在生產(chǎn)線的設(shè)計驗證中人體工程學(xué)與人機(jī)工效學(xué)扮演著非常重要的角色。通過使用Xsens慣性運動捕捉傳感器，能夠獲得精確的動作數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)對生產(chǎn)線科學(xué)的進(jìn)行人體工程學(xué)與人機(jī)功效學(xué)分析，從而幫助生產(chǎn)線設(shè)計團(tuán)隊以科學(xué)有效的方式對生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計與改造，這將最終幫助工廠減少生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率，并幫助工人減少不必要的工作量。

在本文的案例中Secret Hungary Ltd .委托人體工程學(xué)專業(yè)團(tuán)隊ViveLab對其生產(chǎn)線進(jìn)行了深入調(diào)查與分析，此次研究的結(jié)果不僅使生產(chǎn)過程得到了優(yōu)化，而且ViveLab的人體工程學(xué)分析還為工作站的重新設(shè)計和工作流程的重組提供了有依據(jù)的信息。最終結(jié)果是，幫助工廠削減了成本，并使工人的效率和產(chǎn)品的產(chǎn)量得到顯著提高。

此次調(diào)查的核心目標(biāo)是檢查工作負(fù)載的效率，以及流程對工人工作的影響，以科學(xué)的消除瓶頸。同時也為了確保工廠中的生產(chǎn)過程符合EN 1005-4標(biāo)準(zhǔn)。

在整個項目中，ViveLab團(tuán)隊審查了工作指導(dǎo)，并監(jiān)控了整個工作流程，他們使用Xsens慣性運動捕捉傳感器捕捉工人如何移動和與裝配線互動。并測量了每項任務(wù)的周期時間，以獲得操作的完整流程。

然后團(tuán)隊使用ViveLab Ergo軟件對調(diào)查結(jié)果和優(yōu)化建議進(jìn)行模擬和分析，以便對現(xiàn)有工作流程和計劃工作流程進(jìn)行比較。

解決方案分為4步進(jìn)行:

步驟1：篩選，即人體工程學(xué)影響評估

在篩選過程中，根據(jù)工作強(qiáng)度以及健康影響和相關(guān)風(fēng)險的嚴(yán)重性對生產(chǎn)線上的工作站進(jìn)行分類。

第一階段幫助ViveLab團(tuán)隊盡快評估生產(chǎn)區(qū)域的整體狀態(tài)，了解問題最嚴(yán)重的地方，以對其進(jìn)行優(yōu)先排序，從而對最有效的地方進(jìn)行糾正。

客戶對此進(jìn)行了審查，他們同意在選定的區(qū)域使用Xsens動作捕捉設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查，并使用ViveLab Ergo進(jìn)行分析。

步驟2：用帶有傳感器的設(shè)備進(jìn)行動作捕捉

工人在預(yù)裝配線上的動作被綁在他們身上的17個Xsens無線慣性傳感器捕獲。與光學(xué)傳感器不同，慣性運動捕捉不需要相機(jī)系統(tǒng)，并且，Xsens運動捕捉技術(shù)獨有的電磁波不會扭曲數(shù)據(jù)這使得采集到的數(shù)據(jù)更加真實、精確。

傳感器可以快速輕松地進(jìn)行校準(zhǔn)，不會妨礙生產(chǎn)，也不會妨礙或影響身體的活動——這意味著工人可以自然地移動，從而產(chǎn)生準(zhǔn)確反映出日常的工作狀態(tài)。

步驟3：?VIVELAB ERGO模擬和分析

根據(jù)平面圖，團(tuán)隊建立了預(yù)裝配線的數(shù)字模型。在他們構(gòu)建好環(huán)境后，他們創(chuàng)建了虛擬人角色，并為每個角色分配了相關(guān)的運動文件，這些文件是之前用Xsens套裝捕捉到的。因此，他們就得到了一個預(yù)裝配線的工作模型，再該模型中運動數(shù)據(jù)還將與工作活動相關(guān)聯(lián)。

由于使用了慣性運動捕捉，內(nèi)置的分析方法還可以檢測到之前可能沒有注意到的關(guān)鍵運動和姿勢，或者由于潛在的篩選效果而可能一直沒有被發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵運動和姿勢。ViveLab能夠?qū)С龇治鰣蟾?，這些報告突出顯示了需要調(diào)整以及減少員工工作量的位置，這些位置具有相關(guān)的角度，精確度能夠達(dá)到百分之一秒。

該軟件根據(jù)幾個內(nèi)置的人體工程學(xué)分析工具來評估員工的姿勢，這些工具包括：RULA，OWAS，NASA-OBI方法，ISO 11226，EN 1005-4標(biāo)準(zhǔn)，Spaghetti圖和可達(dá)性測試。軟件將檢查工人身體每個部位的負(fù)荷是否超過可接受的限度。

該團(tuán)隊檢查了經(jīng)常出現(xiàn)的不同類型的有害健康的姿勢，分析了會顯著減慢工作進(jìn)程的動作。在檢查動作時，他們識別出對成功完成任務(wù)不必要的動作，并尋找避免它們的方法。這幫助生產(chǎn)周期的時間進(jìn)一步縮短，并有效加快傳送帶上的裝配速度。

報告揭示的最大問題之一是缺乏工作空間。這導(dǎo)致工人互相妨礙，使用工具和裝配變得相當(dāng)笨重。

步驟4：技術(shù)設(shè)計，虛擬驗證

從軟件中導(dǎo)出的報告還展示了需要過度費力或可以避免的動作。該報告基于準(zhǔn)確客觀的測量，為工程師和人體工程學(xué)專家組成的設(shè)計團(tuán)隊提供了重要數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，ViveLab的專家制定了一項行動計劃，其中包括幾項關(guān)于個人、組織和技術(shù)方向的建議。然后，團(tuán)隊記錄了新布局方案中的動作，并模擬了新的工作流程。

使用Xsens MVN?Analyze完成的實施前沒有原型的虛擬驗證

在新的預(yù)裝配線上，每個員工都在自己的高度可調(diào)的辦公桌前工作，而不是像以前那樣在兩個更大的工作臺上工作。這使得他們可以在適合自己身高的桌子前工作。這種解決方案的優(yōu)點在于，工人能夠以舒適的方式執(zhí)行他們的任務(wù)，同時減少疲勞。因此，工人頸部、肩部和脊柱的肌肉不會太緊張。

根據(jù)分析結(jié)果，ViveLab建議給員工一把椅子，這樣他們就可以在站立與坐姿之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換——當(dāng)然這也歸功于高度可調(diào)的辦公桌的支持。他們使用的椅子帶有輪子，可以很容易地靠近工作臺或傳送帶。

ViveLab還建議在不同的工作場所之間安裝輥棒輸送機(jī)，用于傳送待組裝的物品，以減少工作場所對身體造成的傷害。

項目結(jié)果

糾正措施帶來的最重要的影響之一是減少了預(yù)裝配單元的周期時間。將傳送帶速度提高了15%；并減少生產(chǎn)最終產(chǎn)品所需的時間。這一更快的生產(chǎn)流程為公司增加了約250，000歐元的年收入。

由于生產(chǎn)線重組，現(xiàn)在只需一名員工而無需兩名員工就可以在電纜箱裝配工作站完成任務(wù)。因此，多余的工人將可以被轉(zhuǎn)移到另一個勞動力短缺的區(qū)域。這將為公司每年節(jié)省大約15，000歐元的工資成本。

此外，向生產(chǎn)線供應(yīng)原材料也變得更加順暢。工作站的空間需求從41平方米減少到24平方米。

ViveLab使用ViveLabErgo軟件測試了重新設(shè)計的工作站，測試方法與在原始工作場所中使用的人體工程學(xué)分析方法相同。從軟件導(dǎo)出的報告詳細(xì)說明了每個工作站的分析結(jié)果。根據(jù)這份文件，ViveLab對RULA分析結(jié)果進(jìn)行了比較——然而，通過保護(hù)工人健康所獲得的經(jīng)濟(jì)收益比較難量化。但預(yù)防肌肉骨骼疾病也意味著節(jié)省資金，因為病假天數(shù)的成本將大大降低。

與最初的工作站相同，重新設(shè)計的工作站按照ISO 11226和EN 1005-4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了檢查和測試。每一種分析方法都證明，重新設(shè)計的工作流程對工人的造成負(fù)擔(dān)要比之前小得多。

結(jié)論

本文中的案例展示了如何根據(jù)詳細(xì)的人機(jī)工程學(xué)研究結(jié)果，成功地重新設(shè)計一個工作站（或一個完整的制造單元）來重組工作流程以提高整個工廠的效率減少生產(chǎn)成本。在完成改造后即使工人更少，生產(chǎn)速度也能更快，生產(chǎn)空間也將減少。然而，最重要的是，該解決方案能夠有效預(yù)防因工人操作不規(guī)范引起的肌肉骨骼疾病。通過對生產(chǎn)線進(jìn)行改造升級，工人們在輪班結(jié)束時將不再會感到疲憊，他們患肌肉骨骼和其他運動損傷性疾病的風(fēng)險也會降低。此外，符合人體工程學(xué)設(shè)計的工作場所還有助于確保員工在其角色中感到安全和舒適。