物流冷链消毒设备改进设计与仿真分析

目的 为强化疫情防控工作,针对物流冷链行业包裹消毒链工作效率缓慢的问题,对消毒设备进行改进设计,提高冷链消毒设备操作时的人机舒适性和工作效率。方法 基于人机工程学理论,对现有物流冷链消毒设备原理与组成结构进行分析,对消毒设备的功能布局和结构尺寸进行优化。利用Jack虚拟仿真软件对改进前、后的冷链消毒设备进行对比,并进行人机工程仿真验证及评价。结果 通过仿真验证得出,改进后的消毒设备方案增强了人体在不同工作流程中的舒适度,有效改善了操作人员长期工作时的身体疲劳,并提高了产品的使用效率。结论 冷链消毒设备的改进设计使消毒人员与机器之间形成和谐有效的人机关系,研究结果可为消毒设备创新设计提供参考,为疫情防控期间冷链行业的防疫工作提供有效建议。     

矿用挖掘机驾驶室操作界面的布局优化设计

针对矿用挖掘机驾驶室操作界面布局设计不合理的问题,提出了操作界面布局优化设计的思路和方法。首先,采用GEM-AHP （group eigenvalue method-analytic hierarchy process,群组决策的特征根法-层次分析法）优化法分析矿用挖掘机驾驶室操作界面组成元件的使用频率、重要程度的相对权重和综合权重,构建组成元件优先序饼状图,并采用模块重要程度分析法对操作面板的视觉注意程度和易操作程度进行考量,绘制操作面板重要程度分布图;其次,匹配组成元件和操作面板模块,建立操作界面的布局优化设计方案;最后,选用Jack人机工程学软件虚拟仿真评价法和用户体验主观评价法对优化前后的矿用挖掘机驾驶室操作界面进行对比评价。结果表明：优化后操作界面的操作舒适性得到了明显提升,设计合理性提高了18.6%,操作人员的行为特性和认知特性得到了重视,其整体布局更加人性化。研究结果可为操作界面的布局优化设计提供更加科学、直观的指导,为复杂人机操作界面的布局设计和评价提供参考。     

基于WSR的塔机驾驶室空间布局优化设计研究

目的 为提高现有塔机驾驶室布局的工作效率和舒适性,提出塔机驾驶室布局优化设计方案。方法 采用WSR方法,从物–事–人三个维度系统梳理各部分要素之间的关联性,在物理层面将驾驶室划分为操作视野区、控制区、生活区,在事理层面将驾驶员的行为流程划分为工作行为和生活行为,在人理层面将驾驶员的需求划分为生理需求和心理需求,剖析每个层面的问题,提出设计要点,建立塔机驾驶室空间布局优化设计方案。最后,采用JACK人机仿真方法,对驾驶视野可视性、驾驶员坐姿上肢可达性、驾驶员的操纵姿势舒适性三方面验证人机因素合理性;使用量表评分调查驾驶室空间布局设计方案的满意度评价。结论 通过物理、事理、人理三个维度详细全面的分析,得出塔机驾驶室布局优化设计要点,对现有塔机驾驶室的空间布局要素合理划分和优化设计,使其空间得到有效利用,进一步提升驾驶员的易操作性、舒适性、流畅性。验证了WSR方法对塔机驾驶室空间布局设计分析是有效的分析方法,为相关设计分析提供一定参考。     

基于CATIA的修井机作业操控室人机工程设计

为了提高油田修井机作业操控室的操作效率、操作可靠性和安全性,本文对现有修井机的两种常见作业操控室存在的不足进行了详细分析,根据人机工程学的设计理论结合修井机作业要求对操控室的座椅、大刹、仪表盘、操纵杆等主要构成元件进行人机优化设计,提出了一套新的作业空间设计方案。并使用CATIA软件对设计方案进行实际尺寸建模,利用该软件建立符合中国地区人体测量参数的主要百分位虚拟人体模型,由此仿真模型为依据运用CATIA软件完成人员作业姿态评估工作。最终达到了"坐姿舒适性、视野宽敞性和操纵轻便性"的目标,证明了设计方案的可行性和实用性。     

多约束下的载人潜器舱内计算机辅助工效设计系统研究

为了能使载人潜器舱内工效设计人员加深对多约束条件下舱内人员的生理、心理和环境约束条件的理解,有效地辅助设计方案的智能生成与优化.提出了基于虚拟人体模型参数作为布局设计解空间的参数获取方法、基于遗传算法的舱内人-机界面布局设计方案计算智能求解方法、基于知识推理的舱内色彩工效设计方案获取方法和基于粒子群算法的载人舱工效设计方案智能优化方法,以此为基础,应用UG二次开发和数据库技术,开发了载人潜器舱内人机工效设计计算机辅助系统.通过设计实例的人机工效布局和色彩设计与方案优化验证了该系统的可行性.     

数字化单兵终端人机界面交互设计研究

目的 探究数字化单兵作战终端态势感知与人机交互设计方法及应用。方法 通过项目实践,分析现有单兵作战信息化装备使用方式与使用效率,提出单兵作战态势信息可视化的设计原则与设计方法,提高信息终端人机交互使用效能,增强作战情境意识和支持作战任务管理,达到简化作战信息复杂程度,契合作战用户群体需求的任务。在此基础上,展开某型号单兵作战平板的交互式人机界面设计实践,并进行可用性测试验证设计方案的可行性。结论 数字化单兵信息显示终端是基于视觉认知理论,对信息显示系统中的人机要素、布局要素、交互要素及视觉显示要素开展整体分析与设计,从视觉认知规律出发,践行以目标为导向的设计流程,在单兵作战态势平板上显示的多模态信息作出明确的层级区分,减轻复杂信息造成的记忆负担,显著提升作战信息传递和任务执行的效率,可以有效提升系统的可用性、易用性和操作满意度。     

手工装配作业单元的布局优化设计研究

针对典型的手工装配作业单元，将人的因素在布局中的影响定量化，结合物流因素，提出新的布局优化设计模型，并采用遗传算法对其求解。实例研究的仿真结果表明，基于新模型的手工作业单元的布局设计方案，在优化物流、保证作业效率的同时，还能优化作业姿态，从而降低作业者从事手工装配作业的平均能量消耗水平。     

情境视角下就地热再生车辆产品设计策略

目的针对就地热再生车辆商品化程度低、功能构建不合理等问题,从情境意识出发,探究情境视角下就地热再生车辆的创新设计策略。方法引入情境意识理论,对就地热再生车辆特征与问题进行分析,结合智能控制技术、人机交互研究与用户体验研究发展趋势,从设备转运、工程作业、用户操作、设备养护四个方面构建了就地热再生车辆的情境模型,并从完善功能结构、优化内外饰设计、提升人机舒适性、注重用户体验的角度提出基于上述情境要素的产品设计策略。结论情境意识理论的应用有助于设计者打破“功能第一”的思维局限,从更加系统、全面的视角把握设计需求,优化产品开发流程,最终实现产品功能完善、用户体验良好的目标。     

基于Jack虚拟仿真的老年人临终关怀转移机设计研究

目的 为了提升老年人临终患者的尊严感和舒适性,解决其移动、如厕、沐浴等生活行为受限问题,降低照护人员身体施力负荷,设计开发一款基于Jack虚拟仿真评估的转移机方案。方法 通过对目前市场上临终关怀辅助移动类产品的调研,发现产品在使用过程中存在功能结构单一、操作姿势不当、使用环境受限等问题,运用Jack软件中的RULA方法评估照护人员的工作姿势风险,采用观察法、访谈法及质性研究法对用户需求进行研究,结合人机尺寸分析,提出设计解决方案。结果 通过以上方法,实现了转移机的方案设计,对设计方案进行人机适配度评估、可视域分析、舒适度评估及快速上肢评估,验证了设计方案的合理性。结论 设计方案提升了临终患者的生活质量,满足了其在多种场景中的使用需求,减轻了照护人员的工作负荷,为后续的老年人临终关怀转移机设计提供了理论及方法支撑。     

基于价值工程的儿童下肢主动训练矫正器设计

目的 为改善现有儿童下肢主动训练矫正器的外观品质与交互方式,提升产品的整体价值,基于价值工程理论(Value Engineering,VE)提出一种儿童下肢主动训练矫正器改进设计。方法 首先,结合层次分析法对儿童下肢主动训练矫正器产品功能模块进行划分与功能权重量化;其次,依据价值工程计算原理依次求出各功能要素的功能系数、成本系数和价值系数,利用价值机会分析获取关键功能要素的改进设计方向,为整体价值提升提供设计指导;最后,运用模糊综合评价法对多个改进设计方案进行排序,最终确定优选设计方案。结论 设计评价与验证结果表明改进设计方案在矫正模块和训练模块方面的用户满意度有明显提升。将价值工程理论应用于儿童下肢主动训练矫正器改进设计中具有一定可行性和有效性,对相关产品设计有一定参考与借鉴意义。     

基于人机工程学的消防车器材布局优化设计研究

消防车的器材布局设计直接影响着消防员的战斗效率和安全健康。在对消防车器材布局空间人机工程学分析的基础上,结合器材的布置原则、"人"的因素及消防车的器材类别,提出了消防车空间设计和器材布局的设计建议。以某型消防车的器材布局设计改进为实例,应用Jack软件对布局进行了视域和可达域分析,验证了改进方案的合理性。     

新一代载人飞船卫生区功能性空间优化设计研究

目的 开展中国新一代载人飞船卫生区的空间优化研究,探索功能性空间优化设计方法,提高载人飞船空间利用效率,同时提升航天员的舒适性体验。方法 以中国空间站卫生区的功能和结构为依据,探讨中国新一代载人飞船卫生区功能组件的构成;依据航天员在微重力状态下使用卫生区的动作与姿态,建立卫生区空间布置的初步概念;根据卫生区的舱壁布局、微重力下航天员视野区域及最佳操作空间分析,开展相关功能组件建模,基于卫生区的人机交互节点,利用JACK软件进行仿真分析与评估,结合评估结果改进设计方案,并通过追踪航天员活动轨迹产生的包络体完成卫生区的空间优化。结论 通过对比中国新一代载人飞船卫生区优化前后设计方案的舒适性、可操作性和空间尺寸,验证了功能性空间优化设计方法的有效性和可靠性,为载人航天器舒适性与集成化设计提供了参考。     

多工位在线包装质量呼叫与互控系统设计

目的为解决卷烟生产中卷包机组和装封箱机组操作人员进行质量检测时发现产品存在质量缺陷而不能及时提醒沟通、停机处理、缺陷产品分流,导致产生大量废品,造成人力、物力巨大浪费的问题,设计一种新型多工位在线包装质量呼叫与互控系统。方法该系统通过对条烟提升机、条烟输送系统、垂直排包机控制系统的控制,建立各工位人机交互平台及质量报警系统,实现卷包机组和装封箱机组操作人员的实时信息互通。结果该系统在卷烟厂实施后取得了良好的经济效益,卷包机组生产的缺陷产品数量同比降低了35%;设备有效作业率提升了0.5%。结论研究成果可推广应用于烟草生产企业的卷包设备与装封箱机设备上。     

基于Kano-QFD-PUGH的激光清洁机设计研究

目的 解决现有激光清洁机产品与烟丝切割机设备不适配的问题,提升用户的产品操作效率与使用满意度。方法 通过Kano模型进行用户需求分析与提取,得到需求要素权重排序,明确重点需求;QFD质量功能展开解决需求到功能的转换问题,获取产品功能要素及对应设计优先级顺序指导设计展开;利用PUGH决策矩阵对设计产出方案从需求要素与功能要素角度进行综合评价,获得最优设计方案。结果 Kano-QFD-PUGH的集成模型,通过定位用户需求,从造型、功能和安全性角度出发,将其映射为相对应的设计需求,指导产出激光清洁机最优设计方案,最终方案操作合理、安全可靠,满足用户需求。结论 基于Kano-QFD-PUGH模型的产品开发流程能够提升激光清洁机设计要素提取的准确度,所得方案有效解决了激光清洁机与特殊设备适配问题,验证了该方法在设计实践中的可行性与指导作用,对同类清洁设备的产品开发与设计优化研究具有一定的参考价值。     

基于机器视觉的自动分拣码放系统研究

目的为实现包装码垛自动生产线上不同型号工件的分类码放,有效提高生产效率,降低生产成本。方法在工件识别应用中,提出一种基于机器视觉、PLC控制技术、HMI人机界面的分拣码放系统。在完成工业机器人相应的硬件及关键算法设计的基础上,利用以太网构建PLC网络控制系统,并与上位机管理系统实现交互。结果经实验测试,该自动分拣码放系统对工件的识别精度较高,均在99%以上,处理时间较短,均在0.2 s以下,能够满足生产要求。结论生产实践表明,该系统提高了工件分拣效率,减小了工人劳动强度,降低了生产成本,具有很高的推广应用价值。     

数控机床操控器人机界面优化设计研究

目的控制器和显示器共同组成数控机床控制面板的整体界面,是机床接受与执行命令的交互平台。从人机交互角度,聚焦于控制器的界面布局进行优化设计。方法基于人机工程学理论的优化流程,采用现场访谈、现场观察等方法,将人机工程学的理论转化为具体考核指标。结论从人机工程学的研究角度出发,结合工业设计、用户体验设计学等内容,从功能区域分区、操纵器色彩设计等方面优化数控机床控制器的界面,提高系统整体效能及使用者满意度,为数控机床系统开发设计提供参考。