人機工程學(也稱為人體工程學),起源于20世紀40年代,是一門跨越不同學科領(lǐng)域、應(yīng)用多種學科的原理、方法和數(shù)據(jù)發(fā)展起來的新興邊緣學科。該學科是“人體科學”與“工程技術(shù)”的有機結(jié)合,它運用人體測量學、生理學、心理學等科學的研究手段和成果,將人體特性、能力和活動限度等方面的數(shù)據(jù)用于系統(tǒng)及其所處環(huán)境的設(shè)計中去,使操作者能安全、舒適和高效率地工作。人機工程學研究的就是“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)中三個要素之間的相互作用關(guān)系,它決定著系統(tǒng)總的性能,也就是常說的“人性化設(shè)計”。
隨著工程技術(shù)水平的不斷發(fā)展,人性化設(shè)計(humanization design)理念、內(nèi)涵開始越來越多地運用到配管設(shè)計中。有的工程公司形成了詳細系統(tǒng)的配管人性化設(shè)計規(guī)程,作為施工圖紙文件的強制性審查內(nèi)容。配管人性化設(shè)計是在滿足配管基本技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,使設(shè)計與人體相適應(yīng),減少人的不適應(yīng)性和負擔,使人與工廠配管系統(tǒng)結(jié)合更加優(yōu)化,使配管更加適合施工人員、運行人員及檢修人員的要求。人性化設(shè)計重視作業(yè)人員的生理、心理特性,為作業(yè)人員構(gòu)建安全、舒適和高效的操作環(huán)境,使作業(yè)人員的操作簡便省力、迅速準確、安全舒適,充分發(fā)揮效能,提高整個系統(tǒng)的效益和質(zhì)量。配管人性化設(shè)計一般包含:作業(yè)空間可操作性設(shè)計;作業(yè)強度人性化設(shè)計;作業(yè)安全人性化設(shè)計。
人性化設(shè)計還有:作業(yè)人員有可能接觸位置的防燙傷(防凍傷)設(shè)計,噪聲消聲器遠離作業(yè)人員的設(shè)計,排放廢氣遠離作業(yè)人員的設(shè)計,需人工清掃的大口徑不銹鋼管上每隔一定距離設(shè)置人孔的設(shè)計等。本章節(jié)主要介紹人員可操作性設(shè)計。
在設(shè)計過程中,通常用5%、50%、95%三種百分數(shù)來確定設(shè)計尺寸范圍。5%是指有5%的人體測量尺寸小于此值,而95%的人大于此值;50%則表示50%的人體測量尺寸大于此值,而50%的人則小于此值,按這種尺寸進行設(shè)計,只能滿足50%的人的使用要求;95%是指有95%的人體測量尺寸均小于此值,而有5%的人體測量尺寸大于此值。
在設(shè)計中不能一律以平均值作為依據(jù),而應(yīng)就具體情況而定,為了確保至少適合95%使用者的使用要求,應(yīng)采用5%和95%的數(shù)據(jù)。以下數(shù)據(jù)建立在典型的歐美數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,比我國的人體尺寸略大一些。通常裝置的設(shè)計壽命為15~20年,有的裝置甚至操作更長的時間,考慮到年輕一代身高迅速增高的事實,在設(shè)計中采用這些數(shù)據(jù)基本是可行的。成年男子的人體測量數(shù)據(jù)見圖2.74和表2.14。
在確定設(shè)備周圍環(huán)境和空間距離時,要用95%的人體測量數(shù)據(jù)作為確定依據(jù)。例如,對于平臺凈空高度設(shè)計,要考慮95%的操作員在平臺上通過時不會撞到頭。95%的人身高為1855mm,再加上鞋底和安全帽的高度,要求平臺高度不得小于2100mm(國內(nèi)有的規(guī)范規(guī)定為2200mm。筆者在參與設(shè)計規(guī)范最嚴格的沙特阿美公司不銹鋼配管設(shè)計時,其規(guī)范要求最小凈空高度為2030mm)。