工作台的设计.doc

第一节 工作台的基本类型
　　工作台一般均由面板和支承部分构成。根据组合形式不同，一般可分为桌式工作台、柜式工作台和平台式工作台三种。

　　1)桌式工作台

　　桌式工作台是常见的工作台，它包括各种办公桌、课桌、微机操作台及各类服务性柜台等（图6.45）。桌式工作台的特点是结构简单，视野开阔，采光好，桌面上可任意组放各类供操作使用的物品。桌面下方可根据需要任意组合分割出供储备的使用空间。桌式工作台的桌面一般多做成水平的，也可根据需要做成带10°-20°倾角的斜面。因为桌式工作台在使用时多采用坐姿，所以，在设计和选用时必须充分考虑工作座椅的配套问题。

图6.45 桌式工作台
　　2)柜式工作台

　　柜式工作台是指控制器和显示器均固定安装在面板上的专用工作台。按工作台面板组合形式的不同，一般又可分为直柜式工作台、弯折式工作台和弧面形工作台等。

　　 ①直柜式工作台 该形式工作台的支承部分多是一字形排列的箱柜，台面由几块面板按平面、竖面或斜面组合而成。其特点是台面沿横向尺寸较大，既可单件使用，也可多件组合使用；既可一人操作，也可供多人同时操作(图6．46)。

图6.46 柜式工作台
　　②弯折式工作台 该形式工作台是在直柜式工作台的基础上演变而成的。即根据需要把直柜式工作台的左、右两边各弯折一次，形成三面相交的形式。其基本要求是，弯折后各面板的中心距人眼的垂直距离应大致相等，并保证在最佳视野范围内(图6．47)。

图6.47 弯折式工作台　　　　　　　　　　　　图6.48 弧形面工作台
　　③弧面形工作台 该形式工作台是在弯折式工作台基咄上的进一步变形(图6．48)。弧面形工作台的特点是，弧面上布置的各显示器与操作拘视距相等，观察时不需调节视距，因而准确、便捷。各控制器与人肢体活动距离一致，因而操作也能较为方便、快捷。若不需观察和监视台外情况，还可做成球面形。

　　柜式工作台的操作一般多采用坐姿或站、坐姿。因此在没计时必须充分考虑不同操作姿势的座椅配套问题，同时还应充分考虑到容膝空间问题。
3)平台式工作台

　　平台式工作台多见于工厂里供施力加工的工作台，如钳工操作台和木工操作台等。平台式工作台的特点是，结构较为简单且敦实。由于该形式工作台多用于施力加工，因此其造型尺度也不同于桌式工作台和柜式工作台(图6．49)。

图6.49 平台式工作台(mm)

第二节 工作台的造型尺度
　　1)操作姿势的选择

　　人的任何操作动作都是在一定姿势下进行的。姿势不同，肢体活动的空间范围也不同，因此工作台的造型尺度也不同。一般来说，人在工作台上的操作姿势多为立姿、坐姿或立、坐姿交替三种。

　　据测定，人立姿作业的能量消耗约为坐姿操作的1．6倍，若上身倾斜操作时可高达10倍。另外，坐姿操作的准确性通常都高于立姿。所以，在工作条件允许的情况下，作业姿势应尽可能地采用坐姿。对于作业时间持续较长，操作精度要求较高，需要手脚并用的场合，更应优先选用坐姿操作。只有在手或脚操作时需要较大空间且要经常改变操作体位的，或没有容膝空间而使坐姿操作有困难的情况下，才宜采用立姿操作。
　　2)桌式工作台的造型尺度

　　桌式工作台一般分为操作型、装配型和服务型三种。其基本操作姿势多为坐姿。

　　①操作型工作台的基本特点是，台面上供操作用的各种装置相对固定安放，人在台上仅完成某些操作动作。如微机操作台等。通常情况下，这类操作台的台面应做成水平面向下约15°的斜面，显示屏平面应在正平面向后约15°左右的位置为佳。其它参数可参照柜式工作台的造型尺度。

　　②装配型工作台主要是供较小机件的装配或包装等工作使用的。因此，台面必须做成平面，面积也应根据放置机件的大小和数量而定。其高度可参照图表6．40所列参数选定。该图是以男性身高，并取95百分位。

　　③服务型工作台除了应满足人与物的造型尺度外，还应考虑到与服务对象的相互关系。下面以图6．51为例来分析讨论。

图6.51 服务型工作台的参考尺寸(mm)
　　由图(a)可看出，工作台上都有一屏障，使工作人员与服务对象有一种隔离感。其次，室内地面比服务厅地面高出260mm，从设计者来说可能是为了让坐着的工作人员与站着的被服务对象视线保持平行。但是，当工作人员站立时就会对服务对象产生一种居高临下感。显然，这种设计是不合适的。图(b)是经过改进后的工作台，其显著特点是拆除了屏障。从某种意义上讲也消除了工作人员与服务对象的心理屏障。另一方面也扩大了空间，活跃了气氛。其次是室内外地面高度一致，改过去工作人员的俯视为仰视，即使站立工作时也仅为平视。在顾客是"上帝"的今天，工作台造型尺度上的这种细小问题，也是值得有关人士思考和借鉴的。

　　④工作台的容膝空间 在设计坐姿工作台时，必须根据脚的正常活动范围在工作台下部没置容膝空间，以保证操作者在作业过程中，腿脚能有方便自然的姿势，减少疲劳。图6．52和表6．41列出了几种常用的容膝空间尺寸，可供设计时参考。

图6.52 容膝空间(mm)
　　3)平台式工作台

　　在工作场合或家庭事务中，站着操作的工作台并不鲜见。如厨房里的清洗台，工厂里的木工操作台和钳工操作台等。

　　据有关研究人员对成年男性清洗器皿时肌肉活动的测试结果显示，人在距身体前方200mm，高为900mm的点位，人体能量消耗最少，越远离这一点，体能消耗越增大(图6.53)。一般来说，女性按此高度减去50mm即可。值得注意的是，该测试高度是便于工作的点位，并不是工作台的高度。如烹调台则应减去菜板的高度等。

图6.53 立姿工作点的选择 　　　　　图6.54 立姿工作面高度(mm)
　　图6．54和表6．42列出了站姿操作的台面高度尺寸及其适应范围，可供参考。该图是以成年男性为基础并取95百分位。

　　4)柜式工作台

　　柜式工作台是操纵控制装置中普遍采用的工作台，其中尤以直柜式工作台最为常见。直柜式工作台的造型尺度是根据操纵控制装置的功能范围，人体适宜的操作姿势而定。下面分别讨论。

　　(1)坐姿操作的直柜式工作台造型尺度(图6.55)。图(a)为视平线在工作台之上，可监视工作台之外的信息，一般用于控制装置和显示装置都不太多的场合。图(b)为视平线在工作台之间，一般多用于控制装置和显示装置较多的场合。

　　(a)坐式 （视线在控制台之上） (b) 坐式（视线在控制台之下）

图6.55 控制台面板的布置及视野(mm)
　　(2)站姿操作的工作台造型尺度见图6．56所示。通常情况下，单纯采用站姿操作较少，一般多采用站一坐姿可交替的操作方式为基础进行设计和布局直柜式工作台。

图6.56 站姿(mm) 　　　　　 　　　图6.57 站姿与坐姿交替(mm)
(3)站一坐姿操作的工作台造型尺度见图6．57所示。站一坐姿交替操作的优点在于：能使操作者在作业中变换体位，从而避免由于身体长时间处于一种体位而引起的肌肉疲劳。由于站-坐姿操作的姿势是可变的，而工作台的尺寸是不变的，因此采用站一坐姿势操作时，首先与工作台相配套使用的座椅在高度方向应是可调节的，以适应不同身高人的使用。其次是椅子必须是可移动的，以便在坐姿改为站姿操作时可方便地向后移动。另外，工作台下部必须设置脚踏板，以便坐姿操作时放脚，通常要求脚踏板的高度也应是可调节的。其调节范围一般取在20-230mm之间。

第三节 工作台面板布局
　　工作台的形式一经确定，面板上显示器和控制器的合理布局就是关键问题。为了保证工作效率和减少人体疲劳，面板的设计原则应尽可能地让操作者不转动头部和眼睛，更不必移动操作位置，便可方便地操作，并可从显示器上获取全部信息。为此，面板区域的合理划分，控制器与显示器的合理配置就成为首要问题。

　　1)面板的区域划分

　　实验结果表明：当视距为800mm时，人的正确认读时间与水平视野的范围如图6．58所示的关系。由图中可看出，当水平视野在20°范围内为有效认读范围，当超过24°时，其正确认读的时间便急剧增加。因此建议常用的主要仪表应尽可能配置在视野中心3°范围内，一般性的仪表可布置在20°～40°范围内，次要的仪表可布置在40°-60°的范围内，80°以外的视野范围一般不允许布置仪表。

　　图6．59所示是有关学者对控制器分区布局设计的研究成果(以坐姿为基础)。

离座位中心零的距离（mm)
　　图6．60所示是两种控制台面板布局设计的示意图，可供设计布局时参考。图中代号含义见表6．43。

图6.60 控制台分区布局
　　2)控制器与显示器的布置方法

　　控制器与显示器的布置涉及问题很多，但就单项的控制器或显示器的布置一般可采用以下几种方法。

　　①按重要程度配置 即把最重要的控制器布置在最佳操作区域内，依次类推；把最重要的显示器布置在最佳的视域内，依次类推。

　　②按使用频率配置 即把经常使用的控制器布置在最佳操作区域内，把需要经常认读的显示器配置在最佳视区内。

　　③按使用顺序配置 即把控制器的操作顺序按人习惯动作(如水平方向习惯从左到右，垂直方向习惯从上到下等)的顺序进行配置。同时也把显示器的认读顺序按人的视感觉习惯顺序进行配置(如水平方向习惯从左到右，垂直方向习惯从上到下，周围方向习惯于按顺时针方向等)。

　　3)控制器与显示器的配置原则

控制器和显示器在生产操作中常常是组合在一起使用的。两者配合得是否合理，将直接影响信息传递的速度和质量。一般来说，控制器与显示器的配置应遵循以下原则。

　　①空间一致性 是指显示器与控制器在空间相互位置关系的一致性。实验表明：图(a)的排列方式较好，图(b)的排列方式比图(a)稍逊。但如果是三排以上的显示器和控制器，建议一律采用图(b)的排列方式。

　　②运动一致性 是指同一对象的控制与显示，在运动方向上的一致性。一般旋钮顺时针为增加，反时针为减少。

　　③概念一致性 指控制器与显示器编码的意义要和其作用一致。例如用表示危险的红色指明制动，用表明安全的绿色标明运行等。

　　④通用定型性 通用定型就是人们长期形成的共同习惯，也称习惯定型。例如收音机顺时针旋转表示音量增大；电闸向上推表示"接通"、向下表示"断开"；汽车的离合器踏板在"左"，制动器踏板在"右"等。

　　控制器与显示器的配置应尽可能遵守以上四项原则。若是彼此发生矛盾时，应综合考虑，权衡利弊后再进行配置。