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摘要:人机工程是研究人、机和环境间相互作用的交叉学科,是工业工程的一个重要分支。本文结合学科的特征和发展趋势引出建立人机工程实验室的必要性,并重点介绍了人机工程实验室的建设情况和运行情况。
关键词:工业工程;人机工程;实验室
人机工程学是工业工程专业的重要专业课。是研究人、机器、环境的相互作用及合理结合,使设计的机器、环境适合人的心理、生理特点,达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的科学。从原理上讲,它在很大程度上是一门实验科学,依靠实验得出的有关信息和结果,用于人——机——环境设计。现代工业工程以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象,把传统工业工程和系统工程、现代管理理论、先进制造技术、计算机与信息技术等结合起来,目标是提高企业的综合竞争能力。其中人的因素变得越来越重要,任何系统或工程都必须充分考虑人的因素。因此,建设人机工程实验室对学生进行实训或模拟训练是完全有必要的。
济南大学工业工程专业于2002年在工业工程方向进行试招生,2004年正式招收工业工程专业大学本科学生,到目前已满三届毕业生。在不断的学习和探索中,2008年建成人机工程实验室,为工业工程、工业设计及机械设计及其自动化3个专业学生的实验教学服务。
一、人机工程实验室的建设情况
目前,几乎所有的国外工业工程系均设有人机工程方向和人机工程实验室,比如:密西根大学工业工程系人机工程方面的实验室数目占所有实验室数目的6/9,普渡大学工业工程系也开始实施人机工程实验室5年建设计划。国内有100多所高校成立了工业工程专业,但绝大多数在人机工程实验教学方面都比较薄弱,缺少较完备的实验教学设备和实验室。我们根据对国外多所名校工业工程系实验室的调查和近50所知名大学的网上查询,并考虑我校的实际情况,建设了人机工程实验室。实验室建设的目的在于综合运用人机工程方面的设备和技术,以实验教学的形式支持人机工程、协同设计与制造等方面的工业工程、工业设计和制造工程等相关课程的实验,提供学生创新能力培养的基本环境和设备技术实施手段,同时支持在劳动作业安全、人机系统设计等方面的科研和交流,强化学生的人机工程的概念,并且能在今后的实际工作中自觉地考虑“人——机——环境”的互动关系,提高工程设计的人性化水平。人机工程实验室面积约90m2,分为三部分:人机工程基础实验系统、人体机能实验系统和生产现场人机分析实验系统。
1.人机工程基础实验系统
该实验系统的主要功能是人体、环境基本测量与分析等。主要针对本科生基础人机工程课程教学内容,满足基础实验教学要求。主要实验内容包括人体基本测量(形体尺寸、生理参数、认知特性等)、环境基本测量(温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等)以及工作地基本测量(几何、物理测量等)等。目标是让学生掌握基本的人机学测量手段和测量概念,强化人机工程的概念,并且能在今后的实际工作中自觉地考虑“人——机——环境”的互动关系。结合这些实验,本实验室建设内容主要包括人体生理计测仪器、环境计测仪器等设备的购置以及设计基础实验。
2.人体机能实验系统
该实验系统的主要功能是对人体生理及心理作业能力、人体疲劳测定等。主要针对本科生人机工程课程教学内容,满足综合实验要求。主要实验内容包括反应时运动时测定、注意分配能力测试、协调能力测试、动作稳定性测试、人体疲劳测定、人体技能及学习曲线实验等。目标是让学生掌握劳动过程中人体生理及心理特征,掌握人体疲劳规律,并能在产品或工作设计过程中,从使用者角度出发,提高工程设计的人性化水平。结合这些实验,本系统建设内容主要包括运动时反应时测定仪、闪光融合测定仪、磁悬车、镜画仪等。
3.生产现场人机分析实验系统
该试验系统主要采取模拟现场的形式获取生产过程,由学生对此进行人机系统分析与改进,满足工业工程专业学生综合性及创新性实验要求。主要实验内容包括照明系统分析与改进实验、手工装配现场人机系统分析与改进实验、流水线生产系统人机分析与改进实验。主要实验设备包括照明系统、手工装配线、流水装配线、网络化摄像系统、生产现场仿真系统等。本实验系统中流水线生产系统、计算机、设备联网,并与校园网相连,实现资源共享,形成协同学习的环境,是学校本科生、研究生学习现代制造技术知识、机械系统、物流系统和生产系统仿真技术的先进教学基地和研究现代制造技术及仿真的研究基地。可以从大制造的角度,为机类和非机械类专业的本科生或研究生,提供工程训练的实践环境。从车间级物流规划、生产准备和人机环境工程入手,提高学生的综合能力。
二、人机工程实验室的建设成果
目前,人机工程实验室已经基本建设完毕。通过实验室建设,包括软硬件建设和教学实验建设,培养和锻炼了一批年轻教师和实验技术人员。建设内容突出了学生在机械学科的背景下,融入了较多的新技术和新思路,如现场数据采集技术、工厂级流水线系统、仿真系统的应用等。本实验室建设初步完成了人机工程教学要求,但在高层次的专题实验方面,还需要在硬件和软件上进一步建设。
三、人机工程实验室的运行与管理
目前,年轻教师和实验技术人员共同参与管理人机工程实验室,以教学与研究互动的原则运行和发展实验室。
人机工程实验室支持的课程教学有:本科生必修课如工业工程专业的“人因工程”和工业设计专业的“人机工程学”;选修课中,如“系统建模与仿真”“机器人”“工业造型设计”“机械产品创新设计”等;同时,在实践教学环节如工业工程及工业设计专业的“专业课程设计”“毕业实习”“毕业设计”以及如“挑战杯”“机电产品设计大赛”“机械产品创新设计”等全国大学生比赛中都提供了强大的支持作用。我们针对不同课程或环节的不同内容以及学习对象的不同,精心设计实验内容,包括基础实验和设计性实验,采用多种实验教学方式。与此同时,也将新研究成果引入教学,不断更新和丰富教学实验内容。使实验教学在加强学生对理论知识的理解和应用的同时,培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力,也使实验教学始终能够紧跟学科的发展,具有一定的先进性和代表性。
四、结束语
人机工程实验室已经成为人机工程方向教学、科学研究和技术服务的重要基地。在教学中已经发挥了重要作用,取得了良好效果。学生对于实验室开设的课程及实践环节给予了充分肯定。我们有信心通过我们的不断努力,进一步建设、发展和完善人机工程实验室,使之成为更加贴合社会需求的、先进的人机工程实验室。
参考文献
[1]郭伏,杨学涵.人机工程学[M].辽宁:东北大学出版社,2001
[2]严京滨,林亨,张伟.人因工程实验室的建设[J].实验技术与管理,2005,22:6:13～15
[3]刘晓芬,高广章,卓德保.工业工程专业实验室的建设模式[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版),2002,9:23～25.
[4]周贞云,叶春明.工业工程实验室建设的研究和实施[J].工业工程与管理, 2004, 4: 125～130
[5]赵世平.抓住机遇 锐意改革 建设一流实验室[J].实验技术与管理, 2001, 4: 1～7
Construction of ergonomics laboratory
Zhao Xiuxia, Lv Jie
Jinan university,Jinan,250022,China
Abstract: Ergonomics is a cross-discipline which studies the interaction of operators, machines, and environment. It is an important branch of Industrial Engineering. In this paper, the characteristics of subjects and development trends set up the need for ergonomics laboratory, and laboratory construction and operation is the emphasis.
Key words: industrial engineering;rgonomic;lab
关键词:工业工程;人机工程;实验室
人机工程学是工业工程专业的重要专业课。是研究人、机器、环境的相互作用及合理结合,使设计的机器、环境适合人的心理、生理特点,达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的科学。从原理上讲,它在很大程度上是一门实验科学,依靠实验得出的有关信息和结果,用于人——机——环境设计。现代工业工程以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象,把传统工业工程和系统工程、现代管理理论、先进制造技术、计算机与信息技术等结合起来,目标是提高企业的综合竞争能力。其中人的因素变得越来越重要,任何系统或工程都必须充分考虑人的因素。因此,建设人机工程实验室对学生进行实训或模拟训练是完全有必要的。
济南大学工业工程专业于2002年在工业工程方向进行试招生,2004年正式招收工业工程专业大学本科学生,到目前已满三届毕业生。在不断的学习和探索中,2008年建成人机工程实验室,为工业工程、工业设计及机械设计及其自动化3个专业学生的实验教学服务。
一、人机工程实验室的建设情况
目前,几乎所有的国外工业工程系均设有人机工程方向和人机工程实验室,比如:密西根大学工业工程系人机工程方面的实验室数目占所有实验室数目的6/9,普渡大学工业工程系也开始实施人机工程实验室5年建设计划。国内有100多所高校成立了工业工程专业,但绝大多数在人机工程实验教学方面都比较薄弱,缺少较完备的实验教学设备和实验室。我们根据对国外多所名校工业工程系实验室的调查和近50所知名大学的网上查询,并考虑我校的实际情况,建设了人机工程实验室。实验室建设的目的在于综合运用人机工程方面的设备和技术,以实验教学的形式支持人机工程、协同设计与制造等方面的工业工程、工业设计和制造工程等相关课程的实验,提供学生创新能力培养的基本环境和设备技术实施手段,同时支持在劳动作业安全、人机系统设计等方面的科研和交流,强化学生的人机工程的概念,并且能在今后的实际工作中自觉地考虑“人——机——环境”的互动关系,提高工程设计的人性化水平。人机工程实验室面积约90m2,分为三部分:人机工程基础实验系统、人体机能实验系统和生产现场人机分析实验系统。
1.人机工程基础实验系统
该实验系统的主要功能是人体、环境基本测量与分析等。主要针对本科生基础人机工程课程教学内容,满足基础实验教学要求。主要实验内容包括人体基本测量(形体尺寸、生理参数、认知特性等)、环境基本测量(温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等)以及工作地基本测量(几何、物理测量等)等。目标是让学生掌握基本的人机学测量手段和测量概念,强化人机工程的概念,并且能在今后的实际工作中自觉地考虑“人——机——环境”的互动关系。结合这些实验,本实验室建设内容主要包括人体生理计测仪器、环境计测仪器等设备的购置以及设计基础实验。
2.人体机能实验系统
该实验系统的主要功能是对人体生理及心理作业能力、人体疲劳测定等。主要针对本科生人机工程课程教学内容,满足综合实验要求。主要实验内容包括反应时运动时测定、注意分配能力测试、协调能力测试、动作稳定性测试、人体疲劳测定、人体技能及学习曲线实验等。目标是让学生掌握劳动过程中人体生理及心理特征,掌握人体疲劳规律,并能在产品或工作设计过程中,从使用者角度出发,提高工程设计的人性化水平。结合这些实验,本系统建设内容主要包括运动时反应时测定仪、闪光融合测定仪、磁悬车、镜画仪等。
3.生产现场人机分析实验系统
该试验系统主要采取模拟现场的形式获取生产过程,由学生对此进行人机系统分析与改进,满足工业工程专业学生综合性及创新性实验要求。主要实验内容包括照明系统分析与改进实验、手工装配现场人机系统分析与改进实验、流水线生产系统人机分析与改进实验。主要实验设备包括照明系统、手工装配线、流水装配线、网络化摄像系统、生产现场仿真系统等。本实验系统中流水线生产系统、计算机、设备联网,并与校园网相连,实现资源共享,形成协同学习的环境,是学校本科生、研究生学习现代制造技术知识、机械系统、物流系统和生产系统仿真技术的先进教学基地和研究现代制造技术及仿真的研究基地。可以从大制造的角度,为机类和非机械类专业的本科生或研究生,提供工程训练的实践环境。从车间级物流规划、生产准备和人机环境工程入手,提高学生的综合能力。
二、人机工程实验室的建设成果
目前,人机工程实验室已经基本建设完毕。通过实验室建设,包括软硬件建设和教学实验建设,培养和锻炼了一批年轻教师和实验技术人员。建设内容突出了学生在机械学科的背景下,融入了较多的新技术和新思路,如现场数据采集技术、工厂级流水线系统、仿真系统的应用等。本实验室建设初步完成了人机工程教学要求,但在高层次的专题实验方面,还需要在硬件和软件上进一步建设。
三、人机工程实验室的运行与管理
目前,年轻教师和实验技术人员共同参与管理人机工程实验室,以教学与研究互动的原则运行和发展实验室。
人机工程实验室支持的课程教学有:本科生必修课如工业工程专业的“人因工程”和工业设计专业的“人机工程学”;选修课中,如“系统建模与仿真”“机器人”“工业造型设计”“机械产品创新设计”等;同时,在实践教学环节如工业工程及工业设计专业的“专业课程设计”“毕业实习”“毕业设计”以及如“挑战杯”“机电产品设计大赛”“机械产品创新设计”等全国大学生比赛中都提供了强大的支持作用。我们针对不同课程或环节的不同内容以及学习对象的不同,精心设计实验内容,包括基础实验和设计性实验,采用多种实验教学方式。与此同时,也将新研究成果引入教学,不断更新和丰富教学实验内容。使实验教学在加强学生对理论知识的理解和应用的同时,培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力,也使实验教学始终能够紧跟学科的发展,具有一定的先进性和代表性。
四、结束语
人机工程实验室已经成为人机工程方向教学、科学研究和技术服务的重要基地。在教学中已经发挥了重要作用,取得了良好效果。学生对于实验室开设的课程及实践环节给予了充分肯定。我们有信心通过我们的不断努力,进一步建设、发展和完善人机工程实验室,使之成为更加贴合社会需求的、先进的人机工程实验室。
参考文献
[1]郭伏,杨学涵.人机工程学[M].辽宁:东北大学出版社,2001
[2]严京滨,林亨,张伟.人因工程实验室的建设[J].实验技术与管理,2005,22:6:13～15
[3]刘晓芬,高广章,卓德保.工业工程专业实验室的建设模式[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版),2002,9:23～25.
[4]周贞云,叶春明.工业工程实验室建设的研究和实施[J].工业工程与管理, 2004, 4: 125～130
[5]赵世平.抓住机遇 锐意改革 建设一流实验室[J].实验技术与管理, 2001, 4: 1～7
Construction of ergonomics laboratory
Zhao Xiuxia, Lv Jie
Jinan university,Jinan,250022,China
Abstract: Ergonomics is a cross-discipline which studies the interaction of operators, machines, and environment. It is an important branch of Industrial Engineering. In this paper, the characteristics of subjects and development trends set up the need for ergonomics laboratory, and laboratory construction and operation is the emphasis.
Key words: industrial engineering;rgonomic;lab