工程学的危害之下。在考虑到机械的安全解决方案时,解决方案的人体工程学影响也应予以考虑,例如显示屏是否能够从操作人员的位置被轻松地阅读。


    对于人体工程学和机械的立法要求有所不同。在欧洲,机械指令2006/42/EC在在附录I的部分1.1.6中规定机器必须考虑符合人体工程学的要求。在机械指令中规定就意味着对于人体工程学的评估以及在设计机器或改造机器时实施良好的人体工程学设计有了更大的需求。考虑在机械指令中的要求,人机工程学的范围可概括为如下5点:


  • 满足对于操作者的人体测量学要求或者满足操作机器者的身材要求(即,操作者的生理条件)
  • 满足操作者在工作区域内移动的要求
  • 避免由机器来决定工作频率
  • 避免需要操作者长时间的监视     
  • 使得人机界面适应操作者(例如,显示器,视频显示装置等能够调节,使得其不会令操作者不知所措)

    然而在其他司法管辖区,在这方面的立法不强。欧洲是一个健康和安全立法的先驱,可以预见,在未来的人机工程学规则将在其他领域越来越普遍。在美国,1970年的职业健康和安全法规定,雇主有责任提供一个远离危险的工作场所–人体工程学的危险应被视为这部分。然而,由于缺乏更具体的符合人体工程学的立法或监管管辖权,虽然有些州已经实现了人机工程学的OHS计划(如加利福尼亚)。知道人体工程学的文档标准更完善一些,例如国际标准中ISO 15534系列就是考虑机器人体工程学的。在欧洲有许多机械指令的协调标准,如EN 614-1机械安全:符合人体工程学的设计原则。



    在机械设计过程的早期就必须考虑人体工程学,来预防肌肉骨骼疾病和操作者的不适。需要牢记考虑的范围包括操作者如何坐在机器前,如何原料将加载/卸载,对操作者如何理解在HMI屏幕上的指示以及操作和控制面板的布局。Certified Machinery Safety Expert (CMSE®)培训考虑人机工程学的重要性,并将其作为职业健康安全主题的一部分放在机械安全法规模块内。这四天TUV NORD认证的培训对那些成功完成培训和考试的人员颁发证书。更多信息请看www.cmse.com。