第一篇：長安汽車物流改進工業(yè)工程論文

題目：長安汽車物流的改進 學院：機械工程學院 專業(yè)：機械制造及其自動化 班級：12機制班 學號： 姓名： 導師：

日期：2015/10/12 / 8

摘要：

汽車零部件物流服務是各個環(huán)節(jié)必須銜接得十分流暢的高技術物流行業(yè)，是國際物流業(yè)公認的最復雜、最具專業(yè)性的物流領域。在我國，汽車零部件領域的整體物流運作水平較低、成本過高、資源浪費，已成為制約我國汽車物流業(yè)向世界物流水平轉化的重要瓶頸。本文以長安汽車為例，對該公司的物流存在的問題提出改進。主要運用基礎工業(yè)工程的設置規(guī)劃與物流系統(tǒng)分析理論對物流環(huán)節(jié)進行分析，得出其瓶頸因素，提出解決方案，改善物流系統(tǒng)的結構，以達到節(jié)約人力成本、提高物流運轉效率的目的。

關鍵詞：

工業(yè)工程、物流、效率、瓶頸 / 8 目錄 緒論..............................................................................................................................................4

1.1本課題的來源、目的及研究意義.....................................................................................4

1.1.1 本課題的來源.........................................................................................................4 1.1.2 本課題的研究目的.................................................................................................4 1.1.3 本課題研究意義.....................................................................................................4 1.2 預計要求和關鍵技術........................................................................................................4

1.2.1 預計要求.................................................................................................................4 1.2.2 關鍵技術.................................................................................................................5 現(xiàn)狀調(diào)查.......................................................................................................................................5

2.1 各項介紹............................................................................................................................5

2.1.1 長安汽車有限公司簡介.........................................................................................5 2.12.長安汽車物流存在的問題.......................................................................................5 改善方案.......................................................................................................................................6

3.1.建立準時制運作模式.......................................................................................................6 3.2.改善業(yè)務流程，優(yōu)化物流環(huán)節(jié).......................................................................................6

3.3.將物流體系價值整合到企業(yè)價值鏈中...................................................................7 3.4.建立完善的信息管理系統(tǒng).......................................................................................7 結論和展望...................................................................................................................................7

4.1 本文總結............................................................................................................................7 / 8

緒論

1.1本課題的來源、目的及研究意義 1.1.1 本課題的來源

近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，我國汽車產(chǎn)業(yè)步入了高速發(fā)展的軌道。我國汽車消費占全球汽車消費的7.5%,已成為世界上第三大汽車消費國和第四大汽車生產(chǎn)國。我國的汽車物流發(fā)展水平卻仍不盡人意,效率低下、成本居高不下，已成為我國汽車物流工業(yè)進一步發(fā)展的制約因素之一。本文將在分析長安汽車物流存在的種種問題的基礎上，提出一系列優(yōu)化長安汽車物流業(yè)發(fā)展的具體措施。

1.1.2 本課題的研究目的

在傳統(tǒng)的價值鏈中，物流的價值并未得到完全的體現(xiàn)。物流的內(nèi)容僅在內(nèi)部物流（即工業(yè)物流）和外部物流（商業(yè)物流）環(huán)節(jié)有所體現(xiàn)。物流從幕后走向前臺，成為主角。改善企業(yè)的價值鏈，這是企業(yè)在重新審視其整體價值鏈中最應該關注的一點，這樣不僅可以優(yōu)化運作模式，提高企業(yè)的整體運作水平，改善企業(yè)的財務業(yè)績，而且還有利于企業(yè)對整體的戰(zhàn)略定位和業(yè)務流程進行優(yōu)化重組，提升企業(yè)的核心競爭能力。

1.1.3 本課題研究意義

由于汽車工業(yè)競爭加劇，降價已是大趨所勢。據(jù)有關資料顯示，從2003年至2004年，我國汽車價格多次進行了下調(diào)，涉及上百個品種，降價區(qū)域主要集中在乘用車等普及型車輛。僅04年上半年，國內(nèi)轎車降價30多次，平均降幅在10%-15%左右，降價幅度少則幾千元，多則萬元，幾乎覆蓋了所有的轎車品牌，而我國汽車生產(chǎn)產(chǎn)商面對這樣的嚴峻，想通過減少原材料等資源和人力資源方面來降低成本的可能性已經(jīng)是微乎其微了。而企業(yè)要生存并獲得利潤的唯一途徑只能是通過降低物流成本，有數(shù)據(jù)表明，只要汽車物流成本每降低一個百分點，整個汽車行業(yè)第車就可以增加約100億元的純利潤收入。工業(yè)工程技術在中國的不斷發(fā)展，使其在中國制造業(yè)中得到重要的應用。物流是工業(yè)工程研究的重要組成部分。改善設施設計，特別是改善物流系統(tǒng)的設計，消除或縮短各種無功活動，具有重大意義。

1.2 預計要求和關鍵技術 1.2.1 預計要求

IE是以工程技術為基礎，配合科學管理的技巧來發(fā)現(xiàn)問題/解決問題/預防問題；方法研究目的是作業(yè)系統(tǒng)的設計及改善，作業(yè)者的動作分析、作業(yè)者和設備等的作業(yè)分析、現(xiàn)場工/ 8

序分析等都屬于方法研究。通過方法研究做作業(yè)系統(tǒng)的再設計、業(yè)務設計、作業(yè)時間的縮短等，使其可以發(fā)展為理想的系統(tǒng)。

本文運用IE設施規(guī)劃和物流系統(tǒng)分析，對其物流的零部件或組件分揀、運轉、倉庫儲存等進行優(yōu)化，預計效率提高20，物流成本下降70%。

1.2.2 關鍵技術

汽車物流是集現(xiàn)代運輸、倉儲、保管、搬運、包裝、產(chǎn)品流通及物流信息于一體化的綜合性管理和組織方式，是溝通原材料和零部件供應商、生產(chǎn)廠商、批發(fā)商、零件商、物流公司及最終用戶滿意的橋梁，更是實現(xiàn)商品從生產(chǎn)到消費各個流通環(huán)節(jié)的有機組合。對汽車企業(yè)來說，汽車物流包括生產(chǎn)計劃的制訂、采購訂單下放及跟蹤、物料清單維護、供應商的管理、運輸管理、進出品貨物的接收、倉儲管理、發(fā)料及在制品的管理和生產(chǎn)線的物料管理、整車的發(fā)運等。本文充分利用ＩＥ基本原理對長安汽車物流體系、成本控制、信息化等提出改進，合理的規(guī)劃生產(chǎn)設施、物料運輸。現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 各項介紹

2.1.1長安汽車有限公司簡介

重慶長安汽車股份有限公司，簡稱長安汽車或重慶長安，為中國長安汽車集團股份有限公司旗下的核心整車企業(yè)，1996年在深圳證券交易所上市，A股代碼000625，B股代碼200625。其歷史可追溯到洋務運動時期，起源于1862年的上海洋炮局，曾開創(chuàng)了中國近代工業(yè)的先河。伴隨中國改革開放大潮，上世紀八十年代初長安正式進入汽車領域。1996年注冊并成為極具競爭力的上市公司，目前擁有2家上市公司、4支股票。2014年3月重慶長安汽車股份有限公司收購合肥長安汽車有限公司。

2.12.長安汽車物流存在的問題

1.汽車物流體系發(fā)育尚不健全

從物流組織結構上看,沒有一個專門部門來統(tǒng)一建立企業(yè)在物流工作上的管理思想和管理理念。雖然也建立有相應的物流或相關結構組織,但十分零散。而且各物流或相關部門多只是某一部分內(nèi)的分部門，權責有限，多只負責從該部門出發(fā)做一些物流工作，無法站在更高的層次從企業(yè)整體角度來考慮問題。2.汽車物流成本居高不下

汽車物流市場系統(tǒng)龐大，地域廣闊，供求雙方信息交流困難，物流作業(yè)環(huán)節(jié)繁復落后，導致中國現(xiàn)行物流、供應鏈已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代汽車行業(yè)競爭的需要。企業(yè)運送自己品牌的汽/ 8

車，導致運輸車的空返率高達37%，造成汽車物流成本居高不下，嚴重的制約了汽車物流市場的專業(yè)化發(fā)展，同時也不利于合理配置資源。3.3 汽車物流的信息化程度不高

汽車物流信息化程度不高，現(xiàn)階段汽車物流信息化建設還處于起步或快速階段，企業(yè)尚未建立比較完善的物流信息管理系統(tǒng)（MIS）、電子數(shù)據(jù)交換（EDI）和全球定位系統(tǒng)（GPS），不少企業(yè)還停留在使用傳統(tǒng)通訊工具上，制約了物流管理水平和服務質(zhì)量的提高。3.4 汽車物流供應鏈流程長

汽車物流供應鏈流程長主要體現(xiàn)在汽車零部件、配件的采購上。干線運輸?shù)目煽啃圆睿鱾€整車生產(chǎn)廠附近常常都會設較高的安全庫存，以保證生產(chǎn)線上的供應。這不僅增加了流程時間和物流成本，而且也大大降低了系統(tǒng)的柔性。如果庫存管理不夠完善，有時甚至會出現(xiàn)零件的積壓和報廢。

3改善方案

3.1.建立準時制運作模式

準時制運作（just－in－time 或者JIT）對全部運作環(huán)節(jié)進行組織，使得各個運作環(huán)節(jié)在最恰當?shù)臅r間實施運作，這些運作環(huán)節(jié)既不能實施得太早，否則就會使得產(chǎn)品和物料出現(xiàn)閑置；也不能實施得太晚，不然就會影響到客戶服務水平。由于受到地埋位置和生產(chǎn)水平的影響，我國汽車零部件供應呈現(xiàn)出具有周期性、品種繁多、運輸批量小及零部件企業(yè)在主機廠周圍設立倉庫，以便為主機廠提供準時配送服務的特點。

首先是配套供應商在主機廠周邊建立配套工業(yè)園區(qū)。為了有效地解決零部件的供應問題，縮小運輸半徑，提高反應速度，零部件生產(chǎn)企業(yè)往往會圍繞主機廠建立起自己的生產(chǎn)基地，從而加強與主機廠的聯(lián)系，實現(xiàn)均衡生產(chǎn)和準時制供應，并有助于實現(xiàn)降低自身持有的庫存和運輸成本的目的。其次是供應商倉儲（VMI）和配送中心（RDC）相結合。為了在現(xiàn)實運作中保證對主機廠的供應，零部件生產(chǎn)、供應企業(yè)往往需要通過自建倉庫、租用主機廠倉庫或社會倉庫資源等方式，構造自身的倉儲系統(tǒng)，建立起在主機廠附近的安全庫存以實現(xiàn)緩沖的作用，這就相當于把一部分零部件成品倉庫前移至主機廠的生產(chǎn)線旁，形成了供應商倉儲，確保存貨在需要的時刻實現(xiàn)準時供應，形成以供應商倉儲和配送中心相結合的有機的物流運作體系。

3.2.改善業(yè)務流程，優(yōu)化物流環(huán)節(jié)

對傳統(tǒng)投料流程進行改造。對長安集團龐大的配套廠家及零部件進行了詳細分析，修建了零部件物流配送中心，理順了零部件供應、配送一整套操作流程，并不斷根據(jù)實際情況持續(xù)改進。建立了缺貨預警機制、網(wǎng)上庫存查詢系統(tǒng)，有效緩解了配套廠家供貨不及時和庫存積壓嚴重的情況，同時通過集并運輸及區(qū)域性定常線路運輸（MilkRun），有效地整合了分散的中儲廠商，使配套廠家運輸成本大大降低，均衡生產(chǎn)得到有效保證，保證了生產(chǎn)廠家產(chǎn)能的進一步提升。

解決長安集團的周期性采購問題，針對一些零部件供應商相對集中的地區(qū)，采取了把循環(huán)取貨、集貨和越庫作業(yè)相結合的運作模式，根據(jù)客觀情況選擇建立集散中心，優(yōu)化取貨線/ 8

路和配載方案，選擇公路、鐵路以及長江水道實行多式聯(lián)運，并且利用信息系統(tǒng)對運輸全程進行有效的監(jiān)控，從而大大地提高了物流資源的優(yōu)化配置，有效地提升了零部件物流的準時制運作水平。

3.3.將物流體系價值整合到企業(yè)價值鏈中

把傳統(tǒng)的價值鏈從生產(chǎn)與流通的角度進行整合和設計價值鏈結構，物流就會從幕后走向前臺，成為主角。改善企業(yè)的價值鏈，這是企業(yè)在重新審視其整體價值鏈中最應該關注的一點，這樣不僅可以優(yōu)化運作模式，提高企業(yè)的整體運作水平，改善企業(yè)的財務業(yè)績，而且還有利于企業(yè)對整體的戰(zhàn)略定位和業(yè)務流程進行優(yōu)化重組，提升企業(yè)的核心競爭能力。

3.4.建立完善的信息管理系統(tǒng)

進一步完善供應鏈管理《SC M)系統(tǒng);完成銷售平臺整合(含銷售渠道, 多品牌4 5 店);強化協(xié)同開發(fā)平臺的系統(tǒng)建設, 提高長安汽車國內(nèi)技術中心和海外分中心的協(xié)同開發(fā)能力, 實現(xiàn)24 小時不間斷開發(fā);建立以利潤為中心的全面預算管理體系, 全面提高長安汽車的財務控制能力;建立長安集團電子商務平臺, 實現(xiàn)從開發(fā)、采購、生產(chǎn)制造到銷售、服務的各個環(huán)節(jié)網(wǎng)絡化、信息化, 提高長安汽車的上下游產(chǎn)業(yè)鏈的反應速度, 增強核心競爭能力。結論

4.1 本文總結

通過對長安汽車相關資料的收集、與行業(yè)內(nèi)的專業(yè)人員交流以及與長安汽車內(nèi)部員工的溝通，了解了長安汽車現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)了其中存在的問題并提出了解決方案。工業(yè)工程作為一種新型的的技術綜合體，包括各類專門的方法與技術。從實際出發(fā)，結合企業(yè)的具體特點，講工業(yè)工程與企業(yè)技術改造緊密聯(lián)系，有效的減少資源的閑置和浪費，達到提高運行效率、降低成本的目的。/ 8

參考文獻

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第二篇：汽車工程論文汽車修理論文

汽車工程論文汽車修理論文

獨立院校汽車服務工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探討

摘 要： 本文旨在探討在中國汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，以及對人才數(shù)量和質(zhì)量需求越來越高的現(xiàn)狀下，獨立院校汽車服務工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式及特點，使學生能夠從容面對畢業(yè)后的廣闊市場。

關鍵詞： 獨立院校 汽車服務工程 人才培養(yǎng)模式

在中國汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時，由于汽車人才的培養(yǎng)時間周期性的限制，優(yōu)秀人才的供給遠遠跟不上市場的需求，尤其是汽車服務行業(yè)的人才缺口更是目前無法測算的。

1.汽車服務人才需求分析

過去，汽車行業(yè)都比較關注高端的研發(fā)人才和低端的維修人才，卻忽略了中間的服務人才，如：汽車銷售人才、汽車保養(yǎng)修理人才、汽車裝飾（美容）人才、汽車中高級管理人才、汽車金融人才、二手車交易人才、汽車進出口人才、汽車電子商務人才、汽車媒體策劃和經(jīng)營管理人才、汽車展示和博覽人才、汽車模特、汽車競技運動與組織管理人才、汽車旅游及旅游產(chǎn)品開發(fā)人才、汽車生態(tài)人才等。隨著汽車市場競爭的日趨激烈和汽車產(chǎn)品的復雜程度不斷提高，完善的汽車后續(xù)服務和全面維護服務會吸引更多客戶，也勢必成為各大汽車商們比拼的重點，因此，具備“懂技術，善經(jīng)營，會服務”的高級應用

型人才將會有巨大的發(fā)展空間和市場需求。為此，國內(nèi)高校開始培養(yǎng)汽車服務工程的本科人才滿足市場的巨大需求。

以上各種類型的人才對知識的需求有相似之處，如：德、智、體全面發(fā)展，并且要求掌握汽車和汽車行業(yè)的基礎知識，每種類型的人才又各有獨特專業(yè)知識的要求。這就要求我們在制定培養(yǎng)目標時，必須找到每個高校自身特點與人才需要特點的結合點。

2.獨立院校汽車服務工程專業(yè)人才的培養(yǎng)

2.1培養(yǎng)目標的完善。

獨立院校，上有本

一、本二類公辦高校，下有大專、技校類職業(yè)學校，因此，我院對人才的培養(yǎng)定位是在擁有較扎實的理論知識的同時，還具備過硬的動手實踐能力。我院汽車服務工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)適應社會主義現(xiàn)代化建設需要、“德、智、體”全面發(fā)展、從事于汽車市場服務的高級應用型人才。通過培養(yǎng)，學生應掌握機械和車輛工程基礎理論知識，具備解決從汽車開始運轉使用到汽車報廢回收的全過程中的工程技術問題的能力，同時具備解決因汽車帶來的能源消耗、有害排放物和廢棄物等日益嚴重的社會問題的能力，主要在汽車制造企業(yè)、汽車運輸企業(yè)、汽車銷售及售后服務行業(yè)和貿(mào)易部門，從事汽車維修、營銷、貿(mào)易、售后服務及汽車零部件和專用車設計等技術和管理工作。

我院要求學生具備基本的基礎和專業(yè)理論知識，良好的實驗技能和工程實踐能力，一定的人文、社科和經(jīng)濟管理知識，以及掌握汽車構造、性能、理論、使用、管理、維修和營銷等專業(yè)知識和實踐操作能力，并具有閱讀和基本翻譯本專業(yè)外文資料和簡單技術交流的能力。

我院對畢業(yè)生的要求是思想合格、身體健康；掌握機械工程和車輛工程基礎知識，具備解決汽車服務全過程中的工程技術問題的能力，并具有汽車銷售與售后服務所需技術和管理的能力，以及富有創(chuàng)新精神、科學思維的能力。

2.2課程結構的優(yōu)化。

在課程結構上，為了真正實現(xiàn)以市場為導向，我們事先對市場上的相關企業(yè)和單位進行走訪、調(diào)查，了解用人單位對人才的各項要求；同時為了考慮不同學生的學習興趣，在課程設置時增強靈活性，學生可自己選擇、自由組合所學課程。在課程結構中設立了必修課和選修課。必修課方面包含公共必修課，（如：大學英語、高等數(shù)學、大學生心理衛(wèi)生、思想道德修養(yǎng)與法律基礎、體育等）和專業(yè)必修課（如：工程圖學、汽車服務工程專業(yè)引論、管理學概論、經(jīng)濟學概論等），為了使學生將來走上管理層崗位，我們專門設置了《管理學概論》及《經(jīng)濟學概論》兩門課，但課程深度較經(jīng)管類專業(yè)要淺一些，以起到輔助的作用；選修課方面包括：院定選修課（包括：人文藝術類、哲

學政治類、經(jīng)濟法律類）和系定選修課（包括：方向公共選修課（如：計算機應用基礎、汽車文化、汽車專業(yè)英語等）；車輛維修方向選修課（如：汽車實驗學、汽車維修工程、現(xiàn)代汽車電路分析等）；汽車服務方向選修課（如：汽車營銷學、汽車保險與理賠、汽車評估與二手車交易等）。這樣學生就可以在選定“方向公共選修課”的前提下，自由選擇車輛維修方面或汽車服務方面的相關課程，靈活組合，提升學習興趣，發(fā)揮個人專長。

獨立學院要培養(yǎng)具有創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力的高素質(zhì)應用型人才，就必須重視對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這正是獨立院校學生與本

一、本二學生相比的優(yōu)勢所在。為此，近兩年我們通過多種途徑進行了專業(yè)調(diào)研，走訪了國內(nèi)多所開設相關專業(yè)的重點大學及知名高職高專，了解了不同層次的學校對汽車服務工程專業(yè)的辦學特色和意見，從而建立了適合我們自己的實踐體系，包括：課內(nèi)實驗（如：汽車基本性能實驗、電子商務系統(tǒng)的實施、汽車尺寸參數(shù)測定等）、專題實訓（如：專業(yè)認識實習、基礎強化實訓、汽車市場調(diào)查與商務實習等）、綜合訓練（如：參加大學生科技創(chuàng)新項目、參加職業(yè)技能培訓、參加開放性實驗項目等）及生產(chǎn)實習（如：生產(chǎn)實習基地、營銷實習基地、汽車維修、保險與理賠實習基地等）。大量的調(diào)研與參觀，對不斷完善、充實實驗室設備、實驗內(nèi)容，提高學生的學習積極性，以及提高教學效果是非常有幫助的。

此外，為了使學生一畢業(yè)就能適應崗位的需要，我們與多家汽車生產(chǎn)、銷售、配件、保險、駕校、美容裝潢等單位建立了校企合作關系，定期安排學生進行下廠參觀、實習，由淺入深，感受企業(yè)工作氛圍，了解自己所學知識的不足之處，為將來畢業(yè)生走向市場打下良好基礎。

2.4開展多種汽車興趣小組。

不同的學生對汽車相關行業(yè)內(nèi)容的興趣愛好是有較大差別的，因此，我們利用課余時間，開設一些汽車專業(yè)相關興趣小組，營造濃厚的專業(yè)學習氛圍，如：汽車維修興趣小組、汽車維護興趣小組、節(jié)能車設計制作小組、汽車美容、裝潢興趣小組等，自愿報名，充分利用學校實驗室資源，自己動手制作實驗臺架，免費給學校老師的車進行保養(yǎng)及簡單維修，和指導老師一起設計制作節(jié)能車，定期組織和參加不同規(guī)模、不同等級的各種比賽，以檢驗學生真正擁有的技能水平。

3.師資隊伍的建設

南京航空航天大學金城學院是南京航空航天大學聯(lián)合社會力量于1999年經(jīng)原中國航空工業(yè)總公司和江蘇省教育委員會批準成立的公有民辦二級學院，2004年經(jīng)教育部批準，學院改制為相對獨立的二級學院（簡稱獨立學院）。南京航空航天大學對金城學院的教學質(zhì)

量負責，對學院的辦學方向、學科專業(yè)建設、師資隊伍建設、學生教育管理進行指導和幫助。

我院一半的課程基本由知識經(jīng)驗豐富的南航老教師擔任授課，為了區(qū)別于本

一、本二教學，上課前均需重新制定適合我校學生的教學大綱、理論/實驗學時、教材內(nèi)容、教學方法等；另一半的課程由我院自己的教師擔任授課，這些教師有的是相關企業(yè)工作經(jīng)驗豐富的“雙師型”教師，有的是師出名門、充滿活力的青年教師，從而組建老、中、青相結合的教學隊伍，以確保授課質(zhì)量。

汽車服務工程專業(yè)培養(yǎng)的是復合型應用型人才，這就要求教師隊伍既能上得了三尺講臺，又能進得了企業(yè)店堂，為此，學校要定期安排專業(yè)教師利用雙休或寒暑假時間到企業(yè)去參加生產(chǎn)鍛煉，增強教師職業(yè)能力，從而培養(yǎng)更多的“雙師型”教師。只有這樣才更有利于在學生專項能力和綜合能力的培養(yǎng)過程中開設并指導設計性和創(chuàng)新性實驗或?qū)嵱栱椖俊?/p>

4.結語

據(jù)有關機構統(tǒng)計，2010年我國汽車產(chǎn)、銷量雙雙突破1300萬輛，2011、2012年將持續(xù)保持增長，預計增長率在19%至20%之間。2010年中國已超越美國成為世界第一汽車生產(chǎn)大國，同時中國汽車消費量占全球總消費量比例已達12%。到2020年，中國本土汽車產(chǎn)量將達

到2000萬輛左右，其中兩成將進入國際市場，汽車市場的服務范圍和領域越來越大，要求也越來越高，特別是對汽車服務專業(yè)人才的數(shù)量和質(zhì)量要求在不斷提高，這就對獨立院校的人才培養(yǎng)不斷提出新的要求。獨立院校，要想讓學生們通過四年的學習，實現(xiàn)“修學儲能，經(jīng)世致用”，畢業(yè)時脫穎而出，就必須找準市場需求，凸顯自身優(yōu)勢，提高專業(yè)亮點，不斷地努力與探索。

參考文獻：

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第三篇：汽車人機工程論文

摘要

目前汽車尤其是乘用車設計強調(diào)以人為中心，舒適性一直是汽車設計的主 體和追求目標。商用車是汽車工業(yè)產(chǎn)品型譜中的重要組成部分,在我國國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展中發(fā)揮著巨大的作用。近年來隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展、高等級公路的大量修建以及物流業(yè)的迅速發(fā)展,我國商用車發(fā)展迅速。國內(nèi)商用車企業(yè)雖然具有一定的自主研發(fā)和科技創(chuàng)新能力,但在商用車人機工程設計開發(fā)方面與國外相比還有一定的差距。運用人機工程學原理對商用車駕駛室進行科學合理的設計,改善駕駛員工作環(huán)境,對于提高商用車主動安全性,保證駕駛員行車安全和身體健康具有重要意義。

本文結合所承擔的“十一五”國家高技術發(fā)展計劃(863計劃)項目“重型汽 車集成開發(fā)先進技術(2006從110105)”,對重型商用車人機工程設計與評價方法 和關鍵技術進行了深入、系統(tǒng)研究,論文完成的主要研究工作如下:對重型商用車駕駛室人機工程學設計的主要內(nèi)容和過程,以及采用的統(tǒng)計學方法進行了研究總結,建立了重型商用車人機工程設計方法。

研究了根據(jù)人體測量學數(shù)據(jù)建立用于商用車人機工程設計和分析數(shù)字人體模型的關鍵技術,包括人體測量學參數(shù)描述、運動學和動力學建模、人體肢體運動驅(qū)動和姿勢求解的正向和反向運動學問題、幾何建模和外觀可視化、性能建模等,建立了三維數(shù)字化人體模型,開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的重型商用車人機工程設計評價系統(tǒng)(SHOVED)。

利用該系統(tǒng)對某商用車駕駛室座椅H點位置、前后方視野、A柱盲區(qū)、儀表視野和平均觀測距離、手伸及性,踏板舒適性,操縱方便性、風窗刮掃面積和上下車方便性等人機性能進行了設計、分析與評價。結果表明,該車型的人機性能滿足國內(nèi)外標準要求,并給出了進一步改善駕駛室人機性能的建議。提出了一種改進的人體姿勢舒適度評價方法,即采用人體肌肉負荷作為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負荷從宏觀上根據(jù)關節(jié)載荷計算;通過仿真分析獲得姿勢空間內(nèi)姿勢舒適性的分布;對姿勢舒適性分布數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,建立姿勢舒適性評價模型。

本文將商務車駕駛室作為一個特殊、復雜的人機系統(tǒng)，運用人機工程學理論，借助計算機仿真技術，實現(xiàn)了裝載機駕駛室人機系統(tǒng)設計的計算機化。該方法為 縮短裝載機新機型的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，也為進行駕駛室設計和性能檢驗 提供了一種有效手段。

關鍵字：人體測量學，駕駛室，人機工程學，數(shù)字人體模型

ABSTRACT Nowadays，the modem vehicle especially the car emphasis on that men is the center，and the designing of Vehicle is the main content and target to Heavy-duty commercial vehicle is important part in automobile product catalog, and plays an important role in our national economical construction and social development.In recent years, with rapid development of the Chinese national economy, extensive construction of highway, and development of logistics industry, Heavy-duty truck industry develops rapidly in China.Although domestic commercial vehicle enterprises have the abilities of self-R&D and science and technology innovation, but domestic commercial vehicle enterprises lag behind oversea automobile companies in ergonomic design.From the Point of view of vehicle design, the most direct way to improve the active safety of vehicle and Working environment of drivers’ safety and health, is to design the cab scientifically by using the ergonomic theories.Based on national’863’high-tech development Project” Advanced Technology of Integration and development for Heavy-duty Truck”(No.2206AAll0105), The profound and systematic research works are carried out in this dissertation focusing mainly on the key techniques of Heavy-duty commercial vehicle cab ergonomic design and evaluation method.The major research contents are finished as follows: A summation is conducted for the ergonomic design contents, Processes and Statistical method of commercial vehicle cab.A ergonomic design method for Heavy-duty truck is established.In this dissertation, key techniques of modeling of digital human used for Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and analysis are studied, including anthropometry Parameters description, kinematics and dynamics modeling, direct and reverse kinematics for limbs driving and Posture calculation, geometric modeling and visualization, Performance modeling, etc.A 3D digital human model is built up.By integrating these functions, together with vehicle modeling and ergonomic analysis features, a Heavy-duty commercial vehicle ergonomic design and evaluation system SHOVED(System for Heavy-duty Commercial Vehicle Ergonomic Design)is developed.By using SHOVED, cab concept can be constructed based on the cab parameters inputted, test samples of target population for ergonomic analysis can be generated, comfort of upper and lower extremities can be evaluated considering steering, shift and pedal operations, front and back vision field, A-Pillar dead ground, dashboard vision field and mean observation distance, windshield sweep area, and convenience for up-and down truck can be analyzed and evaluated.Results show that ergonomic Performance of target vehicle satisfied domestic and SAE standard requirements.A few suggestions are proposed for improving ergonomic performance of the cab further.In this study, loader cab Was taken as a special and complex man machine．By the aid of the theory of man·machine engineering and computerized simulation the CAD method of loader cab Was realized．With the new design method。The development cycle and cost were decreased．And it provides an effective way for loader cab design and performance tests．

Keywords：Anthropometry Heavy-duty Commercial Vehicle Cab

第一部分 前言

1.1論文研究背景

商用車發(fā)展的潮流是行駛安全性越來越好,技術含量越來越高,駕駛越來越舒適和人性化。在人們生活水平大幅提高的我國,隨著汽車工業(yè)技術水平的不斷提升和消費者的不斷成熟,會對商用車的舒適性和安全性有著越來越高的要求,使得進一步研究和改善商用車的人機性能十分必要。在駕駛室布置設計中,人機工程學的研究及應用是提高舒適性、安全性最直接的措施,特別是對駕駛和乘坐環(huán)境的改進尤為顯著。良好的人機工程設計會充分考慮操作者的生理、心理等因素與人一車一環(huán)境系統(tǒng)的狀態(tài),是實現(xiàn)汽車人性化設計的重要方面。人機工程布置還會影響整車內(nèi)外造型的尺寸,進一步影響整車的總體性能和市場競爭力。從某種意義上講,人機工程設計的好壞直接決定了汽車設計水平的高低。

近幾年,汽車安全性也成為人機工程學研究熱點之一。國外汽車工業(yè)重視“以 人為本”的同時,加大了汽車安全駕駛的研究力度,強調(diào)通過合理設計和車身結構的改進來減少汽車碰撞損失和加強行人保護（1）。目前仍然有許多問題要借助人機工程學手段做傳統(tǒng)的汽車設計過程是從概念設計到初步設計、詳細設計和分析反復進行的過程,其中概念設計和初步設計中都包含了車身布置設計的內(nèi)容,它是進行造型和詳細設計的基礎。隨著并行工程、計算機集成制造系統(tǒng)技術和計算機技術在汽車設計中的不斷應用和發(fā)展,現(xiàn)代汽車設計流程已將造型設計、布置設計、結構分析等內(nèi)容同步進行。但為減少協(xié)調(diào)的時間和保證設計效率,在設計初期就以布置設計的要求為依據(jù)下達造型等工作的任務書,并不斷在布置和其它設計內(nèi)容之間進行協(xié)調(diào),最后完成設計。因此,布置設計是概念設計過程中很重要的內(nèi)容進一步研究解決。

1.2人體模型

駕駛室設計需要利用人體模型來盡可能的模擬現(xiàn)實中的人，從而縮短與人體 有關的零部件的設計與評價周期。以人體參數(shù)為基礎建立的人體模型是描述人體 形態(tài)特征和力學特征的有效工具，是研究、分析、評價、試驗人機系統(tǒng)不可缺少 的重要輔助手段。科學、合理的建立人體模型是人機工程設計的基礎。對于像裝 載機這樣比較復雜的設計對象，應用人體模型是一種重要的輔助手段，它既可以 表現(xiàn)設計結果，也可以用來調(diào)整設計，以確定最終設計尺寸。

人體模型按構造方法可以分為物理仿真模型和數(shù)學仿真模型兩類。我們在 人機工程設計領域常用的人體模型有二維人體模板、三維人體模型、人體數(shù)學模 型和數(shù)字人體模型，最后一類人體模型以計算機技術為基礎，能夠與設計對象的 數(shù)字模型進行交互，使人機系統(tǒng)三維顯示在設計師的面前。其特點是反映的信息 量大，便于解決相關的復雜計算，是產(chǎn)品的設計更加直觀、快速和可靠。

人體模型在裝載機駕駛室設計中作為一種輔助手段，它既可以表現(xiàn)設計結 果，也可以用來輕松調(diào)整設計方案，從而確定最終設計尺寸。將人體模型引入到 通過CAD技術建造虛擬的三維作業(yè)空間模型中（2），可以對比、分析、評價作業(yè)空間 的多種設計方案。計算機中產(chǎn)生的三維圖形可以使設計師更加方便、快捷的調(diào)整 人—機—環(huán)境之間的相互關系。通過多個設計方案的對比、分析、評價，最終能夠優(yōu)選出最合理的作業(yè)空間。1.3商用車人機設計方法

人機工程設計通常始于概念設計初期。此前,先要明確產(chǎn)品開發(fā)的目標；并通過對標分析，確定人機工程設計的基本概念、目標和約束條件(如:駕駛室長、寬、高，座椅高度,前方地面盲區(qū)長度等)。此外,還要了解目標駕駛員群體特點（男女比例、地區(qū)、年齡特點等)和人體尺寸,作為人機工程設計的依據(jù)，商用貨車具有底盤高，駕駛室為平頭,駕駛室內(nèi)部高度方向空間大、長度方向空間緊湊等特點。此外，重型商用貨車的駕駛員群體多數(shù)為男性。對于全新開發(fā)車型,重型商用貨車人機工程設計主要內(nèi)容和流程。最終的布置結果必須滿足如下要求：（1）乘員坐姿符合乘員群體舒適乘坐要求；

（2）保證必須的空間,以保證駕駛員操作靈活準確,增強舒適性和安全性；（3）操縱裝置的布置位置和作用力大小符合人體操縱范圍和操縱力特點；（4）駕駛員視覺信息系統(tǒng)適合人眼視覺特性和駕駛員視野要求,且能及時獲得 正確的駕駛信息。

從總體上講，汽車人機工程學設計分為初步設計和后期校核兩個階段。初步設計的任務是建立乘員和室內(nèi)主要部件的布置方案。傳統(tǒng)的人機工程初步設計或者對于全新開發(fā)所進行的初步設計,參考的資料和數(shù)據(jù)相對較少，通常可以按照一定的設計流程來建立一個初步的設計方案。由于設計內(nèi)容是從駕駛員乘坐和駕駛環(huán)境設計參數(shù)定義開始,然后過渡到駕駛室、乃至整車的設計參數(shù)定義,因此,這種設計過程又稱為從內(nèi)到外的設計，從內(nèi)到外的設計過程中,為了方便進行乘員布置、表達設計意圖、進行視野校核、以及工程制圖等,通常借助一些設計工具輔助完成。初步設計是整個設計過程中至關重要的階段。初步設計的結果為后續(xù)的詳細設計確定了基本的基調(diào)。本節(jié)對重型商用車駕駛室人機工程學初步設計方法進行了研究總結，并應用于本公司的某款車型的開發(fā)中，取得了良好的效果（3）。

裝載機駕駛座椅主要參數(shù)的人機工程要求。

1.4駕駛座椅主要參數(shù)的人機工程要求

駕駛座椅屬于工作用座椅，通過以往的設計經(jīng)驗和相關實驗，對工作用座椅的主要參數(shù)有相應的人機工程設計要求，見表1-1。

表 1-1 座椅主要設計部位及設計要求

1.5 人機工程設計原則

人機系統(tǒng)中，操縱裝置是將人的信息輸送給機器，用以調(diào)整、改變機器狀態(tài)的裝置。操縱裝置將操作者的信號轉換成機器的輸入信號，是人機信息交互的重要組成部分，其設計是否合理，直接關系到整個人機系統(tǒng)能否正常安全運轉。遵循人機工程設計原則，這就要求保證操縱裝置的操縱有效性，同時要考慮到以下幾個方面：(1)操縱器的形狀適應人的生理特點；(2)操縱器的形狀便于觸覺對他進行識別；(3)尺寸應符合人體尺度的需要。根據(jù)人與物接觸部位不同，操縱器可以分為手控操縱器和腳控操縱器，這兩種操縱裝置在裝載機駕駛室中都存在。

裝載機工況和作業(yè)要求復雜，因此其操縱裝置除了常規(guī)的踏板和操縱桿，還有不同于普通車輛的動臂操縱桿和鏟斗操縱桿，這就要求在操縱裝置的人機工程設計中，要充分考慮駕駛員的生理特點，也要考慮操縱裝置的使用功能和使用情況。而且裝載機的操縱裝置使用頻繁，其在駕駛室內(nèi)的布置及操作順序要符合人的生理、心理特點和運動習慣。

第二部分 工作原理

2.1 汽車人機工程設計 國外對汽車人機工程學的研究起始于上世紀五十年代,主要集中在北美地區(qū), 尤其是推出了很多標準，有的已被國際標準組織所采用,如:三維H點裝置、眼橢圓等。這些研究為科學地從事汽車人機工程設計奠定了良好的理論基礎和方法條件。

在國內(nèi),溫吾凡、劉金秋等人都曾對人機工程學應用于汽車駕駛室設計中的關鍵問題進行過研究。葛如海專門研究了重型商用牽引車駕駛室設計的人機工程問題。經(jīng)過對人機工程學在汽車內(nèi)部布置方面應用和相關國內(nèi)外標準進行消化吸收的基礎上,一些人研究如何將領域知識凝練到軟件中,以快速地完成人機工程設計和分析。例如:宋寶玉、李維斗等人研究開發(fā)了駕駛室人機工程設計軟件。

在人機設計方案評價方面,許多企業(yè)和高校也在不斷研究。有的研究了一種主觀評價內(nèi)部布置的方法,選擇一定數(shù)量的有經(jīng)驗的駕駛員,根據(jù)駕駛經(jīng)驗、舒適性感受等主觀判斷,對駕駛室各部分進行主觀打分,從而實現(xiàn)主觀評價。有的系統(tǒng)研究了汽車駕駛室設計的人機界面評價過程,包括從廠商的項目提出到最終的綜合人機評價等個步驟，研究了汽車坐姿不舒適性主觀評價方法,并研究了通過易讀性、量表信度和表面效度的顯著性水平來簡化問卷指標的方法。

2.2 踏板布置

加速踏板的安裝位置和駕駛員座椅高度決定了駕駛員的基本乘坐姿態(tài),對駕 駛員坐姿舒適性和各項功能操作具有重要影響(4)。此外,加速踏板位置還決定了駕駛室其它部件（其它踏板、轉向盤等）的布置位置,是車內(nèi)布置的重要參考元 素。加速踏板布置分析主要關注以下問題:（1）踏板中心高度。會影響駕駛員踩關節(jié)舒適性。由于加速踏板踩踏頻繁,其布置必須考慮長時間操作的舒適性。加速踏板未踩下時,應保證跺關節(jié)角度A46不小于870,踩到底后A46不大于105“,以保證駕駛員踩關節(jié)舒適；

（2）踏板表面傾斜角度要合適,否則會影響踏板表面和腳底面的貼合；（3）要保證駕駛員腳底施力位置始終處于踏板中心附近；

（4）踏板轉動中心位置要合適。不合適的轉動中心位置,不能保證在踩踏行程范圍內(nèi)腳底施力點位置始終位于踏板中心附近,或者踏板表面與腳底面的貼合；（5）制動和離合踏板的位置可參照加速踏板位置進行布置。為保證緊急制動時,駕駛員不會誤踩到加速踏板,通常制動和加速踏板表面錯開一定距離；

（6）確定所有踏板高度和前后位置之后,還要確定側向的位置和間距,包括離 合踏板與駕駛員中心線、制動踏板與駕駛員中心線、以及制動踏板與加速踏板之間的間隙。

根據(jù)上述原則,可以對踏板的布置方案進行分析和評價,乃至給出合理的布置 建議。踏板布置相關尺寸參見圖2-1。

圖 2-1 SAE定義的踏板布置尺寸

2.3 H點方案設計

2.3.1人體設計樣板法

人體設計樣板法是采SAEJ826中定義的H點二維人體設計樣板[58]來布置定位 H點位置,如圖2-2所示。

圖2-2 H點二維人體模板

在踏板位置方案確定之后,將第95百分位的男子人體模板按要求擺放在駕駛室內(nèi)。將其加速踏板踵點AHP與踏板附近指定的地面上的一點重合,整個腳掌繞AHP旋轉至腳掌與踏板面貼合;調(diào)節(jié)背部角到要求的角度然后鎖定,從而定位軀干;再調(diào)整模板小腿和大腿的角度,則這時的設計H點為最后H點。按同樣步 驟將第5百分位的女子人體模板擺放在駕駛室,所得到的設計H點為最一前H點。根據(jù)第5百分位女子和第95百分位男子H點來確定H點的上下、前后調(diào)節(jié)行程。這種確定H點的方法簡單可行,在內(nèi)部正向設計初期是一種很重要的方法。但是人體模板雖然是用統(tǒng)計意義上的人體數(shù)據(jù)所創(chuàng)建的,但是并不具有實際代表意義,因為它只是兩個人體模板,只是兩個個體,并且這種統(tǒng)計意義上的人體模板在現(xiàn)實生活中是很少會存在的。所以利用這種人體模板設計出來的H點適應度是不夠的。雖然應用的是95百分位的男性人體模板和5百分位的女性人體模板,但是實際上設計出的H點并不一定能夠保證良好的適應性。2.3.2 SAE適意H點位置曲線法(5)

1985年,SAE推出了SAEJ1517標準,用來輔助進行駕駛員H點布置。SAEJ1517中推薦了不同百分位的一組適意駕駛位置時H點的位置線嘩],其中每一條曲線都表征了H點位置與定位參考點之間的水平XH和垂直方向ZH的位置關系。對于B類車,zH與xH呈線性關系,參見表2-1。圖2-3給出了B類車的一SAE適意H點位置線。給定不同百分位的H點高度就能夠得到最后、最前以及其它百分位的設計H點,座椅的行程和升程可根據(jù)最后和最前H點來確定。

表2-1 SAEJ1517中推薦不同百分位的一組適意駕駛位置的H點位置線

圖2-3 B類車SAE適意H點位置曲線

SAE適意線是根據(jù)早先的美國人體數(shù)據(jù),經(jīng)統(tǒng)計分析之后得出的,對于不同 時代、不同國家的人體統(tǒng)計數(shù)據(jù)不一定適用。計算對應某一百分位的H點時只能得到一個點,靈活性較差。同時,SAE適意線法沒有將目標駕駛員群體的統(tǒng)計特 性,尤其是國別、身材、男女比例、百分位等作為參數(shù),因此,不能針對任意給的駕駛員目標人群都適用。SAE適意線比較適合于在從內(nèi)到外的車身布置方法中使用。因此,很多人也研究了其它的H點布置方法。2.3.3 面向指定駕駛員群體的H點布置方法

駕駛員座椅的布置通過確定不同身材駕駛員乘坐位置(H點位置)來實現(xiàn),這 些H點分布呈現(xiàn)一個范圍。對于重型商用貨車,用一個矩形表示駕駛員群體中一 定比例個體H點位置的分布范圍,稱為H點調(diào)節(jié)窗口160],其位置和尺寸反映了設計方案對于目標群體的適應程度,通常要求適合90%的駕駛員;此外,在保證駕 駛員下肢舒適的前提下,將座椅位置布置得適當靠前一些,以保證良好的駕駛員 前方下視野。H點的布置是駕駛室內(nèi)其它布置設計的基礎,并且關系舒適、安全 等多方面性能,因此,在最基本的駕駛員乘坐方案中,必須科學、準確地設計H點調(diào)節(jié)窗口。

已知條件為地板和加速踏板參考點PRP位置,參見圖2-4。在布置坐標系尤02下,某一個體駕駛員的H點位置坐標,駕駛員上半身越傾向直立。硬點尺寸H30為座椅高度，是乘坐參考點到加速踏板踩點的垂直距離,反映了群體命分布的狀況。對于帶有高度方向調(diào)節(jié)功能的座椅，應位于H點調(diào)節(jié)窗口的右邊界中點處。設計中通常根據(jù)對標分析或設計目標給出刀30,再據(jù)此確定H點在水平和垂直方向的分布范圍,即硬點尺寸TL23、升217和L53。上述硬點尺寸和術語的定義參見文獻,這里的刀30、L53指的是汽車設計參數(shù)。

圖2-4 重型商用車H點布置

商用車主要考慮男子群體。根據(jù)我國成年男子身高、坐高的均值和標準 差,計算覆蓋群體范圍90%的群體身高Hs和坐高從的分布邊界,見圖2-5;在邊 界上生成分布均勻的8個樣本點,其人體尺寸參見表2-1。在布置坐標系口刃Z中，大腿長度L3、小腿長度L4、以及跺關節(jié)到踩點的距離Lg有關。通過分析得知，與乘坐位置有關的變量L3、L4和Lg的分布只存在一個很顯著的主成份,可根據(jù)它的單調(diào)性來設計H點調(diào)節(jié)窗口。鑒于下肢長度的單調(diào)性與該主成份是一致的,有理由選取樣本點中下肢長度最長和最短的兩個作為設計樣本。通過對比可知,下肢最長的樣本點是P5,最短的樣本點是P6。

圖2-5覆蓋群體分布的樣本點

表2-2樣本人體尺寸

根據(jù)已知條件(PRP、地板和萬30),以及商用車駕駛員肢體活動范圍,計算H 點分布范圍,計算公式如下2-1：

分別計算兩個樣本點的H點分布區(qū)域,如圖2-6所示。

圖 2-6 H點調(diào)節(jié)窗口

在圖中畫出了不同舒適程度的區(qū)域,以不同的顏色表示。在這兩個區(qū)域中分別選取一點作為最前最低H點(圖中Pl)和最后最高H點(圖中P2),由這兩個點形成H點調(diào)節(jié)窗口。所選的H點應盡可能具有較好的舒適性。如前所述,sgRP位于H點調(diào)節(jié)窗口的右邊界上,所以,選取這兩個H點的時候,還要使H30盡可能與設計目標值一致;并在保證H點調(diào)節(jié)窗口左下角和右上角落入相應H點分布范圍的同時盡可能減小TL23和Z日17,以減小座椅調(diào)節(jié)機構設計難度。

2.4 布置工具圖形定位

布置工具圖形是進一步進行儀表板、操縱件布置,保證目標駕駛員群體中的大多數(shù)人具有良好的駕乘舒適性有力工具(7)。2.4.1 SAE眼橢圓

B類車橢圓標準的內(nèi)容自1987年以來一直沒變。尺寸參見表2-3。B類車定位時以ATRP，駕駛室布置工具圖形定位基準點作為基準點。由于操作B類車的駕駛員中，具體車型的不同,駕駛員群體中男女比例可能會有較大的差異,因此,眼橢圓定位時需要考慮駕駛員群體中男女比例。此外,在側視圖上,眼橢圓關于其中心有向前下方11.6度的轉角；在俯視圖上，左右眼橢圓關于其中心有向右側5.4度的轉角。

表2-3 B類車橢圓尺寸

圖2-7 B類車眼橢圓

表2-4 定位公式

眼橢圓中心相對于Al,RP點的定位公式列于表2一4。表中,萬為橢圓中心相對于ATRP的水平距離;玖、殊分別為左、右眼橢圓中心相對于ATRP的側向距離;z為圓中心相對于ATRP的垂直距離。眼橢球繞其中心旋轉:在俯視圖中向內(nèi)側偏5.4度,側視圖中向前下偏轉0.6度。ArRP是駕駛室布置工具圖形定位基準點,是SAEJ1516標準中定義的、用于定位布置工具圖形的基準點(8)。對于A類車,根據(jù)95th百分位H點位置曲線和H點高度計算ATRP。對于B類車,根據(jù)50th百分位駕駛員H點位置曲線、H點高度和駕駛員男女比例來計算戶a,RP。ATRP位置根據(jù)下式計算:

2.5轉向盤布置

轉向盤布置，包括確定中心位置、傾角和輪緣直徑。合理地布置轉向盤, 對于改善駕駛員操縱姿勢、減小操舵力,從而降低駕駛疲勞程度具有重要意義。確定轉向盤的位置要考慮與儀表板和駕駛員之間的距離合適。轉向盤輪緣到駕 駛員軀干的距離不宜小于250mm,這個間隙是安全的重要保證。轉向盤前后位置還要保證駕駛員打轉向時的伸及性。轉向盤的高度的確定應考慮駕駛員上肢的舒適性,太高會造成“端胳膊”的感覺,容易加快疲勞。由于不同身材駕駛員乘坐位置和肢體尺寸的離散性,上述要求不容易對于大多數(shù)人都滿足,因此,轉向盤的位置一般設計成可調(diào)節(jié)的,使得大多數(shù)人都能夠通過調(diào)節(jié)獲得舒適的轉向盤操作位置。

轉向盤傾角的選定應該使轉向盤輪緣所在平面盡量與駕駛員觀察儀表時的接近視線垂直,以獲得最佳的儀表視野;同時,還要與手部抓握軸線的方向相適應。商用車轉向盤直徑通常大于450mm。太小則操縱不穩(wěn)定,且影響儀表視野。轉向盤直徑太大會浪費布置空間。很多商用貨車都裝有轉向助力裝置,不必采用加大直徑的辦法來減小操舵力(9)。

最終所確定的轉向盤中心位置、傾角和轉向盤直徑,是通過反復進行駕駛員 人體、座椅、轉向盤布置和位置校核后得到的?，F(xiàn)代轉向盤上還集成了許多操縱鈕鍵,如雨刮器開關,風擋玻璃洗滌器噴水開關,大燈、轉向燈、小燈開關,喇叭按鈕,巡航按鈕等。布置這些的時候要考慮手指操作的伸及性。適當選擇這些鈕件的形式和操作順序,保證操作方便性。

2.6儀表板布置

2.6.1儀表板主斷面設計

儀表板主斷面位于駕駛員中心對稱面處。儀表板主斷面的設計是駕駛員坐環(huán)境概念設計的重要內(nèi)容。參見圖2-8。

圖2-8儀表板斷面設計原理

根據(jù)駕駛員前方地面盲區(qū)要求作前方下視野線切,與眼橢圓下方相切,則切 與水平面所成的角度即為駕駛員前方下視野角a。為保證前方下視野的要求,應該使儀表板上方最高點、前風窗玻璃下邊緣和轉向盤輪緣都低于下視野線切。作轉向盤輪緣最高處截面下方和眼橢圓上方的公切線L1,作轉向盤輪毅上方和眼橢圓下方的公切線L2,則儀表盤應該布置在Ll和L2之間。連接儀表盤中心和眼橢圓中心的直線L3,它應平分L1、L2之間的空間;直線U與水平面的夾角應該在30“范圍內(nèi)。儀表盤平面到眼橢圓中心的距離R最大為75Omm,推薦距離為710~。儀表盤平面與直線L3的夾角一般控制在80度到100度范圍內(nèi)。2.6.2儀表布置

儀表盤和儀表在寬度方向的位置應布置在可視區(qū)域內(nèi)。為此,應該作出不受方向盤阻擋的可視區(qū)域。在可視區(qū)中心附近應該布置最常用、最主要的儀表,如: 車速里程表(10)。在最重要的儀表周圍布置一般性儀表,如:發(fā)動機轉速表、燃油表、發(fā)動機水溫表等。有些汽車儀表盤上還集成了發(fā)電機狀態(tài)、燈光、變速檔位、環(huán)境溫度、路面傾斜度等儀表。這些儀表排列順序應與其認讀順序相一致,同時考慮它們彼此之間邏輯上的聯(lián)系。相互聯(lián)系越多的儀表應布置得越靠近。當儀表很多時,應按照它們的功能區(qū)分排列,區(qū)與區(qū)之間顏色搭配應有明顯的區(qū)別。性質(zhì)重要的儀表區(qū),在儀表板上要有引人注目的背景。2.6.3儀表罩布置

儀表罩要有足夠的深度,以遮住射向儀表玻璃的光線。設計時應進行眩目檢查。

如果入射光經(jīng)過儀表面反射后不會與眼橢圓相交,就不會產(chǎn)生眩目現(xiàn)象。儀表罩的布置不能影響前方下視野,其斷面應該布置在前方下視野線Ld以下、公切線Ll的上方。儀表罩最前端與轉向盤要保持一定的距離，免發(fā)生干涉。

第三部分 結論

本文是對商務汽車駕駛室設計方法構架及其相關參數(shù)評價方法的有益探索，以人機工程學為基本原理，借助計算機輔助技術，對裝載機駕駛室進行人機工程設計，能夠提供給駕駛員舒適的駕駛姿勢，良好的視野和合理的操縱裝置布局，以實現(xiàn)安全、舒適、健康、高效的人機系統(tǒng)設計目標。研究過程中借鑒了其它工程車輛和汽車設計中較為先進、成熟的技術，并取得了良好的效果。本課題的主要研究工作和成果如下：

（1）在駕駛室人機工程設計方法研究中,根據(jù)重型商用車和駕駛員群體的特點, 研究了人機設計的前期條件、設計要求、設計流程、具體設計原理和基于統(tǒng)計學的設計工具,建立了適用于重型商用車任意目標駕駛員群體的通用人機工程設計方法。

（2）數(shù)字人體模型在汽車人機工程方案設計和工效分析中發(fā)揮著越來越重要的 作用。在數(shù)字人體建模方面,本文研究了根據(jù)人體測量學數(shù)據(jù)進行數(shù)字人體參數(shù) 化建模的關鍵問題,研究并篩選了合適的人體測量學參數(shù),建立了人體運動學和 動力學模型,研究并實現(xiàn)了人體肢體運動驅(qū)動和姿勢求解的正向和反向運動學功 能,研究了人體幾何建模和外觀可視化問題,以及常見人體性能,建立了三維數(shù) 字化人體模型。將上述功能和汽車建模、工效分析等功能集成,開發(fā)了專用于重 型商用車人機工程設計評價系統(tǒng)SHOVED,能夠根據(jù)輸入的汽車參數(shù)建立駕駛室 的概念描述,生成人機工程分析的人體模型樣本,對轉向、變速、踩踏板等操作 的上肢和下肢舒適性進行分析,進行視野分析和伸及性分析等(11)。

（3）深入研究了駕駛員駕駛和乘坐姿勢的舒適性。提出了采用人體肌肉負荷作 為姿勢舒適性的客觀量度,而肌肉負荷從宏觀上根據(jù)關節(jié)載荷計算來評價舒適度 的方法。進行了駕駛員姿勢舒適度仿真分析,獲得了姿勢空間內(nèi)舒適性的分布;對姿勢舒適性分布數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,建立了姿勢舒適性評價模型。克服了以往 所建的模型主觀因素準確性低,模型粗糙的不足。并將所建姿勢舒適度模型,用 于某重型商用車H點布置方案的優(yōu)化設計中,收到了良好的效果。

（4）某重型商用車樣車的人機性能進行了客觀評價,分析了該車型手操縱件伸 及性和舒適性、儀表視野、前方視野、后視野、前風擋玻璃刮掃區(qū)域、駕駛室進出方便性和乘坐空間等方面的人機工程性能。

（5）提出了一種重型商用車人機性能的主觀評價方法,對所開發(fā)的重型商用車 的手操縱件伸及性和舒適性、A立柱盲區(qū)、儀表視野、前方視野、后視野、前風擋玻璃刮掃區(qū)域、駕駛室進出方便性和乘坐空間等人機工程性能進行了主觀評價(12)。

結果表明,所研究車型的人機工程設計方案比較合理,但仍存在一定的人機性能 方面的提升空間。

第四部分 參考文獻

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第四篇：華僑大學工業(yè)工程期末論文

工業(yè)工程論文

美國工業(yè)工程學會（AIIE）對工業(yè)工程（Industrial Engineering，簡稱IE）的定義:“工業(yè)工程是對人、物料、設備、能源、和信息等所組成的集成系統(tǒng)，進行設計、改善和實施的一門學科，它綜合運用數(shù)學、物理、和社會科學的專門知識和技術，結合工程分析和設計的原理與方法，對該系統(tǒng)所取得的成果進行確認、預測和評價?！备爬ǘ裕腥祟惣胺侨祟悈⑴c的活動，只要有動作出現(xiàn)的，都可應用工業(yè)工程的原理原則，以及工業(yè)工程的一套系統(tǒng)化的技術，經(jīng)由最佳途徑達到目的。譬如工業(yè)工程中的動作連貫性分析(operation sequence)，由于人類的任何一種動作都有連貫性，因此把各動作經(jīng)仔細分析，分成一個個微細單元，刪掉不必要的動作，合并可連接的動作，以達到工作簡化、動作經(jīng)濟、省時省工之目的。日本IE協(xié)會（JIIE）成立于1959年。當時對IE的定義是在美國AIIE于1955年的定義的基礎上略加修改而制定的。其定義如下：“IE是對人、材料、設備所集成的系統(tǒng)進行設計、改善和實施。為了對系統(tǒng)的成果進行確定、預測和評價，在利用數(shù)學、自然科學、社會科學中的專門知識和技術的同時，還采用工程上的分析和設計的原理和方法?！?此后，根據(jù)AIIE的修改和補充，又在“人、材料、設備”上加上了信息和能源。JIIE根據(jù)IE長期（特別戰(zhàn)后）在日本應用所取得的成果和廣泛的應用，IE不論在理論上和方法上都取得了很大的發(fā)展。JIIE深感過去的定義已不適于現(xiàn)代的要求，故對IE重新定義。其定義如下：“IE是這樣一種活動，它以科學的方法，有效地利用人、財、物、信息、時間等經(jīng)營資源，優(yōu)質(zhì)、廉價并及時地提供市場所需要的商品和服務，同時探求各種方法給從事這些工作的人們帶來滿足和幸福?！边@個定義簡明、通俗、易懂，不僅清楚地說明了IE的性質(zhì)、目的和方法，而且還特別對人的關懷也寫入定義中，體現(xiàn)了“以人為本”的思想。這也正是IE與其它工程學科的不同之處。

由于工業(yè)工程的內(nèi)容強調(diào)綜合地提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量，使生產(chǎn)系統(tǒng)能夠處于最佳運行狀態(tài)而獲得最高之整體效益，所以近數(shù)十年來一直受到各國的重視，尤其是那些經(jīng)歷過或正在經(jīng)歷工業(yè)化變革的國家或地區(qū)，如美國、日本、四小龍及泰國等地方，都有將其視為促進經(jīng)濟發(fā)展的主要工具，同時相對地IE技術在這種環(huán)境下亦得到迅速的成長。

IE的研究目的：IE是針對以生產(chǎn)現(xiàn)場為中心的作業(yè)進行 ：（1)系統(tǒng)的分析：作為現(xiàn)在的系統(tǒng)應該達到的成果，實際沒有達到預計的成果時，進行發(fā)現(xiàn)問題并進行控制管理的研究。(2)系統(tǒng)的改善：現(xiàn)在的系統(tǒng)達到的成果不夠充分和作業(yè)不方便而有必要改善其中一部分的時候，研究其改善的辦法。(3)系統(tǒng)的設計：發(fā)生新的狀況使得現(xiàn)在的系統(tǒng)難以達到充分的成果時，查找需求來研究設計新的系統(tǒng)。

工業(yè)工程起源于20世紀初的美國，它以現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)為背景，在發(fā)達國家得到了廣泛應用?，F(xiàn)代工業(yè)工程是以大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及社會經(jīng)濟系統(tǒng)為研究對象，在制造工程學。管理科學和系統(tǒng)工程學等學科基礎上逐步形成和發(fā)展起來的一門交叉的工程學科。它是將人、設備、物料、信息和環(huán)境等生產(chǎn)系統(tǒng)要素進行優(yōu)化配置，對工業(yè)等生產(chǎn)過程進行系統(tǒng)規(guī)劃與

設計、評價與創(chuàng)新，從而提高工業(yè)生產(chǎn)率和社會經(jīng)濟效益專門化的綜合技術，且內(nèi)容日益廣泛。在人類從事小農(nóng)經(jīng)濟和手工業(yè)生產(chǎn)的時代里，人們是憑著自己的經(jīng)驗去管理生產(chǎn)。到20世紀初，工業(yè)開始進入“科學管理時代”，美國工程師泰勒（F.W.Taylor）發(fā)表的《科學管理的原理》一書是這一時代的代表作和工業(yè)工程的經(jīng)典著作。從1910年前后開始，美國的吉爾布雷斯夫婦（Frank.&.L.Gilbreth）從事動作（方法）研究和工作流程研究，還設定了17種動作的基本因素（動素，Threbligs）。泰勒和吉爾布雷斯是最著名工業(yè)工程創(chuàng)始人。1908年美國賓州大學首次開設了工業(yè)工程課程，后來又成立了工業(yè)工程系，1917年美國成立了工業(yè)工程師協(xié)會。此后有人主張把當時從事動作研究、時間研究等提高勞動生產(chǎn)率的各種研究工作，從管理職能中分離出來，由懂得工程技術的人員去進行，逐步形成了一批將工程技術和管理相結合的工業(yè)工程工程師。

二戰(zhàn)期間和其后的一段時間內(nèi)，工作研究（包括時間研究與方法研究）、質(zhì)量控制、人事評價與選擇、工廠布置、生產(chǎn)計劃等都已正式成為工業(yè)工程的內(nèi)容。隨著制造業(yè)的發(fā)展，費希（J.Fish）開創(chuàng)了工程經(jīng)濟分析的研究領域；由于戰(zhàn)爭的需要，運籌學得到了很大的發(fā)展。戰(zhàn)后由于經(jīng)濟建設和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，使得工業(yè)工程與運籌學結合起來，并為工業(yè)工程提供了更為科學的方法基礎，工業(yè)工程的技術內(nèi)容得到了極大的豐富和發(fā)展。1948年，美國正式成立了工業(yè)工程師學會。五六十年代，美國許多大學先后成立了工業(yè)工程系，到1975年，已有150多所大學開設了工業(yè)工程課程。與發(fā)達國家相比我國的起步較晚，20世紀80年代初期，工業(yè)部門開始對工業(yè)工程有所認識，并逐步推廣，1991年召開第一次全國性學術會議。

工業(yè)工程在我國的應用前景十分廣闊。80年代。日本能率協(xié)會專家三上展喜受日本政府委托，在我國北京、大連等地推廣應用工業(yè)工程技術，他認為，中國許多企業(yè)不需要在硬件方面增加許多投資，只要在管理方式、人員素質(zhì)和工業(yè)工程等方面著力改進，生產(chǎn)效率就可提高2～3倍，甚至5～10倍。國內(nèi)應用工業(yè)工程技術比較典型的企業(yè)有：北京機床電器廠、一汽集團、鞍山鋼鐵公司等，都取得了明顯的經(jīng)濟效益。當前我國發(fā)展工業(yè)工程的一項重要工作是是人才培養(yǎng)，我國最早于1993年招收工業(yè)工程專業(yè)的本科生，目前已有70余所院校設有工業(yè)工程系或?qū)I(yè)。1994年起開始招收碩士生，目前我國已有70多所院校開辦了工業(yè)工程專業(yè)。我國以企業(yè)為基礎和主體的工業(yè)及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)面臨著資源利用率低、質(zhì)量和效益不高、產(chǎn)品等綜合結構不合理、環(huán)境適應性較差、國際競爭力及創(chuàng)新能力亟待增強，以及戰(zhàn)略管理和內(nèi)部管理弱化、技術與管理脫節(jié)、特色化缺乏、產(chǎn)品、市場、技術等方面的發(fā)展不平衡、企業(yè)與市場和政府及其他企業(yè)間關系欠規(guī)范、不穩(wěn)定等諸多問題和困境?，F(xiàn)代工業(yè)工程是企業(yè)和整個產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟擺脫困境、贏得競爭優(yōu)勢的有效武器。早在十八世紀，亞當·斯密斯在1776年出版的《國富論》中提出的勞動分工概念，作為推動當時工業(yè)化生產(chǎn)的一個重要里程碑。IE的發(fā)展歷程大致分為以下四個階段:

第一階段是產(chǎn)業(yè)革命后，生產(chǎn)力有很大發(fā)展，1799年美國的惠特尼提出了“互換性”概念奠定了合理化、專業(yè)化、機械化、簡單化和標準化的基礎，因而能向大量生產(chǎn)發(fā)展。1832年英國的巴比奇在《論機器和制造業(yè)的經(jīng)濟》一書中論述了專業(yè)分工、工作方法、機器與工具的使用、制造的經(jīng)濟原則等。人們開始用新的思考方法來研究提高效率，這就孕育了IE的思想，為IE的誕生和發(fā)展打下基礎。

第二階段從十九世紀末到第一次世界大戰(zhàn)期間里。泰勒受“作為經(jīng)濟學家的工程師”的思想影響，在機械制造領域發(fā)展了這樣一個概念:方法設計、時間測定、生產(chǎn)計劃安排與控制等都是工程師的職責。他努力實踐這個概念，進行了一系列試驗等并提出了工作定額原理和標準化原理，從而使生產(chǎn)率提高了幾倍。吉爾布雷斯夫婦致力于動作研究，設定了十七種

基本動作要素以及工作流程分析，他為工作與操作的改進和后來的預定時間標準創(chuàng)造了科學的依據(jù)，提供了至今人們?nèi)栽谑褂玫乃季S方法。享利·福特首創(chuàng)了符合標準化、專業(yè)化的生產(chǎn)線同步化系統(tǒng)(流水線)，使制造領域的生產(chǎn)率大幅度提高。這一時期，享利·甘特創(chuàng)造了“計劃控制圖”或叫“甘特圖”，艾馬遜提出了“獎金計劃”和“提高個人效率的十二原則”，為生產(chǎn)管理和生產(chǎn)率的提高作出了很大貢獻。1917年成立了IE協(xié)會和泰勒協(xié)會。

第三階段從二十世紀二十年代到第二次大戰(zhàn)期間廣泛地將當時的數(shù)學、經(jīng)濟學、社會學和心理學的成果引入IE活動中，從多種學科的角度來考察、分析和改進所研究的系統(tǒng)。1924年至1932年梅奧進行的著名“霍桑”試驗，使人們認識到生產(chǎn)過程中人的行為和作用對生產(chǎn)效率提高更為重要，提高工人的士氣是提高生產(chǎn)率的有效方式;1924年休哈特首創(chuàng)質(zhì)量控制圖使統(tǒng)計學成為IE研究中的一項有力武器。工作研究、質(zhì)量控制、人事評價與選擇、工廠布置、生產(chǎn)計劃與控制等已成為IE的內(nèi)容。隨著機械化的迅速發(fā)展，費希首創(chuàng)“工程經(jīng)濟”，解決設備的“經(jīng)濟性”問題。運籌學的產(chǎn)生為決策者提供在多種方案中進行決策的方法，工業(yè)工程師將其應用到工廠管理中，使得IE的技術內(nèi)容得到大大的豐富與發(fā)展。

第四階段為第二次大戰(zhàn)以后。1945年希亞公布了“因數(shù)分析法”。1947年米魯茲創(chuàng)立“價值工程”技術，總結了一套保證產(chǎn)品或作業(yè)必要功能，又能最大限度地降低成本的方法。二次世界大戰(zhàn)以后，隨著自動化、電子化的進一步發(fā)展，IE關于人的因素的研究有了新的發(fā)展。IE工程師們逐漸認識到必須把人和系統(tǒng)結合起來加以分析和研究，出現(xiàn)了“人機工程”，又稱工效學(Ergonomics)。IE從戰(zhàn)前經(jīng)驗主義發(fā)展為戰(zhàn)后更講求定量方法。IE的研究方法隨著應用數(shù)學所取得的成就以及電子計算機的誕生與發(fā)展而產(chǎn)生了巨大的變化。定量化技術成為IE研究的主導和趨勢，通過數(shù)學模型的建立來分析、設計、描述復雜的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，特別是計算機科學、系統(tǒng)科學與工程的產(chǎn)生，使得IE工程師們對大規(guī)模的經(jīng)濟與社會系統(tǒng)進行分析、實驗、多方案對比與決策，以及運行過程的控制與創(chuàng)新。

工業(yè)工程（IE）與人類社會工業(yè)化進程一起，已經(jīng)走過了一百多年的歷史，對人類社會，尤其是西方的經(jīng)濟和社會發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用。世界上諸多工業(yè)發(fā)達國家，如美國、德國、日本、英國等，其經(jīng)濟發(fā)展都與其雄厚的工業(yè)及其工業(yè)工程（IE）的實力有著密切的聯(lián)系。在美國，工業(yè)工程（IE）與機械工程、電子工程、土木工程、化工工程、計算機、航空工程一起，并稱為七大工程，可見它的獨特性和重要性。工業(yè)工程（IE）在上述工業(yè)化國家受到了工業(yè)界的普遍重視，其原因就是因為工業(yè)工程（IE）直接面向企業(yè)的生產(chǎn)運作過程；它與數(shù)學、人因?qū)W、經(jīng)濟管理、各種工程技術有著密切的關系，以系統(tǒng)工程為哲理，以運籌學等數(shù)學方法為理論基礎，以現(xiàn)代信息技術為工具，用工程量化的分析方法對包括制造業(yè)、服務業(yè)在內(nèi)的由人、物料、設備、能源、信息等多種因素所組成的各種復雜的企業(yè)或組織系統(tǒng)中的實際工程與管理問題進行定量、系統(tǒng)的分析、設計與優(yōu)化，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的最大效率和效益。工業(yè)工程（IE）是唯一一門以系統(tǒng)效率和效益為目標的工程技術，因此成為其它工程所不能替代，同時又對其它工程互補性很強的一項的綜合性邊緣學科。

工業(yè)工程的作用顯而易見，首先，IE是進行作業(yè)標準·時間設定的工具。如果沒有這種作業(yè)標準·時間設定，那么不僅工廠的生產(chǎn)計劃無法制定，甚至是否有剩余產(chǎn)能或是產(chǎn)能不足都不得而知。所以標準作業(yè)·時間設定是近代企業(yè)經(jīng)營不可缺少的東西。其次，IE是工程分析的改善工具。以往的IE是將工廠細分化，然后逐步的改善。但現(xiàn)在這種方法只能適合局部的改善，由于不能和企業(yè)利益直接掛鉤，所以漸漸采取先進行整體分析，然后改善的方法。

工業(yè)工程（IE）的特點：（1）IE是以工程技術為基礎,配合科學管理的技巧來發(fā)現(xiàn)問

題/解決問題/預防問題。（2）IE最終目的是經(jīng)由管理的運作，使企業(yè)能獲得最大的利益，故與成本或經(jīng)濟效益有關，包括制度、作業(yè)方法、機器、模具、夾具均應予掌握并加以改善。

（3）IE是一門應用科學，其操作理論均要能符合實際的需要，是故IE工程師均應具備身體力行的能力，而使理論與實務相得益彰，保證管理效果。（4）IE是運用重點管理的技巧，在所面臨的問題上做重點突破。現(xiàn)階段的IE（工業(yè)工程）的主要工作范圍大致是：工程分析、工作標準、動作研究、時間研究、時間標準、時間價值、價值分析（V.A）、工廠布置、搬運設計等。

如任何一門工程技術一樣，工業(yè)工程（IE）也有其代表性成果，如：在生產(chǎn)系統(tǒng)領域，一直主導工業(yè)發(fā)展的“生產(chǎn)模式”。工業(yè)工程（IE）最早期的成果就是“福特生產(chǎn)方式”，它是以大規(guī)模的流水生產(chǎn)方式來提高生產(chǎn)效率、降低勞動成本的，這一生產(chǎn)模式主導了長達半個世紀的工業(yè)進程。隨著市場和技術的發(fā)展，隨著人們對工業(yè)發(fā)展的長期實踐、認識與研究，在近三十年里，各種先進的生產(chǎn)模式層出不窮，如對日本汽車工業(yè)發(fā)展及至全世界制造業(yè)產(chǎn)生重要影響的準時生產(chǎn)方式（Just In Time-JIT）、精益生產(chǎn)方式（Lean Production），具有美國信息時代生產(chǎn)制造特征的敏捷制造方式（Agile Manufacturing），以及現(xiàn)在人們談論很多的大規(guī)模定制生產(chǎn)方式（Mass Customization）。這每一種生產(chǎn)方式，都極大地影響著整個企業(yè)的運作，通過改善企業(yè)的業(yè)務流程，改變和發(fā)展了企業(yè)的經(jīng)營方式，從而推動了全人類近半個世紀的高速發(fā)展。

最近IE的發(fā)展傾向是源流管理。以前的IE所要解決的問題是對已經(jīng)設計好的產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中如何改善的問題。最多是生產(chǎn)部門將生產(chǎn)效率差的設計反饋給設計部門再由其進行改良。但是、在現(xiàn)在的超競爭時代中、更重要的是在產(chǎn)品開發(fā)時如何按照IE的原則設計出效率更好的產(chǎn)品。設計部門將IE的原理編入設計中，由生產(chǎn)部門把握是否可行并進行指導及改善的時代已經(jīng)到來。隨著數(shù)碼·模擬技術等IT技術的發(fā)展，這些都變成了可行。工業(yè)工程在國外與國內(nèi)發(fā)展及應用的實踐表明，這門工程與管理有機結合的綜合技術對提高企業(yè)的生產(chǎn)率和生產(chǎn)系統(tǒng)綜合效率及效益，提高系統(tǒng)綜合素質(zhì)，對增強企業(yè)在開放經(jīng)濟條件下的國際市場競爭能力和知識經(jīng)濟環(huán)境中的綜合創(chuàng)新能力，對贏得各類生產(chǎn)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)及社會經(jīng)濟系統(tǒng)的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展等，具有不可替代的重要作用。

第五篇：人機工程論文-鍵盤改進

關于鍵盤的人機工程學研究

1、鍵盤的平面布局

現(xiàn)狀：現(xiàn)在普遍使用的臺式計算機鍵盤為1997年國際標準化組織認證的國際標準鍵盤QWERTY鍵盤,由主鍵盤區(qū)、F鍵功能鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)組成。圖1所示為普通QWERTY鍵盤的主鍵盤區(qū)、編輯與定位鍵盤區(qū)和數(shù)字輔助鍵盤區(qū)的布局。

缺點：許多鍵盤加大回車鍵的尺寸來方便敲擊,卻忽略了Back、Space鍵,將其放置在鍵盤主鍵區(qū)最右上角,該鍵鍵帽大小也只有12mm×14mm。由于Back Space鍵被設計在遠離J鍵的角落,使用者在進行文本輸入時經(jīng)常誤按成其鄰近的鍵。在擊鍵時右手被迫騰起,食指離開基準鍵位。這導致了敲擊速度和正確率大大下降。而在實際的作業(yè)過程中,Back Space鍵的使用頻率比回車鍵要高4倍以上。所以此鍵的改進設計是一個重點。傳統(tǒng)鍵盤的編輯與定位鍵區(qū)設計在鍵盤中部偏右位置。右手在操作鼠標時若要按這些鍵,要么右手放下鼠標操作后又返回點擊鼠標,要么左手伸到鍵盤右部來進行此操作。這使得操作起來極不方便。左右手的分工也不盡合理,一般情況下右手基本上需要“包攬”主鍵盤區(qū)中線以右的敲擊任務,約占整個鍵盤的2/3。而且此鍵區(qū)也沒有一個起定位作用的基準鍵位,操作時幾乎無法實現(xiàn)盲打。另外鍵位排列不夠科學,定位鍵與編輯鍵的配合脫節(jié),定位鍵與定位鍵之間的配合也不方便。

數(shù)字輔助鍵盤區(qū)提供給專門數(shù)字錄入人員極大的操作方便性,卻忽視了“=”鍵。用戶在編寫程序或進行計算時,習慣將“=”鍵與“+”、“-”、“3”、“/”等運算符聯(lián)系在一起。而傳統(tǒng)設計未將“=”鍵集中設計在數(shù)字輔助鍵盤區(qū)上,用戶在輸入時不得不從數(shù)字輔助鍵盤區(qū)“跳躍”至主鍵盤區(qū)尋找“=”鍵,降低了作業(yè)效率。

（圖1：qwerty鍵盤）

1.鍵盤的形狀

用戶在進行鍵盤作業(yè)時,雙手放置在基準鍵位上用以定位。按照人的坐姿生理學特征,這種姿勢下兩食指間距約57mm。而且人手的小指較短使得操作者為了保持“正確操作姿勢”而將肘關節(jié)外展,前臂內(nèi)旋,掌部內(nèi)轉。而鍵盤的鍵面處于同一平面上,即使底部的支撐腳展開給予角度補償,使用者在較短時間內(nèi)也感覺到肩頸酸痛、手腕疲勞。

另外,鍵盤在形狀、大小、色彩及其布置方面也沒有達到“物”與“人”的各種功能的最優(yōu)化,需要改進以創(chuàng)造出與人的生理、心理機能更諧調(diào)的鍵盤。

2.鍵盤的顏色目前鍵盤的顏色大多數(shù)是以黑色為底，白色為字。但是每個鍵的顏色都相同，區(qū)分度不大，我認為可以把相同功能，或者常用的幾個鍵設計成同種顏色以使認識更加直觀。

4.個性化的鍵盤為了適應和滿足不同人群的需要，許多廠家還設計了富有個性的鍵盤，這次我將例舉一些突出的作品并加以分析。

三、分析和解決問題： 1.鍵盤的平面布局

對于鍵盤的平面布局，人們做出了兩方面的改進，一方面是改變大體上的形狀和位置；另一方面是通過改變鍵位實現(xiàn)提速。現(xiàn)在先介紹第一種改進方法：

在鍵盤的平面布局設計中運用人機工程學的知識,改進和完善鍵盤的宜人性和舒適性。

操作動作的合理性直接影響操作者的舒適性和工作效率。根據(jù)最節(jié)約操作動作原則,提出以下幾點改進設計。

主鍵盤區(qū)手-鍵盤界面最自然的姿勢為上臂從肩關節(jié)自然下垂,與前臂之間夾角70～90°,以保證作業(yè)時肘關節(jié)受力而不是上臂肌肉受力;還應保持手和前臂呈一直線,腕部向上不得超過20°,腕外展不超過15°;雙手向內(nèi)相向交叉成60～70°,手指自然彎曲,同手掌一起構成一個半圓形,呈空握球狀;兩手掌間距約100～280mm。

設計主鍵盤區(qū)沿中心線各自左右分開,兩基準定位鍵之間距離約80～100mm(見圖2)。

（圖2主鍵盤區(qū)整體布局圖3主鍵盤區(qū)的部分按鍵布局圖）

左右兩片對稱中心線傾斜15°,且中部稍高,向外部順勢成一定傾角傾斜,可以有效避免肘關節(jié)外展、手掌內(nèi)旋、手指橈偏等引起的肌肉緊張與疲勞。同時這也可以提高點擊正確率,初級用戶可以有效避免中心線上臨界鍵(如5與6,T與Y,G與H等)的誤操作。

Back Space鍵和Insert鍵

原空格鍵按主鍵盤左右分區(qū)分開后,左空格鍵功能不變,將右空格鍵(即右手大拇指控制鍵)設計成Back Space鍵,見圖3。運用重復功能有效分割原理,既基本保持了傳統(tǒng)鍵盤的設計風格,滿足用戶作業(yè)心理習慣;又極大提高了Back Space這個重要鍵的操作有效性。改進后的敲擊動作右手無須移動,而且敲擊速度和準確率能夠大大提高。用戶在半天內(nèi)能基本熟練盲打這個鍵。綜合考慮整個鍵盤布局,“Insert”鍵的使用率較低,改放在原“Back Space”鍵的位置。

編輯定位鍵區(qū)和數(shù)字輔助鍵區(qū)

重新布局編輯與定位鍵區(qū),見圖4。將“↓”鍵設置為該鍵區(qū)的基準鍵位,與數(shù)字輔助鍵區(qū)的基準鍵排列在同一直線上,以符合左右手的對稱動作習慣。Delete鍵移至基準鍵的下方,“Home”、“End”、“Page Up”、“Page Down”4個鍵對稱橫向排列,定位鍵之間的配合良好。結合每個鍵的功能,在轉換鍵位時只須手指(食指和無名指)之間切換,改變了原來作業(yè)手腕的豎向移動。“Print Screen Sys Rq”、“Scroll Lock”、“Pause Break”3個鍵照舊對應放置。

改進后的數(shù)字輔助鍵區(qū)見圖5,將“+”鍵拆分為“+”、“-”鍵,在原來“-”鍵的位置插入“=”鍵。

（圖4編輯與定位鍵區(qū)布局示意圖圖5數(shù)字輔助鍵盤區(qū)布局示意圖）

同時將編輯定位鍵區(qū)和數(shù)字輔助鍵區(qū)沿鍵盤中心線對稱分布在主鍵盤區(qū)的左右兩邊。

與這種改進方法相對應的是直接改變以往qwerty鍵位布局的第二種改進方法：

不為大多數(shù)人所知，qwerty型鍵位最初是從打字機的設計開始的，由于當時機械工藝不夠完善，使得字鍵在擊打之后的彈回速度較慢，一旦打字速度太快，就容易發(fā)生兩個絞在一起的現(xiàn)象，從而嚴重影響了打字速度。因此而誕生的qwerty鍵位，就帶有了“在不至于卡住的前提下盡量提高打字速度”的目的，所以速度并不是這種鍵位的專長。

時代不斷進步，技術上的難題被一個個攻破，由此產(chǎn)生了兩種新型的鍵位布局，他們分別是duorak鍵盤和malt鍵盤。

duorak鍵盤

1930年奧格斯特·多冉柯(August Dvorak)發(fā)明了一種比QWERTY更優(yōu)越的DUORAK鍵盤系統(tǒng)，將9個最常用的字母放在鍵盤中列。這種設計使打字者手指不離鍵就能打至少3000多個字。而QWERTY只能做到50個字。DUORAK是通過減少手指的運動量來降低工作強度、提高工作效率的。使用DUORAK，打字者的手指平均每日運動1英里，而QWERTY則是12到20英里。

二戰(zhàn)期間，奧格斯特·多冉柯曾集合14位海軍打字員練習DUORAK，1個月后，他們的速度驚人地提高了68%。DUORAK鍵盤讓右手負擔56%的工作；最有力的手指工作量最大；70%的打字工作是在中列進行而不必移動手指。但當時正逢二次大戰(zhàn)，作戰(zhàn)物資缺乏，這種新鍵盤還沒問市就停產(chǎn)了。

作為一種先進的鍵位設計，windows本身已將其列入，現(xiàn)在任何一臺電腦上都可以使用，方法簡介如下：

打開“控制面板→鍵盤”，進入“輸入法區(qū)域設置”選項卡，接著單擊“添加”按鈕，將“輸入法區(qū)域設置”設置為“英語（美國）”，并在“鍵盤布局/輸入法”欄內(nèi)找到“美國英語-DUORAK”。確認后，按鍵位置全變了?，F(xiàn)在你完全有資本提升自己的英文打字速度了。當然在成功前仍需花時間重新適應新的系統(tǒng)并進行耐心訓練。

malt鍵盤

比DVORAK鍵盤更先進一步的是理連·莫特(Lillian Malt)發(fā)明的MALT鍵盤。MALT鍵盤布局它改變了原本交錯的字鍵行列，并使拇指得到更多使用、使“后退鍵”（Backspace）及其他原本遠離鍵盤中心的鍵更容易觸到。但MALT鍵盤需要特別的硬件才能安裝到電腦上，所以也沒有得到廣泛應用。

2.鍵盤的形狀 外形設計

根據(jù)鍵盤的平面布局分析來進行其外形設計。主鍵盤區(qū)沿其中心線左右對稱傾斜15°,外緣采用圓角、圓弧過渡。而由于在操作編輯定位鍵區(qū)和數(shù)字輔助鍵區(qū)時,手已經(jīng)能夠基本處于自然狀態(tài),故其平行于中心線設計,但應與主鍵盤區(qū)的布局協(xié)調(diào)。側面在保持原有梯度的基礎上,依照手的自然彎曲弧線設計成大弧度斷面,與腕托渾然一體。腕托的設計應與腕部弧線吻合良好,給手恰到好處的支撐。

定位鍵及細部設計 4個基準鍵位“↓”、“F”、“J”和“5”的定位標識改用與手指指尖弧線相吻合的凸起?？崭矜I、Back Space鍵、Enter鍵、Shift鍵等稍大尺寸鍵內(nèi)置平衡桿,減少彈性差異和晃動?！按龣C”、“喚醒”和“電源”3個特殊功能鍵采用其他設計風格,圖6所示為一種方案,用以增添整體的活潑性,但要與整個鍵盤設計風格吻合。

（圖6 3個特殊功能鍵）3.鍵盤的顏色

色彩設計應符合人的習慣,整個鍵盤的顏色數(shù)目不超過5-7個。鍵盤底板主體顏色風格應與顯示器、機箱等外設相互搭配。

而各鍵區(qū)又可在色彩方案上合理布局,增添鍵盤的活潑性和易讀性。4個基準鍵位采用桔黃色醒目標識,米白色主鍵盤區(qū)搭配淺紫色編輯定位鍵區(qū)和數(shù)字輔助鍵區(qū),F鍵功能鍵區(qū)淺藍色搭配特殊功能鍵。

4.個性化的鍵盤（1）虛擬激光鍵盤

這個激光裝置可以在桌面或其他合適的介質(zhì)上投射出一個虛擬的鍵盤，然后把你手指的移動翻譯并傳遞給你的掌上電腦或任何你連接在這個激光裝置的設備。這款港陸創(chuàng)科有限公司研制的激光鍵盤的表現(xiàn)和其他普通鍵盤類似，它利用基于光電識別原理技術可以使用戶在敲擊激光投射的虛擬鍵盤的時候，產(chǎn)生一種和敲擊真實的鍵盤一樣的聲音。

（2）手腕鍵盤

L3公司開發(fā)了可以戴在手腕上的電腦鍵盤和可以穿戴的計算機設備。由于具有完全的密封性，使它可以在雨中和其他嚴酷的環(huán)境中正常操作。彎曲的背面可以使手腕鍵盤安全舒適的放置在手腕上。

（3）單手鍵盤這款外型怪異的鍵盤是為那些只能單手操作鍵盤的人設計的。這些外型和字母都非常奇特的安排是經(jīng)過仔細研究過的，它想法設法使你可以迅速而舒適的觸摸到所有的按

鍵。Maltron單手鍵盤已經(jīng)被很多操作者證明可以達到每分鐘85個字的文字錄入速度。左手和右手的單手鍵盤都有售。

（4）可隨意組合的鍵盤厭倦了你鍵盤上傳統(tǒng)布局了嗎？想擁有一種布置更加便于輸入的鍵盤嗎？這款隨心所欲鍵盤可以保證你按照你所希望的任何方式去布置你的鍵盤，對于編程人員和游戲玩家來說真是太完美了。這款名叫DX1系統(tǒng)的鍵盤，可以用來玩游戲、編程、制作photoshop，并且它可以隨心所欲的布置每一個按鍵。

結語：通過這次對鍵盤的人機工程學研究，我了解到了很多以前不知道的鍵盤知識，掌握了優(yōu)化細節(jié)設計的大致方法。由于學習課程比較緊，沒有多余時間進行實踐操作和隨機調(diào)查，這是我這次報告中的不足之處。寒假期間我計劃跟同學一起去電子商場打工，屆時將會有跟多接觸新的電子產(chǎn)品、組裝電腦配件的機會，那時我的知識就會更豐富了。

【參考文獻】

（1）堅迪。qwerty我們與電腦的對話。——雜志《數(shù)碼時代》，2009，10：020-023（2）楊明朗，袁桃。基于人機工程學的鍵盤設計?！袌D分類號：TP203；R131 gillian。超乎想象：十款奇特的鍵盤?！W(wǎng)址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5fb6e8120100d8xh.html