论文部分内容阅读
摘要：采煤机械是采矿生产过程中必不可少的设备，影响着采煤工作的产量及效率。本文从人因工程的理论出发，系统分析了采煤设备工作过程中的人、机、环境三大因素存在的问题。按照整体最优化原则，务求在设计的每个方面做到以人为本，3大因素协调运行的设计理念，使采煤设备工作时更加安全、高效。
关键词：人因工程，采煤机械，优化
【分类号】TD421.6
1.引言
随着社会的不断进步，经济全球化不可逆转，相应的采矿技术也在不断向前进步，机械化作业在煤矿企业的各个生产环节都得到了广泛的运用。如今的煤矿企业正朝着自动化、智能化方向迈进。机械化采煤机械的普及，大大提高了煤炭的生产效率。然而，随着社会对煤炭资源需求量的持续增大，各企业必须加大采矿生产的数量，机械设备同时面临着超负荷作业状态。运用人因工程学对采煤设备进行优化设计，必须借助于心理学、生理学等多项科研理论，全面均衡，最后设计出人性化的采煤机械。这不仅可以提升煤矿生产的效率，同时使采煤机械的操作环境更加安全、稳定。
2.现有采煤机械设备存在的问题
2.1 操作者作业强度繁重
在人-机-环境这个生产系统中，人是人因工程学研究的核心目标。随着采煤设备形态的日趋多样化，机械的功率和运行速度也在不断的提高，操作者的工作强度越来越繁重而复杂，仅凭现在的采煤设备已经不能满足采煤作业的需要，对作业条件的改善也变得越来越迫切，这就突出了运用人因工程学对采煤机械进行优化设计的重要性。
2.2采煤机械的使用条件恶劣
在采煤机械超负荷运行时，同时要保证采煤设备的作业安全性，这必定会增加作业工人生理和心理上的负担。在井下曲折且不平的地表上作业，也会加重操作者的工作难度，它一方面易使操作者感到疲劳，降低工作效率以致引起事故；另一方面，可能危害到作业工人的身心健康，导致一些职业病。在各种不同的环境条件下，采运设备如果直接受到寒冷、闷热、矿尘等的侵袭，也会使操作工人遭到恶劣环境因素的伤害。另外，长时间的噪声会损害操作者的听力，严重时还会造成操作工人听力下降甚至损伤，或引发其它职业疾病。
3. 人因工程指导采煤机械优化设计的流程
3.1 选定功能
功能模块是实现人因工程学价值的标志。在设计采煤设备时应考虑人因工程所具有的功能和特点，然后研究采煤设备能否满足生产的作业需要。加大设备功能与操作者之间的配合程度，保证作业者操作机器时在心理上感到良好的舒适度和适应性。
3.2 系统分配
人因工程研究的系统十分复杂，采煤设备的初步设计应当做好系统分配工作。通常情况下，人-机-环境系统分配需要根据3大因素的具体特点，从整体到局部来完善采煤机械整体的运行性能。同时，分配系统功能还要以人为中心，不能太过于依赖设备的机械化。
3.3 设置参数
参数是人机操作系统的硬性指标，参数设置的大小需根据采矿设备的工作情况，以及机械在实际工作流程中发挥的相关功能而定。通常用人因工程学理论进行设计采煤设备时，先要设置 “人机界面”。具体参数有：一是尺寸参数，需要结合人体的特征，使设计的尺寸，能够保证操作者有足够的操作空间；二是设备参数，设置的显示器、控制器等参数，应保证系统操作的合理性。
4. 采煤机械设计的评价方法
人因工程学是研究人、机、环境三者组成的系统之间相互配合的学科。它通过统筹系统诸要素之间的相互关系，来确保整个系统效能的最优化。那么，怎样来评价用人因工程学指导设计的采煤机械是否符合宜人、安全、高效的设计原则呢？我们可以通过下述的方面来评价：
（1）产品的尺寸与人体的尺寸及作业方式是否适应；
（2）产品是否可以防止工人操作时造成意外伤害和危险，以及是否设有保障机制；
（3）机械各操作单元是否简单实用，安装的元件能否快速的被作业者辨识；
（4）产品是否便于清洁、保养及维护。
从这4项设计基本原则可以看出，采煤机械的设计要以正确面向操作者、适应操作者、尊重作业者为基本点。只有在造型尺寸设计方面符合作业者的生理和心理需要，才能真正体现出该设计产品对人的尊重和关心。
当然，对于一名设计师来说，他所设计的产品还要符合人们的审美需要。他对美的理解和感悟应是相当深刻的，我们可以把它简单地分为视觉上、听觉上、触觉上和感觉上四个方面。视觉设计体现在采煤设备的造型和颜色等方面，它是作业者对产品最直观、最简单的了解方法。听觉设计主要是指声音，设计不当的设备可能会产生持续的噪声，它能分散工人的注意力，损害井下人员的听力，严重时还会造成操作工人听力下降甚至损伤，或引发其它职业疾病。触觉设计主要包括机械材料的应用、质地好坏等。最后就是通过上述三个方面综合起来给作业者的整体感觉，它从整体上对采煤机械提出了要求，这不仅包括设备在外观上能令人赏心悦目，更能适应人生理和心理的要求，给作业人员带来归属感。
5.结语
随着采煤设备机械化程度的提高， 井下作业环境也日趋复杂， 对作业者操纵控制设备的能力提出了挑战。 同时，许多采煤设备在研制时没有全面考虑操作人员的人体因素，使设备的功能不能完全发挥出来。因此，有必要用人因工程学的理论来研究采煤机械的设计与优化。从人因工程学角度出发， 对煤矿企业机电设备进行合理的改进设计， 使操作者处于最佳的工作状态， 一方面可以减少煤矿安全事故， 另一方面可以提高生产效率。
参考文献
[1]王建军.人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用研究[J].机械管理开发.2010（02）
[2]赵宏梅，程彬.采煤机操作台面的人机工程学研究[J].煤矿机电.2007（06）
[3]段春平.矿山机械的优化设计[J].中国矿业.1999（S2）
作者简介
杜磊（1986.12），男，汉，山西省临汾市，太原理工大学，本科，职称：助理工程师；研究方向采煤机械方面。
关键词：人因工程，采煤机械，优化
【分类号】TD421.6
1.引言
随着社会的不断进步，经济全球化不可逆转，相应的采矿技术也在不断向前进步，机械化作业在煤矿企业的各个生产环节都得到了广泛的运用。如今的煤矿企业正朝着自动化、智能化方向迈进。机械化采煤机械的普及，大大提高了煤炭的生产效率。然而，随着社会对煤炭资源需求量的持续增大，各企业必须加大采矿生产的数量，机械设备同时面临着超负荷作业状态。运用人因工程学对采煤设备进行优化设计，必须借助于心理学、生理学等多项科研理论，全面均衡，最后设计出人性化的采煤机械。这不仅可以提升煤矿生产的效率，同时使采煤机械的操作环境更加安全、稳定。
2.现有采煤机械设备存在的问题
2.1 操作者作业强度繁重
在人-机-环境这个生产系统中，人是人因工程学研究的核心目标。随着采煤设备形态的日趋多样化，机械的功率和运行速度也在不断的提高，操作者的工作强度越来越繁重而复杂，仅凭现在的采煤设备已经不能满足采煤作业的需要，对作业条件的改善也变得越来越迫切，这就突出了运用人因工程学对采煤机械进行优化设计的重要性。
2.2采煤机械的使用条件恶劣
在采煤机械超负荷运行时，同时要保证采煤设备的作业安全性，这必定会增加作业工人生理和心理上的负担。在井下曲折且不平的地表上作业，也会加重操作者的工作难度，它一方面易使操作者感到疲劳，降低工作效率以致引起事故；另一方面，可能危害到作业工人的身心健康，导致一些职业病。在各种不同的环境条件下，采运设备如果直接受到寒冷、闷热、矿尘等的侵袭，也会使操作工人遭到恶劣环境因素的伤害。另外，长时间的噪声会损害操作者的听力，严重时还会造成操作工人听力下降甚至损伤，或引发其它职业疾病。
3. 人因工程指导采煤机械优化设计的流程
3.1 选定功能
功能模块是实现人因工程学价值的标志。在设计采煤设备时应考虑人因工程所具有的功能和特点，然后研究采煤设备能否满足生产的作业需要。加大设备功能与操作者之间的配合程度，保证作业者操作机器时在心理上感到良好的舒适度和适应性。
3.2 系统分配
人因工程研究的系统十分复杂，采煤设备的初步设计应当做好系统分配工作。通常情况下，人-机-环境系统分配需要根据3大因素的具体特点，从整体到局部来完善采煤机械整体的运行性能。同时，分配系统功能还要以人为中心，不能太过于依赖设备的机械化。
3.3 设置参数
参数是人机操作系统的硬性指标，参数设置的大小需根据采矿设备的工作情况，以及机械在实际工作流程中发挥的相关功能而定。通常用人因工程学理论进行设计采煤设备时，先要设置 “人机界面”。具体参数有：一是尺寸参数，需要结合人体的特征，使设计的尺寸，能够保证操作者有足够的操作空间；二是设备参数，设置的显示器、控制器等参数，应保证系统操作的合理性。
4. 采煤机械设计的评价方法
人因工程学是研究人、机、环境三者组成的系统之间相互配合的学科。它通过统筹系统诸要素之间的相互关系，来确保整个系统效能的最优化。那么，怎样来评价用人因工程学指导设计的采煤机械是否符合宜人、安全、高效的设计原则呢？我们可以通过下述的方面来评价：
（1）产品的尺寸与人体的尺寸及作业方式是否适应；
（2）产品是否可以防止工人操作时造成意外伤害和危险，以及是否设有保障机制；
（3）机械各操作单元是否简单实用，安装的元件能否快速的被作业者辨识；
（4）产品是否便于清洁、保养及维护。
从这4项设计基本原则可以看出，采煤机械的设计要以正确面向操作者、适应操作者、尊重作业者为基本点。只有在造型尺寸设计方面符合作业者的生理和心理需要，才能真正体现出该设计产品对人的尊重和关心。
当然，对于一名设计师来说，他所设计的产品还要符合人们的审美需要。他对美的理解和感悟应是相当深刻的，我们可以把它简单地分为视觉上、听觉上、触觉上和感觉上四个方面。视觉设计体现在采煤设备的造型和颜色等方面，它是作业者对产品最直观、最简单的了解方法。听觉设计主要是指声音，设计不当的设备可能会产生持续的噪声，它能分散工人的注意力，损害井下人员的听力，严重时还会造成操作工人听力下降甚至损伤，或引发其它职业疾病。触觉设计主要包括机械材料的应用、质地好坏等。最后就是通过上述三个方面综合起来给作业者的整体感觉，它从整体上对采煤机械提出了要求，这不仅包括设备在外观上能令人赏心悦目，更能适应人生理和心理的要求，给作业人员带来归属感。
5.结语
随着采煤设备机械化程度的提高， 井下作业环境也日趋复杂， 对作业者操纵控制设备的能力提出了挑战。 同时，许多采煤设备在研制时没有全面考虑操作人员的人体因素，使设备的功能不能完全发挥出来。因此，有必要用人因工程学的理论来研究采煤机械的设计与优化。从人因工程学角度出发， 对煤矿企业机电设备进行合理的改进设计， 使操作者处于最佳的工作状态， 一方面可以减少煤矿安全事故， 另一方面可以提高生产效率。
参考文献
[1]王建军.人机工程学在人性化煤矿机械设计中的应用研究[J].机械管理开发.2010（02）
[2]赵宏梅，程彬.采煤机操作台面的人机工程学研究[J].煤矿机电.2007（06）
[3]段春平.矿山机械的优化设计[J].中国矿业.1999（S2）
作者简介
杜磊（1986.12），男，汉，山西省临汾市，太原理工大学，本科，职称：助理工程师；研究方向采煤机械方面。