长安汽车物流改进工业工程论文五篇

第一篇：长安汽车物流改进工业工程论文

题目：长安汽车物流的改进 学院：机械工程学院 专业：机械制造及其自动化 班级：12机制班 学号： 姓名： 导师：

日期：2015/10/12 / 8

摘要：

汽车零部件物流服务是各个环节必须衔接得十分流畅的高技术物流行业，是国际物流业公认的最复杂、最具专业性的物流领域。在我国，汽车零部件领域的整体物流运作水平较低、成本过高、资源浪费，已成为制约我国汽车物流业向世界物流水平转化的重要瓶颈。本文以长安汽车为例，对该公司的物流存在的问题提出改进。主要运用基础工业工程的设置规划与物流系统分析理论对物流环节进行分析，得出其瓶颈因素，提出解决方案，改善物流系统的结构，以达到节约人力成本、提高物流运转效率的目的。

关键词：

工业工程、物流、效率、瓶颈 / 8 目录 绪论..............................................................................................................................................4

1.1本课题的来源、目的及研究意义.....................................................................................4

1.1.1 本课题的来源.........................................................................................................4 1.1.2 本课题的研究目的.................................................................................................4 1.1.3 本课题研究意义.....................................................................................................4 1.2 预计要求和关键技术........................................................................................................4

1.2.1 预计要求.................................................................................................................4 1.2.2 关键技术.................................................................................................................5 现状调查.......................................................................................................................................5

2.1 各项介绍............................................................................................................................5

2.1.1 长安汽车有限公司简介.........................................................................................5 2.12.长安汽车物流存在的问题.......................................................................................5 改善方案.......................................................................................................................................6

3.1.建立准时制运作模式.......................................................................................................6 3.2.改善业务流程，优化物流环节.......................................................................................6

3.3.将物流体系价值整合到企业价值链中...................................................................7 3.4.建立完善的信息管理系统.......................................................................................7 结论和展望...................................................................................................................................7

4.1 本文总结............................................................................................................................7 / 8

绪论

1.1本课题的来源、目的及研究意义 1.1.1 本课题的来源

近几年来，随着我国国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，我国汽车产业步入了高速发展的轨道。我国汽车消费占全球汽车消费的7.5%,已成为世界上第三大汽车消费国和第四大汽车生产国。我国的汽车物流发展水平却仍不尽人意,效率低下、成本居高不下，已成为我国汽车物流工业进一步发展的制约因素之一。本文将在分析长安汽车物流存在的种种问题的基础上，提出一系列优化长安汽车物流业发展的具体措施。

1.1.2 本课题的研究目的

在传统的价值链中，物流的价值并未得到完全的体现。物流的内容仅在内部物流（即工业物流）和外部物流（商业物流）环节有所体现。物流从幕后走向前台，成为主角。改善企业的价值链，这是企业在重新审视其整体价值链中最应该关注的一点，这样不仅可以优化运作模式，提高企业的整体运作水平，改善企业的财务业绩，而且还有利于企业对整体的战略定位和业务流程进行优化重组，提升企业的核心竞争能力。

1.1.3 本课题研究意义

由于汽车工业竞争加剧，降价已是大趋所势。据有关资料显示，从2003年至2004年，我国汽车价格多次进行了下调，涉及上百个品种，降价区域主要集中在乘用车等普及型车辆。仅04年上半年，国内轿车降价30多次，平均降幅在10%-15%左右，降价幅度少则几千元，多则万元，几乎覆盖了所有的轿车品牌，而我国汽车生产产商面对这样的严峻，想通过减少原材料等资源和人力资源方面来降低成本的可能性已经是微乎其微了。而企业要生存并获得利润的唯一途径只能是通过降低物流成本，有数据表明，只要汽车物流成本每降低一个百分点，整个汽车行业第车就可以增加约100亿元的纯利润收入。工业工程技术在中国的不断发展，使其在中国制造业中得到重要的应用。物流是工业工程研究的重要组成部分。改善设施设计，特别是改善物流系统的设计，消除或缩短各种无功活动，具有重大意义。

1.2 预计要求和关键技术 1.2.1 预计要求

IE是以工程技术为基础，配合科学管理的技巧来发现问题/解决问题/预防问题；方法研究目的是作业系统的设计及改善，作业者的动作分析、作业者和设备等的作业分析、现场工/ 8

序分析等都属于方法研究。通过方法研究做作业系统的再设计、业务设计、作业时间的缩短等，使其可以发展为理想的系统。

本文运用IE设施规划和物流系统分析，对其物流的零部件或组件分拣、运转、仓库储存等进行优化，预计效率提高20，物流成本下降70%。

1.2.2 关键技术

汽车物流是集现代运输、仓储、保管、搬运、包装、产品流通及物流信息于一体化的综合性管理和组织方式，是沟通原材料和零部件供应商、生产厂商、批发商、零件商、物流公司及最终用户满意的桥梁，更是实现商品从生产到消费各个流通环节的有机组合。对汽车企业来说，汽车物流包括生产计划的制订、采购订单下放及跟踪、物料清单维护、供应商的管理、运输管理、进出品货物的接收、仓储管理、发料及在制品的管理和生产线的物料管理、整车的发运等。本文充分利用ＩＥ基本原理对长安汽车物流体系、成本控制、信息化等提出改进，合理的规划生产设施、物料运输。现状调查

2.1 各项介绍

2.1.1长安汽车有限公司简介

重庆长安汽车股份有限公司，简称长安汽车或重庆长安，为中国长安汽车集团股份有限公司旗下的核心整车企业，1996年在深圳证券交易所上市，A股代码000625，B股代码200625。其历史可追溯到洋务运动时期，起源于1862年的上海洋炮局，曾开创了中国近代工业的先河。伴随中国改革开放大潮，上世纪八十年代初长安正式进入汽车领域。1996年注册并成为极具竞争力的上市公司，目前拥有2家上市公司、4支股票。2014年3月重庆长安汽车股份有限公司收购合肥长安汽车有限公司。

2.12.长安汽车物流存在的问题

1.汽车物流体系发育尚不健全

从物流组织结构上看,没有一个专门部门来统一建立企业在物流工作上的管理思想和管理理念。虽然也建立有相应的物流或相关结构组织,但十分零散。而且各物流或相关部门多只是某一部分内的分部门，权责有限，多只负责从该部门出发做一些物流工作，无法站在更高的层次从企业整体角度来考虑问题。2.汽车物流成本居高不下

汽车物流市场系统庞大，地域广阔，供求双方信息交流困难，物流作业环节繁复落后，导致中国现行物流、供应链已经不能满足现代汽车行业竞争的需要。企业运送自己品牌的汽/ 8

车，导致运输车的空返率高达37%，造成汽车物流成本居高不下，严重的制约了汽车物流市场的专业化发展，同时也不利于合理配置资源。3.3 汽车物流的信息化程度不高

汽车物流信息化程度不高，现阶段汽车物流信息化建设还处于起步或快速阶段，企业尚未建立比较完善的物流信息管理系统（MIS）、电子数据交换（EDI）和全球定位系统（GPS），不少企业还停留在使用传统通讯工具上，制约了物流管理水平和服务质量的提高。3.4 汽车物流供应链流程长

汽车物流供应链流程长主要体现在汽车零部件、配件的采购上。干线运输的可靠性差，各个整车生产厂附近常常都会设较高的安全库存，以保证生产线上的供应。这不仅增加了流程时间和物流成本，而且也大大降低了系统的柔性。如果库存管理不够完善，有时甚至会出现零件的积压和报废。

3改善方案

3.1.建立准时制运作模式

准时制运作（just－in－time 或者JIT）对全部运作环节进行组织，使得各个运作环节在最恰当的时间实施运作，这些运作环节既不能实施得太早，否则就会使得产品和物料出现闲置；也不能实施得太晚，不然就会影响到客户服务水平。由于受到地埋位置和生产水平的影响，我国汽车零部件供应呈现出具有周期性、品种繁多、运输批量小及零部件企业在主机厂周围设立仓库，以便为主机厂提供准时配送服务的特点。

首先是配套供应商在主机厂周边建立配套工业园区。为了有效地解决零部件的供应问题，缩小运输半径，提高反应速度，零部件生产企业往往会围绕主机厂建立起自己的生产基地，从而加强与主机厂的联系，实现均衡生产和准时制供应，并有助于实现降低自身持有的库存和运输成本的目的。其次是供应商仓储（VMI）和配送中心（RDC）相结合。为了在现实运作中保证对主机厂的供应，零部件生产、供应企业往往需要通过自建仓库、租用主机厂仓库或社会仓库资源等方式，构造自身的仓储系统，建立起在主机厂附近的安全库存以实现缓冲的作用，这就相当于把一部分零部件成品仓库前移至主机厂的生产线旁，形成了供应商仓储，确保存货在需要的时刻实现准时供应，形成以供应商仓储和配送中心相结合的有机的物流运作体系。

3.2.改善业务流程，优化物流环节

对传统投料流程进行改造。对长安集团庞大的配套厂家及零部件进行了详细分析，修建了零部件物流配送中心，理顺了零部件供应、配送一整套操作流程，并不断根据实际情况持续改进。建立了缺货预警机制、网上库存查询系统，有效缓解了配套厂家供货不及时和库存积压严重的情况，同时通过集并运输及区域性定常线路运输（MilkRun），有效地整合了分散的中储厂商，使配套厂家运输成本大大降低，均衡生产得到有效保证，保证了生产厂家产能的进一步提升。

解决长安集团的周期性采购问题，针对一些零部件供应商相对集中的地区，采取了把循环取货、集货和越库作业相结合的运作模式，根据客观情况选择建立集散中心，优化取货线/ 8

路和配载方案，选择公路、铁路以及长江水道实行多式联运，并且利用信息系统对运输全程进行有效的监控，从而大大地提高了物流资源的优化配置，有效地提升了零部件物流的准时制运作水平。

3.3.将物流体系价值整合到企业价值链中

把传统的价值链从生产与流通的角度进行整合和设计价值链结构，物流就会从幕后走向前台，成为主角。改善企业的价值链，这是企业在重新审视其整体价值链中最应该关注的一点，这样不仅可以优化运作模式，提高企业的整体运作水平，改善企业的财务业绩，而且还有利于企业对整体的战略定位和业务流程进行优化重组，提升企业的核心竞争能力。

3.4.建立完善的信息管理系统

进一步完善供应链管理《SC M)系统;完成销售平台整合(含销售渠道, 多品牌4 5 店);强化协同开发平台的系统建设, 提高长安汽车国内技术中心和海外分中心的协同开发能力, 实现24 小时不间断开发;建立以利润为中心的全面预算管理体系, 全面提高长安汽车的财务控制能力;建立长安集团电子商务平台, 实现从开发、采购、生产制造到销售、服务的各个环节网络化、信息化, 提高长安汽车的上下游产业链的反应速度, 增强核心竞争能力。结论

4.1 本文总结

通过对长安汽车相关资料的收集、与行业内的专业人员交流以及与长安汽车内部员工的沟通，了解了长安汽车现状，发现了其中存在的问题并提出了解决方案。工业工程作为一种新型的的技术综合体，包括各类专门的方法与技术。从实际出发，结合企业的具体特点，讲工业工程与企业技术改造紧密联系，有效的减少资源的闲置和浪费，达到提高运行效率、降低成本的目的。/ 8

参考文献

[1] 陈猛，长安整车第三方物流服务方案研究.2008 [2] 汪宏，信息系统支撑下的长安物流系统.2008 [3] 张武农，我国汽车零部件供应链管理的优化研究.2006 [4] 汪应洛,《工业工程》.机械工业出版社.1996 [5] 雷朝辉，《高效管理：汽车供应链管理实务》.机械工业出版社.2010 [6] 程晓华，《制造业库存控制技巧》.中国财富出版社.2013 / 8

第二篇：汽车工程论文汽车修理论文

汽车工程论文汽车修理论文

独立院校汽车服务工程专业人才培养模式的探讨

摘 要： 本文旨在探讨在中国汽车产业高速发展，以及对人才数量和质量需求越来越高的现状下，独立院校汽车服务工程专业的人才培养模式及特点，使学生能够从容面对毕业后的广阔市场。

关键词： 独立院校 汽车服务工程 人才培养模式

在中国汽车产业高速发展的同时，由于汽车人才的培养时间周期性的限制，优秀人才的供给远远跟不上市场的需求，尤其是汽车服务行业的人才缺口更是目前无法测算的。

1.汽车服务人才需求分析

过去，汽车行业都比较关注高端的研发人才和低端的维修人才，却忽略了中间的服务人才，如：汽车销售人才、汽车保养修理人才、汽车装饰（美容）人才、汽车中高级管理人才、汽车金融人才、二手车交易人才、汽车进出口人才、汽车电子商务人才、汽车媒体策划和经营管理人才、汽车展示和博览人才、汽车模特、汽车竞技运动与组织管理人才、汽车旅游及旅游产品开发人才、汽车生态人才等。随着汽车市场竞争的日趋激烈和汽车产品的复杂程度不断提高，完善的汽车后续服务和全面维护服务会吸引更多客户，也势必成为各大汽车商们比拼的重点，因此，具备“懂技术，善经营，会服务”的高级应用

型人才将会有巨大的发展空间和市场需求。为此，国内高校开始培养汽车服务工程的本科人才满足市场的巨大需求。

以上各种类型的人才对知识的需求有相似之处，如：德、智、体全面发展，并且要求掌握汽车和汽车行业的基础知识，每种类型的人才又各有独特专业知识的要求。这就要求我们在制定培养目标时，必须找到每个高校自身特点与人才需要特点的结合点。

2.独立院校汽车服务工程专业人才的培养

2.1培养目标的完善。

独立院校，上有本

一、本二类公办高校，下有大专、技校类职业学校，因此，我院对人才的培养定位是在拥有较扎实的理论知识的同时，还具备过硬的动手实践能力。我院汽车服务工程专业的培养目标是培养适应社会主义现代化建设需要、“德、智、体”全面发展、从事于汽车市场服务的高级应用型人才。通过培养，学生应掌握机械和车辆工程基础理论知识，具备解决从汽车开始运转使用到汽车报废回收的全过程中的工程技术问题的能力，同时具备解决因汽车带来的能源消耗、有害排放物和废弃物等日益严重的社会问题的能力，主要在汽车制造企业、汽车运输企业、汽车销售及售后服务行业和贸易部门，从事汽车维修、营销、贸易、售后服务及汽车零部件和专用车设计等技术和管理工作。

我院要求学生具备基本的基础和专业理论知识，良好的实验技能和工程实践能力，一定的人文、社科和经济管理知识，以及掌握汽车构造、性能、理论、使用、管理、维修和营销等专业知识和实践操作能力，并具有阅读和基本翻译本专业外文资料和简单技术交流的能力。

我院对毕业生的要求是思想合格、身体健康；掌握机械工程和车辆工程基础知识，具备解决汽车服务全过程中的工程技术问题的能力，并具有汽车销售与售后服务所需技术和管理的能力，以及富有创新精神、科学思维的能力。

2.2课程结构的优化。

在课程结构上，为了真正实现以市场为导向，我们事先对市场上的相关企业和单位进行走访、调查，了解用人单位对人才的各项要求；同时为了考虑不同学生的学习兴趣，在课程设置时增强灵活性，学生可自己选择、自由组合所学课程。在课程结构中设立了必修课和选修课。必修课方面包含公共必修课，（如：大学英语、高等数学、大学生心理卫生、思想道德修养与法律基础、体育等）和专业必修课（如：工程图学、汽车服务工程专业引论、管理学概论、经济学概论等），为了使学生将来走上管理层岗位，我们专门设置了《管理学概论》及《经济学概论》两门课，但课程深度较经管类专业要浅一些，以起到辅助的作用；选修课方面包括：院定选修课（包括：人文艺术类、哲

学政治类、经济法律类）和系定选修课（包括：方向公共选修课（如：计算机应用基础、汽车文化、汽车专业英语等）；车辆维修方向选修课（如：汽车实验学、汽车维修工程、现代汽车电路分析等）；汽车服务方向选修课（如：汽车营销学、汽车保险与理赔、汽车评估与二手车交易等）。这样学生就可以在选定“方向公共选修课”的前提下，自由选择车辆维修方面或汽车服务方面的相关课程，灵活组合，提升学习兴趣，发挥个人专长。

独立学院要培养具有创新和创业能力的高素质应用型人才，就必须重视对学生实践能力和创新能力的培养，这正是独立院校学生与本

一、本二学生相比的优势所在。为此，近两年我们通过多种途径进行了专业调研，走访了国内多所开设相关专业的重点大学及知名高职高专，了解了不同层次的学校对汽车服务工程专业的办学特色和意见，从而建立了适合我们自己的实践体系，包括：课内实验（如：汽车基本性能实验、电子商务系统的实施、汽车尺寸参数测定等）、专题实训（如：专业认识实习、基础强化实训、汽车市场调查与商务实习等）、综合训练（如：参加大学生科技创新项目、参加职业技能培训、参加开放性实验项目等）及生产实习（如：生产实习基地、营销实习基地、汽车维修、保险与理赔实习基地等）。大量的调研与参观，对不断完善、充实实验室设备、实验内容，提高学生的学习积极性，以及提高教学效果是非常有帮助的。

此外，为了使学生一毕业就能适应岗位的需要，我们与多家汽车生产、销售、配件、保险、驾校、美容装潢等单位建立了校企合作关系，定期安排学生进行下厂参观、实习，由浅入深，感受企业工作氛围，了解自己所学知识的不足之处，为将来毕业生走向市场打下良好基础。

2.4开展多种汽车兴趣小组。

不同的学生对汽车相关行业内容的兴趣爱好是有较大差别的，因此，我们利用课余时间，开设一些汽车专业相关兴趣小组，营造浓厚的专业学习氛围，如：汽车维修兴趣小组、汽车维护兴趣小组、节能车设计制作小组、汽车美容、装潢兴趣小组等，自愿报名，充分利用学校实验室资源，自己动手制作实验台架，免费给学校老师的车进行保养及简单维修，和指导老师一起设计制作节能车，定期组织和参加不同规模、不同等级的各种比赛，以检验学生真正拥有的技能水平。

3.师资队伍的建设

南京航空航天大学金城学院是南京航空航天大学联合社会力量于1999年经原中国航空工业总公司和江苏省教育委员会批准成立的公有民办二级学院，2004年经教育部批准，学院改制为相对独立的二级学院（简称独立学院）。南京航空航天大学对金城学院的教学质

量负责，对学院的办学方向、学科专业建设、师资队伍建设、学生教育管理进行指导和帮助。

我院一半的课程基本由知识经验丰富的南航老教师担任授课，为了区别于本

一、本二教学，上课前均需重新制定适合我校学生的教学大纲、理论/实验学时、教材内容、教学方法等；另一半的课程由我院自己的教师担任授课，这些教师有的是相关企业工作经验丰富的“双师型”教师，有的是师出名门、充满活力的青年教师，从而组建老、中、青相结合的教学队伍，以确保授课质量。

汽车服务工程专业培养的是复合型应用型人才，这就要求教师队伍既能上得了三尺讲台，又能进得了企业店堂，为此，学校要定期安排专业教师利用双休或寒暑假时间到企业去参加生产锻炼，增强教师职业能力，从而培养更多的“双师型”教师。只有这样才更有利于在学生专项能力和综合能力的培养过程中开设并指导设计性和创新性实验或实训项目。

4.结语

据有关机构统计，2010年我国汽车产、销量双双突破1300万辆，2011、2012年将持续保持增长，预计增长率在19%至20%之间。2010年中国已超越美国成为世界第一汽车生产大国，同时中国汽车消费量占全球总消费量比例已达12%。到2020年，中国本土汽车产量将达

到2000万辆左右，其中两成将进入国际市场，汽车市场的服务范围和领域越来越大，要求也越来越高，特别是对汽车服务专业人才的数量和质量要求在不断提高，这就对独立院校的人才培养不断提出新的要求。独立院校，要想让学生们通过四年的学习，实现“修学储能，经世致用”，毕业时脱颖而出，就必须找准市场需求，凸显自身优势，提高专业亮点，不断地努力与探索。

参考文献：

［1］金宁运，刘朝明，夏永等.我国汽车服务业的现状与发展潜力［J］.生产力研究，2008，（4）：80-81.［2］陈岳林.应用型本科人才培养模式的探索与实现［J］.教育与职业，2005，（2）：9.［3］聂规划，党林杰.谈汽车服务工程专业人才培养的对策［J］.汽车工业研究，2007，（9）：27-29.［4］张国方，胡雨禾，包凡彪等.我国汽车服务产业现状及发展趋势［J］.武汉理工大学学报，2005，（4）：187-190.

第三篇：汽车人机工程论文

摘要

目前汽车尤其是乘用车设计强调以人为中心，舒适性一直是汽车设计的主 体和追求目标。商用车是汽车工业产品型谱中的重要组成部分,在我国国民经济建设和社会发展中发挥着巨大的作用。近年来随着我国国民经济的快速发展、高等级公路的大量修建以及物流业的迅速发展,我国商用车发展迅速。国内商用车企业虽然具有一定的自主研发和科技创新能力,但在商用车人机工程设计开发方面与国外相比还有一定的差距。运用人机工程学原理对商用车驾驶室进行科学合理的设计,改善驾驶员工作环境,对于提高商用车主动安全性,保证驾驶员行车安全和身体健康具有重要意义。

本文结合所承担的“十一五”国家高技术发展计划(863计划)项目“重型汽 车集成开发先进技术(2006从110105)”,对重型商用车人机工程设计与评价方法 和关键技术进行了深入、系统研究,论文完成的主要研究工作如下:对重型商用车驾驶室人机工程学设计的主要内容和过程,以及采用的统计学方法进行了研究总结,建立了重型商用车人机工程设计方法。

研究了根据人体测量学数据建立用于商用车人机工程设计和分析数字人体模型的关键技术,包括人体测量学参数描述、运动学和动力学建模、人体肢体运动驱动和姿势求解的正向和反向运动学问题、几何建模和外观可视化、性能建模等,建立了三维数字化人体模型,开发了具有自主知识产权的重型商用车人机工程设计评价系统(SHOVED)。

利用该系统对某商用车驾驶室座椅H点位置、前后方视野、A柱盲区、仪表视野和平均观测距离、手伸及性,踏板舒适性,操纵方便性、风窗刮扫面积和上下车方便性等人机性能进行了设计、分析与评价。结果表明,该车型的人机性能满足国内外标准要求,并给出了进一步改善驾驶室人机性能的建议。提出了一种改进的人体姿势舒适度评价方法,即采用人体肌肉负荷作为姿势舒适性的客观量度,而肌肉负荷从宏观上根据关节载荷计算;通过仿真分析获得姿势空间内姿势舒适性的分布;对姿势舒适性分布数据进行统计分析,建立姿势舒适性评价模型。

本文将商务车驾驶室作为一个特殊、复杂的人机系统，运用人机工程学理论，借助计算机仿真技术，实现了装载机驾驶室人机系统设计的计算机化。该方法为 缩短装载机新机型的开发周期，降低开发成本，也为进行驾驶室设计和性能检验 提供了一种有效手段。

关键字：人体测量学，驾驶室，人机工程学，数字人体模型

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论文研究背景

商用车发展的潮流是行驶安全性越来越好,技术含量越来越高,驾驶越来越舒适和人性化。在人们生活水平大幅提高的我国,随着汽车工业技术水平的不断提升和消费者的不断成熟,会对商用车的舒适性和安全性有着越来越高的要求,使得进一步研究和改善商用车的人机性能十分必要。在驾驶室布置设计中,人机工程学的研究及应用是提高舒适性、安全性最直接的措施,特别是对驾驶和乘坐环境的改进尤为显著。良好的人机工程设计会充分考虑操作者的生理、心理等因素与人一车一环境系统的状态,是实现汽车人性化设计的重要方面。人机工程布置还会影响整车内外造型的尺寸,进一步影响整车的总体性能和市场竞争力。从某种意义上讲,人机工程设计的好坏直接决定了汽车设计水平的高低。

近几年,汽车安全性也成为人机工程学研究热点之一。国外汽车工业重视“以 人为本”的同时,加大了汽车安全驾驶的研究力度,强调通过合理设计和车身结构的改进来减少汽车碰撞损失和加强行人保护（1）。目前仍然有许多问题要借助人机工程学手段做传统的汽车设计过程是从概念设计到初步设计、详细设计和分析反复进行的过程,其中概念设计和初步设计中都包含了车身布置设计的内容,它是进行造型和详细设计的基础。随着并行工程、计算机集成制造系统技术和计算机技术在汽车设计中的不断应用和发展,现代汽车设计流程已将造型设计、布置设计、结构分析等内容同步进行。但为减少协调的时间和保证设计效率,在设计初期就以布置设计的要求为依据下达造型等工作的任务书,并不断在布置和其它设计内容之间进行协调,最后完成设计。因此,布置设计是概念设计过程中很重要的内容进一步研究解决。

1.2人体模型

驾驶室设计需要利用人体模型来尽可能的模拟现实中的人，从而缩短与人体 有关的零部件的设计与评价周期。以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体 形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、评价、试验人机系统不可缺少 的重要辅助手段。科学、合理的建立人体模型是人机工程设计的基础。对于像装 载机这样比较复杂的设计对象，应用人体模型是一种重要的辅助手段，它既可以 表现设计结果，也可以用来调整设计，以确定最终设计尺寸。

人体模型按构造方法可以分为物理仿真模型和数学仿真模型两类。我们在 人机工程设计领域常用的人体模型有二维人体模板、三维人体模型、人体数学模 型和数字人体模型，最后一类人体模型以计算机技术为基础，能够与设计对象的 数字模型进行交互，使人机系统三维显示在设计师的面前。其特点是反映的信息 量大，便于解决相关的复杂计算，是产品的设计更加直观、快速和可靠。

人体模型在装载机驾驶室设计中作为一种辅助手段，它既可以表现设计结 果，也可以用来轻松调整设计方案，从而确定最终设计尺寸。将人体模型引入到 通过CAD技术建造虚拟的三维作业空间模型中（2），可以对比、分析、评价作业空间 的多种设计方案。计算机中产生的三维图形可以使设计师更加方便、快捷的调整 人—机—环境之间的相互关系。通过多个设计方案的对比、分析、评价，最终能够优选出最合理的作业空间。1.3商用车人机设计方法

人机工程设计通常始于概念设计初期。此前,先要明确产品开发的目标；并通过对标分析，确定人机工程设计的基本概念、目标和约束条件(如:驾驶室长、宽、高，座椅高度,前方地面盲区长度等)。此外,还要了解目标驾驶员群体特点（男女比例、地区、年龄特点等)和人体尺寸,作为人机工程设计的依据，商用货车具有底盘高，驾驶室为平头,驾驶室内部高度方向空间大、长度方向空间紧凑等特点。此外，重型商用货车的驾驶员群体多数为男性。对于全新开发车型,重型商用货车人机工程设计主要内容和流程。最终的布置结果必须满足如下要求：（1）乘员坐姿符合乘员群体舒适乘坐要求；

（2）保证必须的空间,以保证驾驶员操作灵活准确,增强舒适性和安全性；（3）操纵装置的布置位置和作用力大小符合人体操纵范围和操纵力特点；（4）驾驶员视觉信息系统适合人眼视觉特性和驾驶员视野要求,且能及时获得 正确的驾驶信息。

从总体上讲，汽车人机工程学设计分为初步设计和后期校核两个阶段。初步设计的任务是建立乘员和室内主要部件的布置方案。传统的人机工程初步设计或者对于全新开发所进行的初步设计,参考的资料和数据相对较少，通常可以按照一定的设计流程来建立一个初步的设计方案。由于设计内容是从驾驶员乘坐和驾驶环境设计参数定义开始,然后过渡到驾驶室、乃至整车的设计参数定义,因此,这种设计过程又称为从内到外的设计，从内到外的设计过程中,为了方便进行乘员布置、表达设计意图、进行视野校核、以及工程制图等,通常借助一些设计工具辅助完成。初步设计是整个设计过程中至关重要的阶段。初步设计的结果为后续的详细设计确定了基本的基调。本节对重型商用车驾驶室人机工程学初步设计方法进行了研究总结，并应用于本公司的某款车型的开发中，取得了良好的效果（3）。

装载机驾驶座椅主要参数的人机工程要求。

1.4驾驶座椅主要参数的人机工程要求

驾驶座椅属于工作用座椅，通过以往的设计经验和相关实验，对工作用座椅的主要参数有相应的人机工程设计要求，见表1-1。

表 1-1 座椅主要设计部位及设计要求

1.5 人机工程设计原则

人机系统中，操纵装置是将人的信息输送给机器，用以调整、改变机器状态的装置。操纵装置将操作者的信号转换成机器的输入信号，是人机信息交互的重要组成部分，其设计是否合理，直接关系到整个人机系统能否正常安全运转。遵循人机工程设计原则，这就要求保证操纵装置的操纵有效性，同时要考虑到以下几个方面：(1)操纵器的形状适应人的生理特点；(2)操纵器的形状便于触觉对他进行识别；(3)尺寸应符合人体尺度的需要。根据人与物接触部位不同，操纵器可以分为手控操纵器和脚控操纵器，这两种操纵装置在装载机驾驶室中都存在。

装载机工况和作业要求复杂，因此其操纵装置除了常规的踏板和操纵杆，还有不同于普通车辆的动臂操纵杆和铲斗操纵杆，这就要求在操纵装置的人机工程设计中，要充分考虑驾驶员的生理特点，也要考虑操纵装置的使用功能和使用情况。而且装载机的操纵装置使用频繁，其在驾驶室内的布置及操作顺序要符合人的生理、心理特点和运动习惯。

第二部分 工作原理

2.1 汽车人机工程设计 国外对汽车人机工程学的研究起始于上世纪五十年代,主要集中在北美地区, 尤其是推出了很多标准，有的已被国际标准组织所采用,如:三维H点装置、眼椭圆等。这些研究为科学地从事汽车人机工程设计奠定了良好的理论基础和方法条件。

在国内,温吾凡、刘金秋等人都曾对人机工程学应用于汽车驾驶室设计中的关键问题进行过研究。葛如海专门研究了重型商用牵引车驾驶室设计的人机工程问题。经过对人机工程学在汽车内部布置方面应用和相关国内外标准进行消化吸收的基础上,一些人研究如何将领域知识凝练到软件中,以快速地完成人机工程设计和分析。例如:宋宝玉、李维斗等人研究开发了驾驶室人机工程设计软件。

在人机设计方案评价方面,许多企业和高校也在不断研究。有的研究了一种主观评价内部布置的方法,选择一定数量的有经验的驾驶员,根据驾驶经验、舒适性感受等主观判断,对驾驶室各部分进行主观打分,从而实现主观评价。有的系统研究了汽车驾驶室设计的人机界面评价过程,包括从厂商的项目提出到最终的综合人机评价等个步骤，研究了汽车坐姿不舒适性主观评价方法,并研究了通过易读性、量表信度和表面效度的显著性水平来简化问卷指标的方法。

2.2 踏板布置

加速踏板的安装位置和驾驶员座椅高度决定了驾驶员的基本乘坐姿态,对驾 驶员坐姿舒适性和各项功能操作具有重要影响(4)。此外,加速踏板位置还决定了驾驶室其它部件（其它踏板、转向盘等）的布置位置,是车内布置的重要参考元 素。加速踏板布置分析主要关注以下问题:（1）踏板中心高度。会影响驾驶员踩关节舒适性。由于加速踏板踩踏频繁,其布置必须考虑长时间操作的舒适性。加速踏板未踩下时,应保证跺关节角度A46不小于870,踩到底后A46不大于105“,以保证驾驶员踩关节舒适；

（2）踏板表面倾斜角度要合适,否则会影响踏板表面和脚底面的贴合；（3）要保证驾驶员脚底施力位置始终处于踏板中心附近；

（4）踏板转动中心位置要合适。不合适的转动中心位置,不能保证在踩踏行程范围内脚底施力点位置始终位于踏板中心附近,或者踏板表面与脚底面的贴合；（5）制动和离合踏板的位置可参照加速踏板位置进行布置。为保证紧急制动时,驾驶员不会误踩到加速踏板,通常制动和加速踏板表面错开一定距离；

（6）确定所有踏板高度和前后位置之后,还要确定侧向的位置和间距,包括离 合踏板与驾驶员中心线、制动踏板与驾驶员中心线、以及制动踏板与加速踏板之间的间隙。

根据上述原则,可以对踏板的布置方案进行分析和评价,乃至给出合理的布置 建议。踏板布置相关尺寸参见图2-1。

图 2-1 SAE定义的踏板布置尺寸

2.3 H点方案设计

2.3.1人体设计样板法

人体设计样板法是采SAEJ826中定义的H点二维人体设计样板[58]来布置定位 H点位置,如图2-2所示。

图2-2 H点二维人体模板

在踏板位置方案确定之后,将第95百分位的男子人体模板按要求摆放在驾驶室内。将其加速踏板踵点AHP与踏板附近指定的地面上的一点重合,整个脚掌绕AHP旋转至脚掌与踏板面贴合;调节背部角到要求的角度然后锁定,从而定位躯干;再调整模板小腿和大腿的角度,则这时的设计H点为最后H点。按同样步 骤将第5百分位的女子人体模板摆放在驾驶室,所得到的设计H点为最一前H点。根据第5百分位女子和第95百分位男子H点来确定H点的上下、前后调节行程。这种确定H点的方法简单可行,在内部正向设计初期是一种很重要的方法。但是人体模板虽然是用统计意义上的人体数据所创建的,但是并不具有实际代表意义,因为它只是两个人体模板,只是两个个体,并且这种统计意义上的人体模板在现实生活中是很少会存在的。所以利用这种人体模板设计出来的H点适应度是不够的。虽然应用的是95百分位的男性人体模板和5百分位的女性人体模板,但是实际上设计出的H点并不一定能够保证良好的适应性。2.3.2 SAE适意H点位置曲线法(5)

1985年,SAE推出了SAEJ1517标准,用来辅助进行驾驶员H点布置。SAEJ1517中推荐了不同百分位的一组适意驾驶位置时H点的位置线哗],其中每一条曲线都表征了H点位置与定位参考点之间的水平XH和垂直方向ZH的位置关系。对于B类车,zH与xH呈线性关系,参见表2-1。图2-3给出了B类车的一SAE适意H点位置线。给定不同百分位的H点高度就能够得到最后、最前以及其它百分位的设计H点,座椅的行程和升程可根据最后和最前H点来确定。

表2-1 SAEJ1517中推荐不同百分位的一组适意驾驶位置的H点位置线

图2-3 B类车SAE适意H点位置曲线

SAE适意线是根据早先的美国人体数据,经统计分析之后得出的,对于不同 时代、不同国家的人体统计数据不一定适用。计算对应某一百分位的H点时只能得到一个点,灵活性较差。同时,SAE适意线法没有将目标驾驶员群体的统计特 性,尤其是国别、身材、男女比例、百分位等作为参数,因此,不能针对任意给的驾驶员目标人群都适用。SAE适意线比较适合于在从内到外的车身布置方法中使用。因此,很多人也研究了其它的H点布置方法。2.3.3 面向指定驾驶员群体的H点布置方法

驾驶员座椅的布置通过确定不同身材驾驶员乘坐位置(H点位置)来实现,这 些H点分布呈现一个范围。对于重型商用货车,用一个矩形表示驾驶员群体中一 定比例个体H点位置的分布范围,称为H点调节窗口160],其位置和尺寸反映了设计方案对于目标群体的适应程度,通常要求适合90%的驾驶员;此外,在保证驾 驶员下肢舒适的前提下,将座椅位置布置得适当靠前一些,以保证良好的驾驶员 前方下视野。H点的布置是驾驶室内其它布置设计的基础,并且关系舒适、安全 等多方面性能,因此,在最基本的驾驶员乘坐方案中,必须科学、准确地设计H点调节窗口。

已知条件为地板和加速踏板参考点PRP位置,参见图2-4。在布置坐标系尤02下,某一个体驾驶员的H点位置坐标,驾驶员上半身越倾向直立。硬点尺寸H30为座椅高度，是乘坐参考点到加速踏板踩点的垂直距离,反映了群体命分布的状况。对于带有高度方向调节功能的座椅，应位于H点调节窗口的右边界中点处。设计中通常根据对标分析或设计目标给出刀30,再据此确定H点在水平和垂直方向的分布范围,即硬点尺寸TL23、升217和L53。上述硬点尺寸和术语的定义参见文献,这里的刀30、L53指的是汽车设计参数。

图2-4 重型商用车H点布置

商用车主要考虑男子群体。根据我国成年男子身高、坐高的均值和标准 差,计算覆盖群体范围90%的群体身高Hs和坐高从的分布边界,见图2-5;在边 界上生成分布均匀的8个样本点,其人体尺寸参见表2-1。在布置坐标系口刃Z中，大腿长度L3、小腿长度L4、以及跺关节到踩点的距离Lg有关。通过分析得知，与乘坐位置有关的变量L3、L4和Lg的分布只存在一个很显著的主成份,可根据它的单调性来设计H点调节窗口。鉴于下肢长度的单调性与该主成份是一致的,有理由选取样本点中下肢长度最长和最短的两个作为设计样本。通过对比可知,下肢最长的样本点是P5,最短的样本点是P6。

图2-5覆盖群体分布的样本点

表2-2样本人体尺寸

根据已知条件(PRP、地板和万30),以及商用车驾驶员肢体活动范围,计算H 点分布范围,计算公式如下2-1：

分别计算两个样本点的H点分布区域,如图2-6所示。

图 2-6 H点调节窗口

在图中画出了不同舒适程度的区域,以不同的颜色表示。在这两个区域中分别选取一点作为最前最低H点(图中Pl)和最后最高H点(图中P2),由这两个点形成H点调节窗口。所选的H点应尽可能具有较好的舒适性。如前所述,sgRP位于H点调节窗口的右边界上,所以,选取这两个H点的时候,还要使H30尽可能与设计目标值一致;并在保证H点调节窗口左下角和右上角落入相应H点分布范围的同时尽可能减小TL23和Z日17,以减小座椅调节机构设计难度。

2.4 布置工具图形定位

布置工具图形是进一步进行仪表板、操纵件布置,保证目标驾驶员群体中的大多数人具有良好的驾乘舒适性有力工具(7)。2.4.1 SAE眼椭圆

B类车椭圆标准的内容自1987年以来一直没变。尺寸参见表2-3。B类车定位时以ATRP，驾驶室布置工具图形定位基准点作为基准点。由于操作B类车的驾驶员中，具体车型的不同,驾驶员群体中男女比例可能会有较大的差异,因此,眼椭圆定位时需要考虑驾驶员群体中男女比例。此外,在侧视图上,眼椭圆关于其中心有向前下方11.6度的转角；在俯视图上，左右眼椭圆关于其中心有向右侧5.4度的转角。

表2-3 B类车椭圆尺寸

图2-7 B类车眼椭圆

表2-4 定位公式

眼椭圆中心相对于Al,RP点的定位公式列于表2一4。表中,万为椭圆中心相对于ATRP的水平距离;玖、殊分别为左、右眼椭圆中心相对于ATRP的侧向距离;z为圆中心相对于ATRP的垂直距离。眼椭球绕其中心旋转:在俯视图中向内侧偏5.4度,侧视图中向前下偏转0.6度。ArRP是驾驶室布置工具图形定位基准点,是SAEJ1516标准中定义的、用于定位布置工具图形的基准点(8)。对于A类车,根据95th百分位H点位置曲线和H点高度计算ATRP。对于B类车,根据50th百分位驾驶员H点位置曲线、H点高度和驾驶员男女比例来计算户a,RP。ATRP位置根据下式计算:

2.5转向盘布置

转向盘布置，包括确定中心位置、倾角和轮缘直径。合理地布置转向盘, 对于改善驾驶员操纵姿势、减小操舵力,从而降低驾驶疲劳程度具有重要意义。确定转向盘的位置要考虑与仪表板和驾驶员之间的距离合适。转向盘轮缘到驾 驶员躯干的距离不宜小于250mm,这个间隙是安全的重要保证。转向盘前后位置还要保证驾驶员打转向时的伸及性。转向盘的高度的确定应考虑驾驶员上肢的舒适性,太高会造成“端胳膊”的感觉,容易加快疲劳。由于不同身材驾驶员乘坐位置和肢体尺寸的离散性,上述要求不容易对于大多数人都满足,因此,转向盘的位置一般设计成可调节的,使得大多数人都能够通过调节获得舒适的转向盘操作位置。

转向盘倾角的选定应该使转向盘轮缘所在平面尽量与驾驶员观察仪表时的接近视线垂直,以获得最佳的仪表视野;同时,还要与手部抓握轴线的方向相适应。商用车转向盘直径通常大于450mm。太小则操纵不稳定,且影响仪表视野。转向盘直径太大会浪费布置空间。很多商用货车都装有转向助力装置,不必采用加大直径的办法来减小操舵力(9)。

最终所确定的转向盘中心位置、倾角和转向盘直径,是通过反复进行驾驶员 人体、座椅、转向盘布置和位置校核后得到的。现代转向盘上还集成了许多操纵钮键,如雨刮器开关,风挡玻璃洗涤器喷水开关,大灯、转向灯、小灯开关,喇叭按钮,巡航按钮等。布置这些的时候要考虑手指操作的伸及性。适当选择这些钮件的形式和操作顺序,保证操作方便性。

2.6仪表板布置

2.6.1仪表板主断面设计

仪表板主断面位于驾驶员中心对称面处。仪表板主断面的设计是驾驶员坐环境概念设计的重要内容。参见图2-8。

图2-8仪表板断面设计原理

根据驾驶员前方地面盲区要求作前方下视野线切,与眼椭圆下方相切,则切 与水平面所成的角度即为驾驶员前方下视野角a。为保证前方下视野的要求,应该使仪表板上方最高点、前风窗玻璃下边缘和转向盘轮缘都低于下视野线切。作转向盘轮缘最高处截面下方和眼椭圆上方的公切线L1,作转向盘轮毅上方和眼椭圆下方的公切线L2,则仪表盘应该布置在Ll和L2之间。连接仪表盘中心和眼椭圆中心的直线L3,它应平分L1、L2之间的空间;直线U与水平面的夹角应该在30“范围内。仪表盘平面到眼椭圆中心的距离R最大为75Omm,推荐距离为710~。仪表盘平面与直线L3的夹角一般控制在80度到100度范围内。2.6.2仪表布置

仪表盘和仪表在宽度方向的位置应布置在可视区域内。为此,应该作出不受方向盘阻挡的可视区域。在可视区中心附近应该布置最常用、最主要的仪表,如: 车速里程表(10)。在最重要的仪表周围布置一般性仪表,如:发动机转速表、燃油表、发动机水温表等。有些汽车仪表盘上还集成了发电机状态、灯光、变速档位、环境温度、路面倾斜度等仪表。这些仪表排列顺序应与其认读顺序相一致,同时考虑它们彼此之间逻辑上的联系。相互联系越多的仪表应布置得越靠近。当仪表很多时,应按照它们的功能区分排列,区与区之间颜色搭配应有明显的区别。性质重要的仪表区,在仪表板上要有引人注目的背景。2.6.3仪表罩布置

仪表罩要有足够的深度,以遮住射向仪表玻璃的光线。设计时应进行眩目检查。

如果入射光经过仪表面反射后不会与眼椭圆相交,就不会产生眩目现象。仪表罩的布置不能影响前方下视野,其断面应该布置在前方下视野线Ld以下、公切线Ll的上方。仪表罩最前端与转向盘要保持一定的距离，免发生干涉。

第三部分 结论

本文是对商务汽车驾驶室设计方法构架及其相关参数评价方法的有益探索，以人机工程学为基本原理，借助计算机辅助技术，对装载机驾驶室进行人机工程设计，能够提供给驾驶员舒适的驾驶姿势，良好的视野和合理的操纵装置布局，以实现安全、舒适、健康、高效的人机系统设计目标。研究过程中借鉴了其它工程车辆和汽车设计中较为先进、成熟的技术，并取得了良好的效果。本课题的主要研究工作和成果如下：

（1）在驾驶室人机工程设计方法研究中,根据重型商用车和驾驶员群体的特点, 研究了人机设计的前期条件、设计要求、设计流程、具体设计原理和基于统计学的设计工具,建立了适用于重型商用车任意目标驾驶员群体的通用人机工程设计方法。

（2）数字人体模型在汽车人机工程方案设计和工效分析中发挥着越来越重要的 作用。在数字人体建模方面,本文研究了根据人体测量学数据进行数字人体参数 化建模的关键问题,研究并筛选了合适的人体测量学参数,建立了人体运动学和 动力学模型,研究并实现了人体肢体运动驱动和姿势求解的正向和反向运动学功 能,研究了人体几何建模和外观可视化问题,以及常见人体性能,建立了三维数 字化人体模型。将上述功能和汽车建模、工效分析等功能集成,开发了专用于重 型商用车人机工程设计评价系统SHOVED,能够根据输入的汽车参数建立驾驶室 的概念描述,生成人机工程分析的人体模型样本,对转向、变速、踩踏板等操作 的上肢和下肢舒适性进行分析,进行视野分析和伸及性分析等(11)。

（3）深入研究了驾驶员驾驶和乘坐姿势的舒适性。提出了采用人体肌肉负荷作 为姿势舒适性的客观量度,而肌肉负荷从宏观上根据关节载荷计算来评价舒适度 的方法。进行了驾驶员姿势舒适度仿真分析,获得了姿势空间内舒适性的分布;对姿势舒适性分布数据进行统计分析,建立了姿势舒适性评价模型。克服了以往 所建的模型主观因素准确性低,模型粗糙的不足。并将所建姿势舒适度模型,用 于某重型商用车H点布置方案的优化设计中,收到了良好的效果。

（4）某重型商用车样车的人机性能进行了客观评价,分析了该车型手操纵件伸 及性和舒适性、仪表视野、前方视野、后视野、前风挡玻璃刮扫区域、驾驶室进出方便性和乘坐空间等方面的人机工程性能。

（5）提出了一种重型商用车人机性能的主观评价方法,对所开发的重型商用车 的手操纵件伸及性和舒适性、A立柱盲区、仪表视野、前方视野、后视野、前风挡玻璃刮扫区域、驾驶室进出方便性和乘坐空间等人机工程性能进行了主观评价(12)。

结果表明,所研究车型的人机工程设计方案比较合理,但仍存在一定的人机性能 方面的提升空间。

第四部分 参考文献

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第四篇：华侨大学工业工程期末论文

工业工程论文

美国工业工程学会（AIIE）对工业工程（Industrial Engineering，简称IE）的定义:“工业工程是对人、物料、设备、能源、和信息等所组成的集成系统，进行设计、改善和实施的一门学科，它综合运用数学、物理、和社会科学的专门知识和技术，结合工程分析和设计的原理与方法，对该系统所取得的成果进行确认、预测和评价。”概括而言，所有人类及非人类参与的活动，只要有动作出现的，都可应用工业工程的原理原则，以及工业工程的一套系统化的技术，经由最佳途径达到目的。譬如工业工程中的动作连贯性分析(operation sequence)，由于人类的任何一种动作都有连贯性，因此把各动作经仔细分析，分成一个个微细单元，删掉不必要的动作，合并可连接的动作，以达到工作简化、动作经济、省时省工之目的。日本IE协会（JIIE）成立于1959年。当时对IE的定义是在美国AIIE于1955年的定义的基础上略加修改而制定的。其定义如下：“IE是对人、材料、设备所集成的系统进行设计、改善和实施。为了对系统的成果进行确定、预测和评价，在利用数学、自然科学、社会科学中的专门知识和技术的同时，还采用工程上的分析和设计的原理和方法。” 此后，根据AIIE的修改和补充，又在“人、材料、设备”上加上了信息和能源。JIIE根据IE长期（特别战后）在日本应用所取得的成果和广泛的应用，IE不论在理论上和方法上都取得了很大的发展。JIIE深感过去的定义已不适于现代的要求，故对IE重新定义。其定义如下：“IE是这样一种活动，它以科学的方法，有效地利用人、财、物、信息、时间等经营资源，优质、廉价并及时地提供市场所需要的商品和服务，同时探求各种方法给从事这些工作的人们带来满足和幸福。”这个定义简明、通俗、易懂，不仅清楚地说明了IE的性质、目的和方法，而且还特别对人的关怀也写入定义中，体现了“以人为本”的思想。这也正是IE与其它工程学科的不同之处。

由于工业工程的内容强调综合地提高劳动生产率、降低生产成本、保证产品质量，使生产系统能够处于最佳运行状态而获得最高之整体效益，所以近数十年来一直受到各国的重视，尤其是那些经历过或正在经历工业化变革的国家或地区，如美国、日本、四小龙及泰国等地方，都有将其视为促进经济发展的主要工具，同时相对地IE技术在这种环境下亦得到迅速的成长。

IE的研究目的：IE是针对以生产现场为中心的作业进行 ：（1)系统的分析：作为现在的系统应该达到的成果，实际没有达到预计的成果时，进行发现问题并进行控制管理的研究。(2)系统的改善：现在的系统达到的成果不够充分和作业不方便而有必要改善其中一部分的时候，研究其改善的办法。(3)系统的设计：发生新的状况使得现在的系统难以达到充分的成果时，查找需求来研究设计新的系统。

工业工程起源于20世纪初的美国，它以现代工业化生产为背景，在发达国家得到了广泛应用。现代工业工程是以大规模工业生产及社会经济系统为研究对象，在制造工程学。管理科学和系统工程学等学科基础上逐步形成和发展起来的一门交叉的工程学科。它是将人、设备、物料、信息和环境等生产系统要素进行优化配置，对工业等生产过程进行系统规划与

设计、评价与创新，从而提高工业生产率和社会经济效益专门化的综合技术，且内容日益广泛。在人类从事小农经济和手工业生产的时代里，人们是凭着自己的经验去管理生产。到20世纪初，工业开始进入“科学管理时代”，美国工程师泰勒（F.W.Taylor）发表的《科学管理的原理》一书是这一时代的代表作和工业工程的经典著作。从1910年前后开始，美国的吉尔布雷斯夫妇（Frank.&.L.Gilbreth）从事动作（方法）研究和工作流程研究，还设定了17种动作的基本因素（动素，Threbligs）。泰勒和吉尔布雷斯是最著名工业工程创始人。1908年美国宾州大学首次开设了工业工程课程，后来又成立了工业工程系，1917年美国成立了工业工程师协会。此后有人主张把当时从事动作研究、时间研究等提高劳动生产率的各种研究工作，从管理职能中分离出来，由懂得工程技术的人员去进行，逐步形成了一批将工程技术和管理相结合的工业工程工程师。

二战期间和其后的一段时间内，工作研究（包括时间研究与方法研究）、质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划等都已正式成为工业工程的内容。随着制造业的发展，费希（J.Fish）开创了工程经济分析的研究领域；由于战争的需要，运筹学得到了很大的发展。战后由于经济建设和工业生产发展的需要，使得工业工程与运筹学结合起来，并为工业工程提供了更为科学的方法基础，工业工程的技术内容得到了极大的丰富和发展。1948年，美国正式成立了工业工程师学会。五六十年代，美国许多大学先后成立了工业工程系，到1975年，已有150多所大学开设了工业工程课程。与发达国家相比我国的起步较晚，20世纪80年代初期，工业部门开始对工业工程有所认识，并逐步推广，1991年召开第一次全国性学术会议。

工业工程在我国的应用前景十分广阔。80年代。日本能率协会专家三上展喜受日本政府委托，在我国北京、大连等地推广应用工业工程技术，他认为，中国许多企业不需要在硬件方面增加许多投资，只要在管理方式、人员素质和工业工程等方面着力改进，生产效率就可提高2～3倍，甚至5～10倍。国内应用工业工程技术比较典型的企业有：北京机床电器厂、一汽集团、鞍山钢铁公司等，都取得了明显的经济效益。当前我国发展工业工程的一项重要工作是是人才培养，我国最早于1993年招收工业工程专业的本科生，目前已有70余所院校设有工业工程系或专业。1994年起开始招收硕士生，目前我国已有70多所院校开办了工业工程专业。我国以企业为基础和主体的工业及产业经济系统面临着资源利用率低、质量和效益不高、产品等综合结构不合理、环境适应性较差、国际竞争力及创新能力亟待增强，以及战略管理和内部管理弱化、技术与管理脱节、特色化缺乏、产品、市场、技术等方面的发展不平衡、企业与市场和政府及其他企业间关系欠规范、不稳定等诸多问题和困境。现代工业工程是企业和整个产业经济摆脱困境、赢得竞争优势的有效武器。早在十八世纪，亚当·斯密斯在1776年出版的《国富论》中提出的劳动分工概念，作为推动当时工业化生产的一个重要里程碑。IE的发展历程大致分为以下四个阶段:

第一阶段是产业革命后，生产力有很大发展，1799年美国的惠特尼提出了“互换性”概念奠定了合理化、专业化、机械化、简单化和标准化的基础，因而能向大量生产发展。1832年英国的巴比奇在《论机器和制造业的经济》一书中论述了专业分工、工作方法、机器与工具的使用、制造的经济原则等。人们开始用新的思考方法来研究提高效率，这就孕育了IE的思想，为IE的诞生和发展打下基础。

第二阶段从十九世纪末到第一次世界大战期间里。泰勒受“作为经济学家的工程师”的思想影响，在机械制造领域发展了这样一个概念:方法设计、时间测定、生产计划安排与控制等都是工程师的职责。他努力实践这个概念，进行了一系列试验等并提出了工作定额原理和标准化原理，从而使生产率提高了几倍。吉尔布雷斯夫妇致力于动作研究，设定了十七种

基本动作要素以及工作流程分析，他为工作与操作的改进和后来的预定时间标准创造了科学的依据，提供了至今人们仍在使用的思维方法。享利·福特首创了符合标准化、专业化的生产线同步化系统(流水线)，使制造领域的生产率大幅度提高。这一时期，享利·甘特创造了“计划控制图”或叫“甘特图”，艾马逊提出了“奖金计划”和“提高个人效率的十二原则”，为生产管理和生产率的提高作出了很大贡献。1917年成立了IE协会和泰勒协会。

第三阶段从二十世纪二十年代到第二次大战期间广泛地将当时的数学、经济学、社会学和心理学的成果引入IE活动中，从多种学科的角度来考察、分析和改进所研究的系统。1924年至1932年梅奥进行的著名“霍桑”试验，使人们认识到生产过程中人的行为和作用对生产效率提高更为重要，提高工人的士气是提高生产率的有效方式;1924年休哈特首创质量控制图使统计学成为IE研究中的一项有力武器。工作研究、质量控制、人事评价与选择、工厂布置、生产计划与控制等已成为IE的内容。随着机械化的迅速发展，费希首创“工程经济”，解决设备的“经济性”问题。运筹学的产生为决策者提供在多种方案中进行决策的方法，工业工程师将其应用到工厂管理中，使得IE的技术内容得到大大的丰富与发展。

第四阶段为第二次大战以后。1945年希亚公布了“因数分析法”。1947年米鲁兹创立“价值工程”技术，总结了一套保证产品或作业必要功能，又能最大限度地降低成本的方法。二次世界大战以后，随着自动化、电子化的进一步发展，IE关于人的因素的研究有了新的发展。IE工程师们逐渐认识到必须把人和系统结合起来加以分析和研究，出现了“人机工程”，又称工效学(Ergonomics)。IE从战前经验主义发展为战后更讲求定量方法。IE的研究方法随着应用数学所取得的成就以及电子计算机的诞生与发展而产生了巨大的变化。定量化技术成为IE研究的主导和趋势，通过数学模型的建立来分析、设计、描述复杂的工业生产系统，特别是计算机科学、系统科学与工程的产生，使得IE工程师们对大规模的经济与社会系统进行分析、实验、多方案对比与决策，以及运行过程的控制与创新。

工业工程（IE）与人类社会工业化进程一起，已经走过了一百多年的历史，对人类社会，尤其是西方的经济和社会发展产生了巨大的推动作用。世界上诸多工业发达国家，如美国、德国、日本、英国等，其经济发展都与其雄厚的工业及其工业工程（IE）的实力有着密切的联系。在美国，工业工程（IE）与机械工程、电子工程、土木工程、化工工程、计算机、航空工程一起，并称为七大工程，可见它的独特性和重要性。工业工程（IE）在上述工业化国家受到了工业界的普遍重视，其原因就是因为工业工程（IE）直接面向企业的生产运作过程；它与数学、人因学、经济管理、各种工程技术有着密切的关系，以系统工程为哲理，以运筹学等数学方法为理论基础，以现代信息技术为工具，用工程量化的分析方法对包括制造业、服务业在内的由人、物料、设备、能源、信息等多种因素所组成的各种复杂的企业或组织系统中的实际工程与管理问题进行定量、系统的分析、设计与优化，从而实现系统的最大效率和效益。工业工程（IE）是唯一一门以系统效率和效益为目标的工程技术，因此成为其它工程所不能替代，同时又对其它工程互补性很强的一项的综合性边缘学科。

工业工程的作用显而易见，首先，IE是进行作业标准·时间设定的工具。如果没有这种作业标准·时间设定，那么不仅工厂的生产计划无法制定，甚至是否有剩余产能或是产能不足都不得而知。所以标准作业·时间设定是近代企业经营不可缺少的东西。其次，IE是工程分析的改善工具。以往的IE是将工厂细分化，然后逐步的改善。但现在这种方法只能适合局部的改善，由于不能和企业利益直接挂钩，所以渐渐采取先进行整体分析，然后改善的方法。

工业工程（IE）的特点：（1）IE是以工程技术为基础,配合科学管理的技巧来发现问

题/解决问题/预防问题。（2）IE最终目的是经由管理的运作，使企业能获得最大的利益，故与成本或经济效益有关，包括制度、作业方法、机器、模具、夹具均应予掌握并加以改善。

（3）IE是一门应用科学，其操作理论均要能符合实际的需要，是故IE工程师均应具备身体力行的能力，而使理论与实务相得益彰，保证管理效果。（4）IE是运用重点管理的技巧，在所面临的问题上做重点突破。现阶段的IE（工业工程）的主要工作范围大致是：工程分析、工作标准、动作研究、时间研究、时间标准、时间价值、价值分析（V.A）、工厂布置、搬运设计等。

如任何一门工程技术一样，工业工程（IE）也有其代表性成果，如：在生产系统领域，一直主导工业发展的“生产模式”。工业工程（IE）最早期的成果就是“福特生产方式”，它是以大规模的流水生产方式来提高生产效率、降低劳动成本的，这一生产模式主导了长达半个世纪的工业进程。随着市场和技术的发展，随着人们对工业发展的长期实践、认识与研究，在近三十年里，各种先进的生产模式层出不穷，如对日本汽车工业发展及至全世界制造业产生重要影响的准时生产方式（Just In Time-JIT）、精益生产方式（Lean Production），具有美国信息时代生产制造特征的敏捷制造方式（Agile Manufacturing），以及现在人们谈论很多的大规模定制生产方式（Mass Customization）。这每一种生产方式，都极大地影响着整个企业的运作，通过改善企业的业务流程，改变和发展了企业的经营方式，从而推动了全人类近半个世纪的高速发展。

最近IE的发展倾向是源流管理。以前的IE所要解决的问题是对已经设计好的产品在生产过程中如何改善的问题。最多是生产部门将生产效率差的设计反馈给设计部门再由其进行改良。但是、在现在的超竞争时代中、更重要的是在产品开发时如何按照IE的原则设计出效率更好的产品。设计部门将IE的原理编入设计中，由生产部门把握是否可行并进行指导及改善的时代已经到来。随着数码·模拟技术等IT技术的发展，这些都变成了可行。工业工程在国外与国内发展及应用的实践表明，这门工程与管理有机结合的综合技术对提高企业的生产率和生产系统综合效率及效益，提高系统综合素质，对增强企业在开放经济条件下的国际市场竞争能力和知识经济环境中的综合创新能力，对赢得各类生产系统、管理系统及社会经济系统的高质量、可持续发展等，具有不可替代的重要作用。

第五篇：人机工程论文-键盘改进

关于键盘的人机工程学研究

1、键盘的平面布局

现状：现在普遍使用的台式计算机键盘为1997年国际标准化组织认证的国际标准键盘QWERTY键盘,由主键盘区、F键功能键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区组成。图1所示为普通QWERTY键盘的主键盘区、编辑与定位键盘区和数字辅助键盘区的布局。

缺点：许多键盘加大回车键的尺寸来方便敲击,却忽略了Back、Space键,将其放置在键盘主键区最右上角,该键键帽大小也只有12mm×14mm。由于Back Space键被设计在远离J键的角落,使用者在进行文本输入时经常误按成其邻近的键。在击键时右手被迫腾起,食指离开基准键位。这导致了敲击速度和正确率大大下降。而在实际的作业过程中,Back Space键的使用频率比回车键要高4倍以上。所以此键的改进设计是一个重点。传统键盘的编辑与定位键区设计在键盘中部偏右位置。右手在操作鼠标时若要按这些键,要么右手放下鼠标操作后又返回点击鼠标,要么左手伸到键盘右部来进行此操作。这使得操作起来极不方便。左右手的分工也不尽合理,一般情况下右手基本上需要“包揽”主键盘区中线以右的敲击任务,约占整个键盘的2/3。而且此键区也没有一个起定位作用的基准键位,操作时几乎无法实现盲打。另外键位排列不够科学,定位键与编辑键的配合脱节,定位键与定位键之间的配合也不方便。

数字辅助键盘区提供给专门数字录入人员极大的操作方便性,却忽视了“=”键。用户在编写程序或进行计算时,习惯将“=”键与“+”、“-”、“3”、“/”等运算符联系在一起。而传统设计未将“=”键集中设计在数字辅助键盘区上,用户在输入时不得不从数字辅助键盘区“跳跃”至主键盘区寻找“=”键,降低了作业效率。

（图1：qwerty键盘）

1.键盘的形状

用户在进行键盘作业时,双手放置在基准键位上用以定位。按照人的坐姿生理学特征,这种姿势下两食指间距约57mm。而且人手的小指较短使得操作者为了保持“正确操作姿势”而将肘关节外展,前臂内旋,掌部内转。而键盘的键面处于同一平面上,即使底部的支撑脚展开给予角度补偿,使用者在较短时间内也感觉到肩颈酸痛、手腕疲劳。

另外,键盘在形状、大小、色彩及其布置方面也没有达到“物”与“人”的各种功能的最优化,需要改进以创造出与人的生理、心理机能更谐调的键盘。

2.键盘的颜色目前键盘的颜色大多数是以黑色为底，白色为字。但是每个键的颜色都相同，区分度不大，我认为可以把相同功能，或者常用的几个键设计成同种颜色以使认识更加直观。

4.个性化的键盘为了适应和满足不同人群的需要，许多厂家还设计了富有个性的键盘，这次我将例举一些突出的作品并加以分析。

三、分析和解决问题： 1.键盘的平面布局

对于键盘的平面布局，人们做出了两方面的改进，一方面是改变大体上的形状和位置；另一方面是通过改变键位实现提速。现在先介绍第一种改进方法：

在键盘的平面布局设计中运用人机工程学的知识,改进和完善键盘的宜人性和舒适性。

操作动作的合理性直接影响操作者的舒适性和工作效率。根据最节约操作动作原则,提出以下几点改进设计。

主键盘区手-键盘界面最自然的姿势为上臂从肩关节自然下垂,与前臂之间夹角70～90°,以保证作业时肘关节受力而不是上臂肌肉受力;还应保持手和前臂呈一直线,腕部向上不得超过20°,腕外展不超过15°;双手向内相向交叉成60～70°,手指自然弯曲,同手掌一起构成一个半圆形,呈空握球状;两手掌间距约100～280mm。

设计主键盘区沿中心线各自左右分开,两基准定位键之间距离约80～100mm(见图2)。

（图2主键盘区整体布局图3主键盘区的部分按键布局图）

左右两片对称中心线倾斜15°,且中部稍高,向外部顺势成一定倾角倾斜,可以有效避免肘关节外展、手掌内旋、手指桡偏等引起的肌肉紧张与疲劳。同时这也可以提高点击正确率,初级用户可以有效避免中心线上临界键(如5与6,T与Y,G与H等)的误操作。

Back Space键和Insert键

原空格键按主键盘左右分区分开后,左空格键功能不变,将右空格键(即右手大拇指控制键)设计成Back Space键,见图3。运用重复功能有效分割原理,既基本保持了传统键盘的设计风格,满足用户作业心理习惯;又极大提高了Back Space这个重要键的操作有效性。改进后的敲击动作右手无须移动,而且敲击速度和准确率能够大大提高。用户在半天内能基本熟练盲打这个键。综合考虑整个键盘布局,“Insert”键的使用率较低,改放在原“Back Space”键的位置。

编辑定位键区和数字辅助键区

重新布局编辑与定位键区,见图4。将“↓”键设置为该键区的基准键位,与数字辅助键区的基准键排列在同一直线上,以符合左右手的对称动作习惯。Delete键移至基准键的下方,“Home”、“End”、“Page Up”、“Page Down”4个键对称横向排列,定位键之间的配合良好。结合每个键的功能,在转换键位时只须手指(食指和无名指)之间切换,改变了原来作业手腕的竖向移动。“Print Screen Sys Rq”、“Scroll Lock”、“Pause Break”3个键照旧对应放置。

改进后的数字辅助键区见图5,将“+”键拆分为“+”、“-”键,在原来“-”键的位置插入“=”键。

（图4编辑与定位键区布局示意图图5数字辅助键盘区布局示意图）

同时将编辑定位键区和数字辅助键区沿键盘中心线对称分布在主键盘区的左右两边。

与这种改进方法相对应的是直接改变以往qwerty键位布局的第二种改进方法：

不为大多数人所知，qwerty型键位最初是从打字机的设计开始的，由于当时机械工艺不够完善，使得字键在击打之后的弹回速度较慢，一旦打字速度太快，就容易发生两个绞在一起的现象，从而严重影响了打字速度。因此而诞生的qwerty键位，就带有了“在不至于卡住的前提下尽量提高打字速度”的目的，所以速度并不是这种键位的专长。

时代不断进步，技术上的难题被一个个攻破，由此产生了两种新型的键位布局，他们分别是duorak键盘和malt键盘。

duorak键盘

1930年奥格斯特·多冉柯(August Dvorak)发明了一种比QWERTY更优越的DUORAK键盘系统，将9个最常用的字母放在键盘中列。这种设计使打字者手指不离键就能打至少3000多个字。而QWERTY只能做到50个字。DUORAK是通过减少手指的运动量来降低工作强度、提高工作效率的。使用DUORAK，打字者的手指平均每日运动1英里，而QWERTY则是12到20英里。

二战期间，奥格斯特·多冉柯曾集合14位海军打字员练习DUORAK，1个月后，他们的速度惊人地提高了68%。DUORAK键盘让右手负担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进行而不必移动手指。但当时正逢二次大战，作战物资缺乏，这种新键盘还没问市就停产了。

作为一种先进的键位设计，windows本身已将其列入，现在任何一台电脑上都可以使用，方法简介如下：

打开“控制面板→键盘”，进入“输入法区域设置”选项卡，接着单击“添加”按钮，将“输入法区域设置”设置为“英语（美国）”，并在“键盘布局/输入法”栏内找到“美国英语-DUORAK”。确认后，按键位置全变了。现在你完全有资本提升自己的英文打字速度了。当然在成功前仍需花时间重新适应新的系统并进行耐心训练。

malt键盘

比DVORAK键盘更先进一步的是理连·莫特(Lillian Malt)发明的MALT键盘。MALT键盘布局它改变了原本交错的字键行列，并使拇指得到更多使用、使“后退键”（Backspace）及其他原本远离键盘中心的键更容易触到。但MALT键盘需要特别的硬件才能安装到电脑上，所以也没有得到广泛应用。

2.键盘的形状 外形设计

根据键盘的平面布局分析来进行其外形设计。主键盘区沿其中心线左右对称倾斜15°,外缘采用圆角、圆弧过渡。而由于在操作编辑定位键区和数字辅助键区时,手已经能够基本处于自然状态,故其平行于中心线设计,但应与主键盘区的布局协调。侧面在保持原有梯度的基础上,依照手的自然弯曲弧线设计成大弧度断面,与腕托浑然一体。腕托的设计应与腕部弧线吻合良好,给手恰到好处的支撑。

定位键及细部设计 4个基准键位“↓”、“F”、“J”和“5”的定位标识改用与手指指尖弧线相吻合的凸起。空格键、Back Space键、Enter键、Shift键等稍大尺寸键内置平衡杆,减少弹性差异和晃动。“待机”、“唤醒”和“电源”3个特殊功能键采用其他设计风格,图6所示为一种方案,用以增添整体的活泼性,但要与整个键盘设计风格吻合。

（图6 3个特殊功能键）3.键盘的颜色

色彩设计应符合人的习惯,整个键盘的颜色数目不超过5-7个。键盘底板主体颜色风格应与显示器、机箱等外设相互搭配。

而各键区又可在色彩方案上合理布局,增添键盘的活泼性和易读性。4个基准键位采用桔黄色醒目标识,米白色主键盘区搭配浅紫色编辑定位键区和数字辅助键区,F键功能键区浅蓝色搭配特殊功能键。

4.个性化的键盘（1）虚拟激光键盘

这个激光装置可以在桌面或其他合适的介质上投射出一个虚拟的键盘，然后把你手指的移动翻译并传递给你的掌上电脑或任何你连接在这个激光装置的设备。这款港陆创科有限公司研制的激光键盘的表现和其他普通键盘类似，它利用基于光电识别原理技术可以使用户在敲击激光投射的虚拟键盘的时候，产生一种和敲击真实的键盘一样的声音。

（2）手腕键盘

L3公司开发了可以戴在手腕上的电脑键盘和可以穿戴的计算机设备。由于具有完全的密封性，使它可以在雨中和其他严酷的环境中正常操作。弯曲的背面可以使手腕键盘安全舒适的放置在手腕上。

（3）单手键盘这款外型怪异的键盘是为那些只能单手操作键盘的人设计的。这些外型和字母都非常奇特的安排是经过仔细研究过的，它想法设法使你可以迅速而舒适的触摸到所有的按

键。Maltron单手键盘已经被很多操作者证明可以达到每分钟85个字的文字录入速度。左手和右手的单手键盘都有售。

（4）可随意组合的键盘厌倦了你键盘上传统布局了吗？想拥有一种布置更加便于输入的键盘吗？这款随心所欲键盘可以保证你按照你所希望的任何方式去布置你的键盘，对于编程人员和游戏玩家来说真是太完美了。这款名叫DX1系统的键盘，可以用来玩游戏、编程、制作photoshop，并且它可以随心所欲的布置每一个按键。

结语：通过这次对键盘的人机工程学研究，我了解到了很多以前不知道的键盘知识，掌握了优化细节设计的大致方法。由于学习课程比较紧，没有多余时间进行实践操作和随机调查，这是我这次报告中的不足之处。寒假期间我计划跟同学一起去电子商场打工，届时将会有跟多接触新的电子产品、组装电脑配件的机会，那时我的知识就会更丰富了。

【参考文献】

（1）坚迪。qwerty我们与电脑的对话。——杂志《数码时代》，2009，10：020-023（2）杨明朗，袁桃。基于人机工程学的键盘设计。——中图分类号：TP203；R131 gillian。超乎想象：十款奇特的键盘。——网址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5fb6e8120100d8xh.html