縱觀各個制造行業，我們會發現，任何作業都是在特定的工作地完成的，工作地即是工作的場所，它是關于設備、操作者、材料和操作空間的總括，也是工廠布局的具體內容。有效的作業有賴于合理的工作地設計，工業工程師必須很好地學習和執行人因工程學和動作經濟原則以指導工作地設計，產生有效和安全的模式。

工廠布局規劃設計公司指出，工作地設計成果輸出一般包括勞動力、機器等設施設備；原材料的輸入（包括原料包裝和數量）；原材料的輸出；操作空間和設備余量；廢料的輻射地；安裝和工作；操作圖；等等。在進行工作地設計時，必須在產品或工廠設計的初期就介入進去，以利于充分考慮人的因素，反映人的需求。

一般一個好的工作地設計成果需要滿足如下項目，但有些甚至存在矛盾情況，需要綜合評估后做下取舍：

(資料圖)

1）滿足生產過程的要求。產品通過制造產生，制造活動有賴于各種設備和工作地來完成。為此，設備和工作地的布置應能滿足特定生產過程的要求，這是一項基本目標，否則，其他目標將無從談起。

2）符合設計能力的要求。工作地的輸入和輸出功能符合設計能力，其調整環節應力求完善。

3）工作地必須安全可靠。實踐表明，系統的事故絕大多數是由人為失誤造成的，而人的失誤則是由人的不注意引起的。因此，人因工程要研究人為失誤的特征和規律，人的可靠性和安全性，找出導致人為的各種因素，以改進人一機一環境系統，通過主觀和客觀因素的相互補充和協調，克服不安全因素，搞好系統安全管理工作。

4）合理的人機功能分配。工作地中人與機器都能充分發揮各自的作用，彼此協調地工作，既要使機器發揮最高的效能，又要使操作者付出盡量少的勞動，使得工作地的總體效率盡量提高而能耗盡量降低。

5）宜人化。工作地應當使操作者在操作時感到舒適和方便，比如各種操縱部件及人的視覺所及部分，均須適應人的生理和心理特性，使操作者不易疲勞。工作地的總體布置要做到尺寸宜人、色彩協調、造型美觀大方、環境舒適，給人以愉快的感覺和美的享受，充分滿足人的精神需求。

6）追求高效率和合理的設備利用率。設備和工作地的布置應該能夠使得在其上進行的生產活動有較高的效率，并使設備負荷滿足要求，以便生產高效運行。

7）保持生產的柔性。理想的設備與工作地布置應該而且有可能制造不同種類和數量的產品，能積極、靈活地適應市場及其外部因素的變化。

綜上來看，工作地設計內容及滿足的要求很多，但在滿足生產能力情況下，從人因工程學角度，最關鍵的問題是在整個系統的最高層次上，正確解決好人機功能分配、人機界面匹配、人機輔助設計三個基本問題，以求得令人滿意的工作地人機系統方案，獲得安全、健康、舒適、高效的綜合效益。因此，本文將從這三個基本問題著手，試圖解答工作地設計問題。

PS.人機工程學中“機”的概念是廣義的，除了通常所說的制造機器以外，還包括各種各樣的設施設備、儀器、儀表、工具、器具、家具、交通車輛以及勞動保護用具等，即凡和生產活動有關的物，在人機工程學中都被賦予“機”的概念。

01

工廠布局之人機功能分配

人機功能分配是指為了使人機系統達到最佳匹配，在研究分析人和機器特性的基礎上，充分發揮人和機器的潛能，合理地將系統各項功能分配給人和機器的過程。

實際上，我們人類的發展歷程也是人機功能分配逐步提高的過程：

①“勞動者-工具時期”，我們勞動者使用工具，原始時期人們使用箭弩等等。

②“操作者-機器時期”，后面由于工業時代的發展，我們已經變成了有一定的動力系統驅動，我們成為機器的操作者。

③“監控者-自動機器時期”，隨著后面的逐步發展，我們已經從操作者變成了監控者，機器實現了自動化。

④“監督者-智能機器時期”，將來的機器可能都不需要監控，而是智能化的。

這就是人對機操作過程中，從最開始的低級逐步變為高級的過程。

工作地設計的首要環節就是要確定工作地的功能及其在人、機間的合理分配，使“人”和“機”各自充分發揮自身的機能特點與優勢，互相協調，共同實現人機系統綜合性能的優化。那關鍵問題是“怎樣進行合理地分配？

針對此問題，筆者收集了相關文獻：

根據環境條件（人的能力、自動化水平、研究周期及支持費用等）指定人機功能分配的基本原則，這些原則和實際應用過程相關，也可相互搭配使用：

1）比較分配原則

通過對人和機的特性進行比較，然后以此為依據進行功能分配。

2）剩余分配原則

剩余分配是指把盡可能多的功能分配給機，剩余的功能分配給人。

3）經濟分配原則

以經濟效益為根本依據，一項功能分配給人還是機完全視經濟與否而定。

4）宜人分配原則

工作應該體現人的價值和能力，要有意識地多發揮人的智力和技能，而且在這個過程當中，還要讓他感到舒適、安全、高效。

5）彈性分析原則

人可以自己選擇參與系統行為的程度，功能分配具有很大的彈性，否則某個地方出現問題，系統功能就可能就達不到100%，任務就不能完成，這種情況就一定要有彈性。

特別注意：

①分配給人的功能需要考慮：人是否有能力實現該功能，預測人是否樂意長時間從事這一功能

②必須考慮人和機器各自的特性，充分發揮各自的特長。例如費力、快速、持久、可靠性高、精度高、程序固定、操作復雜和環境條件差的工作，一般適合于由機來承擔。研究、決策、編程序、發指令、做工精細、檢查、監視、管理、維修、處理故障和應付不測等利用腦力和感官的工作，一般適合于由人來承擔。

③人和機的相互配合也是很重要。一方面需要人監視機器，機器一旦出現異常情況，必須由人來手動操縱；另一方面需要機器監督人，以防止人產生失誤時導致整個系統發生故障，如火車的自動停車裝置。還有人、機、環境要素與作業之間的匹配等。

PS.不得不指出的是，隨著科技進步，機的限制也會被逐步突破，相關約束逐步弱化，當技術發展到智能化時代，應用場景極大地拓展。

根據自身作業特點、上述的分配原則以及人機的特征（特點與能力限度），進行功能分配研究（包括對人機的特征進行比較、人機組配方法、檢查人員的素質），以某一功能最佳實現為目標，得到合理的分配，使其相互補充、取長補短、有機結合，以保證工作的效率和質量。

其實，功能分配也稱為劃定人機界限，在實際中，典型的體現就是我們導入設備工裝治具時的應用。“機”要扮演什么功能，“人”要扮演什么功能，系統才是最優解？這一過程中主要評判的是系統的效能、可靠性和成本。因此，通常應考慮以下問題：

1）人與機的性能、負荷能力、潛力及局限性

2）人進行規定操作所需的訓練時間和精力限度

3）對異常情況的適應性和反應能力的人機對比

4）人的個體差異的統計

5）機械代替人的效果和成本（ROI分析）

02

工廠布局之人機界面匹配

人機系統中，人與機器之間存在一個相互作用的“界面”，所有的人機信息交流都發生在這個界面上，一般稱為人機界面，是人機關系的非常重要環節。機通過人機界面傳遞給人有關的運行信息，而人又是通過它來操縱或控制機器。

換句話說，人與機相互作用的過程，就是利用人機界面上的顯示器與控制器，實現人與機的信息交換的過程。控制器是接收人發出去的信息，體現為人的輸入（Input），由人通過控制器來進行機的操作，如把手、開關、門、指令的下達或保養維護等。顯示器是向人傳遞信息的裝置，體現為機的輸出（Output），是由機通過顯示器發出來的通知，如故障、警告、不良、操作說明提示等。

人機界面三要素基本模型

人機界面設計主要是指顯示器、控制器以及它們之間的關系的設計，應使人機界面符合人機信息交流的規律和特性。

控制器設計研究包括各種操縱裝置的形狀、大小、位置以及作用力等人體解剖學、生物力學和心理學等方面的問題，使其與人的運動器官特性相適應。在選擇上，至少需要考慮：

1）機器的操作盡可能簡單

2）作業人員的順手、順腳

3）控制器的配置：置于作業人員前面合適的視野范圍內、根據作業程序和功能來配置以避免誤操作、設置在手易到達的范圍內

4）控制器不能給作業人員帶來風險，比如啟動開關設置為雙手作業

顯示器設計研究包括視覺、聽覺、觸覺等各種類型顯示器的設計，同時還要研究顯示器的布置和組合問題，使其與人的感覺器官特性相適應。在選擇上，至少需要考慮：

1）視線與儀表板垂直

2）常用的和重要的儀表配置在視野的中部（布置在最有利的視區內）

3）日光或是人工光線下有合適的色彩

4）不必要的導線不漏在外面

5）讀取儀表不應有不合理的動作

6）儀表刻度能清晰分辨

控制器與顯示器匹配關系：

1）根據控制器選擇顯示儀表

選擇與控制器的運動相吻合的顯示儀表

選擇與控制器相對應的能夠馬上識別的顯示儀表

選擇不會發生誤讀的儀表

2）決定控制器顯示儀表的相對位置

與控制器相對應的顯示儀表應盡可能接近控制器

控制器的運動和顯示儀表的運動應有理論聯系

控制器和儀表分開時，兩者的配置應一致

總之，應合理地選型、設計和布置各種各樣的顯示器和控制器，以適合人的操作要求和人的視覺、聽覺等要求。保證人與機之間的信息交換迅速、準確，從而實現系統優化。

03

工廠布局之人機輔助設計

人機輔助設計包括但不限于如下內容：

1）機器的危險區分析和安全防護設計。分析所設計的機器可能對人造成傷害的危險區域情況，設計適當的安全防護裝置及合理布置有關的機件，以保證人身安全。

2）作業空間設計。比如工作臺、坐椅式樣及高度應使操作者保持良好的姿勢且坐立適宜，充分考慮操作者的安全和健康因素。

3）作業環境的設計和控制。比如應有適當的照明、溫濕度、通風、潔凈度，減少或避免振動、噪聲、放射線、有毒有害物質等；根據工作地的具體特點，分析作業環境對操作者和機器的影響，對環境條件進行合理設計和適當控制，為操作者創造比較安全而舒適的工作環境，以減輕疲勞，提高工效，避免或減少操作，提高機器的工作效率和使用可靠性。

04

工廠布局之工作地設計評價

工作地評價，對工作地設計評價的目的在于全面了解系統設計的優缺點，分析存在的問題，找出其中的薄弱環節、不良因素或潛在危險，為改進工作地設計提供依據。

對工作地設計的評價標準包含兩方面的內容，一是系統作業標準，二是人的效果標準。系統作業標準依不同的人機系統有不同的項目和內容，如工業生產系統中，有產品質量、生產率、設備利用率等標準；人的效果標準主要指人的生理、心理反應、工作效率、適應程度等。針對具體的人機系統，應當擬訂具體的評價標準。

從人機工程學的綜合效果考慮，對工作地設計的評價可提出下列幾項標準：

1）整體性標準。如創造性、協調性、完整性等

2）技術性標準。如先進性、維修性、適應性等

3）安全可靠標準。系統運轉過程中具有安全防護措施，系統操作人員和可能接觸系統的其他人員的人身安全有可靠的保障，而且系統經長時間運轉使用后，也不致對人的健康產生有害影響（如引起職業病）。安全標準應以法律形式規定下來，并應有一定的規章制度和監督機構進行檢查、鑒定。

4）經濟效益標準。標準人機系統既要使機器發揮最高的效能，又要使操作者付出盡量少的勞動。系統運行高效、低耗，使用成本低而總體效益高。

5）宜人化標準。人機系統應當使使用者、操作者在使用操作時感到舒適和方便。各種操縱裝置及顯示裝置均須適應人的生理和心理特性，高度滿足宜人化的要求。

6）社會效益標準。整個系統運轉過程不允許產生危害或污染社會環境的因素。對系統運轉不可避免產生各種有害排放物質及及污染環境的因素，應當有適當的處理措施。

總結以上內容和程序可用如下模型來描述：

人機系統設計分析過程

關鍵詞：